Глава 10. Макрофаги кишечной стенки

Моноцитарно-макрофагальная система ЖКТ является одной из самых многочисленных в организме млекопитающих (Bain and Mowat, 2014). На протяжении всего пищеварительного тракта макрофаги распределены неравномерно, что отражает функциональную специализацию, а также объем кишечной флоры, присутствующей в данном отделе пищеварительного канала (Mowat and Agace, 2014).

Помимо неравномерного распределения вдоль пищеварительного тракта, разные субпопуляции макрофагов можно выделить относительно слоев стенки кишечной трубки. Для макрофагов собственной пластинки слизистой характерен ряд особенностей: высокая фагоцитарная активность, что выражается в экспрессии генов соответствующих рецепторных белков — CD206, CD36, Timd4 и Mertk (De Schepper et al., 2018; Shaw et al., 2018), а также способность к удалению гибнущих клеток — эфферецитозис (A-Gonzalez et al., 2017).

Общепринятыми маркерами макрофагов собственной пластин­ки слизистой кишки считают CD64, Mertk, CD11c, MHC-II и F4/80 (Tamoutounour et al., 2012). Другим характерным маркером является CX3CR1. Клетки, экспрессирующие данный маркер, обнаруживаются как в собственной пластинке слизистой, так и в более глубоких слоях: в подслизистом слое и мышечной оболочке (Bain et al., 2013; Mul­ler et al., 2014).

Считается, что экспрессия CX3CR1 позволяет длинным отросткам, не нарушая целостность, проникать через эпителиальную выстилку. В некоторых работах, однако, эти клетки рассматриваются как дендритные (Bain and Schridde, 2018; Niess et al., 2005). Истощение популяции макрофагов собственной пластинки слизистой приводит к нарушению дифференцировки Lgr5⁺ прогениторных клеток и как следствие — увеличению глубины крипт и длины ворсинок (Sehgal et al., 2018). Несмотря на высокую фагоцитарную и бактерицидную активность, контакт макрофагов собственной пластинки слизистой с кишечной микрофлорой, относящейся к комменсалам, не вызывает воспалительной реакции (Smythies et al., 2005). Вероятно, это связано с высокой зависимостью фенотипа кишечных макрофагов от IL-10 (Zigmond et al., 2014). Нарушение этих взаимодействий может быть одной из причин развития колита (Shouval et al., 2016). Кроме того, секретируя IL-10 и IL-1β, макрофаги собственной пластинки оказывают выраженное влияние на популяцию Трег и Th17 кишки соответственно (Hadis et al., 2011; Shaw et al., 2012). У человека с применением маркеров CD14, HLA-DR, CD11c и CD11b можно различить, по меньшей мере, четыре субпопуляции макрофагов слизистой оболочки тонкой кишки, которые характеризуются высокой фагоцитарной активностью и сниженной чувствительностью к лигандам TLR-системы (Bain and Schridde, 2018).

Отдельная популяция макрофагов кишечной стенки обнаружена в области мышечной оболочки. В нормальном состоянии макрофаги, ассоциированные с мышечной оболочкой, отличаются высоким уровнем экспрессии CD163, Chi3I3 (хитиназо-3-подобный белок 1), Retnla и Arg1 (аргиназа 1), а также веретеновидной или звездчатой формой (Gaba­nyi et al., 2016). В настоящее время взаимному влиянию макрофагов мышечной оболочки и нейронов стенки кишки придается все большее значение в регуляции перистальтики (Veiga-Fernandes and Artis, 2018). Показано, что в области моторных нейронов межмышечного сплетения кишечной стенки локализованы макрофаги, экспрессирующие β2AR-адренорецепторы. Отмечено, что при кишечной инфекции нейроны межмышечного сплетения выделяют норадреналин, который влияет на макрофаги через β2AR-адренорецепторы, вызывая в них повышение экспрессии Chi3I3 и Arg1 (Gabanyi et al., 2016).

Другой механизм регуляции перистальтики осуществляется, вероятно, с помощью BMP2, выделяемым макрофагами мышечной оболочки толстой кишки. Установлено, что нейроны энтеральной системы экспрессируют рецептор BMPRII для соответствующего фактора. В ответ на воздействие BMP2 нейроны межмышечного сплетения выделяют M-CSF, что делает их неотъемлемым компонентом макрофагальной ниши в области мышечной оболочки толстого кишечника. Удаление макрофагов, ассоциированных с энтеральными нейронами, приводит к дискоординированности перистальтических сокращений. Сходная картина наблюдается при обеднении нормальной микрофлоры толстого кишечника. Назначение модельным животным антибиотиков приводит к снижению экспрессии гена Bmp2 макрофагами мышечной оболочки. Профиль ­секреции энтеральных нейронов также, видимо, зависит от объема бактериальной флоры, так как in vitro именно воздействие ЛПС вызывало синтез ими M-CSF (Muller et al., 2014).

Как уже отмечалось, макрофаги мышечной оболочки кишки характеризуются выраженным противовоспалительным фенотипом, их провоспалительная активация может приводить к нарушению перистальтики. Показано, что при попадании патогенной микрофлоры в кишечник происходит повышение продукции простагландина PGE₂, который стимулирует синтез макрофагами iNOs и выделение NO, что, по мнению исследователей, лежит в основе нарушения перистальтики при воспалительных заболеваниях (Tajima et al., 2012).

В соответствии с современными данными, популяции резидентных макрофагов разных органов возникли в пренатальном периоде из тех или иных генераций прогениторных клеток (Ginhoux and Guilliams, 2016). Популяция макрофагов кишечной стенки представляет тот случай, когда в постнатальном периоде макрофаги эмбрионального происхождения почти полностью замещаются макрофагами костномозгового происхождения (Bain et al., 2014; Hine and Loke, 2019; Zigmond et al., 2012). При этом на модели у Ccr2^–/– мышей показано, что именно классические моноциты Ly6C^hi постоянно мигрируют в стенку кишечника и дифференцируются в макрофаги (Bain et al., 2013).

Постоянная миграция моноцитов в стенку кишечника приводит к тому, что в ней формируется непрерывный континуум фенотипов, от типичного моноцитарного до макрофагального (рис. 10.1). Такой поток моноцитов получил называние «моноцитарный водопад» (the monocyte waterfall) (Bain et al., 2013). Изменения фенотипа осуществляются в следующей последовательности: Ly6C^hiCX3CR1^intMHC-II^– [идентичны с моноцитами крови, сохраняют экспрессию молекул, необходимых для миграции CCR2, L-селектин (CD62L), интегрины VLA-1 и LFA-1, Ly6C], далее появляется экспрессия MHC-II, затем снижение экспрессии молекул миграции, в том числе Ly6C, и в конечном итоге значительное повышение экспрессии CX3CR1 (Bain et al., 2013). Причем сходный моноцитарный «водопад» обнаружен в слизистой кишки и у человека от CD14^hiCCR2⁺CD11c^hi-моноцитов до CD14^lowCCR2^–CD11c^low зрелых макрофагов (Bernardo et al., 2018). Роль неклассических моноцитов в поддержании численности моноцитарно-макрофагальной системы стенки кишечника остается малоизученной.