The origins and non-canonical functions of macrophages in development and regeneration

Théret, Marine; Mounier, Rémi; Rossi, Fábio

doi:10.1242/dev.156000

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“…Macrophages, which represent an important branch of the innate immune system and also exhibit key developmental functions, are, together with neutrophils, one of the most studied leukocyte populations in the zebrafish model. This is mainly due to the availability of several reporter lines, among which the mpeg1.1 promoter‐driven fluorescent reporters are the most frequently used .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Themacrophage-expressed gene(mpeg)1identifies a subpopulation of B cells in the adult zebrafish

Ferrero

Gomez

lyer

et al. 2020

Journal of Leukocyte Biology

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The mononuclear phagocytic system consists of many cells, in particular macrophages, scattered throughout the body. However, there is increasing evidence for the heterogeneity of tissue‐resident macrophages, leading to a pressing need for new tools to discriminate mononuclear phagocytic system subsets from other hematopoietic lineages. Macrophage‐expressed gene (Mpeg)1.1 is an evolutionary conserved gene encoding perforin‐2, a pore‐forming protein associated with host defense against pathogens. Zebrafish mpeg1.1:GFP and mpeg1.1:mCherry reporters were originally established to specifically label macrophages. Since then more than 100 peer‐reviewed publications have made use of mpeg1.1‐driven transgenics for in vivo studies, providing new insights into key aspects of macrophage ontogeny, activation, and function. Whereas the macrophage‐specific expression pattern of the mpeg1.1 promoter has been firmly established in the zebrafish embryo, it is currently not known whether this specificity is maintained through adulthood. Here we report direct evidence that beside macrophages, a subpopulation of B‐lymphocytes is marked by mpeg1.1 reporters in most adult zebrafish organs. These mpeg1.1+ lymphoid cells endogenously express mpeg1.1 and can be separated from mpeg1.1+ macrophages by virtue of their light‐scatter characteristics using FACS. Remarkably, our analyses also revealed that B‐lymphocytes, rather than mononuclear phagocytes, constitute the main mpeg1.1‐positive population in irf8null myeloid‐defective mutants, which were previously reported to recover tissue‐resident macrophages in adulthood. One notable exception is skin macrophages, whose development and maintenance appear to be independent from irf8, similar to mammals. Collectively, our findings demonstrate that irf8 functions in myelopoiesis are evolutionary conserved and highlight the need for alternative macrophage‐specific markers to study the mononuclear phagocytic system in adult zebrafish.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Themacrophage-expressed gene(mpeg)1identifies a subpopulation of B cells in the adult zebrafish

Ferrero

Gomez

lyer

et al. 2020

Journal of Leukocyte Biology

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“…Macrophages, which represent an important branch of the innate immune system 8 and also exhibit key developmental functions 9 , are, together with neutrophils, one of the most studied leukocyte populations in the zebrafish model. This is mainly due to the availability of several reporter lines, among which the mpeg1.1 promoterdriven fluorescent reporters are the most frequently used 10 .…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Themacrophage-expressed gene(mpeg)1identifies a subpopulation of B cells in the adult zebrafish

Ferrero

Gomez

Iyer

et al. 2019

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SENTENCEMpeg1 is not a restricted macrophage marker, but also labels B cells in the adult zebrafish. Therefore, previously identified irf8-independent macrophages likely consist of B lymphocytes. 2 ABSTRACTThe mononuclear phagocytic system (MPS) consists of many cells, in particular macrophages, scattered throughout the body. However, there is increasing evidence for the heterogeneity of tissue-resident macrophages, leading to a pressing need for new tools to discriminate MPS subsets from other hematopoietic lineages. Mpeg1.1 is an evolutionary conserved gene encoding perforin-2, a pore-forming protein associated with host defense against pathogens. Zebrafish mpeg1.1:GFP and mpeg1.1:mCherry reporters were originally established to specifically label macrophages. Since, more than 100 peer-reviewed publications have made use of mpeg1.1-driven transgenics for in vivo studies, providing new insights into key aspects of macrophage ontogeny, activation and function. However, while the macrophagespecific expression pattern of the mpeg1.1 promoter has been firmly established in the zebrafish embryo, it is currently not known whether this specificity is maintained through adulthood. Here we report direct evidence that beside macrophages, a subpopulation of B-lymphocytes is marked by mpeg1.1 reporters in most adult zebrafish organs. These mpeg1.1 + lymphoid cells endogenously express mpeg1.1 and can be separated from mpeg1.1 + macrophages by virtue of their light-scatter characteristics using FACS. Remarkably, our analyses also revealed that Blymphocytes, rather than mononuclear phagocytes, constitute the main mpeg1.1positive population in irf8 null myeloid-defective mutants, which were previously reported to recover tissue-resident macrophages in adulthood. One notable exception are skin macrophages, whose development and maintenance appear to be independent from irf8, similar to mammals. Collectively, our findings demonstrate that irf8 functions in myelopoiesis are evolutionary conserved and highlight the need for alternative macrophage-specific markers to study the MPS in adult zebrafish.

