CC BY
233
ОБЗОРЫ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2012 УДК 616-006.04-092:612.112.91]-078.33
И. В. Нестерова, С. В. Ковалева, Г. А. Чудилова, Л. В. Ломтатидзе, А. А. Евглевский ДВОЙСТВЕННАЯ РОЛЬ НЕйТРОФИЛЬНЫХ ГРАНУЛОЦИТОВ
в реализации противоопухолевой защиты
Центральная научно-исследовательская лаборатория ГБОУ ВПО Кубанский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития РФ (350063, Краснодар, ул. Седина, 4); гБОУ ВПО Российский университет дружбы народов Министерства образования и науки РФ (117198, г Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 6)
Нейтрофильные гранулоциты (Нг) — ключевые клетки иммунной системы, участвующие в реализации и регуляции реакций как врожденного, так и адаптивного иммунитета и активно вовлекающиеся в реализацию полноценного противоопухолевого ответа. Функциональные возможности Нг во многом предопределяются мембранной экспрессией рецепторов, цитотоксическим и цитолитическим потенциалом гранулярного аппарата клеток, активностью ядерных процессов. Имеющиеся современные научные данные изменяют наши представления о роли Нг в противоопухолевой защите и свидетельствуют о дуальности деятельности Нг: противоопухолевой и проопухолевой.
Ключевые слова: нейтрофильные гранулоциты, иммунофенотип, ядро, цитотоксичность, неопластические заболевания
Nesterova I.V., Kovaleva S.V., Chudilova G.A., Lomtatidze L.V., Evglevckiy A.A.
THE DUAL RoLE of NEUTRoPHILS IN THE ANTITUMoR PRoTECTIoN
Neutrophilic granulocytes (NG) — key immune cells involved in the implementation and regulation of the reactions, both innate and adaptive immunity and are actively involved in the implementation of a full-fledged anti-tumor response. The functionality is largely predetermined by the NG membrane receptor expression, cytotoxic and cytolytic potential of granular unit cells, the activity of nuclear processes. Existing modern scientific data change our understanding of the role of NG in tumor protection and show the duality of the NG: antitumor and protumor.
Key words: neutrophil granulocytes, immunophenotype, nucleus, cytotoxicity, neoplastic disease
Пристальное внимание исследователей всего мира привлечено к изучению взаимоотношений между развивающейся в организме опухолью и иммунной системой (ИС), осуществляющей иммунный надзор, благодаря чему трансформированные клетки распознаются и уничтожаются [55]. Результаты исследований последних лет продемонстрировали, что нейтрофильные гранулоциты (НГ) активно вовлекаются в реализацию полноценного противоопухолевого ответа [27] — участвуют в уничтожении мутировавших клеток и первыми из клеток ИС мигрируют к опухоли на ранних стадиях ее формирования. Кроме того, показано, что НГ, являясь составной частью морфологической структуры опухолей, активны в иммунном надзоре против различных опухолевых клеток [24, 27].
Ранее было принято считать, что НГ — это, конечно, дифференцированные клетки, не способные к белковому синтезу, перестройке ядра, активной трансформации, синтезу и секреции цитокинов. Изыскания последних десятилетий позволили пересмотреть отношение к НГ. НГ являются не только клетками-эффекторами, имеющими фагоцитарную функцию, осуществляющими прямую и антителозависимую клеточную цитотоксичность (АЗКЦ). Убедительно доказано, что под влиянием цитокинового окружения НГ способны к дифференцировке, синтезу и секреции цитокинов, хемокинов, различных пептидов и множества других молекул, трансформации в антиген-презентирующие клетки (АПК), что позволяет им участвовать не только в межклеточных взаимодействиях, но и выполнять регуляторные функции. В настоящее время полагают, что НГ — ключевые клетки ИС, участвующие
Нестерова Ирина Вадимовна — д-р мед. наук, проф., тел. 8 (962) 902-23-45, 8 (495) 438-52-94, e-mail:[email protected]
в реализации и регуляции реакций как врожденного, так и адаптивного иммунитета [1, 5, 55, 60]. Цитолитический и цитотоксический потенциал НГ сконцентрирован в их гранулярном аппарате и секреторных везикулах, являющихся простыми хранилищами не только протеолитических и бактерицидных протеинов, но и многочисленных рецепторных молекул. Содержимое гранулярного и везикулярного аппарата находится там до момента активации и высвобождения либо во внеклеточное пространство при формировании экстрацеллюлярных нейтрофильных сетей, либо в фагоцитарные вакуоли, а важный резерв мембранных белков транслоцируется и встраивается при необходимости в поверхностную мембрану НГ [19]. НГ способны отвечать "респираторным взрывом" на различные антигенные воздействия. НГ обладают феноменом внутриклеточной (внутрифагосомальной) и/ или трансмембранной (экстрацеллюлярно посредством экзоцитоза) дегрануляции [5, 6]. Результатами ряда исследований доказано, что продукты гранул НГ регулируют функционирование как самих НГ по паракринным и аутокринным механизмам, так и других клеток [50, 53, 72]. Ферментные и неферментные системы НГ, формирующиеся на самых ранних этапах миелопоэза, представлены миелопероксидазой (МП) и низкомолекулярными катионными белками (КБ), лизоцимом, лактоферрином и т. д., осуществляют киллинг фагоцитированных микроорганизмов [3, 43, 44, 59]. В то же время МП отводится решающая роль в цитостазисе опухолевых клеток [2, 12], а угнетение реализации МП коррелирует со снижением АЗКЦ НГ [25]. Дефенсины, являясь представителями КБ, в экспериментах in vitro проявляют цитотоксические свойства в отношении опухолевых клеток [3]. НГ обладают наибольшей из всех клеток организма способностью генерировать активные формы кислорода и хлора, оказывающие цитопатическое действие благодаря высокому содержанию в них NADPH-оксидаз и МП. Они
- 281 -
ИММУНОЛОГИЯ № 5, 2012
способны саморегулировать свой литический потенциал в реакциях АЗКЦ, контролируя экзоцитоз азурофильных гранул через активность катепсина G, блокирование которого приводит к снижению высвобождения эластазы и МП, а следовательно, и к снижению литического потенциала НГ [53].
