Netoz

Netóza [2] ( anglicky  NETosis from English  Neutrophil extracellular traps ) je typ programované buněčné smrti , ke které dochází u neutrofilů . Je doprovázeno vymrštěním vláken z odumírajících neutrofilů, sestávajících převážně z DNA . Prostřednictvím netózy zabíjejí neutrofily extracelulární patogeny a zároveň minimalizují poškození ostatních buněk [3] .

Mechanismus

Za podmínek in vitro je neutrofilní netóza spouštěna působením forbolmyristátacetátu [ , interleukinu 8 (IL-8) a lipopolysacharidu . Neutrofily zároveň uvolňují granule proteinů a chromatinu (většinou se tato granula skládají z DNA), které v extracelulárním prostoru tvoří fibrily (vlákna), do kterých je zapletena buňka patogena [3] . Netóza není vždy doprovázena smrtí neutrofilu: byla popsána tzv. vitální netóza, při níž je DNA zabalena do váčků , které jsou vyvedeny z buněčného jádra [4] . Mechanismus sebevražedné netózy, při které neutrofil odumírá, bude popsán níže.

Molekulární mechanismus spouštění netózy není zcela jasný, ale je známo několik klíčových proteinů tohoto procesu. Předpokládá se, že netóza je spouštěna aktivací NADPH oxidázy , která začíná produkovat reaktivní formy kyslíku . Pod jejich působením je spuštěn enzym protein-arginindeimináza 4 (PAD4). PAD4 způsobuje histonovou citrulinaci v jádře neutrofilů, což má za následek dekompaktní chromatin. Jádro zahrnuje myeloperoxidázu a neutrofilní elastázu, které stimulují další dekompaktizaci chromatinu a nakonec vedou k destrukci jaderného obalu . Dekondenzovaný chromatin vstupuje do cytoplazmy , kde jsou na něj navázány další proteiny, které tvoří tzv. extracelulární filamenta neutrofilů ( angl. Neutrophil extracellular traps, NETs ) [4] . Tvorba NET je regulována lipoxygenázovou cestou. Při některých způsobech spouštění netózy (například kontaktem s bakteriální buňkou) interaguje neutrofil-5-lipoxygenáza s fosfolipidy a reakční produkty inhibují tvorbu NET [5] . NET jsou z extracelulárního prostředí odstraněny makrofágy , které je fagocytují a ničí [6] .  

U sebevražedné netózy je uvolnění NET doprovázeno smrtí neutrofilů mechanismem odlišným od apoptózy a nekrózy [7] . V případě sebevražedné netózy je po vytvoření extracelulárních filament zničena buněčná membrána neutrofilů , v důsledku čehož jsou filamenta v extracelulárním prostoru. Sebevražedná netóza může být spuštěna aktivací Toll-like receptorů (TLR), Fc receptorů a komplementových receptorů různými ligandy , jako jsou protilátky nebo forbolmyristátacetát [4] [8] . Předpokládá se, že když jsou tyto receptory aktivovány, ionty vápníku jsou nakonec uvolněny z endoplazmatického retikula , což dále aktivuje NADPH oxidázu [8] . Proces sebevražedné netózy může trvat několik hodin, i když je vystaven vysokým koncentracím forbolmyritátacetátu, zatímco vitální netóza nastává během několika minut [4] .

Vitální netóza je spouštěna lipopolysacharidem a dalšími antigeny bakteriálního původu, trombocyty aktivovanými TLR4 nebo proteiny komplementu spolu s ligandy TLR2 [4] . Při vitální netóze dochází k blebbingu (splétání váčků) jádra, v důsledku čehož se v buňce objevují váčky naplněné DNA, kterou exocytózou vylučují ven, aniž by poškodily buněčnou membránu [4] . Takové vezikuly se tvoří a velmi rychle vypuzují svůj obsah do extracelulárního prostoru a neutrofil nezemře, ačkoli zůstává bez DNA. Otázka, zda lze neutrofil bez DNA považovat za živý, je kontroverzní. Po vitální netóze mohou neutrofily pokračovat ve fagocytizaci a zabíjení buněk mikroorganismů [8] .

