単球細胞の概要

単球細胞とは？

単球は1882年にIlya Metchnjkoffにより最初に報告され、それ以来、ヒトの健康と病気において重要な意味を持つことが明らかにされています [1]。単球は、ホメオスタシス、病原体感染と除去、および炎症において重要な役割を果たす白血球サブセットです。単球は、マウスでは全白血球の約4%、ヒトでは10%を占めます [2,3]。骨髄中の前駆細胞から産生され発達した後、単球は血管、骨髄、および脾臓の中を循環します。それら単球は定常状態では増殖しません。通常の発達過程にあるか病原体感染によるものかにかかわらず、単球は末梢組織に遊走すると、樹状細胞またはマクロファージに分化します。柔軟性と不均一性は、これにより免疫因子の変化に応じて機能的表現型を迅速に調整できるため、単球の代表的な特徴です。

単球の研究ツール
参照

単球の発生

単球は単核食細胞系（MPS）のメンバーであり、これはすべての貪食性の高い単核細胞とその前駆体の包括的な分類です [3,4,5]。MPSは、多形核顆粒球以外のすべての骨髄性免疫細胞で構成されています。MPSの細胞の起源と系統は、特異的な細胞マーカーの発現に基づいて前駆体と分化した細胞集団を特定できるマルチカラー蛍光活性化細胞選別（FACS）が利用可能になるまで、十分に解明されていませんでした [4,5]。単球分化の最新のモデルでは、骨髄性の限定的な可能性を持つ造血幹細胞（HSC）由来の前駆体から、循環する単球を得ることを提案しています [4,5]。骨髄における単球分化中のその後のコミットメント段階には、一般的な骨髄前駆体（CMP）、顆粒球マクロファージ前駆体（GMP）、マクロファージおよびDC前駆体（MDP）が関与します（図1）[5,6]。

Graphical illustration of the developmental lineage of mouse monocytes

図1.マウス単球の発生系統。略語：CD103 IpDC、CD103+粘膜固有層の樹状細胞；CDP、一般的な樹状細胞の前駆体；CMoP、一般的な単球前駆体；CX₃CR1⁺、CX3C-ケモカイン受容体1；HSC、造血幹細胞；MDP、マクロファージおよび樹状細胞前駆体；MDSC、骨髄由来抑制細胞；MP、骨髄に特異的な前駆体；TipDC、樹状細胞を生成する腫瘍壊死因子（TNF）および誘導性一酸化窒素シンターゼ（iNOS）；PDC、形質細胞様樹状細胞；cDC、標準的な樹状細胞。

単球のサブセットマーカー

ヒト単球マーカー

CD14、CD16 (Fcγ RIII)、CD64 (Fcγ RI)、およびケモカイン受容体CD192とCX3CR1の発現により、ヒト末梢血単球集団は3つの異なるサブセット（標準的、中間体、および非標準的）に定義されます（表1）。これらの亜集団は、異なるレベルのHLA-DRやCD195、および受容体TNFR1 (CD120a)やTNFR2 (CD120b)によりさらに特徴を明らかにできます。TNFR1の発現は中間体単球で最も高い一方で、TNFR2の発現は非標準的な単球で最も高くなります [5,6,7,8]。

表1.ヒト単球のマーカー。

人口	マーカー	ケモカイン受容体	機能
標準的 87～88%	CD14^Hi CD64 CD62L TNFR1 TNFR2^Low	CD192^Hi CXCR1^Low	食作用活動の主要な集団低炎症性サイトカインの産生
中間体（標準的なCD16+） 2～3%	CD16 CD14^Hi CD64 HLA-DR^Hi TNFR1^Hi TNFR2	CD192^Low CX3CR1^Hi CD195	炎症促進性 TNF-α、IL1b、およびIL-6を産生する
非標準的 10%	CD14^Low CD16^Hi TNFR1^Low TNFR2^Hi		抗炎症性恒常的にIL-1RAを産生する
略語：CD、分化抗原群；CXC、システイン–任意のアミノ酸–システイン；CXCR、CXCケモカイン受容体；HLA、ヒト白血球抗原；IL、インターロイキン；TNF、腫瘍壊死因子。TNFR、腫瘍壊死因子受容体。^Low：発現レベルが低い、^Hi：発現レベルが高い

マウス単球マーカー

マウス単球には、Ly6C、CD11b、およびケモカイン受容体CD192とCX3CR1の細胞表面発現により定義される3つの異なる亜集団（表2）もあります。さらに、高いレベルのCD115発現により、末梢血単球と顆粒球、およびCD11b (Mac-1)も発現するリンパ球が識別されます [5,6,8]。

表2.マウス単球に対するマーカー。

人口	マーカー	ケモカイン受容体	機能
標準的 Ly6CBright 40%	Ly6C^Hi CD43^Low CD11b CD115 CD62L	CD192^Hi CXCR1^Low	炎症が起こると、TNFaが生成される
中間体 20%	Ly6C^Hi CD43^Hi CD11b CD115		炎症促進性
非標準的 Ly6CDim	Ly6C^Low CD43^Hi CD11b CD115 CD11c	CD192^Low CX3CR1^Hi	抗炎症性恒常的にIL-1RAを産生する
略語：CD、分化抗原群；CXC、システイン–任意のアミノ酸–システイン；CXCR、CXCケモカイン受容体；HLA、ヒト白血球抗原；IL、インターロイキン；TNF、腫瘍壊死因子；TNFR、腫瘍壊死因子受容体。^Low：発現レベルが低い、^Hi：発現レベルが高い