Мембранные рецепторы НГ обеспечивают их взаимосвязь не только с различными клетками ИС, но и с микроокружением. При этом от полноценности экспрессии и функционирования мембранных рецепторов НГ зависит адекватность реализации иммунного ответа в целом и противоопухолевой активности НГ в частности [7].
Взаимодействия между поверхностной мембраной НГ и эндотелиальными клетками учитывают при роллинге и впоследствии при адгезии и диапедезе. Низкоафинным взаимодействием, вовлеченным в роллинг, в значительной степени управляют селектины и их лиганды [61]. Спонтанная экспрессия L-селектинов поддерживается на всех циркулирующих лейкоцитах (кроме определенных субпопуляций Т-клеток памяти) [14].
CD 62L (L-selectin, LECAM, LAM-1, leu-8, MEL-14 antigen), 74 и 95 кД, как и другие селектины, этот антиген инициирует роллинг НГ по поверхности эндотелия, тем самым участвуя в адгезии и хоминге, и может также регулировать нейтрофил-нейтрофильные взаимодействия через CD162 [17, 65]. Экспрессия CD62L прослеживается на всем протяжении гранулопоэза и монопоэза [26]. CD62L слущивается (шейдинг) с поверхности НГ при активации, апоптозе и под воздействием G-CSF. Селектинмедиирован-ная адгезия клеток опухоли к НГ и эндотелиальным клеткам может регулировать их гематогенное распространение в микрососудистом русле [66].
CD63 — лизосомальный мембрансвязанный гликопротеин 3 (LAMP3), представитель tetraspanin-суперсемейства (ТМ-4), Мм 53 кД. Почти 20 генов кодируют ТМ-4. CD63, как и другие ТМ-4 (CD9, CD81, CD82), формируются в комплексе с VLA-3 и фосфатидилинозитол-4-киназами, VLA-6, CD11/CD18 и тирозинкиназой. Антиген CD63 представлен в азурофильных гранулах нестимулированных НГ. CD63 является маркером дегрануляции азуро-фильных гранул. Он транслоцируется из лизосом на мембрану НГ при активации клеток [61]. Показано, что CD63 идентичен антигену МЕ491, экспрессированному клетками меланомы [63].
CD10 (common acute lymphoblastic leukemia antigen, CALLA, neutral endopeptidase, NEP, enkephalinase)—транс-мембранный гликопротеин Мм 100 кД, кодируемый в гене длинного плеча хромосомы 3 [17]. Он имеет активность цинксвязывающей металлопротеазы, которая гидролизует такие биологические субстанции, как брадикинин, энкефа-лин, и субстанция Р. Экспрессия CD10 на НГ лимитирована сегментоядерной стадией. Внутриклеточно сохранение пула рецепторов CD10 происходит на мембране секреторных везикул НГ. Повышение их экспрессии на поверхностной мембране НГ связано с воздействием активаторов — GM-CSF, фактора некроза опухоли (TNF), C5a. Энзимная активность поверхностного мембранного CD10 НГ регулирует активационный статус НГ, контролирует отвечаемость на множество воспалительных пептидов [62]. Описано, что на ранних стадиях рака желудка имеет место снижение отношения НГ к лимфоцитам, что сопровождается уменьшением экспрессии молекул CD10 и CD35 на НГ, за этим следуют снижение интенсивности "респираторного взрыва" и депрессия противоопухолевой активности НГ, что предопределяет прогноз при данной патологии [34].
Интегрины — большое семейство поверхностных клеточных гетеродимеров, вовлекаемых в клеточно-
клеточные и клеточно-экстрацеллюлярно-матриксные взаимодействия. CD18 (Р2-интегрин) гетеродимеризуется с четырьмя различными субъединицами: CD11a, CD11b, CD11c, CD11d, которые кодируются генами, расположенными в коротком плече хромосомы 16 [17, 61].
CD11b (рецептор 3 компонента комплемента, CR3, Мас-1, интегрин аМ субъединица) Мм 170 кД. CD11b экспрессируется миелоидными и естественными киллер-ными клетками (ЕКК). Этот антиген экспрессируется на миелоцитах и достигает хорошего уровня на дальнейших стадиях дифференцировки. Внутри клетки "кладовой пул" CD11b сохраняется на мембранах секреторных везикул, желатиназных и специфических гранул. Мембранная ассоциация CD11b/CD18 НГ с МП индуцирует каскад внутриклеточной передачи сигналов, приводящий к регулированию дегрануляции НГ, CDHb-поверхностной экспрессии и активности NADPH-оксидаз в аутокринной манере [42]. При врожденных дефектах адгезии НГ не экспрессируют на своей мембране CD11b/CD18 и не проявляют АЗКЦ [41].
Взаимодействие CD11b/CD18 и САМ-1 имеет фундаментальную роль в FcR-опосредованных механизмах нейтрофильного цитолиза опухолевых клеток [52, 69]. После контакта НГ с опухолевыми клетками происходит высвобождение кислородных метаболитов, ферментов, запускающих клеточный протеолиз, а в кульминации — драматический коллапс опухолевых клеток [40].
Активация CD11b/CD18 приводит к значительному усилению экспрессии FcyRI (CD64), FcyRII (CD32), FCyRIII (CD16), CD40, CD80, CD86, HLA-DR. При выключении CD11b/CD18 в экспериментальных условиях активации всех вышеперечисленных рецепторов не наблюдается. CD11b/CD18 важны не только для поверхностной адгезии НГ, они также передают сигналы, опосредованные различными цитокинами, модулируя активацию НГ [52].
Функциональные возможности FcR в иммунном ответе связаны не только с распознаванием объектов фагоцитоза, но и с механизмами киллинга опухолевых клеток. Зарегистрирована мощная и очень быстрая (в течение 30 мин) цитотоксичность НГ к различным опухолям посредством взаимодействия с FcR in vitro и in vivo [46, 67, 68].
