Neutrofiil

Neutrofiil (neutrophilus) on paljude imetajate kehas ringlev segmenttuumaga rakk, mis liigitatakse granulotsüütide ehk polümorfonukleaarsete leukotsüütide hulka, olles kõige arvukamalt esindatud leukotsüüt.
Neutrofiilide nimetust kannavad ka vereanalüüsides tuvastatavad vastavad leukotsüüdid, neid võidakse tähistada lühendiga NEUT.
Leukotsüüte nimetatakse ühiselt valgeteks vererakkudeks või verelibledeks. Imetajatel moodustab see 40–70% kõikidest vere tuumaga rakkudest. Nad moodustavad põhilise osa kaasasündinud immuunsüsteemist. Neutrofiilid moodustuvad luuüdi tüvirakkudest. Neutrofiilid on lühikese elueaga ja väga liikuvad.
Neutrofiilid on paljude selgroogsete lümfisüsteemi (lümfoid(-immuun)süsteemi) rakud, kes liiguvad mitmete kehavedelikega: normaalselt vere ja lümfiga (tuvastatud lümfisõlmedes).
Neutrofiilide areng, morfoloogia migratsioon ja patoloogia võivad erineda nii liigiti, indiviiditi kui ka arenguastmeti.
Koos basofiilide ja eosinofiilidega moodustavad neutrofiilid põhilise osa polümorfonukleaarsest raku perekonnast.
Neutrofiilid on fagotsüüdid ja neid tuvastatakse enamasti vereringes, kuid põhiosa neist paikneb siiski väljaspool vereringet.
Fagotsütoosi tõttu peetakse neid üsna efektiivseteks rakuväliste bakterite õgijateks. Nakkuse algstaadiumis on neutrofiilid esmased rakud, mis reageerivad põletikule ja migreeruvad põletiku piirkonda. Neutrofiilid kasutavad kemotaksist, et migreeruda algul mööda veresoonte endoteeli , hiljem läbi sidekudede.
Neutrofiilid "rulluvad" põletikukoldesse juhituna bakteritest, plasmavalkudest ja laguproduktidest.
Orienteerumiseks kasutavad nad signaale, näiteks interleukiin-8 (IL-8), C5a, fMLP ja leukotrieen B4. Surnud neutrofiilid on mäda põhiline koostisaine, mis annab mädale kollakashalli või kollakasrohelise välimuse.
Vigastuse tekkimisel on neutrofiilid esimesed immuunsüsteemi rakud, mis jõuavad haavani, ja on sellega esimeseks märgiks põletiku tekkimisest.

Termin ja sünonümid

Ladinakeelsed terminid on: neutrophilus, granulocytus neutrophilus, granulocytus neutrophilus segmentonuclearis.
Eestikeelsed sünonüümid on: neutrofiilne granulotsüüt ehk neutrorakk ehk mikrofaag ka neutrofiilne leukotsüüt.
Neutrofiilid on kantud kehtivasse inimese tsütoloogia ja histoloogia standardsõnavarasse Terminologia Histologica.

Üldiseloomustus

Verepreparaadil on neutrofiilide läbimõõt 12–15 mikromeetrit. Mõõtes rakke automaatloenduriga neutrofiilide puhtas suspensioonis, on läbimõõduks 8–9 mikromeetrit.
Koos eosinofiilide ja basofiilidega moodustavad nad polümorfonukleaarse raku perekonna, mis tuleb nende tuumale iseloomulikest arvukatest sagaratest. Iga tuumasagar on teineteisega ühendatud kromatiiniga. Neutrofiili küpsedes tuumake kaob. Tuumakese kadumine on iseloomulik vaid üksikutele tuumaga rakkudele. Neutrofiili rakkudele on iseloomulik väike Golgi kompleks, mitokondreid ja ribosoome leidub vähe ning karedapinnaline endoplasmaatiline retiikulum on puudulik. Tsütoplasmas on üle 200 graanuli, millest umbes kolmandik on sinaka värvusega.
Neutrofiili tuumadele on iseloomulik vananedes segmenteeruda.
Inimeste leukotsüütidest on kõige arvukamalt esindatud neutrofiilid. Nad moodustavad 50–70% kõikidest leukotsüütidest. Keskmiselt toodetakse ööpäevas 10¹¹ uut neutrofiili. Normaalseks neutrofiilide arvukuseks loetakse 2,5–7,5 × 10⁹/l. Lähis-Ida rahvastel ja aafriklastel võib neutrofiilide arvukus olla veidi madalam.
Mitteaktiveeritult ja vereringes olles on neutrofiilid sfäärilised. Aktiveeritult võtavad nad amööbse kuju ja võivad antigeenidega paremaks seondumiseks kulendeid välja sirutada.

