Nötrofil hücre dışı tuzaklar - Neutrophil extracellular traps

Enfekte bir fare akciğerinde mantar hücrelerini ( Candida albicans ) içine alan NET'lerin taramalı elektron mikroskobu görüntüsü . (Daha fazla ayrıntı için resme tıklayın).
Alzheimer Hastalığı olan insanın venöz kanından izole edilen ekili nötrofillerin floresan görüntüsü. Örnek, DNA'yı boyamak için kullanılan Hoechst 33342 boyası ile muamele edildi. Resim, sağlıklı eşlerde genellikle gözlenmeyen AD hastalarında nötrofil hücre dışı tuzakların (NET'ler) oluşumunun spontan aktivasyonunu gösteren görüş alanının merkezinde sisli bir alan olarak bir nötrofil tarafından DNA salınımını göstermektedir. Büyütme x40.

Nötrofil hücre dışı tuzakları ( NET'ler ) , esas olarak patojenleri bağlayan nötrofillerden gelen DNA'dan oluşan hücre dışı lif ağlarıdır . Nötrofiller, bağışıklık sisteminin enfeksiyona karşı ilk savunma hattıdır ve geleneksel olarak istilacı patojenleri iki strateji yoluyla öldürdüğü düşünülmüştür: mikropların yutulması ve anti-mikrobiyallerin salgılanması. 2004'te yeni bir üçüncü işlev tanımlandı: NET'lerin oluşumu. NET'ler, nötrofillerin hücre dışı patojenleri öldürmesine izin verirken, konakçı hücrelere verilen hasarı en aza indirir. Farmakolojik ajan forbol miristat asetat (PMA), Interlökin 8 (IL-8) veya lipopolisakkarit (LPS) ile in vitro aktivasyon üzerine , nötrofiller, aktif bir işlem yoluyla NET olarak bilinen hücre dışı bir fibril matrisi oluşturmak için granül proteinleri ve kromatini serbest bırakır .

Yapı ve kompozisyon

Yüksek çözünürlüklü taramalı elektron mikroskobu , NET'lerin sırasıyla 15-17 nm ve 25 nm çaplarında DNA uzantılarından ve küresel protein alanlarından oluştuğunu göstermiştir . Bunlar 50 nm çapında daha büyük iplikler halinde toplanır. Bununla birlikte, akış koşulları altında, NET'ler çok daha büyük yapılar oluşturabilir, uzunluk ve genişlik olarak yüzlerce nanometreye ulaşabilir.

İmmünofloresan analizi, NET'lerin azurofilik granüllerden (nötrofil elastaz, katepsin G ve miyeloperoksidaz ), spesifik granüllerden ( laktoferrin ), üçüncül granüllerden ( jelatinaz ) ve sitoplazmadan proteinler içerdiğini doğruladı ; bununla birlikte CD63 , aktin , tubulin ve diğer çeşitli sitoplazmik proteinler NET'lerde mevcut değildir.

Antimikrobiyal etkinlik

NET'ler, nötrofil elastaz , katepsin G ve DNA için yüksek afiniteye sahip histonlar gibi antimikrobiyal proteinlerle patojenleri etkisiz hale getirir . NET'ler yüksek lokal antimikrobiyal bileşen konsantrasyonu sağlar ve fagositik alımdan bağımsız olarak mikropları hücre dışı olarak bağlar, etkisiz hale getirir ve öldürür. NET'ler, antimikrobiyal özelliklerine ek olarak, patojenlerin daha fazla yayılmasını önleyen fiziksel bir bariyer görevi görebilir. Ayrıca, granül proteinlerin NET'lere verilmesi, proteazlar gibi potansiyel olarak zararlı proteinlerin dağılmasını ve iltihaplanma bölgesine bitişik dokuda hasara neden olmasını engelleyebilir . NET oluşumunun ayrıca çoklu bakteri patojenlerine yanıt olarak makrofaj bakterisidal aktivitesini arttırdığı gösterilmiştir.

Daha yakın zamanlarda, yalnızca bakterilerin değil , Candida albicans gibi patojenik mantarların da nötrofilleri , maya şeklindeki hücrelerin yanı sıra C. albicans hiphalini yakalayan ve öldüren NET'ler oluşturmak üzere indüklediği de gösterilmiştir. NET'ler ayrıca çocuklarda Plasmodium falciparum enfeksiyonları ile ilişkili olarak belgelenmiştir .

