CC BY
365
© коллектив авторов, 2015
удк 616.155.34+612.112.91.017.1]-078.33
Нестерова И.В.1, Колесникова Н.В.2, Чудилова Г.А.2, Ломтатидзе Л.В.2, Ковалева С.В.2, Евглевский А.А.2
нейтрофильные гранулоциты: новый взгляд на «старых игроков» на иммунологическом поле
1ГБОУ ВПО Российский университет дружбы народов Министерства образования и науки России, 117198, г Москва, Россия; 2ГБОУ ВПО Кубанский государственный медицинский университет Минздрава России, 350063, г Краснодар, Россия
Современные фундаментальные исследования убедительно свидетельствуют о том, что нейтрофильные гранулоциты (НГ) являются ключевыми эффекторными и регуляторными клетками как врожденного, так и адаптивного иммунитета, и играют решающую роль в иммунопатогенезе широкого спектра заболеваний. НГ обладают мощным рецепторным репертуаром, обеспечивающим связь между собой и клетками иммунной системы, а также с клетками эндотелия, эпителия и других тканей. Индуцирующие стимулы активируют НГ и способствуют транслокации из цитоплазматических гранул и везикул молекул на поверхностную цитоплазматическую мембрану, секреции большого спектра про- и противовоспалительных, иммунорегуляторных цитокинов, колониестимулирующих, ангиогенных и фиброгенных факторов, членов TNF-суперсемейства, хемокинов, регуляторных белков и т.д. Хроматин ядер НГ способен к реструктуризации под влиянием индуцирующих стимулов, что сопряжено с экспрессией многочисленных генов цитокинов. Так, НГ, получающие комплексные цитокиновые влияния, не только приобретают новые черты, но и проходят различные стадии активации и дифференцировки, участвуют как в процессах внутриклеточной ин-трафагосомальной дегрануляции, осуществляя киллинг и элиминацию фагоцитированных микроорганизмов, так и внеклеточной дегрануляции при формировании нейтрофильных экстрацеллюлярных сетей (NET), при этом погибая через NETosis. Особенности фенотипа НГ и их функциональных свойств демонстрируют наличие субпопуляций НГ с различными возможностями: разной рецепторной оснащенностью, способностью реструктуризировать хроматин, экспрессировать гены цитокинов и секретировать цитокины, реализовывать содержимое гранулярного аппарата, продуцировать активные формы кислорода, осуществлять цитотоксичность, образовывать NET. По нашему мнению, можно выделить субпопуляции НГ: регуляторные, супрессорные, провоспалительные - инициирующие воспалительную реакцию; воспалительные с позитивным микробицидным потенциалом - антибактериальным, противовирусным, противогрибковым); воспалительные с негативным цитотоксическим потенциалом - «агрессивные»; противовоспалительные - регулирующие регрессию воспаления; противоопухолевые - TAN1; проопухолевые -TAN2; гибридные, сочетающие свойства НГ и дендритных клеток. Отсутствие адекватного реагирования, гиперактивация или блокада функций НГ приводит к развитию вялотекущих инфекционно-воспалительных заболеваний, не отвечающих на традиционную терапию, аутоиммунных/хронических заболеваний иммунозависимых процессов. Ремоделирование дисфункций НГ - ключ к новой иммунотерапевтической стратегии.
Ключевые слова: нейтрофильные гранулоциты; иммунофенотип; микробицидность; реструктуризация хроматина; экстрацеллюлярные сети; цитокинопродукция.
Для цитирования: Иммунология. 2015; 36(4): 257-265. Nesterova I.V.1, Kolesnikova N.V.2, Chudilova G.A.2, Lomtatidze L.V.2, Kovaleva S.V.2, Evglevsky A.A.2 NEUTROPHILIC GRANULOCYTES: A NEW LOOK AT "OLD PLAYERS" ON THE IMMUNOLOGICAL FIELD 'SBEI HPE "Russian University of Friendship of Peoples" of Ministry of Education and Science of Russia, 117198, Moscow, Russia; 2SBEI HPE «Kuban State Medical University» of Ministry of Health Development of Russia, Central Research Laboratory. 350063, Krasnodar, Russia
Modern basic researches demonstrated that neutrophilic granulocytes (NG) are effector and regulatory cells of the innate and adaptive immunity, and play a crucial role in the immunopathogenesis of a wide range of diseases. NG have potent receptor repertoire, providing a connection between them, cells of the immune system, as well as communication with endothelial cells, epithelial and other tissues. NG inducing stimuli activate and promote the translocation of cytoplasmic granules and vesicles surface molecules on the cytoplasmic membrane the secretion of a large spectrum of pro-and anti-inflammatory, immunoregulatory cytokines, colony, angiogenic factors and fibrogenic, TNF superfamily members, chemokines, regulatory protein, etc. Chromatin nuclei NG capable of restructuring under the influence of inducing stimuli, which is associated with the expression of multiple cytokine genes. NG receiving complex cytokine influence not only acquire new features, but also in various stages of activation and differentiation processes involved in intracellular intraphagosomalis degranulation and killing of implementing elimination microorganisms and extracellular neutrophil degranulation in the formation neutrophil extracellular traps (NET), while this dying through NETosis. Features NG phenotype and their functional properties, demonstrate the existence of subpopulations of NG with different capabilities: equipment of different receptor, the ability to restructure chromatin expressing cytokine genes and secrete cytokines to implement the contents of the granular system, produce reactive oxygen species, implement cytotoxicity form NET. In our opinion, there subpopulation NG: regulatory; suppressor; proinflammatory - initiating an inflammatory response; inflammation with a positive potential microbicidal (antibacterial, antiviral, antifungal); inflammatory cytotoxic potential of the negative - "aggressive"; anti-inflammation regulating regression; antitumoral - TAN1; pro-tumoral - TAN2; hybrid, combining the characteristics of NG and dendritic cells. The absence of adequate response, or hyperactivation blockade NG functions leads to the development of low-intensity infectious and inflammatory diseases, do not respond to conventional therapy of autoimmune diseases/chronic immune-dependent processes. Remodeling dysfunctions NG - the key to new immunotherapeutic strategies.
Keywords: neutrophil granulocytes; immunophenotype; microbicide; extracellular traps; restructuring Лromatin' cytoki-neproduction.
citation. Immunologiya. 2015;36(4): 257-265. (in Russian)
Для корреспонденции: нестерова Ирина вадимовна, [email protected]
For correspondence: Nesterova Irina Vadimovna, [email protected]
Многие десятилетия прошли с тех пор, как впервые способность клеток иммунной системы - нейтрофиль-ных гранулоцитов (НГ) - фагоцитировать и уничтожать микробных агентов была описана в конце XIX в великим И.И.Мечниковым. Долгие годы традиционно полагали, что НГ - «примитивные микрофагоциты», которые после выхода из костного мозга становятся «конечно дифференцированными клетками», способными к осуществлению только фагоцитарной функции и не способными к трансформации, диф-ференцировке, экспрессии генов, белковому синтезу и т.д. В настоящее время получены данные, демонстрирующие, что НГ не только уничтожают патогены, но и регулируют иммунный ответ и воспаление [1, 2]. В течение последних лет появились новые свидетельства о неожиданных функциях этих клеток. Доказано, что НГ участвуют в защите против внутриклеточных патогенов, таких как вирусы и микобакте-рии [3]. НГ тесно связаны с адаптивным иммунным ответом, включая влияние на маргинальную зону В-клеток, на плазма-цитоидные дендритные клетки, Т-клеточные субпопуляции и даже контролируют гомеостаз естественных киллерных клеток (ЕКК). Показано, что НГ медиируют альтернативный путь системной анафилаксии, являются участниками аллергических реакций при бронхиальной астме и поражениях кожи и т.д. И наконец, обнаружено, что НГ играют патогенетическую роль при диабете, атеросклерозе, формировании тромбов, что связано с уникальной способностью НГ формировать нейтрофильные экстрацеллюлярные сети (neutrophil extracellular traps-NET), даже в отсутствие патогена [4].
