Makrophage

 Makrophagen (Singular der Makrophage), gehören zu den Fresszellen (Phagozyten) und sind als Leukozyten (weiße Blutkörperchen) Zellen des Immunsystems. Sie dienen der Beseitigung von Mikroorganismen durch Phagozytose und stellen stammesgeschichtlich (phylogenetisch) die vermutlich ältesten Vermittler der angeborenen Immunabwehr dar. So sind Makrophagen-artige Zellen in der Fruchtfliege Drosophila und sogar in Pflanzen identifiziert worden.

Weiteres empfehlenswertes Fachwissen

Leitfaden zu den grundlegenden Laborkenntnissen

Empfindlichkeitsprüfung von Laborwaagen

Wie kann man Pipetten schnell überprüfen?

Entwicklung und Vorkommen

Monozyten entwickeln sich im Knochenmark und wandern in die Blutgefäße, in denen sie im Blutstrom durch den Körper zirkulieren. Kommen sie währenddessen in Kontakt mit Infektionen, sind sie wie neutrophile Granulozyten in der Lage, verstärkt in das betroffene Gewebe einzuwandern. Dort differenzieren sie unter Einfluss von Cytokinen und Erreger-Substanzen in Makrophagen.

Je nach Stimulierung können sie verschiedene Formen annehmen: Einige vergrößern stark ihr Cytoplasma und werden dann Epitheloidzellen genannt, wegen ihrer Ähnlichkeit zu epithelialen Zellen. Aktivierte Makrophagen können auch fusionieren und mehrkernige Riesenzellen bilden, um größere Fremdkörper zwecks Phagozytose zu umschließen. Um ihre Lokalisierung in verschiedenen Geweben zu beschreiben wurden ihnen spezielle Bezeichnungen gegeben. So heißen sie im zentralen Nervensystem „Mikrogliazellen“, in der Leber „Kupffer-Zellen“, in der Lunge „Alveolarmakrophagen“, mehrkernig und im Knochen vorkommend „Osteoklasten“, im Knorpelgewebe „Chondroklasten“ und in der Plazenta „Hofbauerzellen“. In anderen Geweben, wie z.B. im Bindegewebe gibt man ihnen die übergeordnete Bezeichnung „Histiozyt“.

Funktion

  Körperfremde Proteine oder Glycoproteine, wie etwa auf der Oberfläche von Viren und Bakterien, werden im Gewebe von Makrophagen erkannt. In einem Phagocytose genannten Prozess werden die Mikroorganismen aufgenommen oder aktiv „umflossen“ und teilweise intrazellulär zerkleinert. Gleichzeitig werden durch auf diese Art „aktivierte“ Makrophagen und neutrophile Granulozyten chemische Lockstoffe (Chemokine) freigesetzt, die weitere Zellen ihrer Art aus dem Blutstrom rekrutieren. Freigesetzte Cytokine sorgen zusätzlich für eine lokale Entzündung. Die Bestandteile des zuvor aufgenommenen Erregers werden anschließend an die Zelloberfläche des Makrophagen transportiert und mit ihr durch ein MHC-II-Molekül verbunden.

Nun wandern diese „Antigen-präsentierenden Zellen“ (APCs) in die Lymphknoten und in die Milz, die sekundären lymphatischen Organe. Die Antigenpräsentation erlaubt die Aktivierung von sich dort befindenden Zellen der erworbenen Immunabwehr (T-Helfer-Zellen). Diese wiederum geben nun an die Makrophagen ein Signal zur Zerstörung der zuvor aufgenommenen Erreger zurück. Wie alle APCs sind aktivierte Makrophagen daher in der Lage, naive, dh. noch nicht mit einem Antigen in Kontakt gekommene, B-Zellen und T-Zellen zu stimulieren. Im Falle von B-Zellen differenzieren sich diese in Antikörper-produzierende Zellen (Plasmazellen), während sich T-Zellen unter starker Vermehrung in akut „handelnde“ Effektor-T-Zellen und Gedächtnis-T-Zellen differenzieren.

Neben dieser Aktivierung der erworbenen Immunabwehr beseitigen Makrophagen auch gealterte, zerstörte sowie apoptotische körpereigene Zellen.

Nach einer erfolgreich bekämpften Infektion sind Makrophagen an Heilungsprozessen beteiligt, indem sie die Narbenbildung (Granulationsgewebe) und die Neubildung von Blutgefäßen (Angiogenese) fördern.

Makrophagen können auch direkt an der Funktion eines Organs beteiligt sein. Im Bindegewebe des Hodens beispielsweise sekretieren sie 25-Hydroxy-Cholesterin, eine Substanz, die von benachbarten Leydig-Zellen aufgenommen wird und dort der Synthese von Testosteron dient. Im Falle einer Entzündung des Hodens nehmen die Makrophagen ihre immunologische Aufgabe wahr und stehen nicht mehr für die Unterstützung der Testosteron-Bildung zur Verfügung. Dies führt zur Unfruchtbarkeit.

Beteiligung an Krankheits-Symptomen

Im Falle einer Tuberkulose nehmen Makrophagen gemäß ihrer Funktion den Erreger (meist Mycobacterium tuberculosis) auf. Im Gegensatz zu anderen Bakterien vermögen die Tuberkuloseerreger jedoch aufgrund ihrer wachsartigen Zellwand-Beschaffenheit innerhalb der Makrophagen zu überleben. Trotzdem werden aus dem Blut weitere Monozyten rekrutiert, die sich in Epitheloidzellen umwandeln und zusammenlagern. Diese, durch ihren katzenzungenartigen Zellkern auffallende Makrophagen-Abkömmlinge bilden einen Schutzwall, in dessen Zentrum die befallenen Zellen absterben. Dieses bis zu 1 mm durchmessende Gebilde wird als Granulom bezeichnet. Die Epitheloidzellen können außerdem zu mehrkernigen Langhans-Riesenzellen fusionieren, die jedoch nicht mit den Langerhans-Zellen der Epidermis zu verwechseln sind.

Bei Fett-Stoffwechselstörungen, Fettsucht und Krankheiten wie dem Niemann-Pick-Syndrom oder dem Alport-Syndrom können Makrophagen ein Übermaß an Lipiden aufnehmen und werden dann „Schaumzellen“ genannt. Durch ihre gelegentliche Blutzirkulation können sie sich in den Schlagadern ablagern und dadurch zu Arteriosklerose führen.

Bei herzkranken Patienten kann es zu einer Blutstauung in den Lungen kommen, was eine Akkumulation von Hämosiderin zur Folge hat. Die örtlichen Alveolarmakrophagen nehmen diesen Eisen-Protein-Komplex auf und in der ausgehusteten Absonderung der Atemwegsschleimhäute dieser Patienten sind diese Zellen und ihre „Fracht“ nachweisbar. Dies hat zu ihrem irreführenden Namen „Herzfehlerzellen“ beigetragen. So können Makrophagen auch als diagnostische Hilfsmittel dienen.

Eine weitere Sonderform der Bindegewebs-Makrophagen sind die "Anitschkow-Zellen", die bei der Bildung des Rheumatischen Granuloms beteiligt sind. Dieses Gebilde wird auch Aschoff-Knötchen bezeichnet.

Literatur

• Molecular and Cellular Immunology Abbas, Lichtmann, 5th Edition Saunders 2005
• Robbins Pathologic Basis of Disease Kumar, Abbas, Fausto, 7th Edition Saunders 2004
• Medizinische Mikrobiologie Hof, Dörries, 3. Auflage Thieme 2005