Netoz

Netosis [2] ( englanniksi  NETosis englanniksi Neutrophil  extracellular traps ) on eräänlainen ohjelmoitu solukuolema , joka tapahtuu neutrofiileissä . Siihen liittyy säikeiden irtoaminen kuolevista neutrofiileistä, jotka koostuvat pääasiassa DNA :sta . Netoosin kautta neutrofiilit tappavat solunulkoisia patogeenejä ja minimoivat muiden solujen haitat [3] .

Mekanismi

In vitro -olosuhteissa neutrofiilien netoosi laukaistaan ​​forbolimyristaattiasetaatin [ , interleukiini 8 : n (IL-8) ja lipopolysakkaridin vaikutuksesta . Samaan aikaan neutrofiilit vapauttavat proteiinien ja kromatiinin rakeita (enimmäkseen nämä rakeet koostuvat DNA:sta), jotka muodostavat solunulkoiseen tilaan fibrillejä (säikeitä), jotka kietoutuvat patogeenisoluun [3] . Netoosiin ei aina liity neutrofiilin kuolemaa: on kuvattu ns. elintärkeä netoosi, jossa DNA pakautuu rakkuloihin , jotka irrotetaan solun ytimestä [4] . Itsetuhoisen netoosin mekanismi, jossa neutrofiili kuolee, kuvataan alla.

Molekulaarinen mekanismi netoosin laukaisemiseksi ei ole täysin selvä, mutta useita tämän prosessin avainproteiineja tunnetaan. Netoosin uskotaan laukaisevan NADPH-oksidaasin aktivoitumisen , joka alkaa tuottaa reaktiivisia happilajeja . Niiden vaikutuksesta entsyymi proteiini-arginiinideiminaasi 4 (PAD4) käynnistyy. PAD4 aiheuttaa histonin sitrullinaation neutrofiiliytimessä, mikä johtaa dekompaktoituneeseen kromatiiniin. Tuma sisältää myeloperoksidaasin ja neutrofiilien elastaasin , jotka stimuloivat kromatiinin hajoamista edelleen ja johtavat lopulta ydinkalvon tuhoutumiseen . Dekondensoitunut kromatiini pääsee sytoplasmaan , jossa siihen kiinnittyy lisäproteiineja muodostaen niin sanottuja solunulkoisia neutrofiilien filamentteja ( eng. Neutrophil extracellular traps, NETs ) [4] . NET:ien muodostumista säätelee lipoksigenaasireitti . Joillakin tavoilla laukaista netoosi (esimerkiksi joutumalla kosketuksiin bakteerisolun kanssa ) neutrofiili-5-lipoksigenaasi on vuorovaikutuksessa fosfolipidien kanssa, ja reaktiotuotteet estävät NET:ien muodostumista [ 5] . NETit poistetaan solunulkoisesta ympäristöstä makrofagien toimesta , jotka fagosytoivat ja tuhoavat ne [6] .  

Itsetuhoisessa netoosissa NET:ien vapautumiseen liittyy neutrofiilien kuolema apoptoosista ja nekroosista poikkeavan mekanismin kautta [7] . Itsemurha-netoosin tapauksessa solunulkoisten filamenttien muodostumisen jälkeen neutrofiilien solukalvo tuhoutuu , minkä seurauksena filamentit ovat solunulkoisessa tilassa. Itsetuhoisen netoosin voi laukaista Toll-like reseptorien (TLR), Fc-reseptorien ja komplementtireseptorien aktivoituminen eri ligandeilla , kuten vasta- aineilla tai forbolimyristaattiasetaatilla [4] [8] . Uskotaan, että kun nämä reseptorit aktivoituvat, kalsiumioneja vapautuu lopulta endoplasmisesta retikulumista , mikä edelleen aktivoi NADPH-oksidaasia [8] . Itsetuhoisen netoosin prosessi voi kestää useita tunteja, vaikka se altistuisi korkeille forbolimyritaattiasetaattipitoisuuksille, kun taas elintärkeä netoosi tapahtuu minuuteissa [4] .