CD16 (FcyRIII) — низкоаффинный рецептор к Fc-фрагменту IgG Mм 50—80 кД, имеет две трансмембранные формы: CD16a присутствует у ЕКК, макрофагов, тучных клеток , CD16b экспрессируется на НГ [17]. CD16 кодируется геном, расположенным на длинном плече хромосомы 1 и появляется на поздних стадиях созревания НГ [65]. Внутри клетки пул CD16 сохраняется на мембране секреторных гранул [19]. Экспрессия CD16 снижена на поверхностной мембране апоптических НГ [33]. Установлено также, что пожилые люди, которые, как известно, более часто страдают раком, имеют нарушение экспрессии CD16 [20]. Описаны низкая экспрессия CD16 и низкий уровень активности щелочной фосфатазы НГ у пациентов с хроническим миелолейкозом [37].
CD32 (FcyRII) — низкоаффинный рецептор Мм 40 кД, который связывается только с полимеризованным или агрегированным IgG. CD32 кодируется предположительно тремя генами, расположенными на длинном плече хромосомы 1. CD32 экспрессируется на мембране НГ на всех стадиях их развития. Экспрессия CD32 снижается на НГ, вошедших в апоптоз [33]. На модели В-лимфомы (Raji-опухолевой клеточной линии) доказана необходимость наличия CD32 для индукции нейтрофильного цитолиза опухолевых клеток посредством запуска АЗКЦ [52]. В то же время имеются данные о том, что НГ у больных с карци-
- 282 -
ОБЗОРЫ
номой желудочно-кишечного тракта проявляют дефектную АЗКЦ против Raji-опухолевой клеточной линии [25], что, возможно, связано с нарушением экспрессии CD32.
CD64 (FcyRI) — высокоаффинный рецептор Мм 72 кД, который связывается как с мономерным, так и с агрегированным IgG и кодируется тремя генами (А, В, С) расположенными на длинном плече хромосомы 1. Большинство CFU-GM экспрессируют CD64. Их экспрессия сохраняется на всех стадиях гранулопоэза до стадии метамиелоцита. Нормальные палочкоядерные и сегментоядерные НГ периферической крови не экспрессируют CD64 [17]. НГ и эозинофилы начинают экспрессировать CD64 после активации [14]. На фоне стимуляции НГ G-CSF или интерферон (IFN)-y вызывает появление экспрессии CD64 [35, 39]. При этом НГ, экспрессирующие CD64, становятся преобладающими из всех цитостатических FcyR на НГ, и, как следствие, повышается цитотоксичность НГ против опухолевых клеток [67]. В то же время лица пожилого возраста имели повышение CD64+HT, которое, возможно, было связано с высоким уровнем IFN-y [49]. При бактериальных инфекциях экспрессия CD64 НГ существенно повышается по сравнению с инфекционным воспалением иного генеза или неинфекционными воспалительными реакциями [29]. Известно, что воздействие G-CSF у пациентов с неходжкинской лимфомой при нейтропениях, вызванных химиотерапией, повышает экспрессию CD64 на НГ, приводя к активации АЗКЦ и тем самым повышая противоопухолевые способности этих эффекторных клеток [38].
Во время реализации АЗКЦ НГ происходит значительная активация НГ: повышение хемотаксической активности, повышение экспрессии рецепторов CD11b/CD18, CD64, CD32, CD16, усиление процесса дегрануляции и экзоцитоза гранул, повышение активности кислородза-висимых и кислороднезависимых систем, имеющих выраженный цитотоксический и цитолитический потенциал [25, 52, 53].
CD89 FcaRI экспрессирован на миелоидных эффектор-ных клетках, включая НГ, моноциты, макрофаги, эозинофилы и дендритные клетки, но не на нецитотоксических клетках. Стимуляция FcaRI может приводить к активации таких эффекторных функций НГ, как окислительный взрыв, секреция цитокинов, фагоцитоз. При этом FcaRI выступает как мощная триггерная молекула на НГ, инициирующая лизис клеток опухоли [69]. Демонстрировалось, что FcaRI представляет самый мощный FcR на НГ для индукции привлечения НГ при участии интерлейкина (IL)-8 в опухолевые колонии и инициации АЗКЦ с разнообразными опухолевыми АГ [28, 64]. Важно также отметить, что незрелые НГ, мобилизованные из костного мозга после обработки G-CSF, вызывали лизис клеток опухоли через FcaRI, но при этом оказались неспособными к убийству клетки опухоли через FcyR [51]. Несмотря на то что FcaRI является более эффективным по сравнению с FcyRI в проведении ранних сигналов и инициации эффекторных функций, одновременное присутствие FcyRI и FcaRI приводило к более выраженному лизису опухолевых клеток [69].
НГ вплоть до терминальных стадий дифференциров-ки сохраняют способность к приобретению функций и маркеров дендритных клеток, с которыми связывают функции АПК. Индукция антигенов МНС II класса в клетка-предшественниках НГ, а также и в зрелых НГ была описана в ответ на стимуляцию IFN-y, GM-CSF или IL-3. Описаны множественные пары костимулирующих рецепторов, которые отчасти действуют синергистически. Из них CD54 и CD58 конституитивно экспрессируются на НГ [36]. Другие, такие как CD80 и CD86, оба являющиеся лигандами для CD28 на Т-клетках, не экспрессируются
на наивных НГ, но de novo синтезируется в ответ на воздействие IFN-y, GM-CSF или их комбинацию [71]. CD80 и CD86 относятся к суперсемейству иммуноглобулинов и имеют Мм 60 и 80 кД соответственно. В экспериментальной работе показано, что CD8+ Т-лимфоциты реципиента распознают интактную структуру аллогенной молекулы МНС на опухолевой клетке, что запускает каскад реакций, приводящих к миграции в селезенку T-лимфоцитов и НГ, являющихся источником костимуляторного сигнала (CD80) [11]. Таким образом, экспрессия CD40, CD80, CD86, HLA-DR определяет способность НГ выступать в роли АПК для Т-лимфоцитов [31, 48], что влечет за собой активацию Т-лимфоцитов, в том числе и для реализации противоопухолевой защиты. Кроме того, НГ обладают способностью посылать активационные сигналы и представлять антигенные молекулы дендритным клеткам. Это ведет к экспрессии на последних CD40, CD86, HLA-DR [48], что также крайне важно для осуществления противоопухолевой защиты.