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“…Insbesondere gewebespezifische residente M2-Makrophagen haben diversifizierte Eigenschaften, die Gegenstand der Forschung sind. Grundlegende Arbeiten zur Regeneration des Herzmuskels zeigen, dass Regeneration insuffizient wird, wenn man die ortsständigen M2-Makrophagen depletiert [69][70][71][72][73]. Makrophagen sind zudem responsiv auf mechanische Reize, die mechanischen Bedingungen können ihre Plastizität und ihren Übergang vom pro-inflammatorischen Phänotyp zum regenerativen Phänotyp beeinflussen.…”

Section: Mechanische Kräfte Und Zellen Des Immunsystemsunclassified

Interaktion zwischen Muskel und Knochen – ein Wechselspiel zwischen Physik und Biologie

et al. 2020

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ZusammenfassungDie balancierte und reziproke adaptive Interaktion zwischen Muskel und Knochen ist essenziell für die Fortbewegung von Organismen und die Erhaltung ihrer stabilen Form unter Vermeidung von Frakturen und Verletzungen. Muskeln erzeugen durch Kontraktion physikalische Kräfte, die auf die Muskulatur selbst und auf das stabilisierende Skelett wirken. Das Kraftniveau wird von der Gravitation und der Masse des eigenen Organismus bestimmt. Steigerung der Kräfte und Wiederholung der Reize haben anabole Wirkung, Immobilisation und Simulation von Mikro-Gravitation führen zum Verlust von Muskel und Knochen. Die Einwirkung physikalischer Kräfte auf Zellen wird in biochemische Signale umgesetzt und generiert biologische Effekte. Die molekularen Mechanismen des Mechanosensing und der Mechanotransduktion sind in den letzten 2–3 Dekaden sehr intensiv erforscht worden. Dehnung, Kompression und Flüssigkeitsströmung verursachen über Verbindungen durch Adhäsionsmoleküle an die Extrazellulärmatrix und zwischen den Zellen sowie über das Primäre Zilium eine „Second-messenger“-Aktivierung wie Kalzium-Einstrom, cAMP- und cGMP-Produktion und Aktivierung von Rezeptoren und Kinasen. Im Gefolge werden Transkriptionsfaktoren nukleotrop, die dann an DNA-responsive Steuerelemente binden und Transkription modulieren. Die Änderungen des Proteoms der Zelle führen zur vermehrten Bildung von Strukturproteinen zur Verstärkung des Zytoskeletts und der Zell-Zell-Adhäsion, sodass sich die Steifigkeit und die Rückstellkraft der Zelle und des Gewebes auf ein höheres Kraftniveau einstellen, ohne durch Ruptur oder Fraktur Schaden zu nehmen. Neben der physikalischen Interaktion durch die Kräfte des Muskels werden auch über Sekretionsprodukte von Muskel und Knochen Informationen ausgetauscht. Die Sekretionsprodukte initiieren und regulieren mit großen Überlappungen in ihrer Funktion die interaktive Adaptation und Regeneration in beiden Geweben. Neben der tonischen Produktion von Proteinen mit einer sekretorischen Sequenz können beide Gewebe auch auf mechanische Reize hin Vesikel abgeben, die als Fracht präsynthetisierte Rezeptoren, Wachstums- und Differenzierungsfaktoren und orchestrierende miRNAs transportieren können. Da weder Knochen noch Muskel echte endokrine Vesikel bilden können, werden Exosomen in die Zirkulation abgegeben. Ein auslösender Reiz dafür ist ein Kalzium-Einstrom als Folge von mechanischer Stimulation/Trainingsaktivität. Mit zunehmendem Wissen ergibt sich hier ein Bild der unerwartet intensiven Auswirkung mechanischer Kräfte auf die Zellbiologie und Biochemie von Geweben. Wir beginnen gerade, diese Auswirkungen in der Physiologie zu verstehen, während wir im Verständnis der Störungen einer gesunden Adaptation, z. B. im Sinne von Überlastung oder Trainingsresistenz, besonders bei chronischen Erkrankungen wie Osteoporose und Arthrose noch sehr am Anfang stehen.

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The origins and non-canonical functions of macrophages in development and regeneration

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Themacrophage-expressed gene(mpeg)1identifies a subpopulation of B cells in the adult zebrafish

Themacrophage-expressed gene(mpeg)1identifies a subpopulation of B cells in the adult zebrafish

Themacrophage-expressed gene(mpeg)1identifies a subpopulation of B cells in the adult zebrafish

Interaktion zwischen Muskel und Knochen – ein Wechselspiel zwischen Physik und Biologie

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