Նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդներ

Նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդներ ((ցանցեր)նետոզ)  արտաբջջային թելերի ցանցեր, որոնք հիմնականում կազմված են նեյտրոֆիլների ԴՆԹ-ից, որը կապում է ախտածիններին։ Նեյտրոֆիլները իմուն համակարգի առաջին գծի պաշտպանություն են կազմում ինֆեկցիաների դեմ և սովորաբար, սպանում են ներթափանցող ախտածիններին հիմնականում կիրառելով երկու ստրատեգիա․ ֆագոցիտոզ և հակամիկրոբային նյութերի արտադրություն։ 2004-ին մի նոր, երրորդ ֆունկցիա հայտնաբերվեց՝ նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդների առաջացում։ Նետոզը թույլ է տալիս նեյտրոֆիլներին սպանել արտաբջջային ախտածիններին, մինիմալի հասցնելով տիրոջ բջիջներին հասցվող վնասը։ Նեյտրոֆիլլների in vitro  ակտիվացումը այնպիսի ֆարմակոլոգիական նյութերով, ինչպիսիք են ֆորբոլ միրիստատ ացետատը (ՖՄԱ), ինտերլեյկին-8-ը (IL-8) կամ լիպոպոլիսախարիդը, նեյտրոֆիլներն արտազատում են սպիտակուց և քրոմատին պարոունակող գրանուլներ, արտաբջջային մատրիքս ձևավորելու համար, որը հայտնի է նաև որպես նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդներ, ակտիվ պրոցես միջոցով։

Կառուցվածք և պարունակություն 
Մեծ թույլտվությամբ էլեկտրոնային միկրոսկոպիայով սկանավորումը ցույց է տալիս, որը ցանցերը ԴՆԹ-ի թելեր են և գլոբուլյար սպիտակուցների դոմեններ են պարունակում, յուրաքանչյուրը 15-17 նմ և 25 նմ համապատասխանաբար։ Վերջիններս ագրեգացվում են  ավելի մեծ կառույցների, մոտ 50 նմ տրամագծով։ Սակայն, որոշ իրավիճակներում, ցանցերը կարող են շատ ավելի մեծ կառույցներ ձևավորել, հասնելով հարյուրավոր նանոմետրերի երկարությամբ և լայնությամբ։

Իմունոֆլյւորեսցենտային հետազոտությամբ հաստատվել է, որ նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդները պարունակում են ազուրոֆիլ գրանուլների սպիտակուցներ (նեյտրոֆիլային էլաստազ, կատեպսին G, և միելոպերօքսիդազ), սպիեցիֆիկ գրանուլներ (լակտոֆերին), երրորդային գրանուլներ (ժելատինազ) և ցիտոպլազմա, սակայն CD63-ը, ակտինը, տուբուլինը և բազմաթիվ այլ ցիտոպլազմային սպիտակուցներ բացակայում են ցանցերում։

Հակամիկրոբային ակտիվություն 
Նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդները զինազրկում են ախտածինների հակամիկրոբային սպիտակուցներով, ինչպիսիք են նեյտրոֆիլային էլաստազան, կաթեպսին G-ն և հիստոնները, որոնք ԴՆԹ-ի հանդեպ բարձր խնամակցություն ունեն։ Ցանցերն ապահաովում են հակամիկրոբային նյութերի տեղային բարձր կոնցենտրացիա, որը կապվում, զինազրկում և սպանում են միկրոբներին արտաբջջային, ֆագոցիտոզ-անկախ մեխանիզմով։ Ի լրացում դրանց հակամիկրոբային հատկությունների, ցանցերը կարող են որպես ֆիզիկական պատնեշներ ծառայել, ախտածինների հետագա տարածումը կանխելով։ Ավելին, գրանուլային սպիտակուցների տեղափոխումը դեպի ցանցեր կարող են օգնել թույլ չտալու պոտենցիալ վտանգավոր սպիտակուցների, ինչպիսին են պրոտեազները, բորոբոքման շրջանից դուրս գալու և դիֆուզիայի միջև հարևան հյուսվածքներում վնասում առաջացնելու գործընթացը։