Уникальность работы НГ в условиях нормы и патологии состоит в необычайно быстрой реализации иммунных реакций, в первую очередь, направленных на уничтожение патогена, но без внешнего проявления своего агрессивного потенциала. В свете современных представлений, НГ являются уникальной мультипотентной популяцией клеток иммунной системы (ИС), относящейся к врожденному иммунитету, обладающей важными функциональными возможностями, которые позволяют активировать и регулировать адаптивный иммунитет, способствуя его полноценной реализации. При этом от адекватной реализации физиологических функций НГ зависит постоянство иммунного гомеостаза в целом [2, 5]. В настоящее время НГ признаны антигенпрезентирую-щими клетками (АПК), способными к дифференцировке и активации ядра - реструктуризации хроматина, экспрессии многочисленных генов, синтезу и секреции цитокинов, хе-мокинов, ростовых факторов и различных пептидов [5-7].
Свои весьма широкие функциональные возможности НГ реализуют благодаря мощному рецепторному аппарату, обеспечивающему взаимосвязь как непосредственно в системе НГ, так и опосредующему связь НГ с клетками эндотелия, эпителия, иммунной системы и различными тканями. Получены новые данные о способности НГ к обратной транс-эндотелиальной миграции (ТЭМ) из субэндотелиального пространства обратно в просвет сосудов, что сопровождается изменением фенотипа НГ, вследствие чего образуются субпопуляции НГ, которые могут принимать участие в распространении системного воспаления из очага поражения [8].
Рецепторный репертуар нейтрофильных гранулоцитов. НГ - весьма лабильная клеточная популяция, оснащенная богатым репертуаром рецепторов, которые позволяют дифференцированно реагировать на малейшие изменения иммунного гомеостаза и функционируют как биологические сенсоры, опосредуя взаимосвязь НГ с экстрацеллюлярным окружением. На мембране НГ экспрессируется комплекс адгезионных молекул, рецепторов к различным лигандам: цитокинам, иммуноглобулинам, мембранным молекулам других клеток и т.д. НГ экспрессируют различные антигенные детерминанты: МНС I; селектины и их рецепторы - CD62L, CD162 (PSGL-1); инте-грины и их рецепторы - CD18 (Р2-интегрин), CDlla (LFA-1), CDllb (CR3), CDllc (CR4), CD11d, рецепторы ICAM для Р2-интегринов - ICAM-1(CD50), ICAM-3 (CD54); рецепторы для хемоаттрактантов - рецепторы PFPR и FPLR для fMLP, рецепторы для хемокинов (CXCR1, CXCR2, CCR1); FcR - ре-
цепторы CD16 (FcyRIII), CD32 (FcyRII), CD64 (FcyRI), CD89 (FcaRI), FceR; рецепторы для компонентов комплемента - CR1 (CD35), CR3 (CD11b), CR4 (CD11c), С5а^ С3а^ C5L2; CD14 - рецептор к ЛПС и эндотоксинам; CD15 - рецептор клеточной адгезии; cD17 - связывание бактерий, участие в ангиоге-незе и апоптозе; CD24 - клеточная пролиферация и дифферен-цировка; паттернраспознающие рецепторы (PRR) - TLR 1, 2, 4-10; NOD - рецепторы; CD28 - костимулирующий рецептор для В-лимфоцитов; CD95 - рецептор активации/индукции апоптоза; CD25 - рецептор к IL-2, активационный маркер НГ; cD40, cD80, cD86, МНС II определяют способности НГ выступать в роли АПК. НГ имеют многочисленные рецепторы к цитокинам (IL-8, TNFa, IL-1, 2, 15, 17, IFNa, IFNy, G-CSF, GM-CSF и др.), гормонам, нейропептидам, гистамину, кина-зам. Выявленная недавно экспрессия TCR-like (TCRL, TCRaP) на мембране НГ, представленная в течение всей жизни человека и снижающаяся в старости, открывает новые, ранее неизвестные иммунные механизмы функционирования НГ [9]. НГ оснащены рецепторами, распознающими эндогенные молекулы опасности - алармины или DAMPs (danger-associated molecular patterns): внеклеточный АТФ, фрагменты внеклеточного матрикса, белки теплового шока, нуклеиновые кислоты (фрагменты ДНК и РНК собственных клеток), ядерный белок HMGB-1 и др.), через которые происходит активация клетки и включение ее в реакцию воспаления [10]. Установлено, что рецепторным путем под влиянием ФНОа, лиганда sTRAIL и ИЛ-4 идет инициация апоптоза НГ у клинически здоровых лиц [11]. Недавно были описаны новые пути проведения сигнала активации НГ через ITAM/Syk — CARD9 при взаимодействии р-гликанов с дектином-1, в результате которого запускается синтез цитокина IL-23, индуцирующего образование ^П-клеток [12]. Сохранение пула рецепторов происходит внутриклеточно в гранулярном аппарате НГ, т.е. на мембране секреторных везикул, желатиназных и специфических гранул, а под воздействием активаторов рецепторы транслоцируются на поверхностную мембрану [13]. Таким образом, мембранная экспрессия НГ не только отражает процессы, происходящие в течение жизненного цикла клетки, но и позволяет оценить по реорганизации поверхностной цитоплазматической мембраны НГ их функциональное праймирование.
Гранулярный аппарат нейтрофильных гранулоцитов. Цитолитический и цитотоксический потенциал НГ сконцентрирован в гранулярном аппарате и секреторных везикулах, которые являются не только простыми хранилищами протео-литических и бактерицидных протеинов до момента их активации и высвобождения либо во внеклеточное пространство при формировании NET, либо в фагоцитарные вакуоли, но и содержат важный резерв мембранных белков, встраивающихся в поверхностную мембрану НГ при экзоцитозе этих органелл [14]. Существуют три основных типа гранул НГ - первичные (азурофильные), вторичные (специфические), третичные (же-латиназные) и секреторные везикулы. НГ способны отвечать респираторным взрывом на различные антигенные воздействия. НГ обладают феноменом внутриклеточной (внутрифа-госомальной) и/или трансмембранной (экстрацеллюлярной, посредством экзоцитоза) дегрануляции. Рядом исследований доказано, что продукты гранул НГ, обладая цитолитическим действием, регулируют функционирование как самих НГ, так и других клеток по паракринным и аутокринным механизмам [15, 16]. НГ обладают наибольшей из всех клеток организма способностью генерировать активные формы кислорода (АФК) и хлора, оказывающие цитопатическое действие, благодаря высокому содержанию в них NADPH-оксидазы и мие-лопероксидазы (МП). Известно, что МП и NADPH-оксидаза обладают высокой способностью осуществлять внутрифа-госомальный киллинг бактерий за счет наработки высоких концентраций АФК, супероксид аниона, гидроген пероксида, хлорноватистой кислоты [17]. NADPH-оксидаза имеется у небольшого количества «отдыхающих» циркулирующих НГ. При этом активация НГ может праймироваться цитокинами (GM-CSF, TNF и IL-8), ЛПС и другими агентами. Праймиро-вание - это обоюдоострый меч, который при нормальном отве-
те НГ обеспечивает хороший внутрифагосомальный киллинг микроорганизмов, а при генерации большого количества АФК возникает токсическое повреждение окружающих тканей и некоторых клеток ИС, например, Т-лимфоцитов.[18, 19]. Вторичные нарушения активности NADPH-оксидазы ведут к нарушению микробицидной активности фагоцитов и развитию пиогенных и микобактериальных инфекций [20]. Механизмы, управляющие феноменом активации NADPH-оксидазы и регулирования ее активности до настоящего времени не вполне понятны [14]. Исследование алгоритма активации NADPH-оксидазы позволило бы разработать новые терапевтические стратегии для лечения воспалительных процессов, сопряженных с дефектом продукции АФК, ассоциированным с нарушением фагоцитарной функции, или ограничить повреждающее действие на ткани гиперпродуцированных АФК при имму-нозависимых воспалительных процессах [21]. НГ способны саморегулировать свой литический потенциал в реакциях антителозависимой клеточной цитотоксичности (АЗКЦ), контролируя экзоцитоз азурофильных гранул через активность катепсина G, блокирование которого приводит к снижению высвобождения эластазы и МП [15, 22]. С микробицидными эффекторными механизмами НГ, опосредованными эластазой, катепсином-G, нуклеосомами связывают активацию внутри-сосудистой коагуляции и усиление внутрисосудистого роста тромба in vivo, необходимых для существенного уменьшения уровня патогенов в тканях в процессе системного инфицирования [23].