Elinperäisen netoosin laukaisevat lipopolysakkaridi ja muut bakteeriperäiset antigeenit , TLR4 - aktivoidut verihiutaleet tai komplementtiproteiinit yhdessä TLR2 - ligandien kanssa [4] . Vitaalin netoosin aikana tapahtuu ytimen kuplimista (rakkuloiden säikeytymistä), jonka seurauksena soluun ilmestyy DNA:lla täytettyjä rakkuloita, joita ne erittävät ulospäin eksosytoosin kautta solukalvoa vahingoittamatta [4] . Tällaisia ​​vesikkelejä muodostuu ja ne työntävät sisältönsä solunulkoiseen tilaan hyvin nopeasti, eikä neutrofiili kuole, vaikka se jää ilman DNA:ta. Kysymys siitä, voidaanko neutrofiiliä ilman DNA:ta pitää elävänä, on kiistanalainen. Tärkeän netoosin jälkeen neutrofiilit voivat jatkaa fagosytointia ja tappaa mikro -organismisoluja [8] .

NET:ien rakenne ja ominaisuudet

Korkearesoluutioinen pyyhkäisyelektronimikroskooppi osoitti, että NETit koostuvat DNA-säikeistä, jotka liittyvät globulaarisiin proteiinidomeeneihin , joiden halkaisija on vastaavasti 15-17 nm ja 25 nm . Säikeet kiertyvät paksummiksi kuiduiksi, joiden halkaisija on 50 nm [3] . Tietyissä olosuhteissa NET-verkot voivat kuitenkin muodostaa suuria aggregaatioita, joiden pituus ja leveys on satoja nanometrejä [9] .

Immunofluoresenssianalyysi osoitti, että NET:t sisältävät proteiineja atsurofiilisistä rakeista (neutrofiilielastaasi, katepsiini G ja myeloperoksidaasi), spesifisistä rakeista ( laktoferriini ), tertiaarisista rakeista ( gelatinaasi ) ja sytoplasmasta. NET:t eivät kuitenkaan sisällä monia lukuisia sytoplasmaproteiineja, kuten CD63 , aktiini ja tubuliini [3] [1] .

NET:ien antimikrobinen vaikutus johtuu siitä, että ne sisältävät proteiineja, joilla on vastaavat ominaisuudet - neutrofiilien elastaasi ja katepsiini G, lisäksi NET:ien sisältämillä histoneilla on korkea affiniteetti DNA:han [10] . NETit tarjoavat lisääntyneen paikallisen pitoisuuden molekyylejä, joilla on antimikrobisia ominaisuuksia ja immobilisoivat patogeenisoluja. Lisäksi NET-verkot muodostavat fyysisen esteen, joka estää patogeenisolujen leviämisen. NET:t eivät vaikuta vain bakteerisoluihin, vaan myös patogeenisiin sieniin , kuten hiivaan Candida albicans . Netoosin aiheuttavat sekä yksittäiset hiivasolut että Candida albicans -hyfat [11] . On olemassa raportti, jonka mukaan NET:t voivat olla vuorovaikutuksessa malarialoisen Plasmodium falciparumin kanssa [12] .

Vaikka alun perin oletettiin, että NET:it suorittavat tehtävänsä suoraan bakteeri- tai sieni- infektion pesässä , on osoitettu, että sepsiksen aikana NET:iä voi muodostua verisuonten sisään (eli kapillaareihin keuhkoissa ja maksan poskionteloissa [ ) . NET:ien muodostuminen verisuonten sisällä on tiukasti verihiutaleiden hallinnassa, jotka vastaanottavat signaaleja voimakkaasta infektiosta TLR4-reseptorien kautta, sitoutuvat neutrofiileihin ja aktivoivat netoosin. Verihiutaleiden laukaisemien NET:ien muodostuminen tapahtuu hyvin nopeasti (minuuteissa) ja voi olla seurausta sekä itsetuhoisesta että elintärkeästä netoosista [13] . Verenkierrossa kiertävät bakteerit voivat juuttua verisuoniin NET:issä [9] .