Համեմատաբար վերջերս ցույց է տրված, որ ոչ միայն բակտերիաները, այլև պաթոգեն սնկերը, ինչպիսին է Candida albicans-ը, ստիպում են նեյտրոֆիլներին եյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդներ ձևավորել, որոնք որսում և սպանում են C. albicans-ի հիֆային և խմորասնկային ձևերը։ Ցանցերը նաև արձանագրվել են Plasmodium falciparum-ով  ինֆեկցիաների հետ երեխաների շրջանում։

Ի սկզբանե կարծում էին, որ ցանցերը ձևավորվում են հյուսվածքներում բակտերիալ/խմորասնակային ինֆեկցիայի առաջացման տեղամասում, սակայն պարզվել է, որ սեպսիսի ընթացքում արյունատար անոթների ներսում (հատկապես թոքային մազանոթներում և լյարդի սինուսոիդներում) ևս ցանցեր են առաջանում։ Ներանոթային ցանցերի ձևավորումը կարգավորվում է նաև թրոմբոցիտների կողմից, որոնք ընկալում են ծանր ինֆեկցիաները TLR4-ի կողմից, և ապա կապվում ու ակտիվացնում են նեյտրեֆիլներին արտաբջջային թակարդներ ձևավորելու համար։ Թրոմբոցիտ-ասոցացված ցանցերի ձևավորումը տեղի է ունենում շատ արագ (րոպեների ընթացքում) և այդ դեպքում նեյտրոֆիլները կարող են մահանալ կամ չմահանալ։ Նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդները, որոնք ձևավորվում են արյունատար անոթներում, կարող են որսալ շրջանառող բակտերիաներին։ Հոսքի ներքո բակտերիաների թակարդումը ուղղակիորեն արձանագրված է հոսքային խցիկներում in vitro և ինտրավիտել միկրոսկոպիան ցույց է տվել, որ բակտերիաների թակարդումը տեղի է ունենում լյարդի սինուսոիդներում և թոքային կապիլյարներում (այնտեղ, որտեղ թրոմբոցիտները կապում են նեյտրոֆիլներին)։

Նետոզ 
Ցանցերի ակտիվացումը և ձերբազատումը դինամիկ պրոցես է, որը կարող է տեղի է ունենալ երկու ձևով՝ սուիցիդային և կենսական նետոզ։ Ընդհանուր առմամաբ, պրոցեսի բոլոր բանալի բաղադրիչները նման են նետոզի երկու տիպերի դեպքում էլ, սակայն դրանց սկզբնավորող գրգիռը, ժամանակայնությունը և վերջնական արդյունքը տարբեր են։

Ակտիվացման ուղի 
Նետոզի պրոցեսի ակտիվացման ուղին դեռևս հետազոտման փուլում է, բայց մի քանի բանալի սպիտակուցներ նույնականացված են և այս ուղու պատկերը դանդաղորեն ամբողջանում է։ Պրոցեսը սկսում է NADPH օքսիդազի կողմից պրոտեին-արգինին դեամինազ 4-ի  ակտիվացումով  (PAD4) թթվածնի ռեակտիվ ձևերի միջոցով։ PAD4-ը պատասխանատու է հիստոնների և նեյտրոֆիլների ցիտրուլինացման համար, որի պատճառով քրոմատինի ապափաթեթավորում է առաջանում։ Ազուրոֆիլ գրանուլների սպիտակուցները, ինչպիսիք են միելոպերօքսիդազը, և նեյտրոֆիլային էլաստազը մուտք են գործում կորիզ խորացնելով ապափաթեթավորումը, ինչի պատճառով կորիզաթաղանթը պատռվում է։ Ապափաթեթավորված քրոմատինը մուտք է գործում ցիտոպլազմա, որտեղ դրան լրացուցիչ ցիտոպլազմատիկ գրանուլնեի սպիտակուցներ են ավելացվում նետոզի ուշ փուլում։ Գործընթացի վերջնարդյունքը նետոզի ուղու ավելացումն է։

