Che cos’è il macrofago e quali sono le sue funzioni

Sentinelle del sistema immunitario, ma anche protagonisti della riparazione dei tessuti e dell’equilibrio degli organi: i macrofagi sono cellule estremamente versatili, capaci di adattare la propria attività alle necessità dell’organismo

Il macrofago è una cellula del sistema immunitario appartenente alla cosiddetta immunità innata, la componente delle difese dell’organismo capace di riconoscere rapidamente segnali associati a microrganismi, danni cellulari e alterazioni dei tessuti.

Il termine deriva dal greco makrós, «grande», e phageîn, «mangiare»: significa quindi letteralmente «grande mangiatore». Il nome descrive una delle sue caratteristiche più importanti, la fagocitosi, cioè la capacità di inglobare e degradare particelle, microrganismi, cellule morte e materiale cellulare.

Ridurre però il macrofago a una sorta di «spazzino» dell’organismo sarebbe semplicistico. Le ricerche degli ultimi decenni hanno mostrato che queste cellule svolgono una quantità molto più ampia di funzioni. I macrofagi partecipano infatti alla difesa contro le infezioni, alla regolazione dell’infiammazione, alla riparazione dei tessuti, al metabolismo e al mantenimento dell’equilibrio interno degli organi.

Dove si trovano i macrofagi?

I macrofagi sono distribuiti praticamente in tutto l’organismo, ma non costituiscono una popolazione uniforme. Al contrario, esistono popolazioni di macrofagi specializzate in relazione al tessuto nel quale vivono.

Nel cervello, per esempio, le cellule immunitarie residenti appartenenti alla famiglia dei macrofagi sono chiamate microglia. Nei polmoni sono presenti i macrofagi alveolari, mentre nel fegato si trovano le cellule di Kupffer. Anche altri organi possiedono popolazioni macrofagiche residenti con caratteristiche adattate al particolare ambiente nel quale operano.

Questa specializzazione è importante perché il microambiente tissutale influenza profondamente il comportamento del macrofago. I segnali provenienti dalle cellule circostanti, dai metaboliti e dalla matrice extracellulare contribuiscono infatti a determinare quali geni vengono espressi e quali funzioni vengono privilegiate.

Da dove originano i macrofagi?

Per molto tempo si è pensato che i macrofagi derivassero principalmente dai monociti, cellule del sangue prodotte dal midollo osseo che, una volta entrate nei tessuti, possono differenziarsi in cellule con caratteristiche macrofagiche.

La ricerca contemporanea ha però modificato questa visione. Molti macrofagi residenti nei tessuti vengono stabiliti già durante lo sviluppo embrionale e possono mantenersi nell’organismo adulto attraverso meccanismi di autorinnovamento locale, senza dipendere continuamente dall’arrivo di nuovi monociti dal sangue.

Questo non significa che i monociti non possano contribuire alla formazione di macrofagi. In condizioni di infiammazione, infezione o danno tissutale, cellule provenienti dal sangue possono raggiungere i tessuti e acquisire caratteristiche macrofagiche. L’origine dei macrofagi è quindi più complessa di quanto suggerisse il modello tradizionale.

Che cos’è la fagocitosi?

Una delle funzioni più conosciute del macrofago è la fagocitosi. Attraverso questo processo la cellula riconosce un bersaglio, lo circonda con la propria membrana e lo ingloba formando una struttura chiamata fagosoma.

Il fagosoma viene successivamente indirizzato verso compartimenti intracellulari ricchi di enzimi e altre molecole capaci di degradarne il contenuto. In questo modo il macrofago può eliminare batteri, materiale estraneo, cellule morte e frammenti cellulari.

La fagocitosi non rappresenta soltanto un sistema di eliminazione. La rimozione ordinata delle cellule morte, chiamata efferocitosi, contribuisce anche alla risoluzione dell’infiammazione e al mantenimento dell’equilibrio dei tessuti.

Qual è il ruolo dei macrofagi contro le infezioni?

Quando un microrganismo invade l’organismo, i macrofagi possono riconoscere strutture molecolari associate ai patogeni attraverso specifici recettori.

L’attivazione macrofagica può favorire l’ingestione e la distruzione dei microrganismi e stimolare la produzione di molecole di segnalazione, comprese diverse citochine, che contribuiscono a coordinare la risposta immunitaria.

A cosa serve la penicillina? La scoperta che ha rivoluzionato la medicina moderna 

Il macrofago non agisce quindi isolatamente. Fa parte di una rete nella quale cellule dell’immunità innata e adattativa comunicano attraverso mediatori chimici. In questo modo contribuisce a richiamare altre cellule immunitarie e a modulare l’intensità della risposta.

I macrofagi regolano anche l’infiammazione

L’infiammazione è indispensabile per proteggere l’organismo, ma deve essere accuratamente regolata. Una risposta troppo debole può consentire la persistenza di un’infezione o di un danno; una risposta eccessiva o prolungata può invece danneggiare i tessuti.

I macrofagi partecipano a entrambe le fasi. In una fase iniziale possono contribuire all’attivazione della risposta infiammatoria producendo mediatori che favoriscono il reclutamento e l’attivazione di altre cellule immunitarie.

