Глава 9. Макрофаги сердца

Лейкоциты в сердце млекопитающих представлены небольшой популяцией клеток. У крысы, например, это около 10% всех немышечных клеток, бóльшую часть из которых (65–80%) составляют макрофаги (Pinto et al., 2016; Wang et al., 2020). У мышей в сердце содержится всего примерно 3×10⁵ макрофагов (Nicolás-Ávila et al., 2020). Макрофаги в сердце распределены неравномерно, наибольшая плотность отмечена в области атриовентрикулярного узла и фиброзного скелета сердца (Hulsmans et al., 2017). При описании макрофагов сердца имеют, прежде всего, в виду макрофаги миокарда.

Для макрофагов сердца характерен высокий уровень экспрессии классических макрофагальных маркеров, среди которых белки клеточной адгезии (CD11b, F4/80, Lyve1), Fc-рецептор CD64, лизосом-ассоциированный белок CD68, скавенджер-рецепторы Mertk и CD163, маннозный рецептор CD206, ко-рецептор ЛПС CD14, рецептор фолиевой кислоты Folr2, Retnla (Alvarez-Argote and O’meara, 2021; Epel­man et al., 2014; Zaman et al., 2021). Морфологически у мышей макрофаги миокарда имеют веретеновидную форму, каждый может контактировать примерно с пятью кардиомиоцитами и одним капилляром (Pinto et al., 2012).

В более ранних исследованиях клеточного состава развивающегося сердца зародышей млекопитающих наличие типичных макрофагов ставилось под сомнение. Функция фагоцитоза погибших клеток приписывалась мезенхимальным клеткам, фибробластам, а также, вероятно, эндотелиоцитам (более подробно см. обзор литературы в монографии Г.Б. Большаковой, 1991). В настоящее время с помощью высокоспецифических методов детекции и визуализации клеточных популяций установлено наличие макрофагов в сердце зародышей млекопитающих. Например, впервые клетки макрофагального ряда обнаруживаются в сердце у эмбрионов мышей на 12,5-е сутки, а CCR2⁺-макрофаги — на 14,5-е сутки развития (Leid et al., 2016), что само по себе не исключает их функциональную незрелость и участие в фагоцитозе других клеточных популяций. Наиболее активное накопление CCR2⁺-макрофагов в сердце отмечается в постнатальном периоде, у мышей с 14-х суток после рождения (Lavine et al., 2014; Leid et al., 2016).

Для описания субпопуляционного состава резидентных макрофагов сердца используют как классические иммуногистохимические маркеры, так и single-cell РНК секвенирование. С применением маркеров CD11b и F4/80 можно выделить две субпопуляции: CD11b^lowF4/80^hi и CD11b^hiF4/80^low (Epelman et al., 2014). Считается, что макрофаги CD11b^lowF4/80^hi развиваются из прогениторных клеток стенки желточного мешка в ходе примитивного гемопоэза, а макрофаги с иммунофенотипом CD11b^hiF4/80^low являются потомками II и III генерации кроветворных клеток, созревающих в печени и красном костном мозге (Epelman et al., 2014).

Также предпринята попытка классифицировать макрофаги сердца с помощью маркеров CCR2, MHC-II и Timd4 (рис. 9.1). Считают, что CCR2^–Timd4⁺MHC-II^low/hi являются макрофагами эмбрионального происхождения, а CCR2⁺Timd4^–MHC-II^hi — костномозгового. Помимо источников, указанные маркеры отражают различия выполняемых функций субпопуляций макрофагов сердца. Показано, что резидентные макрофаги эмбрионального происхождения регулируют гомеостатические функции, ангиогенез, образование лимфатических сосудов сердца, удаление апоптотических клеток, а макрофаги костномозгового происхождения стимулируют миграцию нейтрофилов и моноцитов при повреждении сердца (Dick et al., 2019; Zaman et al., 2021).

Рис. 9.1. Популяции макрофагов сердца (Lavine et al., 2018). Считается, что в сердце присутствует как минимум три субпопуляции макрофагов, которые можно различить с помощью маркеров CCR2 MHC-II. CCR2^– -макрофаги имеют эмбриональное происхождение, CCR2⁺ — костномозговое

С помощью scRNAseq у мышей выявлено четыре субпопуляции макрофагов сердца (Dick et al., 2019). Первая субпопуляция представлена макрофагами эмбрионального происхождения, характеризуется высокой экспрессией Timd4, Folr2, Lyve1, CD163, Igf1, в нормальных условиях выполняет уже перечисленные гомеостатические функции. Вторая субпопуляция также относится к макрофагам эмбрионального происхождения, характеризуется экспрессией MHC-II, F4/80, Cx3cr1, CD14. Высокий уровень экспрессии MHC-II указывает на участие в адаптивном иммунном ответе. Третья субпопуляция отличалась высоким уровнем маркеров CCR2 и CD64, четвертая — высокой экспрессией интерферон-чувствительных белков 1 и 3 (Ifit1 и Ifit3), убиквитинподобного модификатора Isg15 и регуляторного фактора интерферона 7 (Irf7). Третья и четвертая субпопуляции относились к макрофагам костномозгового происхождения, их профили экспрессии сходны между собой, а также с циркулирующими моноцитами, обогащены генами сигнальных путей, связанных с воспалением (Dick et al., 2019).

Популяция макрофагов сердца у человека характеризуется сходными чертами. Макрофаги сердца человека также экспрессируют на высоком уровне CD14, CD163, CD64 и CD68. С помощью маркеров CCR2 и HLA-DR в сердце человека можно выделить две субпопуляции макрофагов (CCR2⁺HLA-DR^hi и CCR2^–HLA-DR^hi) и одну популяцию моноцитов (CCR2⁺HLA-DR^low), которые по своим функциям были сходны с соответствующими субпопуляциями макрофагов сердца мыши (Dick et al., 2019).

Как уже не раз отмечалось, резидентные макрофаги поддерживают численность своей популяции с помощью локальной пролиферации, это характерно и для макрофагов сердца. Однако, учитывая их гетерогенность, для разных субпопуляций интенсивность пролиферативных процессов и зависимость от костномозгового кроветворения разная (Epelman et al., 2014). Установлено, что у 3-месячных мышей примерно 78% резидентных макрофагов способны участвовать в поддержании численности популяции за счет пролиферации. В субпопуляциях показатели были следующие: примерно 90% CCR2^–MHC-II^lowTimd4⁺-макрофагов, 75% CCR2^–MHC-II^hiTimd4^– и 15% CCR2⁺MHC-II^hiTimd4^–-макрофагов способны участвовать в пролиферации (Dick et al., 2019).