Цитокин секретирующая функция нейтрофильных гранулоцитов. Под влиянием разнообразных индуцирующих стимулов (микробные АГ, G-CSF, GM-CSF, IFNa , IFNy, TNF) НГ секретирует большой спектр провоспалительных (IL-1a, IL-1ß, IL-6, 7, 9, 17A, 17F, 16, 18, MIF) и противовоспалительных (IL-1RA, 4, 10, TGFß1, TGFß2) цитокинов, им-мунорегуляторных цитокинов (IFNa, IFNy, IL-12, 23), коло-ниестимулирующих факторов (G-CSF, M-CSF, GM-CSF, IL-3, SCF), ангиогенных и фиброгенных факторов (HB-EGF, HGF, FGF2, TGFa, VEGF, prokineticin 2), членов суперсемейства TNF, СХС- и СС-хемокинов, других цитокинов (amphiregu-lin, BDNF, midkine, NGF, NT4, oncostatin M, PBEF), различных регуляторных белков и т.д. [6, 24]. Известное на данный момент значение НГ в патогенезе воспалительных, инфекционных, аутоиммунных и неопластических заболеваний идентифицирует НГ как важнейшую потенциальную цель для селективной фармакологической интервенции, действующей в двух направлениях: промотировать или ограничивать воспаление, и тем самым влиять на патологические процессы in vivo. В этом контексте понимание механизмов модуляции НГ цитокинами или хемокинами и другими регуляторными пептидами позволяет глубже познать то, как НГ могут влиять на патофизиологические процессы [2, 5, 21, 25].
Вопреки существующему устаревшему и широко распространенному неправильному мнению о том, что НГ — это коротко живущие дифференцированные клетки с конденсированным хроматином ядра и, следовательно, не способные к экспрессии генов и ответу на индукцию, сегодня рядом авторов показано, что НГ способны к транскрипционно-зависимому синтезу конститутивных и индуцированных белков теплового шока (HSP70), обладающих выраженными протектив-ными свойствами [26], к экспрессии РНК-кодированных фагоцитарных рецепторов и к модулированию синтеза РНК в ответ на воздействие глюкокортикоидов или пектина [27]. НГ могут также повышать экспрессию генов, вовлекаемых в реализацию фагоцитарной функции и отвечать на воздействие провоспалительных цитокинов (TNFá, G-CSF, INFy) диффе-ренцировкой с приобретением рецепторов, присущих анти-генпрезентирующим клеткам [28-30]. Длительность жизни НГ увеличивается в сайте воспаления, что индуцируется ци-токинами микроокружения, включая GM-CSF, lL-8, Gro-alpha, при их контакте с ЛПС [31]. В противоположность этому, противовоспалительные цитокины, такие как IL-10, ускоряют апоптоз в ЛПС-активированных НГ [32]. IL-17 регулирует гомеостаз НГ и влияет на воспаление, ослабляя его в тканях
посредством торможения апоптоза НГ, индуцированного про-воспалительными цитокинами [33].
Имеются множественные данные, демонстрирующие сопряженность активной реструктуризации ядер хроматина НГ с экспрессией многочисленных генов [3 4-3 6]. В ходе экспрессии генов структура хроматина претерпевает глубокие изменения. В состав хроматина - нуклеотида клеточного ядра, составляющего основу хромосом, входят ДНК, гистоны, негистоновые белки и РНК Для активного хроматина характерны модификация гистонов, повышенное содержание негистоновых белков, наличие деметилированной ДНК, угловое напряжение в ДНК, наличие свободных от нуклеосом зон (участков свободной ДНК) и т. д. В настоящее время стали хорошо известны 2 функции хроматина. Первая состоит в том, что он в больших количествах входит в состав ДНК, вторая - он используется в качестве оружия для защиты целостности генома [37]. Следует отметить, что АТФ-зависимое ремоделирование хроматина является неотъемлемой частью поддержания константности генома [38]. Таким образом, хроматин рассматривается одновременно как защитник и как регулятор генетической информации. Установлена связь между изменением структуры хроматина и генной регуляцией в ИС [36]. Показано, что изменения структуры хроматина являются регуляторным механизмом, управляющим транскрипцией генов цитокинов [35]. Доказаны «модификация гистонов» и ремоделирование хроматина при бактериальной инфекции [34]. Zhang et аЛ. изучили изменения генной экспрессии и структуры хроматина в НГ, активированных опсонизированной E.coli и хемоаттрактантом (пептидом N-формил-Mет-Лей-Фен). Результаты исследования выявили изменения уровня транскриптов 148 транскрипционных факторов и хроматин-ремодулирующих генов, и 95 регуляторов белкового синтеза. Выявлено, что сочетанная транскрипционная регуляция, включающая изменения структуры хроматина, может играть определенную роль в быстрых изменениях генной экспрессии, которые возникают в НГ [7]. В то же время глобальные изменения в генной экспрессии НГ, возникающие во время рецептормедиированного фагоцитоза, могут влиять на судьбу клеток, позитивно или негативно регулируя процессы апоптоза, а следовательно, влиять на интенсивность и исход бактериального воспаления [39]. Основную роль в изменении топологического состояния ДНК играют ферменты-топоизомеразы. Исследования топоизоме-раз выявили большое разнообразие этих ферментов в про- и эукариотических клетках. Установлена биологическая функция ферментов разных типов, а также аналогии и различия в их структурах и механизмах действия, однако существующие в настоящее время методы их исследования являются весьма сложными и малоприменимыми в клинике. В то же время метод поляризационной микроскопии, использующий оптический анизотропный эффект для изучения топологических свойств ядерного хроматина, позволяет эффективно тестировать структурные характеристики ядерного материала НГ на разных этапах функционирования клетки [40-42]. Величина анизотропии отражает структурно-молекулярную упорядоченность хроматина - основного носителя генетической информации в клетке. Снижение уровня анизотропии интерпретируется как показатель, свидетельствующий о явлениях деспирализации хроматина, сопровождающихся ослаблением химических связей комплекса ДНК-гистон в ядрах клеток. Подобные явления указывают на биологическую активацию хроматина, что является предпосылкой для появления матричной активности ДНК и, возможно, последующего белкового синтеза.
Нашими исследованиями показано, что хроматин ядер НГ способен к реструктуризации под влиянием различных индуцирующих стимулов, что сопряжено с экспрессией многочисленных генов, в том числе и генов про- и противовоспалительных цитокинов [40-42]. В результате последних исследований уточнены связи между способностью хроматина НГ к ремо-делированию, ассоциированному с уровнем экспрессии генов IL8, IL1P и TNFa под влиянием глюкозаминилмурамилдипеп-тида (ГМДП) и ИФНу у здоровых лиц и больных инфекционно-
воспалительными заболеваниями (ИВЗ). Показано, что уровень реструктуризации хроматина НГ тесно ассоциирован с относительной экспрессией провоспалительных цитокинов и может являться косвенным показателем степени этой экспрессии. Так, у здоровых людей и больных с ИВЗ при индукции НГ в системе in vitro с помощью ГМДП и ИФНу происходит достоверное увеличение реструктуризации хроматина НГ, сопровождающееся повышением экспрессии генов IL8, IL-1ß и TNFa относительно неиндуцированного контроля. При этом у здоровых людей уровень относительной экспрессии генов ци-токинов существенно выше, чем у больных ИВЗ. Этот феномен, по-видимому, связан с тем, что индукция экспрессии этих генов НГ в системе in vitro происходила на фоне уже ранее существующей их индукции in vivo при развитии патологического инфекционно-воспалительного процесса. Возможно, что нарушение экспрессии генов некоторых провоспалитель-ных цитокинов у больных ИВЗ в период обострения, которое должно быть гораздо выше в случае адекватного ответа в остром периоде бактериальной инфекции, обусловливает хронизацию воспалительного бактериального процесса. При сравнительном изучении спонтанной и индуцированной реструктуризации хроматина в сопоставлении с функционированием кислородзависимых цитотоксических механизмов НГ при колоректальном раке (КРР), была выявлена дефектность спонтанной и индуцированной реструктуризации хроматина ядра НГ. Показано, что характер корреляционной связи между топологическими свойствами хроматина НГ и активностью миелопероксидазы свидетельствует о наличии дефекта индуцированной активации НГ у пациентов с КРР, связанный с нарушением естественного характера реструктуризации ядерного хроматина, возникшего еще на стадии синтеза активных компонентов гранулярного аппарата цитоплазмы, что, по-видимому, играет важную роль в снижении цитотоксиче-ской противоопухолевой активности НГ [43]. При изучении особенностей реструктуризации хроматина ядер НГ у пациентов с КРР с параллельной оценкой фенотипа НГ, экспрес-сирующих CD10+, CD11b+, CD16+, CD32+, CD64+, продемонстрировано, что на фоне увеличения уровня анизотропии и, следовательно, уменьшения степени реструктуризации хроматина НГ, наблюдаются значительные нарушения связи между ядром и мембранной НГ в виде снижения (вплоть до полной блокады) ответа на активационные ядерные процессы. Полученные результаты подтверждают мнение о том, что при КРР II-III стадии развития опухоли на фоне активного (нелечен-ного) неопластического процесса происходит дискоординация или исчезновение взаимосвязи между уровнем реструктуризации хроматина и реорганизацией мембранной экспрессии НГ. Анализ выявленных различий и характер корреляционной связи между уровнем анизотропии хроматина ядра и мембранной экспрессией рецепторов, позволяет думать о наличии дефекта активации НГ у пациентов с КРР, связанного с нарушением реструктуризации их ядерного хроматина, что, по-видимому, играет важную роль в снижении цитотоксической противоопухолевой активности НГ, опосредованной мембранными процессами. Результаты наших исследований уточняют механизмы блокады реакции противоопухолевой АЗКЦ, когда при выключении в экспериментальных условиях экспрессии CD11b+ не происходит активации CD16+ и CD32+[15, 44].