В связи с актуальностью изучения иммунофенотипа НГ при различной патологии, в частности при онкологических заболеваниях, мы исследовали НГ периферической крови у пациентов с нелеченым колоректальным раком (КРР) II— III стадии. На I этапе исследования оценивали как количество НГ, экспрессирующих CD10+, CD11b+, CD16+, CD32+, CD64+, HLA-DR, так и плотность экспрессируемых молекул по MFI [7]. На II этапе исследовали одномоментную экспрессию НГ четырех мембранных маркеров — CD11b+, CD16+, CD32+, CD64+ [9]. Установили, что у пациентов с впервые выявленным нелеченым КРР циркулирует достоверно большее абсолютное количество НГ, экспрессирую-тттих CD10+, CD11b+, CD16+, CD32+. Экспрессию HLA-DR на поверхностной мембране НГ не обнаружили. Наибольшую плотность экспрессируемых рецепторов (MFI) при КРР отметили для CD16+, далее по мере убывания MFI следуют CD11b+, CD32+, и наименьшую плотность установили для CD10+ с достоверностью различий только для CD11b+. Принимая во внимание данные, полученные при анализе коэффициента, который учитывает MFI и абсолютное количество НГ в циркуляции, показали, что при КРР в циркуляции находится достоверно большее количество НГ, экспрессирующих CD10+, CD11b+, CD16+ (но не CD32+), чем у здоровых лиц. Мы предположили, что выявленный нами уровень плотности экспрессии CD11b+, CD16+ и CD32+ на НГ недостаточен для адекватного проявления противоопухолевой АЗКЦ НГ, о чем свидетельствует наличие II—III стадии развития неопластического процесса у пациентов с КРР [7].
При анализе одномоментной экспрессии нескольких рецепторов на поверхностной мембране НГ при КРР выделили две субпопуляции НГ: мажорную субпопуляцию с фенотипом CD64-CD32+CD16+CDl1b+НГ и минорную с фенотипом CD64+CD32+CD16+CDПb+НГ, которые отличались друг от друга как фенотипически, так и ответом на воздействие цитокинов (IFN-a, IFN-y, G-CSF) в системе in vitro [9].
Выявленные нами профиль фенотипа НГ и особенности плотности экспрессируемых рецепторов у пациентов с КРР свидетельствуют о неадекватности трансформации фенотипа НГ, что совпадает с установленными особенностями негативных изменений спонтанной и индуцированной функциональной активности НГ, отвечающей за их цитотоксические и цитолитические функции [6, 7, 9, 10]. В результате наших исследований установлено, что при неопластических заболеваниях пищеварительной системы (НЗПС): рак желудка, рак поджелудочной железы, КРР — наряду со снижением фагоцитарной функции
- 283 -
ИММУНОЛОГИЯ № 5, 2012
НГ имеют место различные дефекты спонтанной и индуцированной активности кислородзависимых и кисло-роднезависимых механизмов НГ: снижение реализации цитотоксического и микробицидного потенциала НГ, значительная стимуляция или отсутствие адекватного ответа ферментных и неферментных систем на дополнительную антигенную нагрузку, истощение резервных адаптационных возможностей НГ. При раке желудка выявили два варианта профилей спонтанной и индуцированной цитотоксической и цитолитической активности НГ по уровню МП и КБ: 1-й вариант — низкий уровень спонтанной продукции МП и КБ с сохраненными резервными возможностями НГ; 2-й — стимуляция спонтанной продукции МП и КБ на фоне отсутствия реализации резервного цитотоксического потенциала. Результаты анализа состояния системы NADPH-оксидаз показали, что более чем у половины больных отсутствовал адекватный ответ на индуктор — стимуляции активности NADPH-оксидаз не отмечали. Иными словами при НЗПС имеют место дезорганизация и дезадаптация НГ, нарушение экстрацеллюлярной реализации цитотоксического и цитолитического потенциала НГ, что может сопровождаться как нарушением экстрацеллюлярной микробицидно-сти, так и/или дефектной прямой и АЗКЦ [6].
Мембрана и ядро НГ играют центральную роль в их функционировании. Убедительно доказано, что НГ способны к активации ядра — экспрессии многочисленных генов, синтезу белковых молекул, цитокинов [21, 36]. Показана взаимосвязь между изменением структуры хроматина и генной регуляцией в ИС [32, 45, 73]. Величина анизотропии отражает структурно-молекулярную упорядоченность хроматина, который является основным носителем генетической информации в клетке. Модификация НГ, которая проявлялась изменением морфологии и функциональной активности клеток, наблюдалась при росте экспериментальной опухоли [4]. При КРР НГ характеризуются более высоким спонтанным уровнем анизотропии хроматина, что свидетельствует о циркуляции в периферической крови НГ с более низкой генной экспрессией. При этом выявлена блокада ответа на дополнительный индуцирующий стимул, т. е. инертность в отношении индуктора. Полученные результаты подтверждают мнение о том, что при нелеченом КРР II—III стадии развития опухоли на фоне активного неопластического процесса происходят дискоординация или исчезновение взаимосвязи уровня реструктуризации хроматина и реорганизации мембранной экспрессии НГ. Результаты исследования активности МП НГ при КРР свидетельствуют о существенном снижении способности НГ к индуцированному ответу на стимуляцию бактериальным АГ, отсутствии корреляционной связи между показателями в спонтанном и индуцированном тестах. Указанные различия неоднозначны, а характер корреляционных связей между уровнем спонтанной и индуцированной анизотропии хроматина и активностью МП, особенности фенотипа НГ, его неоднородность и разнонаправленная трансформация, по нашим предположениям, могут свидетельствовать о наличии первичного дефекта индуцированной активации НГ у пациентов с КРР. Нарушение естественного характера реструктуризации ядерного хроматина НГ возникает, по всей вероятности, еще на стадии синтеза активных компонентов гранулярного аппарата цитоплазмы НГ, и это, по-видимому, играет важную роль в снижении цитотоксической кислородзависимой противоопухолевой активности и приводит к неоднородной трансформации НГ у нелеченых пациентов с КРР II—III стадии развития неопластического процесса [8, 10].