Negatiiviset vaikutukset

Netoosilla voi olla negatiivinen vaikutus kehoon, koska histonien vapautuminen solunulkoiseen ympäristöön voi laukaista autoimmuunisairauksien , kuten systeemisen lupus erythematosuksen , kehittymisen [14] . NET:t voivat myös olla mukana tulehdussairauksien kehittymisessä; esimerkiksi NET:t on tunnistettu preeklampsiassa , raskauteen  liittyvässä tulehduksellisessa häiriössä , jossa neutrofiilit aktivoituvat [15] . NET:iä on löydetty haavaista paksusuolitulehdusta sairastavien potilaiden paksusuolen limakalvosta [16] . NETit on yhdistetty vasta-aineiden muodostumiseen tuman kaksijuosteiselle DNA:lle Plasmodium falciparum -tartunnan saaneilla lapsilla [12] . NET:itä havaitaan myös syöpäpotilailla [17] . Prekliiniset tutkimukset viittaavat siihen, että NET:illä voi olla rooli sairauksien, kuten tromboosin , sydänkohtauksen [18] [19] [20] , elinten vajaatoiminnan ja metastaasien [21] , kehittymisessä .

NETit ovat mukana ihmisen immuunikatoviruksen ja apinan immuunikatoviruksen patogeneesissä . NETit vangitsevat HIV -virioneja ja tuhoavat ne [22] . HIV-infektion aikana NET:ien muodostuminen lisääntyy, mutta vähenee viruslääkkeiden vaikutuksesta . Lisäksi NET:t voivat hallita monia immuunisoluja , kuten CD4 +- ja CD8 + -T-soluja , B-soluja ja monosyyttejä . Tämä vaikutus on havaittu suolistossa, keuhkoissa, maksassa ja verisuonissa [23] . Vuonna 2020 lääketieteellinen konsortio NETwork julkaisi tutkimuksen [24] , jonka mukaan netoosilla voi olla tärkeä rooli kuolemaan johtaneissa COVID-19 :n aiheuttamissa taudeissa [25] .

Näin ollen on näyttöä siitä, että NET:illä on tärkeä rooli infektio-, tulehdus- ja tromboottisten sairauksien patogeneesissä [26] [27] [28] .