Struktura a vlastnosti NETů

Skenovací elektronová mikroskopie s vysokým rozlišením ukázala, že NET se skládají z řetězců DNA spojených s globulárními proteinovými doménami o průměru 15-17 nm a 25 nm . Prameny se svíjejí do silnějších vláken o průměru 50 nm [3] . Za určitých podmínek však mohou NET tvořit velké agregace dosahující stovek nanometrů na délku a šířku [9] .

Imunofluorescenční analýza ukázala, že NET obsahují proteiny z azurofilních granulí (neutrofilní elastáza, katepsin G a myeloperoxidáza), specifických granulí ( laktoferin ), terciárních granulí ( gelatináza ) a cytoplazmy. NET však nezahrnují mnoho četných cytoplazmatických proteinů, jako je CD63 , aktin a tubulin [3] [1] .

Antimikrobiální účinek NET je dán tím, že obsahují proteiny s odpovídajícími vlastnostmi – neutrofilní elastázu a katepsin G, navíc histony obsažené v NET mají vysokou afinitu k DNA [10] . NET poskytují zvýšenou lokální koncentraci molekul s antimikrobiálními vlastnostmi a imobilizují buňky patogenu. Navíc NET tvoří fyzickou bariéru, která brání šíření buněk patogenu. NET působí nejen na bakteriální buňky, ale také na patogenní houby , jako je kvasinka Candida albicans . Netózu způsobují jak jednotlivé kvasinkové buňky, tak hyfy Candida albicans [11] . Existuje zpráva, že NET mohou interagovat s parazitem malárie Plasmodium falciparum [12] .

Ačkoli se původně předpokládalo, že NET plní své funkce přímo v ohnisku bakteriální nebo plísňové infekce , ukázalo se, že během sepse se NET mohou tvořit uvnitř krevních cév (jmenovitě kapiláry v plicích a sinusoidy jater ) . Tvorba NET uvnitř cév je pod přísnou kontrolou krevních destiček, které přes TLR4 receptory přijímají signály o silné infekci, vážou se na neutrofily a aktivují netózu. K tvorbě NET spouštěných krevními destičkami dochází velmi rychle (během minut) a může být důsledkem sebevražedné i vitální netózy [13] . Bakterie cirkulující v krevním řečišti se mohou usadit v krevních cévách na NET [9] .

Negativní efekty

Netóza může mít na tělo negativní vliv, protože uvolnění histonů do extracelulárního prostředí může vyvolat rozvoj autoimunitních onemocnění , jako je systémový lupus erythematodes [14] . NET se mohou také podílet na rozvoji zánětlivých onemocnění; například NET byly identifikovány u preeklampsie , zánětlivé poruchy  spojené s těhotenstvím , při níž jsou aktivovány neutrofily [15] . NET byly nalezeny ve sliznici tlustého střeva pacientů s ulcerózní kolitidou [16] . NET byly spojovány s tvorbou protilátek proti jaderné dvouvláknové DNA u dětí infikovaných Plasmodium falciparum [12] . NET jsou také detekovány u pacientů s rakovinou [17] . Preklinické studie naznačují, že NET mohou hrát roli ve vývoji onemocnění, jako je trombóza , srdeční infarkt [18] [19] [20] , orgánové selhání a metastázy [21] .

NET se podílejí na patogenezi viru lidské imunodeficience a viru opičí imunodeficience . NET zachycují viriony HIV a ničí je [22] . V průběhu infekce HIV se tvorba NET zvyšuje, ale působením antivirotik klesá . Kromě toho mohou NET převzít mnoho imunitních buněk , jako jsou CD4 + a CD8 + T buňky , B buňky a monocyty . Tento účinek byl pozorován ve střevech, plicích, játrech a krevních cévách [23] . V roce 2020 zveřejnilo lékařské konsorcium NETwork studii [24] , která uvádí, že netóza může hrát důležitou roli ve smrtelných případech onemocnění způsobeného COVID-19 [25] .