単球の輸送

ケモカインと単球の輸送

CCR2

CCL2（MCP1としても知られる）とCCL7（MCP3としても知られる）は、CCR2と結合し、Ly6C^Bright単球の動員を媒介するCCケモカインです [9,10,12]。CCR2の発現は数種類の細胞に限られるにもかかわらず、ほとんど（すべてではない）の有核細胞は、炎症性サイトカインによる活性化やさまざまな微生物分子による自然免疫受容体の刺激に反応してCCL2を発現します。多くの感染症ではCCL2が発現し、血清中や炎症組織内でCCL2の循環レベルが高くなります。CCL2は二量体になり、組織のグリコサミノグリカンと会合して、単球を感染部位または炎症部位へ導く濃度勾配を確立します。このモデルを裏付ける形で、単球の動員は、二量体化またはグリコサミノグリカンとの会合を阻止するCCL2のアミノ酸置換により損なわれます。

CCR1とCCR5

単球はCCR1とCCR5も発現し、これらの受容体は共有リガンドCCL3（MIP1αとしても知られる）やCCL5などさまざまなケモカインと結合します [11,12]。In vitro遊出（血管外移動）アッセイでは次のことが示されています：（1）CCR1は主に剪断流の存在下で単球の停止を媒介する；（2）CCR5は単球“拡散”の要因になる；（3）CCR1とCCR5はどちらも、CCL5への経内皮走化性を支えている。これらの所見は、2つの受容体が単球動員において特殊な役割を果たしていることを示唆しています。表3に、単球動員に関与するケモカイン分子の要約を示します。

表3.単球輸送に関与するケモカイン受容体。

ケモカイン受容体	リガンド
CCR1 (CD191)	CCL3 (MIP-1a)、CCL5 (RANTES)、MCP2 (CCL8)
CCR2 (CD192)	CCL2 (MCP1)、CCL7 (MCP3)、CCL12 (MCP5)
CX3CR1	CX3CR1
CCR5	CCL3 (MIP-1a)、CCL4 (MIP-1b)、CCL5 (RANTES)
CCR6	CCL20 (MIP-3a)
CCR7	CCL19 (MIP-3b)
CCR8	CCL1
CXCR2	CXCL1 (GROa)、CXCL2 (GROb)、CXCL3 (GROg)、MIF
CXC；システイン–任意のアミノ酸–システイン、CXCR；CXCケモカイン受容体、CCL；システイン–システインケモカインリガンド、CCR；CCケモカイン受容体、MCP；単球走化性タンパク質MIP；マクロファージ炎症性タンパク質；RANTES；活性化の制御、発現し分泌した正常なT細胞、MIF；遊走阻止因子

接着分子と単球輸送

単球の動員は、白血球の接着と輸送の一般的なパラダイムに従います。これには、ローリング、接着、および遊出が関与します。単球など白血球の遊走は、インテグリンや他の接着分子に依存します。マウスのLY6C^Hi単球は、L-セレクチン、P-セレクチン糖タンパク質リガンド1（PSGL1）、リンパ球機能関連抗原1（LFA1、α_Lβ₂インテグリンとしても知られる）、マクロファージ受容体1（MAC1、インテグリンα_Mβ₂としても知られる）、血小板内皮細胞接着分子（PECAM1）、および最晩期抗原4（VLA4、インテグリンα₄β₁としても知られる）を発現します。これらはすべて、白血球の接着と遊走の要因となります [13]。

休止中の真皮血管の内皮細胞に沿ったLY6C^Low単球によるパトロールは、インテグリンLFA1により媒介されます。これに対して、LY6C^Hi単球の早期動員はLFA1欠損に影響されません。これらの結果により、特徴的な単球サブセットの接着の機序は、組織の種類や炎症状態に応じて異なる場合があることが示唆されます [13]。表4には、単球動員に関与する接着分子の要約を記載しています。

表4.単球輸送に関与する接着分子。

接着分子	リガンド
L-セレクチン	糖タンパク質、CD34、GLYCAM1およびMADCAM1
PSGL	P-セレクチンおよびE-セレクチン
LFA1	ICAM1
MAC1	ICAM1
VLA4	VCAM1
PECAM1	血管内皮のPECAM1
DNAM-1 (CD226)	CD155
略語：DNAM1、DNAX付属分子-1；GLYCAM1、グリコシル化依存的な細胞接着分子1；ICAM1、細胞間接着分子1；LFA1、リンパ球機能関連抗原1；MAC1、マクロファージ受容体1；MADCAM1、粘膜のアドレシン細胞接着分子1；PECAM1、血小板内皮細胞接着分子；PSGL1、P-セレクチン糖タンパク質リガンド1；VCAM1、血管細胞接着分子1；VLA4、最晩期抗原4。

単球の研究ツール

単離

ヒト初代単球は、末梢血単核細胞（PBMC）から単離できます。PBMCは、密度勾配遠心によりヒトの血液または末梢白血球パックから単離できます。単球は、Invitrogen Dynabeads無傷ヒト単球キットを使用してPBMCから単離できます。このキットにより、ネガティブ単離によりPBMCからピュアで生存可能な単球を単離します。このキットはT細胞、B細胞、NK細胞、樹状細胞、顆粒球、および赤血球を枯渇させる一方で、ネガティブに単離されたヒト単球はサンプル中に残ります。細胞選別機器が利用可能な場合は、CD14、CD64、およびCD192をヒト単球の特異的マーカーとして使用できます。

培養

ヒト初代単球はin vitroで培養できますが、培養単球は、5日以内に血清やM-CSFの存在下でマクロファージに分化し始めるため、注意しなければなりません。単球は付着細胞と非付着細胞の混合物として増殖し、付着細胞の割合は培地と活性化促進（添加されている場合）に依存します。自家血清を使用する場合は、5% FBSを添加したGibco Advanced RPMI 1640培地などのRPMI 1640培地をお勧めします。

参照