Muistiinpanot

1. ↑ 1 2 Urban CF , Ermert D. , Schmid M. , Abu-Abed U. , Goosmann C. , Nacken W. , Brinkmann V. , Jungblut PR , Zychlinsky A. Neutrofiilien ekstrasellulaariset ansat sisältävät kalprotektiinia, sytosolista proteiinikompleksia isäntäpuolustus Candida albicansia vastaan.  (englanniksi)  // PLoS-patogeenit. - 2009. - lokakuu ( osa 5 , nro 10 ). - P. e1000639-1000639 . - doi : 10.1371/journal.ppat.1000639 . — PMID 19876394 .
2. ↑ Pleskova S. N., Gorshkova E. N., Boryakov A. V., Kryukov R. N. Nopean ja klassisen netoosin morfologiset piirteet  // Tsitol. - 2019. - T. 81 , nro 9 . - S. 704-712 . - doi : 10.1134/S0041377119090098 .
3. ↑ 1 2 3 4 Brinkmann V. , Reichard U. , Goosmann C. , Fauler B. , Uhlemann Y. , Weiss DS , Weinrauch Y. , Zychlinsky A. Neutrofiilien ekstrasellulaariset ansat tappavat bakteereja.  (englanti)  // Tiede (New York, NY). - 2004. - Voi. 303, nro 5663 . - s. 1532-1535. - doi : 10.1126/tiede.1092385 . — PMID 15001782 .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Jorch SK , Kubes P. Neutrofiilien ekstrasellulaaristen ansojen nouseva rooli ei-tarttuvissa sairauksissa.  (englanniksi)  // Luonnonlääketiede. - 2017. - 7. maaliskuuta ( nide 23 , nro 3 ). - s. 279-287 . - doi : 10.1038/nm.4294 . — PMID 28267716 .
5. ↑ Clark SR , Guy CJ , Scurr MJ , Taylor PR , Kift-Morgan AP , Hammond VJ , Thomas CP , Coles B. , Roberts GW , Eberl M. , Jones SA , Topley N. , Kotecha S. , O'Donnell VB Esteroituja eikosanoideja tuottaa akuutisti 5-lipoksigenaasi ihmisen primaarisissa neutrofiileissä sekä ihmisen ja hiiren infektioissa.  (englanniksi)  // Veri. - 2011. - 10. helmikuuta ( nide 117 , nro 6 ). - P. 2033-2043 . - doi : 10.1182/blood-2010-04-278887 . — PMID 21177434 .
6. ↑ Farrera C. , Fadeel B. Neutrofiilien ekstrasellulaaristen ansojen makrofagien poistuminen on hiljainen prosessi.  (Englanti)  // Journal Of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). - 2013. - 1. syyskuuta ( nide 191 , nro 5 ). - P. 2647-2656 . - doi : 10.4049/jimmunol.1300436 . — PMID 23904163 .
7. ↑ Fuchs TA , Abed U. , Goosmann C. , Hurwitz R. , Schulze I. , Wahn V. , Weinrauch Y. , Brinkmann V. , Zychlinsky A. Uusi solukuolemaohjelma johtaa neutrofiilien ekstrasellulaarisiin ansoihin.  (englanniksi)  // The Journal Of Cell Biology. - 2007. - 15. tammikuuta ( nide 176 , nro 2 ). - s. 231-241 . - doi : 10.1083/jcb.200606027 . — PMID 17210947 .
8. ↑ 1 2 3 Yang H. , Biermann MH , Brauner JM , Liu Y. , Zhao Y. , Herrmann M. New Insights to Neutrophil Extracellular Traps: Mechanisms of Formation and Role in Inflammation.  (englanti)  // Frontiers In Immunology. - 2016. - Vol. 7 . - s. 302-302 . - doi : 10.3389/fimmu.2016.00302 . — PMID 27570525 .
9. ↑ 1 2 Clark SR , Ma AC , Tavener SA , McDonald B. , Goodarzi Z. , Kelly MM , Patel KD , Chakrabarti S. , McAvoy E. , Sinclair GD , Keys EM , Allen-Vercoe E. , Devinney R. Doig CJ , Green FH , Kubes P. Verihiutale TLR4 aktivoi neutrofiilien ekstrasellulaarisia ansoja vangitakseen bakteereja septiseen vereen.  (englanniksi)  // Luonnonlääketiede. - 2007. - huhtikuu ( osa 13 , nro 4 ). - s. 463-469 . - doi : 10.1038/nm1565 . — PMID 17384648 .
10. ↑ Thomas MP , Whangbo J. , McCrossan G. , Deutsch AJ , Martinod K. , Walch M. , Lieberman J. Leukosyyttien proteaasin sitoutuminen nukleiinihappoihin edistää nukleiinihappoa sitovien proteiinien tuman lokalisointia ja pilkkomista.  (Englanti)  // Journal Of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). - 2014. - 1. kesäkuuta ( nide 192 , nro 11 ). - P. 5390-5397 . - doi : 10.4049/jimmunol.1303296 . — PMID 24771851 .
