Neutrofile ekstracellulære feller - Neutrophil extracellular traps

Et skannende elektronmikroskopbilde av NET som oppsluker soppceller ( Candida albicans ) i en infisert muselunge. (Klikk på bildet for mer informasjon).
Fluorescerende bilde av dyrkede nøytrofiler isolert fra venøst ​​blod av mennesker med Alzheimers sykdom. Prøven ble behandlet med Hoechst 33342 fargestoff som brukes til å flekke DNA. Bildet viser frigjøring av DNA av en nøytrofil som tåkete område i midten av synsfeltet som indikerer spontan aktivering av dannelse av nøytrofile ekstracellulære feller (AD) hos AD -pasienter som vanligvis ikke observeres hos friske kamerater. Forstørrelse x40.

Neutrofile ekstracellulære feller ( NET ) er nettverk av ekstracellulære fibre, hovedsakelig sammensatt av DNA fra nøytrofile , som binder patogener . Neutrofiler er immunsystemets første forsvarslinje mot infeksjon og har tradisjonelt blitt antatt å drepe invaderende patogener gjennom to strategier: oppslukking av mikrober og sekresjon av antimikrobielle midler. I 2004 ble en ny tredje funksjon identifisert: dannelse av NET. NET tillater nøytrofile å drepe ekstracellulære patogener mens de minimerer skader på vertscellene. Ved in vitro- aktivering med den farmakologisk middel forbolmyristatacetat (PMA), interleukin 8 (IL-8) eller lipopolysakkarid (LPS), granulceller nøytrofiler frigjør proteiner og kromatin for å danne en ekstracellulær fibrill matrise som benevnes NET gjennom en aktiv prosess.

Struktur og sammensetning

Høy oppløsning scanning elektronmikroskopi har vist at not består av strekninger av DNA , globulær proteindomener med diametre på 15 til 17 nm og 25 nm, respektivt. Disse samles i større tråder med en diameter på 50 nm. Under strømningsforhold kan NET imidlertid danne mye større strukturer og nå hundrevis av nanometer i lengde og bredde.

Immunfluorescensanalyse bekreftet at NET inneholder proteiner fra azurofile granuler (nøytrofil elastase, cathepsin G og myeloperoksidase ), spesifikke granulater ( laktoferrin ), tertiære granulater ( gelatinase ) og cytoplasma; imidlertid, CD63 , actin , tubulin og forskjellige andre cytoplasmatiske proteiner som ikke er tilstede i garn.

Antimikrobiell aktivitet

NET avvæpner patogener med antimikrobielle proteiner som nøytrofile elastase , katepsin G og histoner som har høy affinitet for DNA. NET gir en høy lokal konsentrasjon av antimikrobielle komponenter og binder, deaktiverer og dreper mikrober ekstracellulært uavhengig av fagocytisk opptak. I tillegg til deres antimikrobielle egenskaper, kan NET tjene som en fysisk barriere som forhindrer videre spredning av patogenene. Videre kan levering av granulatproteinene i nettverk holde potensielt skadelige proteiner som proteaser fra å diffundere bort og forårsake skade i vev ved siden av betennelsesstedet . NET -dannelse har også vist seg å øke makrofagens bakteriedrepende aktivitet som respons på flere bakterielle patogener.

Mer nylig har det også blitt vist at ikke bare bakterier, men også patogene sopp som Candida albicans induserer nøytrofiler til å danne NETT som fanger og dreper C. albicans hyphal så vel som gjærformede celler. NET er også dokumentert i forbindelse med Plasmodium falciparum -infeksjoner hos barn.

Selv om det opprinnelig ble foreslått at not ville bli dannet i vevet på et område av bakterie- / gjær infeksjon, har garn også blitt vist å forme, innen blodkar i løpet av sepsis (nærmere bestemt i lungekapillærene og lever sinusoider ). Intra-vaskulær NET-dannelse er tett kontrollert og reguleres av blodplater , som registrerer alvorlig infeksjon via blodplate TLR4 og deretter binder seg til og aktiverer nøytrofiler for å danne NET. Blodplateindusert NET-dannelse skjer veldig raskt (i minutter) og kan føre til at nøytrofile dø. NET som dannes i blodårer kan fange opp sirkulerende bakterier når de passerer gjennom karene. Fangst av bakterier under strømning har blitt avbildet direkte i strømningskamre in vitro og intravital mikroskopi viste at bakteriell fangst forekommer i leverens sinusoider og lungekapillærer (steder hvor blodplater binder nøytrofile).

NETosis

NET -aktivering og frigjøring, eller NETosis, er en dynamisk prosess som kan komme i to former, suicidal og vital NETosis. Totalt sett er mange av hovedkomponentene i prosessen like for begge typer NETosis, men det er viktige forskjeller i stimuli, timing og sluttresultat.

