Нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ, англ. NETs) представляют собой ячеистую сеть хроматина, гистоновых и негистоновых белков, а также микробицидных агентов, которая распространяется за пределы клетки в результате серии событий, затрагивающих ядро и цитоплазму. Эти события в совокупности получили название нетoз. Нетоз, первоначально считавшийся защитным/апоптотическим механизмом, теперь рассматривается как способ защиты в экстремальных ситуациях, который в отдельных случаях оказывает сильные неблагоприятные эффекты на физиологию тканей, усугубляя патологию. Примером может служить опосредованное НВЛ повреждение органов у пациентов с COVID-19. Положительное влияние НВЛ на заживление ран связывают с их антимикробной активностью, в то время как неблагоприятные эффекты чаще встречаются при патологических состояниях (таких как диабет) и связаны с усилением нетoза. Новые данные позволяют предположить, что у НВЛ существуют другие положительные эффекты при заживлении ран, которые заслуживают более глубокого изучения.
Введение
Нейтрофилы, также известные как нейтрофильные гранулоциты или полиморфноядерные лейкоциты (ПЯЛ) — наиболее многочисленные белые кровяные клетки в кровеносном русле человекаа. Они играют ключевую роль во врожденной иммунной защите от бактерий, грибов и вирусов, и они также представляют потенциальную опасность для хозяина.
Нейтрофилы — очень многофункциональные и сложные клетки, способные удлинять свою продолжительность жизни в зависимости от статуса активации и взаимодействия с другими иммунными клетками. В настоящее время считается, что время полужизни нейтрофилов в кровотоке длиннее, чем полагалось ранее (несколько дней в противоположность нескольким часам) .
Активация и микробицидная активность нейтрофилов строго контролируются множеством стимулов, и новые данные свидетельствуют, что они довольно многофункциональны. Нейтрофилы могут выполнять неожиданные функции, например, возвращаться в кровяное русло, взаимодействовать с популяциями других лейкоцитов и регулировать их активность .
Механизмы противомикробного и цитотоксического действия нейтрофилов включают в себя фагоцитоз, образование активных форм кислорода (АФК), и дегрануляцию ряда микробицидных факторов, таких как α-дефензины, кателицидин, эластаза, катепсин G и лактоферрин. Нейтрофилы также обладают примечательной способностью к de novo биосинтезу хемокинов C-X-C и C-C; провоспалительных, противовоспалительных и иммунорегуляторных цитокинов, а также ангиогенных и фиброгенных факторов и матриксных металлопротеаз .
Помимо различных реакций, составляющих защитный ответ нейтрофилов, был изучен другой, особый способ уничтожения патогенов с помощью ловушек. В 2004 году Brinkmann с соавт. сообщили о выбросе нейтрофилами ячеистой сети из хроматиновых фибрилл, несущих высвобожденные из гранул антимикробные пептиды и ферменты, способные убивать грамположительные и грамотрицательные бактерии. По способу защитного действия такая ячеистая сеть получила название нейтрофильных внеклеточных ловушек (НВЛ). НВЛ, как было обнаружено, также эффективны в защите организма хозяина от грибов , но для защиты от покрытых оболочкой вирусов в них нет необходимости.
НВЛ состоят из сильно деконденсированных фибрилл хроматина и имеют диаметр от 15 до 17 нм. Фибриллы образуются из компонентов ядер, сопровождаются гистоновыми белками, а также формируют комплексы с микробицидными глобулярными белками, такими как эластаза, катепсин G и миелопероксидаза, которые в норме запасаются в нейтрофильных гранулах ].
НВЛ высвобождаются во внеклеточное пространство, где в хроматиновой сети застревают микробы; это ограничивает их распространение и позволяет концентрировать факторы самих нейтрофилов, таким образом усиливая микробицидное действие [9]. Выброс НВЛ представляет собой фундаментальный защитный механизм в тех случаях, когда размер патогенов делает процесс фагоцитоза невозможным .
Дальнейший механизм, посредством которого НВЛ проявляют свою микробицидную активность, связан со способностью ДНК индуцировать хелатирование ионов марганца и других. В частности, марганец играет важную роль в пролиферации и выживании микроорганизмов. Совместно с другими бивалентными катионами он используется для транспорта электронов через плазматическую мембрану — этот фундаментальный процесс бактерии используют для получения химической энергии для своей жизнедеятельности [11]. Как следствие хелатирующей активности ДНК в составе НВЛ, ослабление ионного транспорта препятствует выживанию микроорганизмов . Далее было выявлено, что НВЛ не только активно функционируют для элиминации патогенов, но также регулируют местные воспалительные процессы.
Изначально формирование НВЛ рассматривали как особый тип клеточной гибели, отличный от апоптоза или некроза (нет активности каспаз, фрагментации ДНК или активации сигналов некротической гибели, характерной для регулируемого варианта некроза — некроптоза) , который завершает короткую жизнь активированных нейтрофилов взрывным событием с микробицидными последствиями. В соответствии с такой интерпретацией процесс назвали нетозом .
Однако выявление стадий формирования НВЛ недавно привело ученых к пересмотру концепции нетоза (Рисунок 1). Образование НВЛ начинается с растворения ядерной оболочки и высвобождения деконденсированных нитей хроматина в цитоплазму. Затем также исчезают мембраны гранул, что позволяет компонентам гранул и ядра смешиваться; на протяжении этого процесса плазматическая мембрана остается интактной. На заключительном этапе нити хроматина и компоненты гранул выбрасываются в ходе процесса, при котором сохраняется плазматическая мембрана полиморфноядерных клеток (ПЯК) . Даже лишенные ядра, остатки нейтрофилов продолжают свою защитную антимикробную деятельность путем активного фагоцитоза, пусть всего и несколько часов
