Аннотация
Введение. Поляризация макрофагов – ключевой механизм иммунной регуляции, определяющий их функциональную пластичность. В зависимости от микроокружения макрофаги дифференцируются на провоспалительные (М1, активируемые IFN-γ и ЛПС) или противовоспалительные (М2, стимулируемые IL-4 и IL-13) фенотипы. В статье анализируются молекулярные механизмы поляризации, включая сигнальные пути (JAK-STAT, NF-κB, PPAR-γ) и метаболические стадии (гликолиз, окислительное фосфорилирование). Эти процессы открывают перспективы для управления ресурсами и регенерацией, что важно для разработки биоматериалов с противовоспалительными свойствами. Целью данного обзора является систематизация современных данных о механизмах поляризации макрофагов для разработки стратегий контроля их активности в контексте создания функциональных биоматериалов. Материал и методы. Поиск научных источников в базах данных PubМed, GoogleScholar, eLibrary осуществлен за период 2008 – 2024 гг. Всего было найдено 1469 научных источников. На основе анализа новизны, глубины изучения темы и цитируемости отобрано 68 статей (после исключения дублирующих публикаций), наиболее полно отражающих современные представления о классической и альтернативной активации макрофагов, роли метаболических перестроек и эпигенетической регуляции. Заключение. Современные исследования раскрывают сложные молекулярные механизмы, лежащие в основе поляризации макрофагов. Этот процесс включает тонкую регуляцию сигнальных путей, эпигенетические модификации и метаболическое перепрограммирование, определяющие их фенотипическую пластичность, что играет ключевую роль в поддержании баланса между воспалением и регенерацией. Управление поляризацией макрофагов открывает новые перспективы для контроля иммунного ответа и тканевой регенерации, что особенно актуально для разработки биоматериалов и имплантатов. Их уникальная способность к трансформации делает макрофаги центральными регуляторами как физиологического гомеостаза, так и патологических процессов.
Авторы и аффилиации
https://elibrary.ru/fvxqam Т.М. Терехова(1), П.М. Ларионов(1), В.И. Ларькин(2), А.Е. Симонович(1), А.С. Шершевер(3), В.В. Ступак(1),
1-Федеральное государственное бюджетное учреждение «Новосибирский научно-исследовательский
институт травматологии и ортопедии им. Я.Л. Цивьяна» Министерства здравоохранения
Российской Федерации, Российская Федерация, 630091, Новосибирск, ул. Фрунзе, 17;
2-ФГБОУ ВО «Омский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения
Российской Федерации, Российская Федерация, 644099, Омск, ул. Ленина, 12; 3ФГБОУ ВО
«Уральский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения
Российской Федерации, Российская Федерация, 620028, Екатеринбург, ул. Репина, 3
Литература
1. Yan L., Wang J., Cai X., Liou Y.-C., Shen H.-M., Hao J., Huang C., Luo G., He W. Macrophage plasticity: signaling pathways, tissue repair, and regeneration. MedComm. 2020; 5 (8): e658. DOI: https://doi.org/10.1002/mco2.658.
2. Лыков А.П., Белогородцев С.Н., Немкова Е.К., Ветлугина А., Терехова Т.М., Шварц Я.Ш. Влияние мевалоната, золедроната и БЦЖ-индукции на фенотип моноцитов/макрофагов. Сибирский научный медицинский журнал. 2023; 43 (3): 57–63. DOI: https://doi.org/10.18699/SSMJ20230306. [Lykov A.P., Belogorodtsev S.N., Nemkova E.K., Vetlugina A., Terekhova T.M., Schwartz Ya.Sh. Effect of mevalonate, zoledronate and BCG on monocyte/macrophage phenotype. Siberian Scientific Medical J. 2023; 43 (3): 57–63. DOI: https://doi.org/10.18699/SSMJ20230306 (in Russian)].
3. Lawrence T., Natoli G. Transcriptional regulation of macrophage polarization: enabling diversity with identity. Nat. Rev. Immunol. 2011; 11 (11): 750–61. DOI: https://doi.org/10.1038/nri3088.
4. Sica A., Mantovani A. Macrophage plasticity and polarization: in vivo veritas. J. Clin. Invest. 2012; 122 (3): 787–95. DOI: https://doi.org/10.1172/JCI59643.
5. van Furth R., Cohn Z.A. The origin and kinetics of mononuclear phagocytes. J. Exp. Med. 1968; 128 (3): 415–35. DOI: https://doi.org/10.1084/jem.128.3.415.