Взаимоотношения опухоли и ИС претерпевают изменения в процессе канцерогенеза. С одной стороны, ИС способна развить быстрый и мощный противоопухолевый ответ, который столь же быстро угасает. С другой — опухоль может принимать ИС за "свою" здоровую ткань. Иммунный ответ при развитии опухоли нарушается как на этапе презентации антигена, так и на этапе реализации эффекторной функции. Кроме того, и сама опухоль способна активно противостоять влиянию ИС. Таким образом, проблема "раковой иммунологии" носит двойственный характер [13, 27, 54]. По отношению к опухоли НГ способны проявлять как противоопухолевую, так и проопухолевую активность [4]. В моделях на животных и у человека показано, что они могут иногда способствовать злокачественному росту и прогрессированию [15, 16, 27]. Одним из возможных объяснений некоторых из очевидных противоречий в оценке роли НГ в онкогенезе является связь с нарушением баланса между нейтрофильными медиаторами, что способствует прогрессии или ингибированию опухолевого роста. Зачастую имеющее место смещение в сторону опухолевого роста возникает вследствие превалирования негативных стимулов в опухолевом микроокружении, что угнетает противоопухолевую активность НГ [15]. Имеется и ряд других доказательств негативного влияния опухолей на функционирование НГ. Так, в экспериментальных исследованиях показано, что НГ мышей проявляли хорошую противоопухолевую активность, в том числе и АЗКЦ, против клеток меланомы, экспрессировавших низкий уровень FasL. В то же время культивирование НГ с клетками меланомы, экспрессирующими высокий уровень FasL, вызвало нарушение противоопухолевой активности НГ за счет дефекта продукции реактивных форм кислорода, снижения экспрессии CD11b, уменьшения секреции желатиназы В и транскрипционного FasL [23]. При раке груди, с одной стороны, сами опухолевые клетки могут секретировать высокий уровень GM-CSF, что способствует количественному приросту НГ и активации их функций, с другой — контактно взаимодействуя с НГ, клетки опухоли провоцируют в них выработку онкостатина М, который способствует опухолевой прогрессии и инвазивному росту опухоли [56]. Описано, что наряду с прямым генотоксическим и канцерогенным эффектами НГ, которые обеспечиваются цитотоксическим действием высвобождаемых реактивных кислородных радикалов, НГ способны усиливать опухолевую прогрессию. Так, при определенных условиях они продуцируют собственные ростовые факторы или способствуют высвобождению ростовых или ангиогенных факторов эн-дотелиоцитами [21].
Цитокиновая модуляция внутриопухолевого рекрутирования НГ и их функций приводит к разрушению опухоли и противоопухолевой иммунной памяти [21]. О противоопухолевой молекуле, TNF-связанном апоптозин-дуцированном лиганде (TRAIL), известно, что это мембранный белок II типа, принадлежащий суперсемейству TNF. TRAIL- и TRAIL-рецепторы экспрессированы на НГ, но остается неясным, вовлечена ли эта молекула в ней-трофилмедиированную цитотоксичность против клеток опухоли. Самые известные особенности TRAIL связаны с индукцией апоптоза только трансформированных или раковых клеток, тогда как нормальные клетки являются устойчивыми к TRAIL-медиированному апоптозу [58]. Более глубокое понимание биологической роли вырабатывающихся НГ TRAIL in vivo по сравнению с in vitro поможет определить новые терапевтические методы, нацеленные на ингибирование/потенциирование этих новых функций НГ, которые связаны с лечением неопластических процессов [22].
- 284 -
ОБЗОРЫ
Локальная продукция цитокинов клетками опухоли действует на эндотелий и туморассоциированные макрофаги (ТАМ). ТАМ запускают цитокиновый и хемокино-вый каскад, экспрессию эндотелиальных молекул адгезии, что приводит к рекрутированию и активации НГ. Продуцируемые клетками злокачественных опухолей IL-2, IL-4, TNFa, GM-CSF, G-CSF, IL-12, IL-15 и хемокин CCL16 (LEC) способны вызвать эффективную противоопухолевую активность НГ за счет повышения уровня синтеза и секреции ими цитотоксических медиаторов, цитостатических и ангиостатических факторов, различных хемотакси-ческих молекул, которые привлекают к работе и активируют другие клетки ИС, участвующие в противоопухолевой защите [21].
Z. Fridlender и соавт. [30] показали, что существует две различные субпопуляции опухольассоциированных НГ (tumor-associated neutrophils — TANs) с противоопухолевой (N1) и проопухолевой (N2) активностью, определяемые посредством воздействия или ингибирования трансформирующего фактора роста в (TGFP) в пределах, микроокружающей среды опухоли. TGFP и IFN-в, присутствующие в микроокружении опухоли, индуцируют поляризацию НГ в сторону различных фенотипов. Так, TGFp инициирует трансформацию НГ в TAN2, обладающих проопухолевой активностью. В то же время блокада TGFP способствует рекрутированию и активации TANs с противоопухолевой активностью, т. е. TAN1. N1 TANs в отличие от N2 TANs гиперсегментированы, и их противоопухолевая активность включает экспрессию более высокого уровня иммуноактивных цитокинов и хемокинов, более низкое содержание аргиназы и выраженные цитотоксические способности по отношению к опухолевым клеткам. Также TANs с противоопухолевым фенотипом (N1) промотируют CD8+ T-клеточное рекрутирование и активацию. Таким образом, TANs — обоюдоострый меч, способный к тому, чтобы быть про- или противоопухолевым в зависимости от микроокружающей среды опухоли [18, 30, 47].
Иными словами, имеющиеся на сегодняшний день научные данные изменяют наши представления о роли НГ в противоопухолевой защите и свидетельствуют о двойственности их поведения по отношению к опухоли: противоопухолевой активности и проопухолевой активности. Результаты недавних исследований указывают на то, что цитокины типа TGFP и IFN-P [30] микроокружающей среды опухоли вовлечены в процесс нейтрофильной поляризации. НГ могут противодействовать прогрессии малигнизации через отклонение роста опухоли, опухолевую цитотоксичность и способствовать повышению противоопухолевой иммунологической памяти. В то же время НГ могут интенсифицировать рост опухоли, ее инвазивность и метастазирование как через протеолитические внеклеточные матричные компоненты, промотирующие ангиогенез и медиирующие иммунодепрессию, так и вследствие дисфункции самих НГ. Не исключено также, что периферические НГ мажорной субпопуляции с фенотипом cD64-CD32+CD16+CDПb+НГ и минорной с фенотипом CD64+CD32+CD16+CD11Ь+НГ, отличающиеся друг от друга как фенотипически, так и ответом на воздействие таких цитокинов, как IFN-a, IFN-y, G-CSF в системе in vitro, и разнящиеся по своим функциональным свойствам [9, 10], привлекаются непосредственно в зону опухолевого роста и под влиянием различных факторов опухолевого микроокружения проявляют или опухольин-гибирующую, или опухольпромотирующую активность, становясь N1 TANs или N2 TANs. Однако для подтверждения данного предположения требуется проведение дальнейших исследований в этом направлении.