Successivamente possono assumere funzioni che favoriscono la risoluzione dell’infiammazione, la rimozione delle cellule danneggiate e il ritorno del tessuto verso una condizione di equilibrio.

Per questo motivo oggi si tende a considerare il macrofago una cellula altamente plastico-funzionale, capace di modificare il proprio comportamento in base ai segnali ricevuti.

Esistono macrofagi M1 e M2?

Nella divulgazione scientifica è frequente incontrare la distinzione tra macrofagi M1 e M2. In termini semplificati, gli M1 vengono associati a risposte maggiormente pro-infiammatorie e antimicrobiche, mentre gli M2 vengono tradizionalmente collegati alla regolazione dell’infiammazione e alla riparazione dei tessuti.

Questa classificazione è stata molto utile nella ricerca sperimentale, ma non deve essere interpretata come una divisione rigida in due categorie completamente separate.

I macrofagi presenti nei tessuti reali possono assumere stati funzionali molto più complessi e variabili. Il loro comportamento dipende dal contesto biologico, dai segnali presenti nell’ambiente, dal metabolismo cellulare, dall’origine della popolazione e dal tipo di stimolo ricevuto. La moderna immunologia considera quindi la plasticità macrofagica molto più articolata rispetto alla semplice contrapposizione M1-M2.

Qual è il ruolo dei macrofagi nella riparazione dei tessuti?

Quando un tessuto viene danneggiato, il macrofago può contribuire alla sua riparazione. La prima necessità è spesso quella di eliminare cellule morte e materiale danneggiato. Successivamente, attraverso la produzione e la modulazione di diversi mediatori, i macrofagi possono contribuire alla regolazione della risposta infiammatoria e alla comunicazione con cellule coinvolte nella rigenerazione.

Queste funzioni possono favorire la ricostruzione dell’ambiente tissutale e il ritorno all’omeostasi. I macrofagi partecipano infatti anche a processi fisiologici che vanno oltre la semplice risposta a una lesione, contribuendo allo sviluppo degli organi, alla formazione dei vasi sanguigni e alla regolazione di alcuni aspetti del metabolismo.

I macrofagi contribuiscono all’omeostasi dell’organismo

Il termine omeostasi indica la capacità dell’organismo di mantenere condizioni interne relativamente stabili nonostante i continui cambiamenti.

I macrofagi residenti rappresentano una componente importante di questo equilibrio. Eliminando materiale cellulare non più necessario, riciclando nutrienti e interagendo con le cellule del tessuto, contribuiscono alla manutenzione quotidiana degli organi.

Questa attività è particolarmente interessante perché dimostra che il sistema immunitario non serve esclusivamente a combattere ciò che è estraneo. Una parte fondamentale della sua funzione consiste anche nel mantenere in buone condizioni ciò che appartiene all’organismo.

Cosa succede quando i macrofagi funzionano in modo alterato?

La grande versatilità dei macrofagi rappresenta una risorsa, ma può diventare problematica quando la loro attività viene alterata o rimane attiva nel momento sbagliato.

Un’attivazione infiammatoria persistente può contribuire a diverse condizioni patologiche, mentre alterazioni delle popolazioni macrofagiche residenti possono essere associate a disturbi degenerativi, metabolici, infiammatori e tumorali.

Anche nel cancro il comportamento dei macrofagi è particolarmente complesso. Alcune popolazioni possono contribuire alla risposta antitumorale, mentre altre, in determinati microambienti tumorali, possono favorire condizioni che sostengono la crescita e la progressione della malattia. Non esiste quindi un comportamento «buono» o «cattivo» del macrofago valido in assoluto: la sua funzione dipende dal contesto biologico.

Perché i macrofagi sono così importanti?

Il macrofago rappresenta uno degli esempi più significativi della complessità del sistema immunitario. È contemporaneamente una sentinella, una cellula fagocitaria, un regolatore dell’infiammazione, un mediatore della riparazione e un componente dell’equilibrio fisiologico dei tessuti.

La ricerca contemporanea sta inoltre mostrando che non esiste un unico «macrofago universale». Esistono popolazioni diverse, con origini, caratteristiche molecolari e funzioni che possono cambiare a seconda dell’organo e delle condizioni dell’organismo.

Cellule della microglia: gli “spazzini” del cervello che proteggono, riparano e mantengono in salute il sistema nervoso 

Comprendere queste differenze è importante non soltanto per conoscere il funzionamento del sistema immunitario, ma anche per sviluppare nuove strategie terapeutiche. Manipolare selettivamente le funzioni dei macrofagi potrebbe infatti diventare utile nel trattamento di malattie infiammatorie, metaboliche, degenerative e tumorali.

In definitiva, il macrofago non è semplicemente la cellula che «mangia» ciò che deve essere eliminato. È una vera centralina biologica del tessuto, capace di leggere ciò che accade nell’ambiente circostante e di modificare la propria attività in risposta alle esigenze dell’organismo.

Redazione

Il Magazine di Informazione senza filtri né padroni. Un progetto corale che arricchisce in chiave propositiva, offrendo spunti per salvaguardare il Pianeta.