Existují tedy určité důkazy, že NET hrají důležitou roli v patogenezi infekčních, zánětlivých a trombotických onemocnění [26] [27] [28] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 Urban CF , Ermert D. , Schmid M. , Abu-Abed U. , Goosmann C. , Nacken W. , Brinkmann V. , Jungblut PR , Zychlinsky A. Neutrofilní extracelulární pasti obsahují kalprotektin, cytosolový proteinový komplex zapojený do obrana hostitele proti Candida albicans.  (anglicky)  // PLoS Pathogens. - 2009. - Říjen ( ročník 5 , č. 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. Morfologické rysy rychlé a klasické netózy  // Tsitol. - 2019. - T. 81 , č. 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. Neutrofilní extracelulární pasti zabíjejí bakterie.  (anglicky)  // Věda (New York, NY). - 2004. - Sv. 303, č.p. 5663 . - S. 1532-1535. - doi : 10.1126/science.1092385 . — PMID 15001782 .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Jorch SK , Kubes P. Objevující se úloha neutrofilních extracelulárních pastí u neinfekčních onemocnění.  (anglicky)  // Nature Medicine. - 2017. - 7. března ( roč. 23 , č. 3 ). - str. 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 Esterifikované eikosanoidy jsou akutně generovány 5-lipoxygenázou v primárních lidských neutrofilech a při infekci lidí a myší.  (anglicky)  // Krev. - 2011. - 10. února ( roč. 117 , č. 6 ). - str. 2033-2043 . - doi : 10.1182/krev-2010-04-278887 . — PMID 21177434 .
6. ↑ Farrera C. , Fadeel B. Clearance makrofágů z neutrofilních extracelulárních pastí je tichý proces.  (anglicky)  // Journal Of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). - 2013. - 1. září ( roč. 191 , č. 5 ). - S. 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. Nový program buněčné smrti vede k extracelulárním pastím neutrofilů.  (anglicky)  // The Journal Of Cell Biology. - 2007. - 15. ledna ( roč. 176 , č. 2 ). - str. 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. Nové pohledy na extracelulární pasti neutrofilů: Mechanismy tvorby a role při zánětu.  (anglicky)  // Frontiers In Immunology. - 2016. - Sv. 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. Destičky TLR4 aktivují neutrofilní extracelulární pasti k zachycení bakterií v septické krvi.  (anglicky)  // Nature Medicine. - 2007. - Duben ( roč. 13 , č. 4 ). - str. 463-469 . - doi : 10,1038/nm1565 . — PMID 17384648 .
10. ↑ Thomas MP , Whangbo J. , McCrossan G. , Deutsch AJ , Martinod K. , Walch M. , Lieberman J. Vazba leukocytární proteázy na nukleové kyseliny podporuje jadernou lokalizaci a štěpení proteinů vázajících nukleové kyseliny.  (anglicky)  // Journal Of Immunology (Baltimore, Md.: 1950). - 2014. - 1. června ( roč. 192 , č. 11 ). - str. 5390-5397 . - doi : 10,4049/jimmunol.1303296 . — PMID 24771851 .
11. ↑ Urban CF , Reichard U. , Brinkmann V. , Zychlinsky A. Neutrofilní extracelulární pasti zachycují a zabíjejí kvasinkové a hyfové formy Candida albicans.  (anglicky)  // Buněčná mikrobiologie. - 2006. - Duben ( roč. 8 , č. 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. Extracelulární pasti neutrofilů spojené s cytokiny a antinukleární protilátky u dětí do šesti let infikovaných Plasmodium falciparum.  (anglicky)  // Malaria Journal. - 2008. - 29. února ( díl 7 ). - str. 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 Destičky indukují extracelulární pasti neutrofilů při akutním poškození plic souvisejícím s transfuzí.  (anglicky)  // The Journal Of Clinical Investigation. - 2012. - Červenec ( roč. 122 , č. 7 ). - str. 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. Zhoršení degradace neutrofilních extracelulárních pastí je spojeno s lupusovou nefritidou.  (anglicky)  // Proceedings Of The National Academy of Sciences Of The United States Of America. - 2010. - 25. května ( roč. 107 , č. 21 ). - S. 9813-9818 . - doi : 10.1073/pnas.0909927107 . — PMID 20439745 .