ЛИТЕРАТУРА
1. Долгушин И. И., Бухарин О. В. Нейтрофилы и гомеостаз. — Екатеринбург, 2001.
2. Коваленко Е. И., Семенкова Г. Н., Черенкевич С. Н. Влияние пероксида водорода на способность нейтрофилов генерировать активные формы кислорода и хлора и секретировать миелопероксидазу in vitro // Цитология. — 2007. — Т. 49, № 10. — С. 839—847.
3. Кокряков В. Н. Очерки о врожденном иммунитете. — СПб., 2006.
4. Мальцева В. Н., Сафронова В. Г. Неоднозначность роли нейтрофила в генезе опухоли // Цитология. — 2009. — Т. 51, № 6. — С. 467—474.
5. Нестерова И. В., Швыдченко И. Н., Роменская В. А. и др. Нейтрофильные гранулоциты—ключевые клетки иммунной системы // Аллергол. и иммунол. — 2008. — Т. 9, № 4. — С. 432—435.
6. Нестерова И. В., Ковалёва С. В., Фомичева Е. В. и др. Профили активности цитотоксических и цитолитических механизмов нейтрофильных гранулоцитов при неопластических заболеваниях пищеварительной системы // Рос. иммунол. журн. — 2010. — Т. 4 (13), № 3. — С. 267—275.
7. Нестерова И. В., Ковалева С. В., Чудилова Г. А. и др. Особенности фенотипа нейтрофильных гранулоцитов при неопластических процессах // Рос. иммунол. журн. — 2010. — Т. 4
(13) , № 4. — С. 374—380.
8. Нестерова И. В., Евглевский А. А., Фомичева Е. В. и др. Особенности спонтанной и индуцированной реструктуризации хроматина и функционирования кислородзависимых цитотоксических механизмов нейтрофильных гранулоцитов при колоректальном раке // Рос. иммунол. журн. — 2011. — Т. 5
(14) , № 3—4. — С. 254—261.
9. Нестерова И. В., Ковалева С. В., Чудилова Г. А. и др. Особенности трансформации фенотипа субпопуляций нейтрофильных гранулоцитов CD64(-)CD32(+)CD16(+)CD11b(+) и CD64(+) CD32(+)CD16(+)CD11b(+) пациентов с колоректальным раком под влиянием Г-КСФ, ИФНа и ИФНу в системе in vitro // Аллергол. и иммунол. — 2011. — Т. 12, № 3. — С. 265—268.
10. Нестерова И. В., Ковалева С. В., Чудилова Г. А. и др. Неоднозначная роль нейтрофильных гранулоцитов в реализации противоопухолевой защиты // Аллергол. и иммунол. — 2011. — Т. 12, № 4. — С. 343—345.
11. Побезинский Л. А., Побезинская Е. Л., Звездова Е. С. и др. Накопление нейтрофилов в селезенке мышей, иммунизированных клетками аллогенных опухолей // Докл. РАН. — 2005. — Т. 402, № 3. — С. 421—426.
12. Свиридова С. П., Кадагидзе З. Г., Блиндарь В. Н. и др. Пе-риоперационная иммунокоррекция галавитом у онкологических больных // Вестн. интенсив. тер. — 2007. — № 4. — С. 16—21.
13. Харченко Е. П. Канцерогенез: иммунная система и иммунотерапия // Иммунология. — 2011. — № 1. — С. 50—56.
14. Ярилин А. А. Иммунология: Учебник. — М., 2010.
15. Balkwill F., Mantovani A. Inflammation and cancer: Back to Virchow? // Lancet. — 2001. — Vol. 357. — P. 539.
16. Balkwill F., Charles K., Mantovani A. Smoldering and polarized inflammation in the initiation and promotion of malignant disease // Cancer Cell. — 2005. — Vol. 7. — P. 211—217.
17. The Leukocyte Antigen Facts-Book / Barclay A. N., Brown M. H., Law S. K. L. et al. — 2nd Ed. — San Diego, 1997. — P. 192—193.
18. Bird L. Tumor immunology: Neutrophil plasticity // Nature Rev. Immunol. — 2009. — Vol. 9. — P. 672—673.
19. BorregaardN., Cowland J. B. Granules of the human neutrophilic polymorphonuclear leukocytes // Blood. — 1997. — Vol. 89. — P. 3502—3521.
20. Butcher S. K., Chahal H., Nayak L. et al. Senescence in innate immune response: redused neutrophilic phagocytic capacity and CD16 expression in elderly humans // J. Leukoc. Biol. — 2001. — Vol. 70. — P. 881—886.
- 285 -
ИММУНОЛОГИЯ № 5, 2012
21. Cassatella M. A. The neutrophil an emerging regulator of inflammatory and immune response // Chem. Immunol. Allergy. — 2003. — Vol. 83. — P. 232.
22. Cassatella M. A. On the production of TNF-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL/Apo-2L) by human neutrophils // J. Leukoc. Biol. — 2006. — Vol. 79. — P. 1140—1149.
23. Chen Yi-Ling, Chen Shun-Hua, Wang Jiu-Yao, Yang Bei-Chang. Fas ligand on tumor cells mediates inactivation of neutrophils // J. Immunol. — 2003. — Vol. 171. — P. 1183—1191.
24. Coussens L. M., Werb Z. Inflammatory cells and cancer: Think different! // J. Exp. Med. — 2001. — Vol. 193. — P. 23—26.