Neutrofiilide põiekesed

Neutrofiilide osad põiekesed on lüsosoomid ja sisaldavad hüdrolüütilisi ensüüme ning lüsosüüme teised aga antibiootilise toimega valke, nagu näiteks defensiine, mis surmavad baktereid.
Põiekestest välja purskuvate ainete funktsioonideks peetakse bakterite tampist, seda toetavad ja tagavad rakumembraanides toodetavad vabad hapnikuradikaalid, millest tekib vesinikperoksiid.
On tuvastatud ka põiekesi mis sisaldavad katepsiini.

Eluiga

Keskmiselt püsib mitteaktiveeritud neutrofiil vereringes 5,4 päeva. Aktiveerimisel nad migreeruvad, püütakse selektiinist sõltuva mehhanismiga kinni, millele järgneb integriinist sõltuv seondumine. Pärast seda nad migreeruvad vastavasse koesse, kus nad püsivad üks kuni kaks päeva.
Võrreldes monotsüütide ja makrofaagidega on neutrofiilid tunduvalt arvukamad, kuid lühema elueaga. Suurima tõenäosusega kohtab invasiivne patogeen esimesena neutrofiili. On arvatud, et neutrofiilide lühiealisus on evolutsiooniline kohastumus. Neutrofiilide lühike eluiga vähendab patogeenide levikut, kes parasiteeruvad fagotsüütides. Mida kauem säärane patogeen on väljaspool neutrofiili tsütoplasmat, seda suurema tõenäosusega hävitatakse see parasiit mingi muu keha immuunvastuse poolt. Neutrofiili antimikroobsed ühendid on mürgised ka keha enda rakkudele, seega nende lühike eluiga piirab organismile tekitatud kahju.

Kemotaksis

Neutrofiilid kasutavad liikumiseks kemotaksist, mis võimaldab neil liikuda põletiku või nakkuse kohta. Raku pinnal asetsevad retseptorid tunnetavad erinevate molekulide gradientide erinevust, mis juhatavad rakud nende sihtkohta. Põhilisteks signaalmolekulideks on interleukiin-8, interferoon gamma (IFN-gamma), C5a ja leukotrieen B4.
Neutrofiilidel on suur hulk erinevaid retseptoreid, sealhulgas retseptorid erinevateks komplementaarsusteks, tsütokiinretseptorid interleukiinide ja interferoon gamma jaoks ning retseptorid kemokiinide jaoks. Veel on retseptorid, et ära tunda ning kinnituda endoteeli pinnale, tunda ära erinevaid leptiine ja proteiine ning Fc retseptorid opsoneerimiseks.

Antimikroobsed omadused

Neutrofiilid on suure liikuvusega ja suudavad kiiresti infektsiooni piirkonda kokku koguneda. Kogunemispaika juhatavad neutrofiile tsütokiinid, mis on ekspresseeritud erinevate aktiveeritud endoteeli, nuumrakkude ja makrofaagide poolt. Neutrofiilid ekspresseerivad ja vabastavad keskkonda samuti tsütokiine, mis omakorda suurendavad teiste põletikuliste rakkude mõju.
Lisaks teiste immuunsüsteemi rakkude aktiveerimisele ja värbamisele, mängivad neutrofiilid pearolli esimese kaitseliinina sissetungivate patogeenide vastu. Neutrofiilidel on kolm viisi mikroorganismide otseseks rünnakuks: fagotsütoos, lahustuvate antimikroobsete ühendite vabastamine, sealhulgas graanulid, ja rakuvälise püüdevõrgustiku eritamine.

Fagotsütoos

Neutrofiilid on fagotsüüdid, mis suudavad lagundada mikroorganisme või -osakesi. Et need osakesed oleksid äratuntavad, on vaja, et need oleks kaetud opsiinidega, tuntud nimetusega kui opsoneerimine. Neutrofiil suudab fagotsüteerida ja tappa mitmeid mikroobe. Iga fagotsüteerimise tulemusena moodustub uus fagosoom, kuhu hüdrolüütilisi ensüüme ja reaktiivseid hapnikuühendeid sekreteeritakse. Hapniku tarbimist reaktiivsete hapnikuühendite loomisel nimetatakse oksüdatiivseks purskeks.
Oksüdatiivseks purskeks on vaja NADPH oksüdaasi aktiveerumist, mille tulemusena toodetakse suures koguses superoksiide. Moodustunud superoksiid laguneb, kas iseeneslikult või superoksiidi dismutaaside koostoimel, vesinikperoksiidiks. Seejärel konverteerib müeloperoksidaas selle hüpokloorishappeks. On arvatud, et hüpokloorishappe antimikroobsed omadused on piisavad, et fagotsüteeritud baktereid surmata, kuid samas on ka võimalik, et see on hoopiski vajalik proteaaside aktivatsiooniks.