В ходе проведенных исследований выявлена мультивари-антность ответа реструктуризации хроматина ядер НГ при различных патологических процессах: ревматоидном артрите, хроническом миелолейкозе, остром деструктивном панкреатите и др. [40-43]. Мы полагаем, что выяснение связи между структурой и функцией хроматина НГ, его способностью к реструктуризации при различных заболеваниях является весьма актуальной задачей. При этом следует подчеркнуть необходимость уточнения вариантов комплексных изменений активности ядерного хроматина в сопоставлении с особенностями ремоделирования рецепторного мембранного репертуара НГ, их функциональной активности и уровня наработки АФК [43]. Следует отметить, что хроматин участвует в уникальном механизме, присущем НГ - в формировании NET. При этом, к
нитям ДНК (внеклеточно выстрелившего хроматина) привязано эктрацеллюлярно выброшенное из цитоплазмы НГ их гранулярное содержимое - энзимы и белки [37].
Вышеизложенное позволяет утверждать, что НГ могут становиться участниками формирования цитокиновой сети посредством секреции и регуляции экспрессии генов целого ряда цитокинов, благодаря которым они не только принимают участие в ранней фазе острого воспаления и поддерживают прогрессию воспалительной реакции, но и инициируют последующую активацию специфического иммунного ответа.
Иейтрофильные экстрацеллюлярные сети. NET НГ -уникальный механизм, реализующий последний вариант проти-вомикробной защиты [45, 46] Осуществляя такого рода внеклеточный киллинг микроорганизмов, НГ погибают через NETosis [47]. При экстрацеллюлярной дегрануляции при образовании NET продукты гранул НГ (миелопероксидаза, протеазы, де-фенсины и т.д.), залипая в сетях ядерной или митохондриаль-ной ДНК, выстрелившей из НГ, осуществляют внеклеточный киллинг микроорганизмов. Формирование NET - финальный шаг программы активной клеточной смерти: NET образуются и реализуют свои действия в момент активной смерти НГ. NET формируются путем сложных морфологических перестроек в клетке, касающихся, прежде всего ядра [48]. Сетевые структуры появляются после дезинтеграции ядерной оболочки и гранулярных мембран. Морфология цитоплазмы и органелл остается неизмененной и интактной, нет фрагментации ДНК и фосфатидилсерин не экспонируется перед клеточной смертью. Во время форомирования NET не наблюдается активации ка-спаз, необходимых для запуска клеточной смерти через апоп-тоз. Клеточная смерть, возникающая в процессе формирования NET - важнейший механизм врожденного иммунного ответа, значительно отличающийся от апоптоза и некроза по морфологическим и молекулярным критериям. Она зависит от наработки АФК через активацию NADPH-оксидазы НГ [48]. Сегодня стало известно, что хемокиновый рецептор, соединенный с G-белком (CXCR2), играющий важную роль при миграции НГ к очагу воспаления, опосредует образование NET, независящие от NADPH-оксидазы, но требующие участие Srs-киназ, а блокада СХСК2-рецептора молекулами антагонистов приводит к подавлению образования NET, что коррелирует с благоприятным клиническим состоянием и свидетельствует об их патогенетической значимости [49]. Микробы, иммунные комплексы, аутоантитела, цитокины и другие стимулы (IL8, TNF, IFN I и II типа) могут индуцировать NETosis через связывание с TLRs, Fc-рецепторами или рецепторами комплемента [50]. Разнообразие белков NET зависит от стимула, который вызывает NETosis [51]. Факторы вирулентности бактерий могут оказывать нейтрализующие влияния на активность NET, например, ДНКазы бактерий вызывают деградацию ДНК NET [52]. Показано, что Streptococcus pneumonia использует нуклеазы для того, чтобы атаковать ДНК-компоненты NET и, таким образом, нейтрализует бактерицидную активность NET. Описаны врожденные дефекты формирования NET при хронической гранулематозной болезни: мутации в NADPH-оксидазе нарушают формирование NET [53]. Недавние исследования показали, что у новорожденных имеет место дефектное формирование NET, что может быть причиной развития тяжелой гнойно-септической патологии [54]. Кроме того, был выявлен феномен формирования NET при некоторых патологических состояниях: преэклапмсии [55], стрептококковых инфекциях, пневмококковой пневмонии и сепсисе [52]. Широкое разнообразие патогенов может вызвать и/или быть убитыми NET: бактерии, грибы, простейшие паразиты и даже вирусы (в том числе ВИЧ1) [37]. В дополнение к позитивной роли NET в отношении внеклеточного килллинга микроорганизмов известно их негативное влияние на организм - участие в реакциях аутоиммунитета, тромбоза и повреждения ткани [56]. Известно, что NET могут разрушить кишечные эпителиальные клетки, эндотелий ткани, особенно при системной красной волчанке (СКВ) и сепсис [57]. NET-индуцированное повреждение отмечено при астме, респираторном дистресс-синдроме у взрослых, кистозном фиброзе легких [56]. Другой побочный эффект NET - это гиперактивация системы коагуля-
ции, что приводит к атеросклерозу и тромбозу [48]. Таким образом, поддержание правильного баланса между формированием NET и сокращением их количества имеет важное значение. В связи с этим, в качестве нового терапевтического подхода для лечения NET-опосредованных заболеваний рассматривается использование ДНКазы, антипротеаз, ингибитора миелоперок-сидазы и антигистоновых антител.
Гибель нейтрофильных гранулоцитов: некроз, апоптоз и NETosis. Так, НГ имеет три пути для реализации своего драматического ухода (клеточной смерти), отличающиеся как тонкими молекулярными механизмами, так и степенью повреждающего воздействия на макроорганизм: некроз, апоптоз и NETosis. В результате некроза происходит лизис цитоплазматической мембраны и выход содержимого НГ в окружающие ткани, что приводит к чрезмерной продукции цитокинов и нередко к гиперактивации ИС с развитием локальной и системной воспалительной реакции и повреждением органов и тканей (гнойно-септические заболевания, аутоиммунная патология, аллергопатология).