25. Dallegri F., Ottonello L., Ballesterro A. et al. Tumor cell lysis by activated human neutrophils: analysis of neutrophil-delivered oxidative attack and role of leukocyte function-associated antigen // J. Inflamm. — 1991. — Vol. 1, N 15. — P. 15—30.
26. De Waele M., Renmans W., Damiaens S. et al. Different expression of adhesion molecules on myeloid and B-lymphoid CD34-progenitors in normal bone marrow // Eur. J. Haematol. — 1997.
— Vol. 59. — P. 277—286.
27. Di Carlo E., Forni G., Musiani P. Neutrophils in the antitumoral immune response // Chem. Immunol. Allergy. — 2003. — Vol. 83. — P. 182—203.
28. ElsasserD., StadickH., StarkS. et al. Preclinical studies combining bispecific antibodies with cytokine-stimulated effector cells for immunotherapy of renal cell carcinoma // Anticancer Res. — 1999. — Vol. 19. — P. 1525.
29. Fjaertoft G., Hakansson L. D., Pauksen K. et al. Neutrophil CD64 (FcgRI) expression is a specific marker of bacterial infection: A study on the kinetics and the impact of major surgery // Scand. J. Infect. Dis. — 2007. — Vol. 39. — P. 525—535.
30. Fridlender Z. G., Jing S., Samuel K. et al. Polarization of tumor-associated neutrophil phenotype by TGF-b: "N1" versus "N2" TAN // Cancer Cell. — 2009. — Vol. 16. — P. 183—194.
31. Gavin P. Sandilands, Zubir A., Perry N. et al. Young crosslinking of neutrophil CD11b results in rapid cell surface expression of molecules required for antigen presentation and T-cell activation // Immunology. — 2005. — Vol. 114, N 3.
— P. 354—368.
32. Hamon V. F., Cossart P. Histone modifications and chromatin remodeling during bacterial infections // Cell Host Microbe. — 2008. — Vol. 4, N 2. — P. 100—109.
33. Hart S. P., Ross J. A., Ross K. et al. Molecular characterization of the surface of apoptotic neutrophil: Implications for functional downregulation and recognition by phagocytes // Cell Death Differ. — 2000. — Vol. 7. — P. 493—503.
34. Hirashima Mitsuomi, Higuchi Shigenori, Sakamoto Kiyoshi, Nishi-yama Takehiko. The ratio of neutrophils to lymphocytes and the phenotypes of neutrophils in patients with early gastric cancer // J. Cancer Res. Clin. Oncol. — 1997. — Vol. 124, N 6. — P. 329—334.
35. Huizinga T. W., van der Schoot C. E., Roos D., Weening R. S. Induction of neutrophil FCgamma receptor I expression can be used as a marker for biological activity of recombinant interferon-gamma in vivo // Blood. — 1991. — Vol. 77. — P. 2088—2090.
36. Iking-Konert C., Cseko C., Wagner C. et al. Transdiffereatiation of polymorphonuclear neutrophils: Acquisition of CD83 and other functional characteristics of dendritic cells // J. Mol. Med. — 2001. — Vol. 79. — P. 464—474.
37. Kabutomori O., Iwatani Y., Koch T. et al. CD16 antigen density on neutrophils in chronic myeloprolipherativ disorders // Am. J. Clin. Pathol. — 1997. — Vol. 107. — P. 661—664.
38. Kakinoki Yasutaka, Kubota Hiroya, Yamamoto Yasushi. CD64 surface expression on neutrophils and monocytes is significantly up-regulated after stimulation with granulocyte colony-stimulating factor during CHOP chemotherapy for patients with non-Hodgkin’s lymphoma // Int. J. Hematol. — 2004. — Vol. 79, N 1. — P. 55—62.
39. Kerst J. М., van der Winkel J. G. J., Evans A. H. et al. Granulocyte colony-stimulating factor induces FcyRI (CD64 antigen)-positive neutrophils via an effect on myeloidprecursor cells // Blood. — 1993. — Vol. 81. — P. 1457—1464.
40. Kindzelskii A. L., Petty H. R. Early membrane rupture events during neutrophil-mediated antibody-dependent tumor cell cytoly-sis // J. Immunol. — 1999. — Vol. 162. — P. 3188—3192.
41. Kushner B. H., Cheung N. K. Absolute requirement of CD11/ CD18 adhesion molecules, FcRII and the phosphatidylinosi-tollinked FcRIII for monoclonal antibody-mediated neutrophil antihuman tumor cytotoxicity // Blood. — 1992. — Vol. 79, N 6. — P. 1484—1490.
42. Lau D., Mollnau H., Eiserich J. P. et al. Myeloperoxidase, mediates neutrophil activation by association with CD11b/CD18 integrins // Proc. Natl Acad. Sci. USA. — 2005. — Vol. 102, N 2. — P. 431—436.
43. Lemansky P., Gerecitano-Schmidek М., Das R. C. et al. Targeting myeloperoxidase to azurophilic granules in HL-60 cells // J. Leukoc. Biol. — 2003. — Vol. 74, N 4. — P. 542—550.
44. Levy O. Antimicrobial proteins and peptides: anti-infective molecules of mammalian leukocytes // J. Leukoc. Biol. — 2004. — Vol. 76. — P. 909—925.
45. Li B., Carey М., Workman O. L. The role of chromatin during transcription // Cell. — 2007. — Vol. 128, N 4. — P. 707—719.
46. Lichtenstein A., Kahle J. Anti-tumor effect of inflammatory neutrophils: characteristics of in vivo generation and in vitro tumor cell lysis // Int. J. Cancer. — 1985. — Vol. 35. — P. 121—127.
47. Mantovani A. The yin-yang of tumor-associated neutrophils // Cancer Cell. — 2009. — Vol. 8. — P. 173—174.
48. Megiovanni A. M., Franqoise S., Macarena R. et al. Polymorphonuclear neutrophils deliver activation signals and antigenic molecules to dendritic cells: a newlink between leukocytes upstream of T-lymphocytes // J. Leukoc. Biol.—2006. — Vol. 79. — P. 977—988.
49. Miyaji C., Watanabe H., Toma H. et al. Functional alteration of granulocytes, NK cells, and natural killer T cells in centenarians // Hum. Immunol. — 2000. — Vol. 61. — P. 908—916.