Antimikroobsed ühendid

Neutrofiilid suudavad sarnaselt makrofaagidega mikroobe tappa ka graanulitega. Need graanulid paiknevad partiklites, mida nimetatakse lüsosoomideks. Pärast mikroobi fagosüteerimist ja fogosoomi moodustumist ühinevad sellega lüsosoomid ja moodustavad koos fagolüsosoomi. Lüsosoomid sisaldavad erinevaid valke ja peptiide, mis fagolüsosoomi moodustumisel lüsosoomist vabanevad ja mikroobi surmamisel osalevad.

Neutrofiili rakuväline püüdevõrgustik

Kolmas mehhanism bakterite surmamiseks on võrgulaadsete DNA struktuuride eritamine, tuntud kui neutrofiili rakuväline püüdevõrgustik (NRP). Need rakuvälised võrgukiud koosnevad kromatiinist ja seriini proteaasist, mis peavad kinni ja surmavad mikroobe rakuväliselt. On pakutud, et NRP loob suure piirkondliku antimikroobsete ainete kontsentratsiooni, mis seob, teeb kahjutuks ja surmab mikroobid ilma, et neid oleks vaja fagotsüteerida. Lisaks NRP antimikroobsele võimele on need füüsiliseks barjääriks, takistades patogeenide edasist levimist. Mikroobide kinnipüüdmine säärase mehhanismiga võib mängida üliolulist rolli veremürgituse korral. Samuti on täheldatud NRP rolli põletikuliste haiguste korral, näiteks on rakuväliseid püüdevõrgustikke märgatud rasedusel esineva põletikulise haiguse preeklampsia korral, mille esinemisel on neutrofiilid aktiveerunud. Lisaks on näidatud nii in vitro kui ka in vivo tingimustes püüdevõrgustiku võimet aidata kaasa trombotsüütide aktiveerimisele, mis on oluline vere hüübimisel.

Haigused ja patogeenid ning haiguslikud seisundid

Madalat neutrofiilide arvu nimetatakse neutropeeniaks. Neutropeenia võib olla kaasasündinud ehk geneetiliselt päritud või hiljem välja arenenud, näiteks aplastilise aneemia või mõne leukeemia vormi tõttu. Arvukuse vähenemist võib põhjustada ka mõne ravimi või raviprotseduuri kõrvalmõju, näiteks kemoteraapia. Neutropeenia teeb organismi väga vastuvõtlikuks erinevate nakkuste suhtes. Neutropeenia võib välja kujuneda ka leukotsütoloogiliste endoparasiitide tõttu, kes parasiteeruvad neutrofiilides.
Valgu alfa-1-antitrüpsiini (AAT) vähesuse korral ei ole neutrofiilis toodetud valk elastaas korralikult inhibeeritud seriini proteaasi inhibiitori alfa-1-antitrüpsiini toimel, mis toob kaasa põletikulises piirkonnas liigsed koekahjustused. Krooniline obstruktiivne kopsuhaigus on tüüpilisemaid AAT vähesusest tingitud haigusi.
Perekondlik vahemere palavik on haruldane geneetiline haigus, mis põhjustab pidevat põletikulist immuunreaktsiooni. See väljendub perioodiliselt ilmnevas palavikus, liigese-, kõhu- ja lihasevaludes ning põhjustab lõpuks amüloidoosi. Perekondlik vahemere palavik on autosoomne retsessiivne haigus, mida põhjustab mutatsioon MEFV geenis, millelt ekspresseeritud valk esineb põhiliselt neutrofiilides.

Anaplasma phagocytophilum

Oletatakse, et bakteri Anaplasma phagocytophilum elutsükkel organismis võib häirida neutrofiilidel fagotsütoosi, samuti viibib apoptoos. Anaplasma phagocytophilum muudab rakkudevahelist suhtlust nii, et suureneks IL-1 ja IL-8 tsütokiinide osakaal, ning see omakorda signaliseerib neutrofiilide tõmmet Anaplasma phagocytophilumi sulundkehakestesse.
Anaplasma phagocytophilum võib inimestel inimese granulotsütaarset anaplasmoosi põhjustada.

Staphylococcus aureus

Arvatakse, et neutrofiilid osalevad ka bakteri Staphylococcus aureuse elimineerimisel, kuid bakter on vastukaaluks töötanud välja mitmed kaitsemehhanismid ja võib neutrofiilide sees paljunemisvõimeliseks jääda.

Tuberkuloosi mükobakter ja tuberkuloos

Tuberkuloosi mükobakteri ja neutrofiilide vahelised suhted pole päris selged. Arvatakse, et tuberkuloosi haigestunute kopsukoes on neutrofiilide liikumisel mitu funktsiooni: nad üritavad mükobaktereid tappa – opsonisatsiooni teel, kuid mükobakterite edasine seisund on teadmata; arvatakse, et koos osaletakse granuloomide tekkes.

Ajaloolist

Nende rakkude esmakirjeldajaks peetakse Paul Ehrlihi.