В ответ на инфекцию наши иммунные клетки могут использовать в качестве оружия собственную ДНК, которая плетет сети-убийцы. В новой работе впервые ученые из Австрии увидели в деталях, как иммунные клетки ведут себя во время этого необычного процесса. Об этом сообщает Общество экспериментальной биологии, на встрече которого в Брайтоне (Великобритания) авторы работы представили результаты исследования.
Белые кровяные клетки нейтрофилы первыми из клеток иммунной системы стягиваются к месту инфекции. В их арсенале есть множество разных реакций в ответ на заражение: от фагоцитоза (поглощения микробов) до посылки сигналов к мобилизации других типов иммунных клеток.
В 2004 году ученые из университета Зальцбурга открыли, что нейтрофилы могут захватывать микробы в ловушки, сделанные из нитей ДНК с прикрепленными к ним антимикробными белками. Это явление назвали внеклеточной нейтрофильной сетью, или Neutrophil Extracellular Traps — NETs. А явление особой формы клеточной смерти назвали нетозисом, или NETosis.
Во время нетозиса патогены с помощью ферментов побуждают нейтрофилы изменять и губить белки гистоны, которые держат спираль ДНК нейтрофилов туго закрученной. Без гистонов спираль ДНК разбухает, рвет оболочку ядра, где она располагается, и нить ДНК выходит в основную часть клетки. Здесь к раскрученной нити ДНК прикрепляются бактериальные и переваривающие ферменты, образуя те самые NETs. Затем прорывается мембрана клетки, и NETs выплескиваются в межклеточное пространство. Там они убивают микробов и предотвращают распространение инфекции.
Нетозис хорошо описан в единичной клетке. Известно также, что NETs образуют сложную сеть в межклеточном пространстве — но как они связаны между собой, неясно. Пролить свет на этот вопрос взялись ученые прод руководством доктора Астрид Обермайер (Astrid Obermayer) из университета Зальцбурга. С помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) ученые посмотрели на работу нейтрофилов, взятых у мышей и людей. Техника работы включала метку клеток флюоресцентными антителами, которые распознают NET-специфичные белки. Это позволяет сделать очень резкие снимки 3D NET-структур.
Стимулируя клетки химическими соединениями, экспериментаторы искусственно запустили образование NETs и отсняли каждый этап процесса. Оказалось, что нейтрофилы производят свои NETs подобно тому, как паук плетет свою паутину.
Сначала ученые прикрепили нити ДНК к барьеру в клетке, затем оттащили молекулу от него, добившись раскручивания ДНК в длинную нить. Нить сама разветвилась, образовав сетеподобную структуру. Во многих случаях эти нити протягивались к другим нейтрофилам, таким образом связывая клетки и активируя образование в них NETs. Ученые полагают, что такая схема объясняет, как небольшое число клеток может строить столь взаимосвязанные ловушки на больших участках.
Авторы исследования напоминают, что внеклеточные ловушки — это древняя защитная стратегия, которая известна у беспозвоночных животных: крабов и моллюсков. Теперь ученые хотят наблюдать нетозис в живых клетках и понять, есть ли различия в образовании NETs в зависимости от типа инфекции.
Подробнее о роли нейтрофилов в борьбе с инфекциям читайте нашу статью «Президиум РАН: инфекция — модель ассоциативного симбиоза».
[Фото: Dr Astrid Obermayer]