50. Nathan C. Neutrophils and immunity: challenges and
opportunities // Nature Rev. Immunol. — 2006. — Vol. 6. — P. 173—182.
51. Otten M. A., Rudolph E., DechantM. et al. Immature neutrophils mediate tumor cell killing via IgA but not IgG Fc receptors 1 // J. Immunol. — 2005. — Vol. 174. — P. 5472—5480.
52. Ottonello L., Epstein A. L., Dapino P. et al. Monoclonal Lym-1 Antibody-dependent cytolysis by neutrophils exposed to granulocyte-macrophage colony-stimulating factor: intervention of FcyRlI, CD11b-CD18 integrins, and CD66b glycoproteins // Blood. — 1999. — Vol. 93, N 10. — P. 3505—3511.
53. Ottonello L., Epstein A. L., Mancini M. et al. Monoclonal LYM-1 antibody-dependent cytotocsis by human neutrophils exposed to GM-CSF: auto-regulation of target cell attack by catepsin G // J. Leukoc. Biol. — 2004. — Vol. 75, N 1. — P. 99—105.
54. Pekarek L. A., Starr B. A., Toledano A. Y., Schreiber H. Inhibition of tumor growth by elimination of granulocytes // J. Exp. Med. — 1995. — Vol. 181. — P. 435—440.
55. Pretswich R. J., Errington F., Hatfield P. et al. The immune system — is it relevant to cancer development, progression and treatment? // Clin. Oncol. (Roy. Coll. Radiol.). — 2008. — Vol. 20. — P. 101—112.
56. QueenM. M., Ryan R. E., HolserR. G., Keller-Peck C. D. Breast cancer cells stimulate neutrophils to produce oncostatin M: potential implications for tumor progression // Cancer Res. — 2005. — Vol. 65. — P. 8896—8904.
57. Radsak M., Iking-Konert C., Stegmaier S. et al. Polymorphonuclear neutrophils as accessory cells for T-cell activation: Major histocompatibility complex class II restricted antigen-dependent induction of T-cell proliferation // Immunology. — 2000. — Vol. 101. — P. 521—530.
58. RenshawS. A., Parmar J. S., Singleton V. et al. Acceleration of human neutrophil apoptosis by TRAIL // J. Immunol. — 2003. — Vol. 170. — P. 1027—1033.
59. RissoA. Leukocyte antimicrobial peptides: multifunctional effector molecules of innate immunity // J. Leukoc. Biol. — 2000. — Vol. 68. — P. 785—792.
- 286 -
ОБЗОРЫ
60. Scapini P., Lapinet V A., Gasperini S. et al. The neutrophil as a cellular source of chemokines // Immunol. Rev. — 2000. — Vol. 177. — P. 195—203.
61. Seely A. J. E., Pascual J. L., Christou N. V. Science review: Cell membrane expression (connectivity) regulates neutrophil delivery, function and clearance // Crit. Care. — 2003. — Vol. 7, N 4. — P. 291—307.
62. Ship M. A., Stefano G. B., Switzer S. N. et al. (1991) CD10 (CALLA)/neutral endopeptidase modulates inflammatory peptide-induced changes in neutrophil morphology, migration, and adhesion proteins and is itself regulated by neutrophil activation // Blood. — Vol. 78. — P. 1834—1841.
63. Smith М., Bleijs R., Radford K., Hersey P. Immunogenicity of CD63 in patient with melanoma // Melanoma Res. — 1997. — Vol. 7, N 2. — P. 163—170.
64. Stockmeyer B., Beyer Т., Neuhuber W. et al. Polymorphonuclear granulocytes induce antibody-dependent apoptosis in human breast cancer cells // J. Immunol. — 2003. — Vol. 171. — P. 5124.
65. Terstappen L. W. М. М., Safford М., Loken M. R. Flow cytometric analysis of humanbone marrow. III. Neutrophil maturation // Leukemia. — 1990. — Vol. 4. — P. 657—663.
66. Thomas S. N., Zhu F., Schnaar R. L. et al. Carcinoembryonic antigen and CD44 variant isoforms cooperate to mediate colon carcinoma cell adhesion to E- and L-selectin in shear flow // J. Biol. Chem. — 2008. — Vol. 283, N 23. — P. 15647—15655.
67. Valerius Т., Repp R., De Wit T. P. M. et al. Involvement of the high-affinity receptor for IgG (FcgRI; CD64) in enhanced tumor
cell cytotoxicity of neutrophils during granulocyte colony-stimulating factor therapy // Blood. — Vol. 82. — P. 931—939.
68. Valerius Т., Stockmeyer B., van Spriel A. B. et al. FcaRI (CD89) as a novel trigger molecule for bispecific antibody therapy // Blood. — 1997. — Vol. 90. — P. 4485—4492.
69. Van Egmond М., van Spriel A. B., Vermeulen H. et al. Enhancement of polymorphonuclear cell-mediated tumor cell-mediated tumor cell killing on simultaneous engage meant of fcgam-maRI (CD64) and fcalphaRI (CD89) // Cancer Res. — 2001. — Vol. 61, N 40. — P. 55—60.
70. Van Spriel A. B., Leusen J. H., van Egmond M. et al. Mac-1 (CD11b/CD18) is essential for Fc receptor-mediated neutrophil cytotoxicity and immunologic synapse formation // Blood. — 2001. — Vol. 97. — P. 2478—2486.
71. Windhagen A., Maniak S., Gebert A. et al. Human polymorphonuclear neutrophils express a В-7-l-like molecule // J. Leukoc. Biol. — 1999. — Vol. 66. — P. 945—952.
72. YangD., Chen Q., Chertov O., Oppenheim J. J. Human neutrophil defensins selectively chemoattract naive T and immature dendritic cells // J. Leukoc. Biol. — 2000. — Vol. 68. — P. 9—15.
73. ZhangX., Kluger Y., Nakayama Y. et al. Gene expiession in mature neutrophils: early responses to inflammatory stimuli // J. Leukoc. Biol. — 2004. — Vol. 75, N 2. — P. 358—372.
Поступила 29.03.12
- 287 -
