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Makrophage

von altgriechisch: μακρός ("makrós") - groß und φαγεῖν ("phagein") - essen
Synonym: Fresszelle
Englisch: macrophage

1 Definition

Makrophagen sind große, bewegliche, einkernige Zellen, die zum zellulären Immunsystem gehören. Sie entwickeln sich aus den im Blut zirkulierenden peripheren Monozyten, die eine Halbwertszeit von ca. 72 Stunden besitzen. Monozyten können in das Gewebe migrieren und verbleiben dort für mehrere Wochen bis Monate als Gewebsmakrophagen.

2 Entwicklung

Makrophagen entwickeln sich aus den im Knochenmark gebildeten Monozyten. Diese Zellen werden in die Blutgefäße ausgeschwemmt und zirkulieren im Blutstrom durch den Körper. Während einer Infektionen werden sie durch Chemotaxis vom Infektionsort angezogen und differenzieren unter dem Einfluss von Zytokinen und Antigenen im Gewebe zu Makrophagen.

3 Morphologie

Makrophagen sind etwa 21 µm groß und wie die Granulozyten amöboid beweglich. Sie können aufgrund der Expression spezifischer Oberflächenproteine mittels Durchflusszytometrie oder Immunhistochemie von anderen Blutzellen differenziert werden. Dazu zählen z.B. CD14, CD11b, CD68, EMR1, Lysozym M oder MAC-1/MAC-3.

4 Einteilung

Man unterscheidet zwischen ortsunabhängigen, mobilen (auch: motilen) Makrophagen, die bedarfsweise aus dem Blut einwandern und ortsständigen Gewebsmakrophagen, welche den Großteil der Makrophagenpopulation ausmachen. Die Gewebsmakrophagen sind an ein spezifisches Gewebe gebunden und unterscheiden sich in ihrer Morphologie zum Teil sehr stark voneinander. Man unterscheidet u. a. folgende Formen:

5 Aufgaben

Als Bestandteil des mononukleär-phagozytären Systems (MPS) haben die Makrophagen vielfältige Funktionen im Rahmen der Erregerabwehr.

5.1 Phagozytose

Ihre wichtigste Aufgabe ist die Phagozytose von Mikroorganismen und anderen Fremdkörpern im Rahmen der unspezifischen Abwehr. Das Zytoplasma der Makrophagen enthält eine große Zahl an Lysosomen, die lytische Enzyme enthalten, mit denen phagozytierte Erreger getötet werden können. Dieser Vorgang führt zur so genannten "Aktivierung" des Makrophagen, und in der Folge zur Sekretion von Zytokinen, die die Entzündungsreaktion steuern.

5.2 Antigenpräsentation

Eine wichtige Funktion haben Makrophagen auch als Antigen-präsentierenden Zellen (APC). Makrophagen, prozessieren phagozytierte Pathogene zu Peptidfragmenten, welche sie mit Hilfe von MHC-II-Molekülen auf die Zelloberfläche präsentieren. Die Antigen-MHC-II Komplexe werden durch T-Helferzellen erkannt, die daraufhin die Produktion spezifischer Antikörper auslösen.

5.3 Produktion von Zytokinen

Der Kontakt mit Pathogenen (wie z. B.Lipopolysaccharide (LPS)) führt zur Aktivierung von Makrophagen, was die Sekretion zahlreicher Zytokine sowie pro-inflammatorischer Faktoren wie IL-1β, IL-2, IL-6 und TNF-α zur Folge hat. Die Anwesenheit von Zink kann diesen Effekt noch verstärken. Daher kann bei parenteraler Ernährung eines Patienten, der an einer bakteriellen Infektion erkrankt ist i.v. Zugabe von Zink-Ionen einen Fieberschub auslösen. Um eine unkontrollierte Immunreaktion zu verhindern, werden von Makrophagen nach einiger Zeit auch anti-inflammatorische Cytokine wie IL-10 exprimiert.

5.4 Muskelregeneration

Nicht-phagozytierende Makrophagen spielen eine wichtige Rolle bei der Reparatur geschädigter Muskelfasern. Es wird vermutet, dass Makrophagen den Heilungsprozess durch die Sekretion noch nicht identifizierter Proteine beeinflussen, welche die Proliferation und Differenzierung der Muskelzellen steuern.

5.5 Virusvermehrung

In der Milz tragen CD169-positive Makrophagen bei Virusinfektionen entscheidend dazu bei, dass genug Viruspartikel entstehen, um eine Immunantwort zu induzieren. In ihnen werden die Viren quasi "inkubiert". Dadurch wird die Differenzierung und Vermehrung der Lymphozyten in Gang angeregt. Die CD169-positiven Makrophagen sind dabei vollständig von anderen Makrophagen umgeben, die eventuell nach außen entweichende Viren abfangen und zerstören.

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