Конститутивная запрограммированная гибель НГ - апоптоз - критичный процесс, модулирующий их количество и функции. Апоптоз играет важную роль в нейтрофильном гомеостазе и разрешении воспаления и считается самым благоприятным вариантом клеточной смерти, поскольку повреждающее действие на окружающие ткани отсутствует. В то же время, гибель НГ могут провоцировать воспалительное экстрацеллюлярное микроокружение (провоспалитель-ные цитокины, клеточная адгезия, фагоцитоз, эритроциты, тромбоциты) и приводить к нейтропении, которая осложняет течение сепсиса и других ИВЗ [58]. Показано, что апоптоз НГ может лимитировать повреждающее действие воспаления при сепсисе и респираторном дистресс синдроме (РДС). В то же время у пациентов с сепсисом апоптоз НГ обратно пропорционален тяжести сепсиса и может служить маркером тяжести септического процесса [6]. НГ способны регулировать уровень тканевых НГ в зоне воспаления, продуцируя NADPH-оксидазой генерированный лизофосфатидилсерин, который, являясь противовоспалительным медиатором, работает in vivo и оркестрирует ранний и быстрый клиренс рекрутированных в ткани НГ за счет перепрограммирования макрофагов на эффероцитоз тканевых НГ [59]. Стресс, в частности хирургический операционный, негативно влияет на FAS-индуцированный апоптоз НГ периферической крови, что ассоциировано со значительным снижением уровней сывороточных GM-CSF, IL-6, IL-8 в первый день после операции. При этом у пациентов с острым воспалением повышается sFas в плазме, что ведет к ингибированию Fas-медиированного апоптоза НГ. Более того, активация PI 3-K и ERK-зависимого сигнального пути также ведет к снижению Fas-медиированного апоптического ответа в НГ [32]. NETosis отличается от других классических процессов клеточной гибели - апоптоза и некроза, - прежде всего, декон-денсацией хроматина и дезинтеграцией ядерной оболочки, исчезновением цитоплазматических гранул и смешиванием ядерного содержимого с материалом цитоплазмы. Молекула ДНК высвобождается из клетки без фрагментации ее эндону-клеазами. При апоптозе, наоборот, хроматин конденсируется и происходит его фрагментация без нарушения целостности ядерной оболочки. При некрозе нарушается целостность самой клетки, она лизируется, но без развития изменений в гранулах и ядерной мембране. Сетеподобная структура, состоящая из молекулы ДНК и содержимого цитоплазматиче-ских гранул, при некрозе и апоптозе не образуется [14, 48].
Фенотипический профиль и функциональные особенности нейтрофильных гранулоцитов. Большой вклад в изучение рецепторных взаимодействий в свете физиологической и патогенетической значимости НГ вносит изучение субпопу-ляционного состава НГ и фенотипической их трансформации в норме и при патологиях. Продемонстрировано существование достаточно большого количества субпопуляций НГ, обладающих различными возможностями. Так, НГ, получающие комплексные цитокиновые влияния, не только приобретают новые
черты, но и проходят различные стадии активации и диффе-ренцировки, экспрессируя при этом АГ MHC II класса, CD80, CD86, ICAM-1, LFA-1 [43, 60, 61]. Доказано, что индуцирующие цитокиновые стимулы дифференцируют НГ в уникальную гибридную популяцию с дуальными фенотипическими и функциональными свойствами, характерными как для НГ, так и ДК, участвующую во врожденной и адаптивной иммунной реакции [62]. Изучение субпопуляций - это НГ представляет новый подход к определению функциональной активности НГ, позволяющий оценить адекватность включения НГ в реализацию иммунного ответа, а также диагностировать и прогнозировать исход заболевания. Известно, что различные фенотипические профили и уровень оснащенности поверхностными рецепторами связаны с морфологическими особенностями и определяют функциональный потенциал НГ - цитокинопродукцию, транс-эндотелиальную миграцию, внутриклеточный и внеклеточный киллинг, образование NET [8, 43, 58].
Последние достижения в области изучения НГ иллюстрируют высокую степень пластичности и функциональную гетерогенность популяции НГ в зависимости от течения физиологических и патологических сценариев иммунного ответа. Fridlender Z. G. и др. [63] показали, что существуют две различные субпопуляции опухольассоциированных НГ (tumor-associated neutrophils - TANs) с противоопухолевой (N1) и про-опухолевой (N2) активностью, определяемые при воздействии или ингибировании ростового фактора (TGF-в) в пределах микроокружающей среды опухоли. Трансформирующий ростовой фактор в (TGF-в), и ИФНв, присутствующие в микроокружении опухоли, индуцирует поляризацию НГ в сторону различных фенотипов. Так, TGF-в инициируют трансформацию НГ в N2 TANs, обладающих проопухолевой активностью. В то же время блокада TGF-в способствует рекрутированию и активации TANs с противоопухолевой активностью, т.е. N1 TANs. N1 TANs, в отличие от N2 TANs, гиперсегментирова-ны и их противоопухолевая активность включает экспрессию более высоких уровней иммуноактивных цитокинов и хе-мокинов, 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 быть про- или противоопухолевым в зависимости от микроокружающей среды опухоли [63].
Pillay J. и соавт. [60] выявили субпопуляцию НГ с фенотипом CD16brightCD62LdimCD11bbIightCD11cbIight и в экспериментальной модели доказали супрессорное влияние на пролиферацию Т-лимфоцитов. Дальнейшими исследованиями продемонстрировано, что супрессивные НГ - это зрелые НГ с гиперсегментированным ядром, экспрессирующие высокие уровни ICAM-1, способные к обратной трансэндотелиальной миграции (ТЭМ) [64].
Фагоцитарная и микробицидная функции НГ, в том числе вирусоцидная активность, находятся в непосредственной зависимости от фенотипических особенностей: количества и плотности таких экспрессируемых рецепторов, как CD11b/CD18, CD10, 15, 16, 32, 64, 35 и т.д. [13]. Экспрессия на мембране НГ CD32, CD16 важна в осуществлении фагоцитарной функции и АЗКЦ, которая ассоциируется с CD11b/CD18-зависимым повышением адгезии, дегрануляцией и киллингом [44]. CD64, CD32, CD16 - триггерные молекулы, запускающие иммунный фагоцитоз и процессы киллинга. При этом следует отметить, что блокирование CD11b вызывает выключение активации CD64, CD32, CD16 [5]. Большую диагностическую и прогностическую значимость имеют выявленные нами варианты ремоделирования фенотипа НГ, одновременно экспрессирую-щих CD64-, CD32-, CD11b- и CD16- функционально значимых рецепторов, при инфекционно-воспалительных заболеваниях, в том числе у новорожденных различного гестационного возраста [65], пациентов с неопластическими процессами [43] женщин репродуктивного возраста с генитальными и экстрагенитальными инфекционно-воспалительными заболеваниями [66]. При изучении вариабельности одновремен-
ной презентации на мембране НГ рецепторов CD64, CD32, CD16, CDllb установлено, что у здоровых взрослых и детей разного возраста в периферической крови присутствуют одна мажорная субпопуляция CD64-CD32+CD16+CDl1b+ и 5 минорных субпопуляций НГ - CD64-CD32+CD16+CD11b-, CD64-CD32-CD16+CD11b+, CD64+CD32+CD16+CD11b+, CD64+CD32+ CD16+CD11b-, CD64+CD32-CD16+CD11b+ с различной оснащенностью и плотностью изучаемых рецепторов. При патологических состояниях происходит трансформация фенотипа НГ и регистрируются изменений как качественных, так и количественных характеристик субпопуляций НГ. Так, при ИВЗ бактериальной этиологии отмечено значительное (в 5 и более раз) увеличение минорной субпопуляции НГ с фенотипом CD64+CD32+CD16+CD11b+ с увеличенной (в 3 раза) плотностью экспрессии CDllb и CD16. Наблюдаемое увеличение содержания в периферической крови указанной субпопуляции НГ находится в прямой зависимости от тяжести инфекционно-воспалительного процесса: чем клинически тяжелее протекает заболевание, тем большее количество НГ с фенотипом CD64+CD16+CD32+CD11b+ находится в циркуляции [67]. Многократное увеличение субпопуляции CD64-CD16+СD32-СD11b+НГ с повышением плотности экспрессии функционально значимых рецепторов, по всей видимости, прогностический признак, связанный с неблагоприятным течением вирусной инфекции, сопряженный с микстинфици-рованием и значительной репликативной активностью гер-песвирусов (ВПГ I/II; ЦМВ, ВЭБ, ВГЧ VI) [67]. Полученные нами данные позволят в дальнейшем разработать критерии контроля за течением ассоциированных вирусных инфекций и бактериальных гнойно-воспалительных заболеваний, диагностировать и/или прогнозировать усугубление их тяжести, оптимизировать методы иммунотерапии, направленные на коррекцию дисфункций НГ.
