Zdjęcie z elektronowego mikroskopu skanningowego.
Grzybicze komórki Candida albicans w zewnątrzkomórkowej sieci neutrofilowej, w płucu myszy. Więcej informacji po kliknięciu w zdjęcie.

Neutrofilowe sieci zewnątrzkomórkowe (ang. Neutrophil extracellular traps, NET) − sieci włókien pozakomórkowych, złożone głównie z chromatyny i proteaz serynowych uwalnianych z neutrofili, które wiążą drobnoustroje chorobotwórcze[1]. Neutrofile są pierwszą linią obrony układu odpornościowego przed infekcją. Ich działanie polega przede wszystkim na niszczeniu atakujących organizm patogenów przez dwa mechanizmy: fagocytozę i degranulację ziarnistości wewnątrzkomórkowych, zawierających cząsteczki zabójcze dla patogenów.

Neutrofilowe sieci zewnątrzkomórkowe zostały po raz pierwszy wykryte w 2004 r[1]. Ten mechanizm obrony pozwala neutrofilom niszczyć drobnoustroje chorobotwórcze pozakomórkowo, minimalizując przy tym uszkodzenia komórek organizmu.

Działanie NET może wytwarzać fizyczną barierę, która zapobiega dalszemu rozprzestrzenianiu się patogenów. „Uwięzienie” bakterii może odgrywać szczególnie ważną rolę w posocznicy, gdzie neutrofilowe sieci zewnątrzkomórkowe powstają w naczyniach krwionośnych.

Nie ulega wątpliwości, że neutrofilowe sieci zewnątrzkomórkowe mają istotne znaczenie w walce z zakażeniami. Wynika to z badań: te myszy których neutrofile niezdolne są do tworzenia neutrofilowych sieci zewnątrzkomórkowych są bardziej podatne na infekcje bakteryjne[2], u ludzi, których neutrofile nie tworzą NET dochodzi do zagrażających życiu i nawracających infekcji, m.in. grzybiczych[3].

Dalsze badania wykazały, że zewnątrzkomórkowe sieci neutrofilowe również mogą być podłożem powstawania procesów chorobowych takich jak: procesy autoimmunologiczne (np. toczeń rumieniowaty układowy), zmiany zapalne (np. reumatoidalne zapalenie stawów), sepsa i zakrzepica.

Budowa neutrofilowych sieci zewnątrzkomórkowych

Po wykonaniu badań za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego wysokiej rozdzielczości wykazano, że NET to struktury przestrzenne zbudowane z włókien chromatyny wraz z histonami i białkami z ziarnistości granulocytów, które składają się z odcinków DNA i globularnych domen białkowych o średnicach odpowiednio 15-17 nm i 25 nm. Ulegają one agregacji w dużo większe struktury o średnicy 50 nm[1]. Stwierdzono także, że w naczyniach krwionośnych mogą powstawać znacznie większe struktury, rozmiarami sięgające setki nanometrów długości i szerokości[4].

Analiza immunofluorescencyjna potwierdziła, że NET zawierają białka z ziarnistości granulocytów, takie jak: elastaza neutrofilowa, katepsyna G, mieloperoksydaza, laktoferyna, żelatynaza oraz z cytoplazmy. Jednakże CD63, aktyna, tubulina i różne inne białka cytoplazmatyczne nie występują w NET[1][5].

Proces tworzenia neutrofilowych sieci zewnątrzkomórkowych

Proces tworzenia przez aktywowane neutrofile neutrofilowych sieci zewnątrzkomórkowych nazwano NETosis. Jest to wielostopniowy proces, który może finalnie przybierać formę:

  • suicidal NETosis, po polsku lityczne NETosis
  • vital NETosis, po polsku przyżyciowe NETosis

Główne składniki obu procesów są te same, ale występują istotne różnice jeśli chodzi o wywołujące bodźce, sekwencję czasową i ostateczny rezultat[6].

Suicidal NETosis po raz pierwszy opisane 2007, kiedy stwierdzono, że tworzenie neutrofilowych sieci zewnątrzkomórkowych powoduje śmierć neutrofila na innej drodze niż apoptoza czy martwica. Dochodzi wtedy do przerwania błony komórkowej i uwolnienia NETa do przestrzeni pozakomórkowej[7].