6. Murphy K., Weaver C. Janeway’s Immunobiology. 9th ed. New York: Garland Science, 2017; 904.
7. Ginhoux F., Guilliams M. Tissue-resident macrophage ontogeny and homeostasis. Immunity. 2016; 44 (3): 439–49. DOI: https://doi.org/10.1016/j.immuni.2016.02.018.
8. Ginhoux F., Jung S. Monocytes and macrophages: developmental pathways and tissue homeostasis. Nat. Rev. Immunol. 2014; 14 (6): 392–404. DOI: https://doi.org/10.1038/nri3671.
9. Viola M.F., Franco Taveras E., Mass E. Developmental programming of tissue-resident macrophages. Front Immunol. 2024; 15: 1475369. DOI: 10.3389/fimmu.2024.1475369. PMID: 39575254; PMCID: PMC11578957.
10. Guilliams M., Scott C.L. Does niche competition determine the origin of tissue-resident macrophages? Nat. Rev. Immunol. 2017; 17 (7): 451–60. DOI: https://doi.org/10.1038/nri.2017.42.
11. Hashimoto D., Chow A., Noizat C., Teo P., Beasley M.B., Leboeuf M., Becker C.D., See P., Price J., Lucas D., Greter M., Mortha A., Boyer S.W., Forsberg E.C., Tanaka M., van Rooijen N., Garcia-Sastre A., Stanley E.R., Ginhoux F., Frenette P.S., Merad M.. Tissue-resident macrophages self-maintain locally throughout adult life with minimal contribution from circulating monocytes. Immunity. 2013; 38 (4): 792–804. DOI: https://doi.org/10.1016/j.immuni.2013.04.004
12. Yona S., Gordon S. From the reticuloendothelial to mononuclear phagocyte system – the unaccounted years. Front. Immunol. 2015; 6: 328. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2015.00328
13. Amit I., Winter D.R., Jung S. The role of the local environment and epigenetics in shaping macrophage identity and their effect on tissue homeostasis. Nat. Immunol. 2016; 17 (1): 18–25. DOI: https://doi.org/10.1038/ni.3325
14. Santa K. Macrophages: Phagocytosis, Antigen Presentation, and Activation of Immunity. Physiology. London: IntechOpen, 2023. URL: http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.110832
15. Gordon S., Martinez F.O. Alternative activation of macrophages: mechanism and functions. Immunity. 2010; 32 (5): 593–604. DOI: https://doi.org/10.1016/j.immuni.2010.05.007
16. Peter J. Murray, Judith E. Allen, Subhra K. Biswas, Edward A. Fisher, Derek W. Gilroy, Sergij Goerdt, Siamon Gordon, John A. Hamilton, Lionel B. Ivashkiv, Toby Lawrence, Massimo Locati, Alberto Mantovani, Fernando O. Martinez, Jean-Louis Mege, David M. Mosser, Gioacchino Natoli, Jeroen P. Saeij, Joachim L. Schultze, Kari Ann Shirey, Antonio Sica, Jill Suttles, Irina Udalova, Jo A. van Ginderachter, Stefanie N. Vogel, and Thomas A. Wynn. Macrophage activation and polarization: nomenclature and experimental guidelines. Immunity. 2014; 41 (1): 14–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.immuni.2014.06.008
17. Tang W., Wang X., Han B., et al. Tumor-associated macrophages in cancer: from mechanisms to application. Mol. Biomed. 2025; 6: 145. DOI: https://doi.org/10.1186/s43556-025-00396-y.
18. Locati M., Curtale G., Mantovani A. Diversity, mechanisms, and significance of macrophage plasticity. Annu. Rev. Pathol. 2020; 15: 123–47. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-pathmechdis-012418-012718.
19. Barnett K.C., Li S., Liang K., Ting J.P. A 360° view of the inflammasome: Mechanisms of activation, cell death, and diseases. Cell. 2023; 186 (11): 2288–312. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.04.025.
20. Gordon S., Plüddemann A. Tissue macrophages: heterogeneity and functions. BMC Biol. 2017; 15 (1): 53. DOI: https://doi.org/10.1186/s12915-017-0392-4.
