Myeloid Cells

immunology
Published

May 15, 2026

Perspective

髓系细胞是免疫系统里最重要的“组织执行层”之一。它们通常和 innate immunity、炎症、吞噬、抗原呈递、杀菌、过敏反应、抗寄生虫免疫和组织修复联系在一起。读免疫学或单细胞文章时，myeloid cells 经常不是一个单独细胞类型，而是一组来源和功能相关的细胞集合。

先记住一个实用边界：myeloid cells 不是 lymphocytes。 它们大多来自 myeloid lineage，包括 macrophages、dendritic cells、neutrophils、eosinophils、basophils 和 mast cells。它们不依赖 TCR/BCR 做高度特异性识别，但可以快速感知病原体、组织损伤和抗体包被目标，并把局部组织信号转化为炎症或清除反应。

Major myeloid cells and their functions

Definition

Myeloid cells are immune cells derived from the myeloid lineage, including monocytes/macrophages, dendritic cells, granulocytes, and mast cells. They are central to innate immune defense and also help shape adaptive immunity through antigen presentation, cytokine production, and tissue-level inflammation.

中文理解：髓系细胞是一组来自髓样谱系的免疫细胞。它们不像 T cells 和 B cells 那样以 antigen-specific clonal receptors 为核心，而是更偏向快速识别、吞噬、杀菌、释放颗粒、产生 cytokines、呈递抗原和调节组织环境。

Main Cell Types

Monocytes 是血液中循环的髓系细胞，也是很多组织 macrophages 和 inflammatory macrophages 的来源之一。常见粗分是 classical monocytes 和 non-classical monocytes：前者通常 CD14 高，后者通常 FCGR3A/CD16 高。进入组织后，monocytes 可以逐渐表达 HLA genes、CD68、CD163、炎症 cytokines/chemokines，并向 macrophage-like states 过渡。读单细胞文章时，monocyte 和 macrophage 经常不是完全割裂的两个点，而是一条 tissue entry 和 differentiation continuum。

Macrophages 主要负责 phagocytosis、清除死亡细胞和病原体、产生 cytokines，并参与组织修复。它们可以来自 circulating monocytes，也可以是 embryonic origin 的 tissue-resident macrophages。Macrophage 这个名字更像一个功能和组织状态概念，不只是一个固定 marker。

Dendritic cells 是连接 innate immunity 和 adaptive immunity 的关键细胞。它们在外周组织摄取 antigen，迁移到 lymph nodes，向 naive T cells 呈递 antigen，并通过 costimulation 和 cytokines 影响 T cell differentiation。图里把 dendritic cells 的核心功能概括为 antigen uptake、antigen presentation 和 cytokine production。

Neutrophils 是急性炎症中非常快速的效应细胞，尤其重要于细菌和真菌感染。它们可以 phagocytose microbes，释放 antimicrobial granules，产生 reactive oxygen species，也可形成 NETs。血液中 neutrophils 数量多，进入组织后通常寿命较短，但杀伤能力强。

Eosinophils 常和 helminth infection、allergy、asthma 和 type 2 inflammation 相关。它们的颗粒蛋白可以伤害大型寄生虫，也可能在过敏性炎症中造成组织损伤。图里的重点是 killing of antibody-coated parasites。

Basophils 是血液中的颗粒细胞，和 allergic responses、IgE-dependent activation、histamine release 以及 anti-parasitic immunity 有关。它们数量少，但在 type 2 immunity 中可以放大局部炎症和 cytokine signals。

Mast cells 主要驻留在组织中，尤其靠近皮肤、黏膜、血管和神经。它们含有 histamine 等颗粒内容物，受到 IgE cross-linking、补体片段或组织损伤信号刺激后可快速 degranulate，引发血管扩张、通透性增加、瘙痒、平滑肌收缩和过敏反应。