При наличии генитальных и экстрагенитальных ИВЗ у женщин фертильного возраста, планирующих беременность, выявлена фенотипическая вариабельность НГ, что свидетельствует о стойком нарушении рецепторной функции и необходимости ее адекватной коррекции, заключающейся в восстановлении фенотипического состава НГ. Так, проведение предгравидар-ной подготовки с включением иммунотерапии оказывает позитивный клинико-иммунологический эффект, заключающийся в нормализации рецепторной функции НГ, коррелирующий с увеличением процента забеременевших женщин [66].
Выявлено, что при КРР уровень плотности экспрессии соответствующих поверхностных мембранных маркеров на CD64-CD32+CD16+CD1 lb+НГ и СD64+СD32+CD16+CD11b+НГ недостаточен для адекватного проявления противоопухолевой прямой и АЗКЦ НГ, о чем свидетельствует прогрессирование неопластического процесса. Показано, что фенотип некоторых субпопуляций НГ здоровых субъектов, а также лиц, страдающих неопластическими заболеваниями, трансформируется в системе in vitro под моно- и комплексным воздействием цитокинов [43, 69]. У здоровых субъектов воздействие цитокинов (IFNa, IFNg, G-CSF, «цитокиновый коктейль» - смесь упомянутых цитокинов) на изучаемые субпопуляции носит модулирующий характер. Тогда у пациентов с КРР установлены разнонаправленные влияния (супрессирующие, стимулирующие, модулирующие) практически каждого из изучаемых цитокинов, а в ряде случаев «цитокинового коктейля» на количественные характеристики и плотность экспрессируемых рецепторов как в субпопуляции СD64-СD32+CD16+CD11b+НГ, так и в более выраженные в минорной субпопуляции CD64+CD32+CD16+CD1 lb+НГ. Ремоделирование фенотипа НГ при КРР под влиянием цитокинов с одной стороны свидетельствует о возможности цитокинового регулирования трансформации фенотипа НГ, с другой - предположительно, о дефектах восприятия НГ регулирующих стимулов, что подразумевает различное реагирование каждой из субпопуляций при попадании в цитокиновое микроокружение опухоли [43, 69].
Взаимодействие нейтрофильных гранулоцитов с другими клетками иммунной систем - «перекрестный разговор» в норме и патологии. Осуществляя первую линию кле-
точной защиты, НГ регулируют функциональную активность другого класса фагоцитов - моноцитов/макрофагов, как повышая их противомикробную активность [70], так и вызывая супрессивные изменения, опосредуемые цитоплазматическим белком гранулоцитов S100A9 в процессе фагоцитоза макрофагами апоптотических НГ [71]. При этом сам макрофагальный фагоцитоз апоптотических НГ может регулироваться локально как про-, так и противовоспалительными факторами [72]. Однако НГ осуществляют регуляторные влияния не только на клетки врожденного иммунитета, но и на участников адаптивного иммунитета, что соответствует представлениям Janeway C.A. и соавт. о реакциях врожденного иммунитета не только как о необходимом фоне для активации адаптивного ответа, но и для формирования Т-клеточного ответа [73]. Таким образом, являясь уникальной мультипотентной популяцией клеток врожденной иммунной системы, НГ обладают очень важными функциональными возможностями, позволяющими активировать и регулировать адаптивный иммунитет, а также способствовать его полноценной реализации [5, 6, 25, 57]. В частности, известно, что при дегрануляции активированных НГ на клеточную поверхность и во внеклеточное пространство высвобождаются сериновые лейкоцитарные протеазы, которые регулируют взаимодействие систем врожденного и адаптивного иммунитета путем модуляции экспрессии и активности клеточных рецепторов и продуцируемых различными клетками цитокинов [14]. Выявлены механизмы супрессорного влияния некоторых субпопуляций НГ на пролиферацию Т-клеток, опосредованные секрецией внеклеточной аргиназы и внеклеточных АФК при образовании иммунологических синапсов, через которые непосредственно к поверхности лимфоцитов доставляются АФК [60].
Представление о НГ исключительно как о клетках антимикробной резистентности не отражает всех данных об их функциональных возможностях. В последние годы получены данные об усилении секреции нейтрофильных дефенсинов RtNP-3 в плазму крови в условиях стресса, что может свидетельствовать о вовлеченности последних в ход развертывания стресс-реакции [74]. Известно также, что участие НГ в анти-эндотоксиновой защите имеет большое значение как в реализации патофизиологических эффектов синдрома эндогенной интоксикации, так и в ходе развития инфекционного процесса, во многом определяя степень тяжести и прогноз заболевания в целом. В отсутствии инфекционного патогена, но при встрече с опухолевыми клетками НГ активируются и погибают, образуя сети из нитей ДНК (нейтрофильные ловушки), которые ограничивают периферическое распространение опухолевых клеток [75]. Однако в настоящее время известно, что НГ обладают как противоопухолевой (субпопуляцияТАШ), так и проопухолевой активностью (субпопуляция TAN2) [63]. Распределение ролей в реализации противоопухолевой защиты зависит от цитокиново-го окружения и реализуется через механизмы как прямой, так и непрямой цитотоксичности. В организме здоровых субъектов и на ранних этапах развития некоторых опухолей НГ могут проявлять хорошую противоопухолевую активность и элиминировать мутировавшие и опухолевые клетки, а под влиянием факторов, секретируемых опухолевыми клетками, НГ могут трансформироваться в TAN2 и проявлять проопухолевую активность, в том числе способствовать метастазированию [43].
Сегодня общеизвестно, что нормально функционирующие НГ адекватно реагируют на любую агрессию и мгновенно осуществляют противомикробную защиту. Дефектно функционирующие НГ (дефицит количества НГ, нарушение фагоцитарной функции, дефицит миелопероксидазы, дефенсинов, лактоферрина, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, NADPH-оксидазы и т.д., дефекты формирования NET) не обеспечивают адекватную противомикробную защиту, что приводит к развитию сепсиса, рецидивирующих гнойных инфекций, хронических бактериальных инфекций и т.д. Отсутствие адекватного реагирования или блокада функций НГ в ответ на микробную агрессию может приводить к развитию вялотекущих хронических инфекционно-воспалительных заболеваний, не отвечающих на традиционную терапию. В то же время, гипер-
активация НГ сопровождает многие аутоиммунные заболевания/хронические иммунозависимые процессы и напрямую связана с гиперпродукцией некоторых цитокинов, например ИЛ-17 (болезнь Крона, неспецифический язвенный колит, ва-скулит Вегенера и т.д.). Гиперпродукция IL-8 клетками желудочного эпителия, провоцируемая H.pylori прихеликобактер-ном гастрите, привлекает НГ в зону воспаления, обеспечивая тем самым нетипичный воспалительный процесс: при хроническом воспалении ведущим субстратом становятся НГ, которые традиционно считают участниками только острого бактериального воспаления. Кроме того, H.pylori нарушают сборку NADPH-оксидазы, которая происходит на поверхностной мембране НГ, повреждающе влияет на окружающие ткани, провоцируя формирование эрозий и/или язв желудка. В настоящее время описаны дисфункции НГ, которые при различных ИВЗ с нетипичным течением могут протекать по разному сценарию и манифестировать как гипофункцию на фоне дефицита НГ при рецидивирующих и упорно-рецидивирующих гнойных процессах, хронических ИВЗ вирусно-бактериальной этиологии, не поддающихся стандартному лечению, так и блокаду функциональной активности: развитием неадекватного ответа вплоть до состояния неотвечаемости при хронических вялотекущих инфекционно-воспалительных процессах с затяжным течением обострений, социально-значимых инфекциях, сепсисе или гиперэргичеким функционированием (внеклеточная продукция кислородных радикалов в высокой концентрации), которое может приводить к супрессии Т-звена ИС, повреждению органов и тканей при хронических иммунозависимых заболеваниях или септическом шоке [17, 20, 22]. Нетипично протекающие ИВЗ на фоне расстройств ИС, в частности, на фоне дисфункций НГ, приводят к повышенной заболеваемости, частичной, а иногда и полной, потере трудоспособности, высокой летальности при сепсисе как у взрослых субъектов, так и у детей, особенно новорожденных [1, 76]. Неонатальные НГ характеризуются количественным и качественным дефицитом по сравнению с НГ взрослого человека. Неонатальный сепсис - проблема глобального масштаба, поскольку имеет самые тяжелые последствия и характеризуется высокой летальностью. Это происходит на фоне нарушений функционирования иммунной системы, в том числе дефектны и НГ (нарушение хемотаксиса, фагоцитарной функции, дефицит миелоперок-сидазы, катионных белков-дефенсинов), что способствуют быстрому диссеминированию инфекции и, как следствие -смерти новорожденного [77]. Так, описаны три важных нарушения неонатальных НГ, приводящих к возникновению тяжелого неонатального сепсиса и септического шока: ней-тропения, сниженная деформируемость и запоздалый апоптоз [78]. При сепсисе и синдроме системной воспалительной реакции (ССВР) в циркуляции появляется большое количество незрелых форм НГ. Они характеризуются снижением фагоцитарной функциональной активности, пониженной продукции АФК, дефектным уровнем экспрессии рецепторов CD14 MD-2, нарушением миграционной способности. Незрелые НГ характеризует высокий базальный уровень соотношения внутриклеточных ФНОа/IL-lO, подтверждающий их провос-палительный фенотип. Они имеют более длинный жизненный цикл, резистентны к спонтанному апоптозу и могут созревать ex vivo [79]. У пациентов с сепсисом (более тяжелая воспалительная реакция) значительно выражено снижение некоторых рецепторов, в частности TREM-1, который имеет ключевую роль в амплификации продукции воспалительных цитокинов, чем у пациентов, страдающих неинфекционным ССРВ [80].