21. Strizova Z., Benesova I., Bartolini R., Novysedlak R., Cecrdlova E., Foley L.K., Striz I. M1/M2 macrophages and their overlaps – myth or reality? Clin. Sci. 2023; 137 (15): 1067–93. DOI: https://doi.org/10.1042/CS20220531
22. Orihuela R., McPherson C.A., Harry G.J. Microglial M1/M2 polarization and metabolic states. Br. J. Pharmacol. 2016; 173 (4): 649–65. DOI: https://doi.org/10.1111/bph.13139
23. Paolicelli R.C., Sierra A., Stevens B. et al. Microglia states and nomenclature: A field at its crossroads. Neuron. 2022; 110 (21): 3458–83. DOI: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.10.020.
24. Chaterjee O., Sur D. Artificially induced in situ macrophage polarization: An emerging cellular therapy for immuno-inflammatory diseases. Eur. J. Pharmacol. 2023; 957: 176006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2023.176006.
25. Karim M.R., Hossain D., Uddin A., M., Rume F., I. Role of macrophages in tumor development. Recent Advancements in Microbial Diversity. Еd. Cho J.Y. London: Academic Press, 2022; 113–64. ISBN 978-0-12-822368-0. DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-822368-0.00007-4
26. Chen S., Saeed A., Liu Q., Jiang Q., Xu H., Xiao G.G., Rao L., Duo Y. Macrophages in immunoregulation and therapeutics. Signal Transduct. Target. Ther. 2023; 8: 207. DOI: https://doi.org/10.1038/s41392-023-01452-1
27. Zhou C. et al. TRAF6 promotes IL-4-induced M2 macrophage activation by stabilizing STAT6. Mol. Immunol. 2020; 127: 223–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.molimm.2020.09.001.
28. Yu T. et al. Modulation of M2 macrophage polarization by the crosstalk between Stat6 and Trim24. Nat. Commun. 2019; 10: 4353. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-019-12384-2.
29. Lee Y.J. et al. STAT6 Signaling Mediates PPARγ Activation and Resolution of Acute Sterile Inflammation in Mice. Cells. 2021; 10 (3): 501. DOI: https://doi.org/10.3390/cells10030501.
30. O’Neill L.A., Kishton R.J., Rathmell J. A guide to immunometabolism for immunologists. Nat. Rev. Immunol. 2016; 16 (9): 553–65. DOI: https://doi.org/10.1038/nri.2016.70.
31. Chen S. et al. Epigenetic regulation of macrophages: from homeostasis maintenance to host defense. Cell. Mol. Immunol. 2020; 17 (1): 36–49. DOI: https://doi.org/10.1038/s41423-019-0315-0.
32. Zhang Q. et al. Tet2 is required to resolve inflammation by recruiting Hdac2 to specifically repress IL-6. Nature. 2015; 525 (7569): 389–93. DOI: https://doi.org/10.1038/nature15252.
33. Komal S., Han S.N., Cui L.G. et al. Epigenetic regulation of macrophage polarization in cardiovascular diseases. Pharmaceuticals. 2023; 16 (2): 141. DOI: https://doi.org/10.3390/ph16020141.
34. Zhang K., Jagannath C. Crosstalk between metabolism and epigenetics during macrophage polarization. Epigenetics & Chromatin. 2025; 18: 16. DOI: https://doi.org/10.1186/s13072-025-00575-9.
35. Schlüter T., van Elsas Y., Priem B. et al. Trained immunity: induction of an inflammatory memory in disease. Cell Res. 2025; 35: 792–802. DOI: https://doi.org/10.1038/s41422-025-01171-y.
36. Divangahi M., Aaby P., Khader S.A. et al. Trained immunity, tolerance, priming and differentiation: distinct immunological processes. Nat. Immunol. 2021; 22: 2–6. DOI: https://doi.org/10.1038/s41590-020-00845-6.
37. O’Connell R.M. et al. Inositol phosphatase SHIP1 is a primary target of miR-155. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009; 106 (17): 7113–8. DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.0902636106.
38. Cui H. et al. Long noncoding RNA Malat1 regulates differential activation of macrophages and response to lung injury. JCI Insight. 2019; 4 (4): e124522. DOI: https://doi.org/10.1172/jci.insight.124522.
39. Galván-Peña S., O’Neill L.A. Metabolic reprogramming in macrophage polarization. Front. Immunol. 2014; 5: 420. DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2014.00420.
40. Huang S.C. et al. Cell-intrinsic lysosomal lipolysis is essential for alternative activation of macrophages. Nat. Immunol. 2014; 15 (9): 846–55. DOI: https://doi.org/10.1038/ni.2956.