Aktiveringsvei

Den komplette NETosis -aktiveringsveien er fortsatt under etterforskning, men noen få viktige proteiner er identifisert, og sakte dukker det opp et fullstendig bilde av banen. Prosessen antas å begynne med NADPH-oksidaseaktivering av protein-arginindeiminase 4 (PAD4) via reaktive oksygenarter (ROS) mellomledd. PAD4 er ansvarlig for sitrullinering av histoner i nøytrofilen, noe som resulterer i dekondensering av kromatin. En NADPH oksidase-uavhengig form for NETosis, som utelukkende er avhengig av mitokondriell avledet ROS, har også blitt beskrevet. Azurofile granulatproteiner som myeloperoksidase (MPO) og nøytrofil elastase (NE) kommer deretter inn i kjernen og videre dekondensasjonsprosessen, noe som resulterer i brudd på atomhylsteret. Det ukondenserte kromatinet kommer inn i cytoplasma hvor ytterligere granulat og cytoplasmatiske proteiner tilsettes til tidlig stadium NET. Sluttresultatet av prosessen avhenger da av hvilken NETosis -vei som er aktivert.

Suicidal NETosis

Suicidal NETosis ble først beskrevet i en studie fra 2007 som bemerket at frigjøring av NET resulterte i nøytrofilt død gjennom en annen vei enn apoptose eller nekrose . Ved suicidal NETosis blir den intracellulære NET -formasjonen fulgt av brudd på plasmamembranen og frigjør den til det ekstracellulære rommet. Denne NETosis-banen kan initieres gjennom aktivering av tolllignende reseptorer (TLR), Fc-reseptorer og komplementreseptorer med forskjellige ligander som antistoffer , PMA, og så videre. Den nåværende forståelsen er at ved aktivering av disse reseptorene resulterer nedstrøms signalering i frigjøring av kalsium fra det endoplasmatiske retikulum . Denne intracellulære tilførselen av kalsium aktiverer igjen NADPH -oksidase, noe som resulterer i aktivering av NETosis -banen som beskrevet ovenfor. Vær oppmerksom på at selvmord NETose kan ta timer, selv med høye nivåer av PMA -stimulering, mens vital NETosis som kan fullføres på få minutter.

Vital NETosis

Vital NETosis kan stimuleres av bakteriell lipopolysakkarid (LPS), andre "bakterielle produkter, TLR4-aktiverte blodplater eller komplementproteiner i takt med TLR2-ligander." Vital NETosis er muliggjort gjennom kjernen av kjernen, noe som resulterer i en DNA-fylt vesikkel som blir eksocytosert og etterlater plasmamembranen intakt. Den raske dannelsen og frigjøringen resulterer ikke i nøytrofil død, men cellen er uten DNA, og reiser spørsmål om en celle uten DNA kan betraktes som levende. Det har blitt bemerket at nøytrofiler kan fortsette å fagocytose og drepe mikrober etter vital NETosis, og fremhever nøytrofilens antimikrobielle allsidighet.

Regulering

Dannelsen av NET reguleres av lipoksygenaseveien -under visse former for aktivering (inkludert kontakt med bakterier) danner neutrofil 5-lipoksygenase 5-HETE-fosfolipider som hemmer NET-dannelse. Bevis fra laboratorieforsøk tyder på at NET blir renset bort av makrofager som fagocytter og nedbryter dem.

NET-assosiert vertsskade

NET kan også ha en skadelig effekt på verten, fordi ekstracellulær eksponering av histonkomplekser kan spille en rolle under utviklingen av autoimmune sykdommer som systemisk lupus erythematosus . NET kan også spille en rolle ved inflammatoriske sykdommer, ettersom NET kan identifiseres ved preeklampsi , en graviditetsrelatert inflammatorisk lidelse der nøytrofiler er kjent for å være aktivert. NET har også blitt rapportert i kolon mukosa av pasienter med inflammatorisk tarmsykdom ulcerøs kolitt . NET har også blitt assosiert med produksjon av IgG antinukleære dobbeltstrengede DNA -antistoffer hos barn smittet med P. falciparum malaria . NETT er også funnet hos kreftpasienter. Preklinisk forskning tyder på at NET er felles ansvarlig for kreftrelaterte patologier som trombose, organsvikt og metastasedannelse .

NET har vist seg å bidra til patogenesen av HIV / SIV . NET er i stand til å fange HIV -virus og ødelegge dem. Det er en økning i NET -produksjonen gjennom HIV/SIV, som reduseres med ART . I tillegg er NET i stand til å fange og drepe forskjellige immuncellgrupper som CD4+ og CD8+ T -celler , B -celler og monocytter . Denne effekten ses ikke bare med nøytrofiler i blodet, men også i forskjellige vev som tarm, lunge, lever og blodårer. NET bidrar muligens til den hyperkoagulerbare tilstanden i HIV ved å fange blodplater og uttrykke vevsfaktor .

NET har også en rolle i trombose og har vært assosiert med hjerneslag.

Disse observasjonene antyder at NET kan spille en viktig rolle i patogenesen av smittsomme, inflammatoriske og trombotiske lidelser.

På grunn av nettets ladede og 'klissete' natur, kan de bli et problem hos personer som lider av cystisk fibrose ved å øke sputums viskositet. Behandlinger har fokusert på å bryte ned DNA i sputum, som i stor grad består av verts -DNA.

En liten studie publisert i tidsskriftet JAMA Cardiology antydet at NET spilte en stor rolle hos COVID-19 pasienter som utviklet hjerteinfarkt med ST-høyde .

Referanser

Eksterne linker