11. ↑ Urban CF , Reichard U. , Brinkmann V. , Zychlinsky A. Neutrofiilien ekstrasellulaariset ansoja vangitsevat ja tappavat Candida albicansin hiiva- ja hyfaalimuodot.  (englanniksi)  // Cellular Microbiology. - 2006. - huhtikuu ( osa 8 , nro 4 ). - s. 668-676 . - doi : 10.1111/j.1462-5822.2005.00659.x . — PMID 16548892 .
12. ↑ 1 2 Baker VS , Imade GE , Molta NB , Tawde P. , Pam SD , ​​Obadofin MO , Sagay SA , Egah DZ , Iya D. , Afolabi BB , Baker M. , Ford K. , Ford R. , Roux KH , Keller TC 3. Sytokiiniin liittyvät neutrofiilien ekstrasellulaariset ansat ja antinukleaariset vasta-aineet Plasmodium falciparum -tartunnan saaneilla alle 6-vuotiailla lapsilla.  (englanniksi)  // Malaria Journal. - 2008. - 29. helmikuuta ( osa 7 ). - s. 41-41 . - doi : 10.1186/1475-2875-7-41 . — PMID 18312656 .
13. ↑ Caudrillier A. , ​​Kessenbrock K. , Gilliss BM , Nguyen JX , Marques MB , Monestier M. , Toy P. , Werb Z. , Looney MR Verihiutaleet indusoivat neutrofiilien ekstrasellulaarisia ansoja verensiirtoon liittyvässä akuutissa keuhkovauriossa.  (Englanti)  // The Journal Of Clinical Investigation. - 2012. - heinäkuu ( osa 122 , nro 7 ) - P. 2661-2671 . - doi : 10.1172/JCI61303 . — PMID 22684106 .
14. ↑ Hakkim A. , Fürnrohr BG , Amann K. , Laube B. , Abed UA , Brinkmann V. , Herrmann M. , Voll RE , Zychlinsky A. Neutrophil extracellular trap degradation heikkeneminen liittyy lupus nefriittiin.  (englanniksi)  // Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut. - 2010. - 25. toukokuuta ( nide 107 , nro 21 ). - P. 9813-9818 . - doi : 10.1073/pnas.0909927107 . — PMID 20439745 .
15. ↑ Gupta AK , Hasler P. , Holzgreve W. , Gebhardt S. , Hahn S. Neutrofiilien ekstrasellulaaristen DNA-hilojen induktio istukan mikropartikkeleilla ja IL-8:lla ja niiden läsnäolo preeklampsiassa.  (englanniksi)  // Human Immunology. - 2005. - marraskuu ( osa 66 , nro 11 ). - s. 1146-1154 . - doi : 10.1016/j.humimm.2005.11.003 . — PMID 16571415 .
16. ↑ Bennike TB , Carlsen TG , Ellingsen T. , Bonderup OK , Glerup H. , Bøgsted M. , Christiansen G. , Birkelund S. , Stensballe A. , Andersen V. Neutrophil Extracellular Traps in Ulcerative Colitis: A Proteome Analysis of Intestome Analysis .  (englanniksi)  // Tulehdukselliset suolistosairaudet. - 2015. - syyskuu ( osa 21 , nro 9 ). - s. 2052-2067 . - doi : 10.1097/MIB.0000000000000460 . — PMID 25993694 .
17. ↑ Rayes RF , Mouhanna JG , Nicolau I. , Bourdeau F. , Giannias B. , Rousseau S. , Quail D. , Walsh L. , Sangwan V. , Bertos N. , Cools-Lartigue J. , Ferri LE , Spicer J. Primaariset kasvaimet indusoivat neutrofiilien ekstrasellulaarisia ansoja, joilla on kohdistettavia etäpesäkkeitä edistäviä vaikutuksia.  (englanniksi)  // JCI Insight. - 2019. - 25. heinäkuuta ( nide 5 ). - doi : 10.1172/jci.insight.128008 . — PMID 31343990 .
18. ↑ Laridan E. , Denorme F. , Desender L. , François O. , Andersson T. , Deckmyn H. , Vanhoorelbeke K. , De Meyer SF Neutrophil extracellular traps in ischemic insult trombi.  (englanniksi)  // Annals Of Neurology. - 2017. - elokuu ( osa 82 , nro 2 ) - s. 223-232 . doi : 10.1002 / ana.24993 . — PMID 28696508 .
19. ↑ Ducroux C. , Di Meglio L. , Loyau S. , Delbosc S. , Boisseau W. , Deschildre C. , Ben Maacha M. , Blanc R. , Redjem H. , Ciccio G. , Smajda S. , Fahed R. , Michel JB , Piotin M. , Salomon L. , Mazighi M. , Ho-Tin-Noe B. , Desilles JP Thrombus Neutrophil Extracellular Traps Content Impair tPA-Induced Thrombolysis in Acute Ischemic Stroke.  (englanniksi)  // Aivohalvaus. - 2018. - maaliskuu ( osa 49 , nro 3 ). - s. 754-757 . - doi : 10.1161/STROKEAHA.117.019896 . — PMID 29438080 .