Սուիցիդային նետոզ 
Սուիցիդային նետոզն առաջին անգամ նկարագրվել է 2007-ին կատարված հետազոտության մեջ, որտեղ նեյտրոֆիլների մահ է արձանագրվել ապոպտոզի և նեկրոզի տարբեր ուղիներով։ Սուիցիդալ նետոզը, ներբջջային ցանցերի ձևավորմանը հետևում է պլազմատիկ թաղանթի պատռումը, արտազատելով ցանցերը արտաբջջային տարածություն։ Նետոզի ուղիները կարող են սկզբնավորվել Toll-like ռեցեպտորների (TLR-ներ), Fc-ընկալիչների և կոմպլենետի ընկալիիչների ակտիվացման միջոցով տարբեր լիգանդներով, ինչպիսիք են հակամարմինները, PMA-ը և այլն։ Ըստ առկա տվյալների, այդ ռեցետորների ակտիվացումը ազդակային տրանսդուկցիայի միջոցով բերում է կալցիումի արտազատմանը էնդոպլազմատիկ ցանցից։ Կալցիումի այս ներբջջային ակտիվացումը հանգեցնում է NADPH-օքսիդազի ակտիվացմանը, որի պատճառով վերևում նկարագրված ձևով նետոզ է առաջանում։ Հարկ է նշել, որ սուիցիդալ նետոզի իրականացման համար ժամեր են պահանջվում, նույնիսկ PMA-ի խթանման բարձր ցուցանիշների դեպքում, մինչդեռ կենսական նետոզը կարող է ավարտվել րոպեների ընթացքում։

Կենսական նեկրոզ 
Կենսական նետոզը կարող է խթանվել բակտերիալ լիպոպոլիսախարիդիկողմից, կամ բակտերիալ արգասիքներից,  TLR4-ակտիվացված թրոմբոցիտներով, կամ կոմպլեմենտի սպիտակուցներով TLR2 լիգանդների հետ միասին։ Կենսական նետոզը հնարավոր է դառնում կորիզի բողբոջման շնորհիվ, որի պատճառով ԴՆԹ-ով լցված բշտիկ է առաջանում, որը էկզոցիտոզի է ենթարկվում, չխախտելով պլազմատիկ մեմբրանի ամբողջականությունը։ Վերջինիս արագ ձևավորումը և արտազատումը նեյտրոֆիլի մահվան պատճառ չի դառնում, սակայն, բջիջն առանց ԴՆԹ-ի, բարձրացվող հարց է պատճառում, թե արդյո՞ք բջիջն առանց ԴՆԹ-ի կարող է կենդանի դիտարկվել։ Նկատվել է, որ նեյտրոֆիլները կարող են շարունակել ֆագոցիտոզը և սպանել մանրէներին կենսական նետոզից հետո, նեյտրոֆիլների հակամանրէային ունիվերսալությունն ի ցույց դնելով։

Կարգավորում 
Ցանցերի ձևավորումը կարգավորվում է լիպօքսիգենազային ուղու միջոցով՝ ակտիվացման կոնկրետ տիպերի դեպքում (ներառյալ բակտերիայի հետ շփումը), նեյտրոֆիլային լիպօքսիգենազը ձևավորում է 5-HETE-ֆոսֆոլիպիդներ։ Լաբորատոր հետազոտությունների արդյունքները ցույց են տալիս, որ ցանցերը կարող են մաքրվել մակրոֆագերի կողմից, որոնք ֆագոցիտում և քայքայում են դրանք։