Başlangıçta NET'lerin bir bakteri/maya enfeksiyonu bölgesindeki dokularda oluşturulacağı öne sürülse de, NET'lerin sepsis sırasında kan damarlarında da (özellikle akciğer kılcal damarlarında ve karaciğer sinüzoidlerinde ) oluştuğu gösterilmiştir . Damar içi NET oluşumu sıkı bir şekilde kontrol edilir ve trombosit TLR4 yoluyla şiddetli enfeksiyonu algılayan ve daha sonra NET'ler oluşturmak için nötrofillere bağlanan ve aktive eden trombositler tarafından düzenlenir . Trombosit kaynaklı NET oluşumu çok hızlı bir şekilde (dakikalar içinde) meydana gelir ve nötrofillerin ölümüyle sonuçlanabilir veya sonuçlanmayabilir. Kan damarlarında oluşan NET'ler, dolaşımdaki bakterileri damarlardan geçerken yakalayabilir. Akış altında bakterilerin yakalanması, doğrudan in vitro akış odalarında görüntülenmiştir ve intravital mikroskopi, karaciğer sinüzoidlerinde ve akciğer kılcal damarlarında (trombositlerin nötrofilleri bağladığı yerler) bakteri yakalamanın meydana geldiğini göstermiştir.

NETosis

NET aktivasyonu ve serbest bırakılması veya NETosis, intihar ve hayati NETosis olmak üzere iki şekilde gelebilen dinamik bir süreçtir. Genel olarak, sürecin temel bileşenlerinin çoğu, her iki NETosis türü için benzerdir, ancak uyaran, zamanlama ve nihai sonuç açısından önemli farklılıklar vardır.

Aktivasyon yolu

Tam NETosis aktivasyon yolu hala araştırılmaktadır, ancak birkaç anahtar protein tanımlanmıştır ve yavaş yavaş yolun tam bir resmi ortaya çıkmaktadır. Sürecin, reaktif-oksijen türleri (ROS) aracıları yoluyla protein-arginin deiminaz 4'ün (PAD4) NADPH oksidaz aktivasyonu ile başladığı düşünülmektedir . PAD4, nötrofildeki histonların sitrülinasyonundan sorumludur ve bu da kromatinin yoğunlaşmasına neden olur. Sadece mitokondriyal kaynaklı ROS'a dayanan NADPH oksidazdan bağımsız bir NETosis formu da tarif edilmiştir. Miyeloperoksidaz (MPO) ve nötrofil elastaz (NE) gibi azurofilik granül proteinleri daha sonra çekirdeğe girer ve daha sonra dekondenzasyon sürecini sürdürerek nükleer zarfın yırtılmasına neden olur. Yoğunlaştırılmamış kromatin, erken evre NET'e ek granül ve sitoplazmik proteinlerin eklendiği sitoplazmaya girer. Sürecin sonucu, hangi NETosis yolunun etkinleştirildiğine bağlıdır.

intihara meyilli NETosis

İntihar NETosis'i ilk olarak, NET'lerin salınmasının apoptoz veya nekrozdan farklı bir yoldan nötrofil ölümüyle sonuçlandığını belirten bir 2007 çalışmasında tanımlanmıştır . İntihar amaçlı NETosis'te, hücre içi NET oluşumunu, plazma zarının yırtılması takip eder ve hücre dışı boşluğa bırakır. Bu NETosis yolu, Toll benzeri reseptörlerin (TLR'ler), Fc reseptörlerinin ve antikorlar , PMA ve benzeri gibi çeşitli ligandlarla kompleman reseptörlerinin aktivasyonu yoluyla başlatılabilir . Mevcut anlayış, bu reseptörlerin aktivasyonu üzerine, aşağı akış sinyallemesinin, endoplazmik retikulumdan kalsiyum salınımı ile sonuçlanmasıdır . Bu hücre içi kalsiyum akışı, NADPH oksidazı aktive ederek, yukarıda tarif edildiği gibi NETosis yolunun aktivasyonu ile sonuçlanır. Dikkat çekici bir şekilde, intihara meyilli NETosis, yüksek düzeyde PMA stimülasyonu ile bile saatler sürebilirken, hayati NETosis birkaç dakika içinde tamamlanabilir.