20. ↑ Vallés J. , Lago A. , Santos MT , Latorre AM , Tembl JI , Salom JB , Nieves C. , Moscardó A. Neutrofiilien ekstrasellulaariset ansat lisääntyvät potilailla, joilla on akuutti iskeeminen aivohalvaus: prognostinen merkitys.  (englanniksi)  // Tromboosi ja hemostaasi. - 2017. - 5. lokakuuta ( nide 117 , nro 10 ). - P. 1919-1929 . - doi : 10.1160/TH17-02-0130 . — PMID 28837206 .
21. ↑ Cedervall J. , Zhang Y. , Olsson A.K. Tuumorin aiheuttama NEToosi metastaasien ja elinvaurioiden riskitekijänä.  (englanniksi)  // Syöpätutkimus. - 2016. - 1. elokuuta ( osa 76 , nro 15 ). - P. 4311-4315 . - doi : 10.1158/0008-5472.CAN-15-3051 . — PMID 27402078 .
22. ↑ Saitoh T. , Komano J. , Saitoh Y. , Misawa T. , Takahama M. , Kozaki T. , Uehata T. , Iwasaki H. , Omori H. , Yamaoka S. , Yamamoto N. , Akira S. Neutrophil extracellular ansat välittävät isännän puolustusvastetta ihmisen immuunikatovirus-1:lle.  (englanniksi)  // Cell Host & Microbe. - 2012. - 19. heinäkuuta ( osa 12 , nro 1 ). - s. 109-116 . - doi : 10.1016/j.chom.2012.05.015 . — PMID 22817992 .
23. ↑ Sivanandham R. , Brocca-Cofano E. , Krampe N. , Falwell E. , Venkatraman SMK , Ribeiro RM , Apetrei C. , Pandrea I. Neutrofiilien ekstrasellulaarinen loukkutuotanto edistää patogeneesiä SIV-infektoituneissa kädellisissä.  (Englanti)  // The Journal Of Clinical Investigation. - 2018. - 1. marraskuuta ( nide 128 , nro 11 ). - P. 5178-5183 . doi : 10.1172 / JCI99420 . — PMID 30204591 .
24. ↑ Barnes Betsy J. , Adrover Jose M. , Baxter-Stoltzfus Amelia , Borczuk Alain , Cools-Lartigue Jonathan , Crawford James M. , Daßler-Plenker Juliane , Guerci Philippe , Huynh Caroline , Looda Mark , Simo , Looda Masson R. , McAllister Florencia , Rayes Roni , Renaud Stephane , Rousseau Simon , Salvatore Steven , Schwartz Robert E. , Spicer Jonathan D. , Yost Christian C. , Weber Andrew , Zuo Yu , Egeblad Mikala. Kohdistus COVID-19:n mahdollisiin ajureihin: Neutrophil extracellular traps  (englanniksi)  // Journal of Experimental Medicine. - 2020. - 16. huhtikuuta ( nide 217 , nro 6 ). — ISSN 0022-1007 . - doi : 10.1084/jem.20200652 .
25. ↑ Yliaktiiviset immuunisolut voivat olla COVID-19-kuoleman syy . Indikaattori.ru. Haettu 18. huhtikuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 12. elokuuta 2020. (Venäjän kieli)
26. ↑ Fuchs T.A. , Brill A. , Duerschmied D. , Schatzberg D. , Monestier M. , Myers Jr. DD , Wrobleski SK , Wakefield TW , Hartwig JH , Wagner DD Solunulkoiset DNA-loukut edistävät tromboosia.  (englanniksi)  // Amerikan yhdysvaltojen kansallisen tiedeakatemian julkaisut. - 2010. - 7. syyskuuta ( nide 107 , nro 36 ). - P. 15880-15885 . - doi : 10.1073/pnas.1005743107 . — PMID 20798043 .
27. ↑ Brill A. , Fuchs TA , Savchenko AS , Thomas GM , Martinod K. , De Meyer SF , Bhandari AA , Wagner DD Neutrofiilien ekstrasellulaariset ansat edistävät syvän laskimotromboosia hiirillä.  (englanniksi)  // Journal Of Thrombosis And Heemostasis : JTH. - 2012. - tammikuu ( osa 10 , nro 1 ). - s. 136-144 . - doi : 10.1111/j.1538-7836.2011.04544.x . — PMID 22044575 .
28. ↑ Borissoff JI , kymmenen Cate H. Neutrofiilien ekstrasellulaarisista ansoista vapautumisesta tromboosiin: isäntä-puolustusmekanismin ylittäminen?  (englanniksi)  // Journal Of Thrombosis And Heemostasis : JTH. - 2011. - syyskuu ( osa 9 , nro 9 ). - P. 1791-1794 . - doi : 10.1111/j.1538-7836.2011.04425.x . — PMID 21718435 .