Итак, на современном этапе классическому взгляду на НГ, как на короткоживущие эффекторные клетки, осуществляющие только киллинг и элиминацию внеклеточных патогенов, противопоставлено огромное количество исследований последних лет открывающих новые ранее неизвестные возможности НГ: их способность жить гораздо дольше, чем считалось ранее, рециркулировать в кровеносное русло после пребывания в тканях, приобретая при этом новые свойства, участвовать в реализации противоопухолевого иммунитета, индуцировать экспрессию генов, кодирующих
ключевые медиаторы воспаления, в том числе компоненты комплемента, различные рецепторные молекулы, хемокины и цитокины, продуцировать противовоспалительные факторы, способствующие разрешению воспаления и т.д. Развитие новых диагностических технологий позволило расширить и углубить наше понимание роли НГ в иммунном гомеостазе и оценить динамическую взаимосвязь функционального потенциала клетки с ее генной экспрессией и синтезом тех или иных факторов, участвующих в иммунологическом «кросс токе» (перекрестном разговоре), и фенотипической поляризацией в ответ на индуцирующие сигналы интра- и экс-трацеллюлярного окружения. До настоящего времени еще окончательно неизвестно сколько имеется фенотипов НГ. По нашему мнению, существует несколько субпопуляций НГ с различной рецепторной оснащенностью, отличающиеся по своим свойствам реструктуризировать хроматин, экспрессировать гены цитокинов и секретировать про- и противовоспалительные цитокины, реализовывать содержимое гранулярного аппарата, продуцировать активные формы кислорода, осуществлять цитотоксичность, образовывать NET. Так, можно выделить следующие субпопуляции НГ: регуляторные; супрессорные; провоспалительные - инициирующие воспалительную реакцию; воспалительные с позитивным микробицидным потенциалом (антибактериальным, противовирусным, противогрибковым); воспалительные с негативным цитотоксическим потенциалом - «агрессивные»; противовоспалительные - регулирующие регрессию воспаления; противоопухолевые - TAN1; проопухолевые -TAN2; гибридные - сочетающие свойства НГ и ДК.
В связи с изложенным, с нашей точки зрения, одной из насущных задач современной иммунологии является изучение различных вариантов дисфункций НГ (гипофункция - количественный и функциональный дефицит, отсутствие адекватного ответа на имеющийся иммунопатологический процесс, гиперактивация, ассоциированная с повреждением клеток, тканей и органов) с уточнением особенностей спонтанной и индуцированной реструктуризации ядерного хроматина, трансформации фенотипа различных субпопуляций НГ и их функциональной активности, в том числе экспрессии генов различных цитокинов, хемокинов, особенностей формирования NET при нетипично протекающих ИВЗ, аутоиммунных и опухолевых процессах. Осуществление экспериментального и клинического поиска новых действенных методов коррекции, направленных на улучшение функционирования как гипо-, так и гиперактивных дефектных НГ, может помочь в будущем подобрать ключи к новым иммунотерапевтическим стратегиям лечения различных иммунозависимых заболеваний.
литература
1. Хаитов Р.М., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунология. Норма и патология. 3-е изд. М.: Медицина; 2010.
2. Бережная Н.М. Нейтрофилы и иммунологический гомеостаз. Киев: Наукова думка; 1988.
5. Нестерова И.В. и др. Нейтрофильные гранулоциты - ключевые клетки иммунной системы. Аллергология и иммунология. 2008; 9(4): 432-5.
12. Киселева Е.П. Новые представления о противоинфекционном
иммунитете. Инфекция и иммунитет. 2011; 1(1): 9-14. 14. Кравцов А.Л., Шмелькова Т.П. Секреторная дегрануляция ней-трофилов, как триггер воспаления и регулятор иммунного ответа: роль сериновых лейкоцитарных протеаз и протеолитически-активных рецепторов. Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2011; 1: 79-87.
26. Бойко А.А., Коваленко Е.И. Динамика содержания конститутивной и индуцированной форм белков теплового шока 70 кДа в нейтрофилах человека в условиях теплового шока. Российский иммунологический журнал. 2013; 7(16): 129.
40. Евглевский А.А., Нестерова И.В., Ковалева С.В. Особенности реструктуризации хроматина нейтрофильных гранулоцитов при хроническом миелолейкозе. Российский иммунологический журнал. 2012; 6(4): 384-91.
41. Нестерова И. В., Евглевский А. А., Фомичева Е. В. и др. Особенности спонтанной и индуцированной реструктуризации
хроматина и функционирования кислород-зависимых цитоток-сических механизмов нейтрофильных гранулоцитов при коло-ректальном раке. Российский иммунологический журнал. 2011; 5(14): 254-61.
42. Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Евглевский А.А., Фомичева Е.В., Ковалева С.В., Ломтатидзе Л.В. Спонтанная и индуцированная реструктуризация хроматина ядер нейтрофильных грану-лоцитов при остром деструктивном панкреатите в стадии гнойных осложнений. Цитокины и воспаление. 2010; 9(2): 13-7.
43. Нестерова И.В., Ковалева С.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Евглевский А.А. Двойственная роль нейтрофильных гранулоцитов в реализации противоопухолевой защиты. Иммунология.2012; 33(5): 281-8.
44. Metelitsa L.S., Gillies S.D., Super M. et al. Antidisialogangliosid / granulocyte macrophage-colony-stimulating factor fusion protein facilitates neutrophil antibody-dependent cellular cytotoxicity and depends on fc-gamma RII (CD32) and Mac-1 (CD11b/CD18) for enhanced effector cell adhesion and azurophil granule exocytosis. Blood. 2002; 99: 4166-73.
45. Долгушин И.И., Шишков Ю.С., Савочкина А.Ю. Нейтрофиль-ные ловушки и методы оценки функционального статуса ней-трофилов. М.: РАМН; 2009.
46. Нестерова И.В. Нейтрофильные экстрацеллюлярные сети: протекция и защита. Intern. J. Immunorehabil. 2009; 11(1): 25-6.
58. Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Клещенко Е.И., Тараканов В.А., Смерчинская Т.В., Сапун О.И. и др. Различные варианты дефектов функционирования нейтрофильных гранулоцитов при врожденных пневмониях у новорожденных. Российский иммунологический журнал. 2012; 6(2): 170-6.