15. ↑ Gupta AK , Hasler P. , Holzgreve W. , Gebhardt S. , Hahn S. Indukce neutrofilních extracelulárních mřížek DNA placentárními mikročásticemi a IL-8 a jejich přítomnost u preeklampsie.  (anglicky)  // Human Immunology. - 2005. - Listopad ( roč. 66 , č. 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. Neutrofilní extracelulární pasti u ulcerózní kolitidy: Proteomová analýza střevní biopsie .  (anglicky)  // Inflammatory Bowel Diseases. - 2015. - září ( roč. 21 , č. 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 JD Primární nádory indukují neutrofilní extracelulární pasti s cílenými účinky podporujícími metastázy.  (anglicky)  // JCI Insight. - 2019. - 25. července ( 5. díl ). - 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 Neutrofilní extracelulární pasti v trombech ischemické cévní mozkové příhody.  (anglicky)  // Annals Of Neurology. - 2017. - Srpen ( roč. 82 , č. 2 ). - str. 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 Trombus Neutrofilní extracelulární pasti Content Impair tPA-indukovaná trombolýza u akutní ischemické mrtvice.  (anglicky)  // Stroke. - 2018. - březen ( roč. 49 , č. 3 ). - str. 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. Neutrofilní extracelulární pasti jsou zvýšené u pacientů s akutní ischemickou cévní mozkovou příhodou: prognostický význam.  (anglicky)  // Trombóza a hemostáza. - 2017. - 5. října ( roč. 117 , č. 10 ). - S. 1919-1929 . - doi : 10.1160/TH17-02-0130 . — PMID 28837206 .
21. ↑ Cedervall J. , Zhang Y. , Olsson A.K. Tumorem indukovaná NETóza jako rizikový faktor pro metastázy a selhání orgánů.  (anglicky)  // Cancer Research. - 2016. - 1. srpna ( roč. 76 , č. 15 ). - str. 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. Neutrofilní extracelulární pasti zprostředkovávají obrannou reakci hostitele na virus lidské imunodeficience-1.  (anglicky)  // Cell Host & Microbe. - 2012. - 19. července ( roč. 12 , č. 1 ). - str. 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. Produkce neutrofilních extracelulárních pastí přispívá k patogenezi u primátů kromě člověka infikovaných SIV.  (anglicky)  // The Journal Of Clinical Investigation. - 2018. - 1. listopadu ( roč. 128 , č. 11 ). - str. 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 , Knight Lodason Massi Markimo S. 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. Zacílení na potenciální řidiče COVID-19: Neutrofilní extracelulární pasti  (anglicky)  // Journal of Experimental Medicine. - 2020. - 16. dubna ( roč. 217 , č. 6 ). — ISSN 0022-1007 . - doi : 10.1084/jem.20200652 .
25. ↑ Příčinou úmrtí na COVID-19 mohou být nadměrně aktivní imunitní buňky . indikátor.ru. Získáno 18. dubna 2020. Archivováno z originálu dne 12. srpna 2020. (Ruština)
26. ↑ Fuchs T.A. , Brill A. , Duerschmied D. , Schatzberg D. , Monestier M. , Myers Jr. DD , Wrobleski SK , Wakefield TW , Hartwig JH , Wagner DD Extracelulární DNA pasti podporují trombózu.  (anglicky)  // Proceedings Of The National Academy of Sciences Of The United States Of America. - 2010. - 7. září ( roč. 107 , č. 36 ). - S. 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 Neutrofilní extracelulární pasti podporují hlubokou žilní trombózu u myší.  (anglicky)  // Journal Of Thrombosis And Haemostasis : JTH. - 2012. - Leden ( roč. 10 , č. 1 ). - S. 136-144 . - doi : 10.1111/j.1538-7836.2011.04544.x . — PMID 22044575 .
28. ↑ Borissoff JI , ten Cate H. Od uvolnění neutrofilních extracelulárních pastí k trombóze: přestřelovací obranný mechanismus hostitele?  (anglicky)  // Journal Of Thrombosis And Haemostasis : JTH. - 2011. - Září ( ročník 9 , č. 9 ). - S. 1791-1794 . - doi : 10.1111/j.1538-7836.2011.04425.x . — PMID 21718435 .