Տիրոջ նետոզ-ասոցացված վնասում  
Ցանցերը կարող են վնասակար ազդեցություն ունենալ տիրոջ վրա, քանի որ հիստոնային կոմպլեքսների արտաբջջային ցուցադրումը կարող է աուտոիմուն հավանդությունների (օրինակ՝ համակարգային կարմիր գայլախտ) զարգացման պրոցեսում դեր ունենալ, Ցանցերը կարող են դեր ունենալ նաև բորբոքային հիվանդությունների զարգացման պրոցեսում, քանի որ ցանցերը կարող են նույնականացվել պրեէկլամպսիայի ժամանակ, որը հղիություն ասոցացված բորոբոքային խանգարում է, որի ժամանակ նեյտրոֆիլներն ակտիվացվում են։ Ցանցերը նաև հայտնաբերվել են հաստ աղու լորձաթաղանթում հաստ աղու բորբոքային հիվանդություն՝ խոցային կոլիտ ունեցող հիվանդների շրջանում։ Ցանցերը նաև ասոցացված են  IgG-հակակորիզային հակամարմինների արտադրության հետ երկպարույր ԴՆԹ-ի հանդեպ P.falciparum-ով ախտահարված երեխաների շրջանում։ Նեյտրոֆիլների արտաբջջային թակարդներ հնարավոր է հայտնաբերել նաև քաղցկեղով հիվանդների շրջանում։ Նախակլինիկական հետազոտությունները ենթադրում են, որ նետոզի երևույթը պատասխանատվություն է կրում քաղցկեղ ասոցացված պաթոլոգիաների համար, ինչպիսին է թրոմբոզը, օրգանային անբավարարության և մետաստազների ձևավորման պրոցեսում։

Ցանցերը մասնակցում են նաև ՄԻԱՎ/ՍԻԱՎ-ի պաթոգենեզում։ Ցամցերն ունակ են որսալու ՄԻԱՎ-ի վիրիոնները և ոչնչացնելու դրանք։ Ցանցերի արտադրության մեծացում է արձանագրվել ՄԻԱՎ/ՍԻԱՎ-ի ընթացքում, որը նվազել է հակավիրուսային դեղերի կիրառումից հետո։ Ի հավելում վերջինիս, ցանցերն ունակ են որսալ և վնասել բազմաթիվ իմուն բջիջների խմբեր, ինչպիսիք են CD4+ և CD8+ T-բջիջները, B-բջիջները և մոնոցիտները։ Այս էֆեկտը կարելի է դիտարկել ոչ միայն արյան մեջ, այլև տարբեր հյուսվածքներում, ինչպիսիք են աղիները, թոքերը, լյարդը և արյունատար անոթները։ Ցանցերը հավանաբար ասոցացված են գերմակարդելիության վիճակների հետ ՄԻԱՎ-ով հիվանդների շրջանում, քանի որ դրանք թակարդում են թրոմբոցիտներին և հյուսվածքային գործոն են արտազատում։

Ցանցերը դեր ունեն նաև թրոմբոզների գործընթացներում։

Այս դիտարկումները թույլ են տալիս ենթադրել, որ ցանցերը կարևոր դեր ունեն ինֆեկցիոն, բորբոքային և թրոմբոտիկ խանգարումների պաթոգենեզում։

Ցանցերի լիցքավորված և կպչուն բնույթի պատճառով դրանք կարող են խնդիրներ առաջացել ցիստիկ ֆիբրոզով տառապողների շրջանում, մեծացնելով նրանց խորխի մածուցիկությունը։ Բուժումները կենտրոնանում են խորխի հետ միասին ԴՆԹ-ն քայքայելու վրա, որը կազմված է տիրոջ ցանցային ԴՆԹկ-ից։

Ծանոթագրություններ

Արտաքին հղումներ
Frontiers in Molecular Innate Immunity research topic about NET
"Molecular mechanisms involved in neutrophil extracellular trap (NET) formation", PhD thesis, Jyaysi Desai, Ludwig Maximilian University of Munich, Germany. Chemistry winner, Dance Your PhD, 2015.

Բջջի կենսաբանություն
Նեյտրոֆիլներ
Բնածին իմունիտետ