61. Нестерова И.В., Ковалева С.В., Евглевский А.А., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Фомичева Е.В. Ремоделирование структуры хроматина и изменение фенотипа нейтрофильных гранулоци-тов под влиянием G-CSF у больных колоректальным раком. Современные проблемы науки и образования. 2014; 3; URL: www. science-education.ru/117-13006 (дата обращения: 22.05.2014).
65. Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Клещенко Е.И., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В. и др. Варианты трансформации фенотипа нейтрофильных гранулоцитов CD64+CD32+CD11b+ у новорожденных с различными инфекционно-воспалительными заболеваниями. Цитокины и воспаление. 2011; 10(4): 61-5.
66. Колесникова Н.В., Ковалева С.В., Нестерова И.В., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В. и др. Фенотипические особенности нейтрофиль-ных гранулоцитов у женщин на этапе предгравидарной подготовки. Российский аллергологический журнал. 2012; 5(1): 122-3.
67. Нестерова И.В., Колесникова Н.В., Тараканов В.А., Чудилова Г.А., Ломтатидзе Л.В., Коков Е.А. и др. Различные субпопуляции нейтрофильных гранулоцитов у здоровых детей и их вариабельность при гнойно-воспалительных заболеваниях. Российский аллергологический журнал. 2012; 1: 187-8.
69. Нестерова И.В., Ковалева С.В., Колесникова Н.В., Чудилова Г. А., Ломтатидзе Л.В. и др. Особенности влияния ИФНа и ИФНу на функционирование НГ при колоректальном раке в системе in vitro. Российский аллергологический журнал. 2012; 1: 231-2.
74. Алешина Г.М., Янкелевич И.А. Иммуноферментное определение содержания дефенсинов нейтрофильных гранулоцитов в плазме крови крыс в условиях экспериментального стресса. Российский иммунологический журнал. 2013; 7(16): 127-8.
75. Долгушин И.И., Шишкова Ю.С., Кузнецова А.Б. и др. Нейтро-фильные экстрацеллюлярные сети ДНК сдерживают рост опухолевых клеток. Российский иммунологический журнал. 2013; 7(16): 130.
76. Маркова Т.П. Часто болеющие дети: взгляд иммунолога.М.: ТОРУС ПРЕСС; 2014.
Поступила 23.05.15
references
1. Khaitov R.M., Ignat'eva G.A., Sidorovich I.G. Immunology. Health and Disease. 3-rd ed. Moscow: Meditsina; 2010. (in Russian)
2. Berezhnaya N.M. Neutrophils and Immunological Homeostasis. Kiev: Naukova dumka; 1988. (in Russian)
3. Hung S.L., Chiang H.H., Chen Y.T. Effects of herpes simplex virus type 1 infection on immune functions of human neutrophils. J. Periodont. Res. 2012; 4: 1600-65.
4. Mocsai A. Deverse novel functions of neutrophils in immunity, inflammation, and beyond. J. Exp. Med. 2013; 210(7): 1283-90.
5. Nesterova I.V. et al. Granulocytes - key cells of the immune system. Allergologiya i immunologiya. 2008; 9(4): 432-5. (in Russian)
6. Mantovani А., Cassatella M.C. et al. Neutrophils in the activation
and regulation of innate and adaptive immunity. Nature Rev. Immunol. 2011; 11: 519-31.
7. Zhang X., Kluger Y., Nakayama Y. et al. Gene expiession in mature neutrophils: early responses to inflammatory stimuli. J. Leukoc. Biol. 2004; 75(2): 358-72.
8. Beyrau M., Bodkin J.V., Nourshargh S. Neutrophil heterogeneity in health and disease: a revitalized avenue in inflammation and immunity. Open Biol. 2012; 2(11): 120-34.
9. Fuchs T., Puellmann K., Scharfenstein O. et al. The neutrophil re-combinatorial TCR-like immune receptor is expressed across the entire human life span but repertoire diversity declines in old age. Biochem. Biophys. Res.Commun. 2012; 419(2): 309-15.
10. Matzinger P. Friendly and dangerous signals: is the tissue control? Nature Immunol. 2007; 8: 11-3.
11. Cassatella M. A. On the production of TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL/Apo-2L) by human neutrophils. J.Leukoc. Biol. 2006; 79: 1140-9.
12. Kiseleva E.P. New ideas about anti-infective immunity. Infektsiya i immunitet. 2011; 1(1): 9-14. (in Russian)
13. Elghetany M. T. Surface antigen changes during normal neutrophilic development: A critical review. Blood Cells, Mol. Dis. 2002; 28 (2): 260-74.
14. Kravtsov A.L., Shmel'kova T.P. Secretory degranulation of neutro-phils, as a trigger inflammation and control the immune response: the role of serine proteases and proteolytic leukocyte-receptor activity. Epidemiologiya i vaktsinoprofilaktika. 2011; 1: 79-87. (in Russian)
15. 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; 75(1): 99-105.
16. Yang C. W., Strong B. S., Miller M. J., Unanue E. R. Neutrophils influence the level of antigen presentation during the immune response to protein antigens in adjuvants. J. Immunol. 2010; 185: 2927-34.
17. Winterbourn C.C., Kettle A.J. Redox reactions and microbial killing in the neutrophil phagosome. Antioxid Redox Signal. 2013; 18(6): 642-60.
18. Hurtado-Nedelec M., Makni-Maalej K. et al. Assessment of priming of the human neutrophil respiratory burst. Meth. Mol. Biol. 2014; 1124: 405-12.
19. Pillay J., Kamp V.M. et al. A subset of neutrophils in human systemic inflammation inhibits T cell responses through Mac-1. J. Clin. Invest. 2012; 122(1): 327-36.
20. De Oliveira-Junior E. B., Bustamante J. et al. The human NADPH oxidase: Primary and secondary defects impairing the respiratory burst function and the microbicidal ability of phagocytes. Scand. J. Immunol. 2011; 73(5): 420-7.
21. Gougerot-Pocidalo M.A., El - Benna J., Elbim C. et al. Regulation of human neutrophil oxidative burst by pro- and anti-inflammatory cytokines. J. Soc. Biol. 2002; 196(1): 37-46.
22. Klebanoff S.J., Kettle A.J., Rosen H. et al. Myeloperoxidase: a frontline defender against phagocytosed microorganisms. J. Leukoc. Biol. 2013; 93(2): 185-98.
23. Massberg S., Grahl L., Bruhel L.-M. et al. Reciprocal coupling of coagulation and innate immunity via neutrophil serine proteases. Nature Med. 2010; 16(8): 887-96.
24. Smuda C., Wechsler J.B., Bruce P.J. TLR-induced activation of neu-trophils promotes histamine production via a P13 kinase dependent mechanism. J. Immunol. Lett. 2011; 141(1): 102-8.
25. Tamassia N., Cassatella M. A., Bazzoni F. Fast and accurate quantitative analysis of cytokine gene expression in human neutrophils. Meth. Mol. Biol. 2014; 1124: 451-67.
26. Boyko A.A., Kovalenko E.I. Dynamics of constitutive and induced forms of heat shock proteins 70 kDa in human neutrophils under conditions of thermal shock. Rossiyskiy immunologicheskiy zhurnal. 2013; 7(16): 129. (in Russian)
27. Jack R.M., Fearon D.T. Selective synthesis of m RNA and proteins by human peripheral blood neutrophils. J. Immunol. 1988; 140(12): 4286-93.
28. Iking-Konert C., Wagner C., Denefleh B. et al. Up-regulation of the dendritic cell marker CD83 on polymorphonuclear neutrophils (PMN): divergent in acute bacterial infections and chronic inflammatory disease.Clin. Exp. Immunol. 2002; 130(3): 501-8.
29. Scott Z. K., Voyick I. M. Global changes in gene expression by human polymorphonuclear leukocytes during receptormediated phagocytosis. Cell fate is regulated at the level of gene expression. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2002; 99: 6901-6.
30. Vercauteren D, Piest M. et al. Flotillin-dependent endocytosis and a phagocytosis-like mechanism for cellular internalization of disul-fide-based poly(amido amine)/DNA polyplexes. Biomaterials. 2011; 32(11): 3072-84.
31. Buckley C.D. et al. Identification of a phenotypically and functionally distinct population of long-lived neutrophils in a model of reverse en-dothelial migration. J. Leukoc. Biol. 2006; 79: 303-11.