Przyżyciowe NETosis może wystąpić w wyniku aktywacji przez bakteryjny lipopolisacharyd (LPS), inne cząsteczki pochodzenia bakteryjnego, płytki krwi aktywowane przez TLR4 lub składniki dopełniacza w łącznie z ligandami TLR2[6]. Pęcherzyk wypełniony DNA tworzy się i ulega egzocytozie bez uszkodzenia błony komórkowej i śmierci neutrofila. Nawet po przyżyciowej NETozie neutrofile są zdolne do fagocytozy i niszczenia drobnoustrojów, wskazując na szeroki zakres możliwości neutrofili w obronie organizmu przed infekcją[8].

Sieci zewnątrzkomórkowe innych leukocytów

Nie tylko neutrofile posiadają zdolność wytwarzania sieci zewnątrzkomórkowych, oprócz nich stwierdzono występowania:

  • eozynofilowe sieci zewnątrzkomórkowe (EET, od eosinophil extracellular traps)[9]
  • bazofilowe/mastocytowe sieci zewnątrzkomórkowe[10][11]
  • monocytowe/makrofagowe sieci zewnątrzkomórkowe[12][13]

Szkodliwy wpływ NET

Zewnątrzkomórkowe sieci neutrofilowe mogą mieć również szkodliwy wpływ na organizm, ponieważ obecność kompleksów histonowych na zewnątrz komórek może odgrywać rolę w powstawaniu niektórych chorób autoimmunologicznych, takich jak na przykład toczeń rumieniowaty układowy[14]. Mają również wpływ na choroby zapalne, ponieważ obecność zewnątrzkomórkowych sieci neutrofilowych stwierdza się w stanie przedrzucawkowym, związanym z ciążą zaburzeniem zapalnym, w którym neutrofile są aktywowane[15]. NET opisano również w błonie śluzowej jelita grubego pacjentów z wrzodziejącym zapaleniem jelita grubego[16].

Wykazano, że NET przyczyniają się do rozwoju patogenezy HIV / SIV[17][18].

NET mogą odgrywać ważną rolę w patogenezie zaburzeń zakaźnych, zapalnych i zakrzepowych[19].