Important Subsets

很多 myeloid cells 在实际文献中不会只写大类名，而会进一步按 lineage、marker、组织位置和 activation state 细分。

Dendritic cell subsets：

  • cDC1: conventional dendritic cell 1，常见 marker 包括 CLEC9A、XCR1、CADM1。通常和 cross-presentation、CD8+ T cell response 联系更紧。
  • cDC2: conventional dendritic cell 2，常见 marker 包括 CD1C、FCER1A。常和 CD4+ T cell priming、炎症性 DC 状态和更复杂的 cDC2 heterogeneity 相关。
  • pDC: plasmacytoid dendritic cell，常见 marker 包括 LILRA4、TCF4、GZMB。经典功能是大量产生 type I interferon，尤其在抗病毒反应中重要。
  • LAMP3+ cDC / mregDC: 肿瘤和炎症组织中常见的 mature、migratory、regulatory DC state，表达 LAMP3，常伴随迁移、成熟、PD-L1/regulatory molecules 和 T cell interaction。它不是一个普通静态 lineage marker，更像 cDC activation/maturation 后形成的状态。

Macrophage and monocyte-related states：

  • classical monocytes: 通常 CD14 高，偏炎症募集和组织进入。
  • non-classical monocytes: 通常 FCGR3A/CD16 高，常和血管巡逻、炎症监测相关。
  • tissue-resident macrophages: 可能来自胚胎期 progenitors，也可能在组织中长期 self-renewal；不同组织有不同命名和 marker，例如 microglia、Kupffer cells、alveolar macrophages。
  • monocyte-derived macrophages: 通常来自炎症或肿瘤条件下募集的 circulating monocytes，进入组织后被局部 TME 重塑。

Tumor And Single-Cell Context

在肿瘤单细胞文章里，myeloid cell name 往往不是单一 lineage name，而是 lineage + tissue context + activation state + functional program 的组合。比如 SPP1+ TAM 不是一个基础免疫学课本细胞类型，而是 tumor-associated macrophage 的一种表达状态。

TAMs 是 tumor-associated macrophages。它们不能简单套用 M1/M2 二分法。很多体内 TAM states 会同时表达 M1-like 和 M2-like signatures，所以更应该看具体功能程序：

  • SPP1+ TAMs: 常和 angiogenesis、ECM remodeling、tumor progression 相关。
  • C1QC+ TAMs: 常显示 phagocytosis、complement-like 或 tissue macrophage-related programs。
  • ISG15+ TAMs: 偏 interferon-stimulated gene program。
  • LYVE1+ macrophages: 常和 resident/interstitial macrophage-like states 相关，未必是 tumor-enriched。
  • FN1+、VCAN+、INHBA+ TAMs: 在不同癌种中可作为 alternative pro-angiogenic macrophage states 出现。

Tumor DCs 也需要按状态读。LAMP3+ cDCs 在多癌种肿瘤中常见，可能来自 cDC1 或 cDC2，表达 maturation/migration genes，也可能表达 PD-L1、CCL17、IDO1 等 regulatory or immunosuppressive molecules。读到 LAMP3+ DC 时，不要只把它理解成“DC marker 阳性”，而要问它是否代表 mature/migratory/regulatory cDC state。

Mast cells 在肿瘤里功能不固定。VEGFA+ mast cells 可提示 pro-angiogenic/pro-tumor tendency；TNF+ mast cells 可能与 DC activation、T cell priming 或 anti-tumor immunity 相关。但这只是功能轴，不是完整定义。不同癌种、不同 tissue niche 中 mast cells 的意义可能相反。

因此，在 single-cell 数据中注释 myeloid cells 时，不能只问“是不是 macrophage/DC/mast cell”。更好的问题是：它来自哪个 lineage？在什么组织位置？是否 tumor-enriched？表达什么 activation、migration、phagocytosis、angiogenesis、interferon 或 immunosuppressive program？

Shared Functions

髓系细胞的共同点不是长得像，而是它们都能把局部环境变化转化成免疫动作。

第一类动作是 recognition and uptake。Macrophages、dendritic cells 和 neutrophils 可以通过 pattern-recognition receptors、Fc receptors、complement receptors 等机制识别病原体、死亡细胞或被抗体/补体包被的目标。

