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I macrofagi, identificati per la prima volta da Metchnikoff per la loro capacità fagocitica, sono cellule antiche fondamentali per la vita dei Metazoi. Presenti ovunque nei mammiferi adulti, mostrano una notevole diversità anatomica e funzionale. Come parte del sistema fagocitario mononucleato, insieme alle cellule dendritiche e ai monociti, i macrofagi svolgono ruoli cruciali in vari processi biologici, dallo sviluppo e omeostasi alle risposte immunitarie contro i patogeni1,2. I macrofagi residenti, specializzati per i loro microambienti tissutali, agiscono come sentinelle, monitorando la salute dei tessuti e rispondendo ai cambiamenti fisiologici e alle minacce esterne. Si ritiene che la loro limitata plasticità sia un adattamento evolutivo per mantenere l'omeostasi dei tessuti. Al contrario, i monociti reclutati sono più flessibili e possono differenziarsi in diversi fenotipi di macrofagi durante l'infiammazione. Questa doppia influenza dell'infiammazione e della nicchia tissutale modella la diversità funzionale dei macrofagi3. Pertanto, a seconda dell'ambiente tissutale locale, i macrofagi derivati dai monociti (M-DM) possono differenziarsi in molti sottotipi. I metaboliti locali, i fattori di crescita, le citochine e l'interazione cellula-cellula4,5,6 delineano i loro fenotipi e funzioni. Inoltre, i macrofagi sono produttori chiave di fattori che smorzano l'infiammazione e guidano la rivascolarizzazione e la riparazione dei tessuti7,8.
Dato che almeno tre bracci principali controllano la polarizzazione (condizioni estrinseche, intrinseche e tissutali), la polarizzazione dei macrofagi dovrebbe essere vista come multidimensionale2. I principali ostacoli e insidie nella descrizione della differenziazione e della polarizzazione dei macrofagi sono le condizioni sperimentali eterogenee in tutta la letteratura e la mancanza di consenso sulla definizione dei termini dei macrofagi negli esperimenti in vitro e in vivo9. Ciononostante, è stata avviata una certa unificazione degli standard sperimentali per diversi scenari sperimentali.
Per comprendere meglio il campo dei macrofagi umani, abbiamo bisogno di modelli in vitro standardizzati e ben definiti di M-DM per collegare, differenziare, polarizzare, fenotipo e riprogrammare, nonché funzioni specifiche. Il nostro obiettivo era quello di impostare un modello standardizzato in vitro di M-DM M0 umano non polarizzato e macrofagi polarizzati con citochine per studiare la riprogrammazione distorcente di M-DM mediante citometria a flusso e PCR in tempo reale. Sebbene la polarizzazione dei macrofagi sia un processo dinamico a causa della loro elevata plasticità e capacità di integrare più segnali dal loro ambiente, abbiamo qui caratterizzato gli stati di polarizzazione non polarizzati M-DM (M0) e alcuni stati di polarizzazione in vitro, come il classico pro-infiammatorio, comunemente riconosciuto anche come M1, indotto con IFNγ e LPS. Allo stesso modo, i macrofagi M2 regolatori e di riparazione tissutale possono essere definiti come M2a quando indotti con IL-4 e M2c quando stimolati con desametasone o IL-10. Questi stati polarizzanti catturano un'istantanea dell'ampio spettro dell'ambiente M-DM nel tempo e nello spazio, ma ci forniscono alcuni punti cardinali per impostare la mappa analitica dove localizzare le condizioni di test.
Nonostante la complessa e dinamica combinazione di marcatori di superficie e programmi trascrizionali, durante l'analisi di M-DM in vitro, abbiamo impostato che CD64, CD206, CD163, CD14 e MERTK possono separare la condizione M0 non polarizzata, da M1 indotta da IFNγ/LPS, M2a indotta da IL-4 e IL-10 o desametasone indotta dalla citometria a flusso. Inoltre, l'espressione dei geni IRF1 e CXCL10 è stata definita come specifica per l'M1 indotto da IFNγ/LPS; Trascritti specifici per IRF4, CCL22 e TGM2 per M2a derivato da IL-4; e il gene MERTK per M2c derivato dal desametasone, stabilendo ulteriori punti cardinali per confrontare la riprogrammazione distorta di M-DM sfidato con stimoli diversi o addirittura co-coltivato con altri tipi di cellule.