Przypisy

  1. 1 2 3 4 Volker Brinkmann i inni, Neutrophil extracellular traps kill bacteria, „Science”, 303 (5663), 2004, s. 1532–1535, DOI: 10.1126/science.1092385, ISSN 1095-9203, PMID: 15001782 [dostęp 2019-08-26].
  2. ↑ Pingxin Li i inni, PAD4 is essential for antibacterial innate immunity mediated by neutrophil extracellular traps, „The Journal of Experimental Medicine”, 207 (9), 2010, s. 1853–1862, DOI: 10.1084/jem.20100239, ISSN 1540-9538, PMID: 20733033, PMCID: PMC2931169 [dostęp 2019-08-27].
  3. ↑ Matteo Bianchi i inni, Restoration of NET formation by gene therapy in CGD controls aspergillosis, „Blood”, 114 (13), 2009, s. 2619–2622, DOI: 10.1182/blood-2009-05-221606, ISSN 1528-0020, PMID: 19541821, PMCID: PMC2756123 [dostęp 2019-08-27].
  4. ↑ Stephen R. Clark i inni, Platelet TLR4 activates neutrophil extracellular traps to ensnare bacteria in septic blood, „Nature Medicine”, 13 (4), 2007, s. 463–469, DOI: 10.1038/nm1565, ISSN 1078-8956, PMID: 17384648 [dostęp 2019-08-27].
  5. ↑ Constantin F. Urban i inni, Neutrophil extracellular traps contain calprotectin, a cytosolic protein complex involved in host defense against Candida albicans, „PLoS pathogens”, 5 (10), 2009, e1000639, DOI: 10.1371/journal.ppat.1000639, ISSN 1553-7374, PMID: 19876394, PMCID: PMC2763347 [dostęp 2019-08-27].
  6. 1 2 Selina K. Jorch, Paul Kubes, An emerging role for neutrophil extracellular traps in noninfectious disease, „Nature Medicine”, 23 (3), 2017, s. 279–287, DOI: 10.1038/nm.4294, ISSN 1546-170X, PMID: 28267716 [dostęp 2019-08-27].
  7. ↑ Tobias A. Fuchs i inni, Novel cell death program leads to neutrophil extracellular traps, „The Journal of Cell Biology”, 176 (2), 2007, s. 231–241, DOI: 10.1083/jcb.200606027, ISSN 0021-9525, PMID: 17210947, PMCID: PMC2063942 [dostęp 2019-08-28].
  8. ↑ Hang Yang i inni, New Insights into Neutrophil Extracellular Traps: Mechanisms of Formation and Role in Inflammation, „Frontiers in Immunology”, 7, 2016, s. 302, DOI: 10.3389/fimmu.2016.00302, ISSN 1664-3224, PMID: 27570525, PMCID: PMC4981595 [dostęp 2019-08-28].
  9. ↑ Shigeharu Ueki i inni, Eosinophil extracellular trap cell death-derived DNA traps: Their presence in secretions and functional attributes, „The Journal of Allergy and Clinical Immunology”, 137 (1), 2016, s. 258–267, DOI: 10.1016/j.jaci.2015.04.041, ISSN 1097-6825, PMID: 26070883, PMCID: PMC4674385 [dostęp 2019-08-28].
  10. ↑ Helene Möllerherm, Maren von Köckritz-Blickwede, Katja Branitzki-Heinemann, Antimicrobial Activity of Mast Cells: Role and Relevance of Extracellular DNA Traps, „Frontiers in Immunology”, 7, 2016, s. 265, DOI: 10.3389/fimmu.2016.00265, ISSN 1664-3224, PMID: 27486458, PMCID: PMC4947581 [dostęp 2019-08-28].
  11. ↑ S. Yousefi i inni, Basophils exhibit antibacterial activity through extracellular trap formation, „Allergy”, 70 (9), 2015, s. 1184–1188, DOI: 10.1111/all.12662, ISSN 1398-9995, PMID: 26043360 [dostęp 2019-08-28].
  12. ↑ Vanessa Granger i inni, Human blood monocytes are able to form extracellular traps, „Journal of Leukocyte Biology”, 102 (3), 2017, s. 775–781, DOI: 10.1189/jlb.3MA0916-411R, ISSN 1938-3673, PMID: 28465447 [dostęp 2019-08-28].
  13. ↑ Ryan S. Doster i inni, Macrophage Extracellular Traps: A Scoping Review, „Journal of Innate Immunity”, 10 (1), 2018, s. 3–13, DOI: 10.1159/000480373, ISSN 1662-8128, PMID: 28988241 [dostęp 2019-08-28].
  14. ↑ Abdul Hakkim i inni, Impairment of neutrophil extracellular trap degradation is associated with lupus nephritis, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 107 (21), 2010, s. 9813–9818, DOI: 10.1073/pnas.0909927107, ISSN 1091-6490, PMID: 20439745, PMCID: PMC2906830 [dostęp 2019-08-29].
  15. ↑ Anurag Kumar Gupta i inni, Induction of neutrophil extracellular DNA lattices by placental microparticles and IL-8 and their presence in preeclampsia, „Human Immunology”, 66 (11), 2005, s. 1146–1154, DOI: 10.1016/j.humimm.2005.11.003, ISSN 0198-8859, PMID: 16571415 [dostęp 2019-08-29].
  16. ↑ Tue Bjerg Bennike i inni, Neutrophil Extracellular Traps in Ulcerative Colitis: A Proteome Analysis of Intestinal Biopsies, „Inflammatory Bowel Diseases”, 21 (9), 2015, s. 2052–2067, DOI: 10.1097/MIB.0000000000000460, ISSN 1536-4844, PMID: 25993694, PMCID: PMC4603666 [dostęp 2019-08-29].
  17. ↑ Tatsuya Saitoh i inni, Neutrophil extracellular traps mediate a host defense response to human immunodeficiency virus-1, „Cell Host & Microbe”, 12 (1), 2012, s. 109–116, DOI: 10.1016/j.chom.2012.05.015, ISSN 1934-6069, PMID: 22817992 [dostęp 2019-08-29].
  18. ↑ Ranjit Sivanandham i inni, Neutrophil extracellular trap production contributes to pathogenesis in SIV-infected nonhuman primates, „The Journal of Clinical Investigation”, 128 (11), 2018, s. 5178–5183, DOI: 10.1172/JCI99420, ISSN 1558-8238, PMID: 30204591, PMCID: PMC6205390 [dostęp 2019-08-29].
  19. ↑ Tobias A. Fuchs i inni, Extracellular DNA traps promote thrombosis, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America”, 107 (36), 2010, s. 15880–15885, DOI: 10.1073/pnas.1005743107, ISSN 1091-6490, PMID: 20798043, PMCID: PMC2936604 [dostęp 2019-08-29].
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.