第二类动作是 killing and containment。Neutrophils 和 macrophages 可以吞噬并杀灭微生物；eosinophils 可以攻击抗体包被的大型寄生虫；mast cells 和 basophils 可以通过释放颗粒和 lipid mediators 改变局部组织环境。

第三类动作是 communication。Macrophages、dendritic cells、mast cells 和 granulocytes 都能产生 cytokines、chemokines 或 inflammatory mediators，招募其他免疫细胞，决定炎症强度，并影响 T cell 和 B cell response。

Myeloid Cells And Adaptive Immunity

髓系细胞虽然常被归入 innate immunity，但它们并不只负责“早期反应”。Dendritic cells 是 naive T cell activation 的核心 antigen-presenting cells；macrophages 可以向 effector T cells 呈递 antigen，并被 IFN-gamma 等信号激活；mast cells、basophils 和 eosinophils 参与 type 2 immunity，和 TH2 cells、IgE、IL-4、IL-5、IL-13 等轴线连接紧密。

因此，myeloid 与 lymphoid 不是互不相干的两套系统。更准确的理解是：lymphoid cells 提供高度特异的识别、记忆和调控，而 myeloid cells 把这些信号落实到组织层面的吞噬、杀伤、炎症、屏障反应和修复。

How To Read This Figure

这张图把几类主要髓系细胞放在一起，适合作为功能速查图。

  • Macrophages: phagocytosis、bactericidal mechanisms、antigen presentation、cytokine production。
  • Dendritic cells: antigen uptake in peripheral sites、antigen presentation、cytokine production。
  • Neutrophils: phagocytosis 和 bactericidal mechanisms，是急性炎症中的快速杀菌细胞。
  • Eosinophils: killing of antibody-coated parasites，常和 type 2 immunity 及 allergy 相关。
  • Basophils: promotion of allergic responses and augmentation of anti-parasitic immunity。
  • Mast cells: release of granules containing histamine and other active agents，常见于组织过敏反应和屏障部位炎症。

读图时不要只记细胞名字，要同时问三个问题：它在哪里？它识别什么？它通过什么效应机制改变组织环境？

Key Points

  • Myeloid cells 大多属于 innate immune system，但会强烈影响 adaptive immunity。
  • Monocytes 是 circulating myeloid cells，也是很多 inflammatory macrophage states 的来源之一。
  • Macrophages 和 neutrophils 都能吞噬和杀菌，但 macrophages 更偏组织驻留、清除和修复，neutrophils 更偏急性炎症快速杀伤。
  • Dendritic cells 的核心价值是把外周组织中的 antigen 信息带到 lymph nodes，启动 T cell response。
  • DCs 需要进一步区分 cDC1、cDC2、pDC 和 LAMP3+ mature/regulatory cDC states。
  • Eosinophils、basophils 和 mast cells 常和 type 2 immunity、allergy、IgE 和 anti-parasitic immunity 放在一起理解。
  • Mast cells 主要是 tissue-resident cells；basophils 主要在血液中循环。
  • Granules 不是“装饰性形态”，而是这些细胞快速释放 effector molecules 的功能基础。
  • 在 single-cell 数据中，myeloid clusters 的命名要同时看 lineage markers、tissue context、activation state 和 functional genes；尤其 TAMs 不应简单用 M1/M2 概括。

Note

髓系细胞很容易被过度简化成“先天免疫细胞”。这个说法对入门有用，但不够精确。它们既是早期防御细胞，也是抗原呈递细胞、炎症组织者、过敏反应执行者、寄生虫防御细胞和组织修复参与者。

对我来说，这一页是 immune cell map 的第二层：先知道 lymphoid/myeloid 的大分支，再在 myeloid 里区分 phagocytes、antigen-presenting cells、granulocytes 和 tissue-resident effector cells。

Sources