hayati NETosis

Vital NETosis, bakteriyel lipopolisakkarit (LPS), diğer "bakteriyel ürünler, TLR4 ile aktive olan trombositler veya TLR2 ligandları ile birlikte tamamlayıcı proteinler" tarafından uyarılabilir. Vital NETosis, çekirdeğin kabarması yoluyla mümkün hale gelir, bu da ekzositoza uğrayan ve plazma zarını bozulmadan bırakan DNA dolu bir kesecik ile sonuçlanır. Hızlı oluşumu ve salınımı nötrofil ölümüyle sonuçlanmaz, ancak hücrenin DNA'sı yoktur, bu da DNA'sız bir hücrenin canlı olarak kabul edilip edilemeyeceği konusunda soru işaretleri doğurur. Nötrofillerin hayati NETosis'ten sonra mikropları fagosite etmeye ve öldürmeye devam edebildiği ve nötrofilin anti-mikrobiyal çok yönlülüğünü vurguladığı kaydedilmiştir.

Düzenleme

NET'lerin oluşumu, lipoksijenaz yolu tarafından düzenlenir - belirli aktivasyon biçimleri sırasında (bakterilerle temas dahil) nötrofil 5-lipoksijenaz , NET oluşumunu engelleyen 5-HETE-fosfolipitleri oluşturur. Laboratuvar deneylerinden elde edilen kanıtlar, NET'lerin onları fagosite eden ve bozan makrofajlar tarafından temizlendiğini göstermektedir.

NET ile ilişkili ana bilgisayar hasarı

NET'ler ayrıca konak üzerinde zararlı bir etkiye sahip olabilir, çünkü histon komplekslerinin hücre dışı maruziyeti, sistemik lupus eritematozus gibi otoimmün hastalıkların gelişimi sırasında rol oynayabilir . NET'ler, nötrofillerin aktive olduğu bilinen gebelikle ilişkili bir enflamatuar hastalık olan preeklampside tanımlanabileceğinden, NET'ler enflamatuar hastalıklarda da rol oynayabilir . İnflamatuar barsak hastalığı ülseratif koliti olan hastaların kolon mukozasında da NET'ler bildirilmiştir . NET'ler ayrıca P. falciparum sıtması ile enfekte olan çocuklarda IgG antinükleer çift sarmallı DNA antikorlarının üretimi ile ilişkilendirilmiştir . NET'ler kanser hastalarında da bulunmuştur. Klinik öncesi araştırmalar, NET'lerin tromboz, organ yetmezliği ve metastaz oluşumu gibi kanserle ilgili patolojilerden ortaklaşa sorumlu olduğunu göstermektedir .

NET'lerin HIV / SIV patogenezine katkıda bulunduğu gösterilmiştir . NET'ler, HIV virüslerini yakalayabilir ve onları yok edebilir. HIV/SIV boyunca NET üretiminde ART ile azaltılan bir artış vardır . Ek olarak, NET'ler CD4+ ve CD8+ T hücreleri , B hücreleri ve monositler gibi çeşitli bağışıklık hücre gruplarını yakalayabilir ve öldürebilir . Bu etki sadece kandaki nötrofillerde değil , bağırsak, akciğer, karaciğer, kan damarları gibi çeşitli dokularda da görülür . NET'ler muhtemelen trombositleri yakalayarak ve doku faktörünü eksprese ederek HIV'deki hiper pıhtılaşma durumuna katkıda bulunur .

NET'lerin ayrıca trombozda rolü vardır ve inme ile ilişkilendirilmiştir.

Bu gözlemler, NET'lerin enfeksiyöz, inflamatuar ve trombotik bozuklukların patogenezinde önemli bir rol oynayabileceğini düşündürmektedir.

NET'lerin yüklü ve 'yapışkan' doğası nedeniyle, balgam viskozitesini artırarak Kistik fibroz hastalarında bir sorun haline gelebilirler. Tedaviler, büyük ölçüde konakçı NET DNA'sından oluşan balgam içindeki DNA'yı parçalamaya odaklanmıştır.

JAMA Cardiology dergisinde yayınlanan küçük bir çalışma, ST yükselmeli miyokard enfarktüsü geliştiren COVID-19 hastalarında NET'lerin önemli bir rol oynadığını öne sürdü .

Referanslar

Dış bağlantılar