Нейтрофильные гранулоциты — фагоциты, и не только

Аннотация

Нейтрофильные гранулоциты — одни из ключевых клеточных факторов врожденного иммунитета. В обзоре представлены данные по морфологии, особенностям миграции и утилизации нейтрофильных гранулоцитов, процессам фагоцитоза и дегрануляции, нейтрофильным внеклеточным ловушкам, пластичности нейтрофилов, их роли в системных воспалительных реакциях и регуляции адаптивного иммунитета.

Полный текст

Список сокращений

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота; ММП — матриксные металлопротеиназы; НАДФН-оксидаза — никотинамидадениндинуклеотидфосфат-оксидаза; ICAM — молекулы межклеточной адгезии; IL — интерлейкин; MIP — макрофагальный ингибиторный белок; NET — нейтрофильные внеклеточные ловушки; TLR — Толл-подобный рецептор; TNFα — фактор некроза опухоли альфа.

Нейтрофильные гранулоциты (нейтрофилы) традиционно рассматривают как одну из первых линий защиты макроорганизма от вторгающихся в его тело микроорганизмов [1–4]. В классических морфофизиологических исследованиях И.И. Мечникова и его учеников изучена феноменология фагоцитарного процесса, осуществляемого нейтрофилами (микрофагами, псевдоэозинофилами, гетерофилами), доказана его незаменимая роль в функционировании врожденного иммунитета животных, противостоящего инфекционным агентам различной биологической природы. Именно И.И. Мечников прозорливо подчеркнул большое значение «цитаз» — внутриклеточных микробоцидных веществ — в обеспечении завершенного фагоцитоза. В его работах функции фагоцитов (микро- и макрофагов) рассмотрены со сравнительно-эволюционных позиций, что позволило показать их ключевую роль в формировании врожденного иммунитета [1].

Согласно данным современных исследований пациенты с врожденной нарушенной функцией нейтрофилов (нейтропении, нарушения адгезии, дефицит гранул), как правило, подвержены инфицированию бактериями (преимущественно Staphylococcus aureus, Pseudomonas, Burkholderia) и грибами (например, Aspergillus и Candida), но не вирусами и паразитами. Входные ворота инфекции включают кожу, слизистые оболочки и легкие, но может быть затронут любой участок организма, и абсцессы представляют распространенное явление [5].

1. Морфология нейтрофильных гранулоцитов

Нейтрофилы — одна из самых многочисленных разновидностей лейкоцитов, а для человека самая многочисленная. До 60 % гематопоэтической активности костного мозга может быть направлено на выработку нейтрофилов. Ежедневно в кровь поступает 10¹¹ этих клеток. Развитие нейтрофилов в костном мозге занимает около 14 дней, начиная с гемопоэтических стволовых клеток [3].

Механизмы, регулирующие дифференцировку нейтрофилов, не полностью понятны, но установлена роль определенного набора факторов транскрипции и цитокинов, которые, по-видимому, направляют стволовые клетки и клетки-предшественницы к дифференцировке в направлении нейтрофилов. Основным среди цитокинов, регулирующих гранулопоэз, является гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF). Эффекты G-CSF включают индукцию миелоидной дифференцировки, пролиферацию предшественников гранулоцитов и высвобождение зрелых нейтрофилов из костного мозга [6].

Стволовые клетки, которым суждено стать нейтрофилами, сначала дифференцируются в миелобласты, которые сохраняют способность развиваться в эозинофилы, базофилы и нейтрофилы. Последующая дифференцировка приводит к нейтрофильному промиелоциту, предшественнику нейтрофилов, и далее проходит стадии нейтрофильных миелоцитов, метамиелоцитов, палочкоядерных нейтрофилов и зрелых сегментоядерных нейтрофилов. На стадии метамиелоцитов нейтрофильный митоз прекращается, тогда как развитие нейтрофилов и формирование гранул продолжаются.

Интенсивный гранулогенез начинается на стадии промиелоцита, когда на уровне аппарата Гольджи формируются лизосомоподобные инициальные вакуоли, сливающиеся в цитоплазме с образованием первичных, или азурофильных, гранул [7].

В азурофильных гранулах содержатся антимикробные катионные пептиды дефенсины, кислые гидролазы (β-глицерофосфатаза, N-ацетил-β-гликозаминидаза, β-глюкуронидаза, α-маннозидаза, катепсин D, катепсин В), нейтрально-щелочные протеазы (эластаза, катепсин G), лизоцим и миелопероксидаза [8] (таблица). Наличие кислых гидролаз делает их схожими с лизосомами, но на уровне мембран они отличаются от настоящих лизосом отсутствием мембранных белков, ассоциированных с лизосомами LAMP-1 и LAMP-2, и системы маннозо-6-фосфатных рецепторов [9].

Содержимое гранул и секреторных везикул нейтрофилов человека [8]

Contents of granules and secretory vesicles of human neutrophils [8]

Азурофильные гранулы	Специфические гранулы	Желатиназные гранулы	Секреторные везикулы
Мембрана
CD63	CD11b/CD18	CD11b/CD18	Щелочная фосфатаза
CD68	CD15	Цитохром b558	CD10
Пресенилин 1	CD66	Диацилглицерол деацетилирующий фермент	CD11b/CD18
Стоматин	CD67	fMLP-R	CD13
V-H+-ATФаза	Цитохром b558	Лейколизин	CD14
	Рецептор к fMLP	VAMP-2	CD16
	Рецептор к фибронектину	V-H+-ATФаза	CD45
	α-Субъединица G-белка	SNAP-23, -25	CR1
	Рецептор к ламинину	CD87	Рецептор к C1q
	Лейколизин		Цитохром b558
	Специфичный антиген нейтрофилов NB1		CD55
	Белок 19-кДа		Рецептор к fMLP
	Белок 155-кДа		Лейколизин
	ГТФазы Rap1 и Rap2		VAMP-2
	Рецептор к витронектину		V-H+-ATФаза
	SNAP-23, -25
	Стоматин
	Рецептор к тромбоспондину
	Рецептор к TNF
	CD87
	VAMP-2
Матрикс
Кислая β-глицерофосфатаза	β2-Микроглобулин	Ацетилтрансфераза	Белки плазмы
Кислые мукополисахариды	Коллагеназа	β2-Микроглобулин
α1-Антитрипсин	CRISP-3	CRISP-3
α-Маннозидаза	Желатиназа	Желатиназа
Азуроцидин	hCAP-18	Лизоцим
Белок, увеличивающий проницаемость мембран	Гистаминаза
β-Глицеролфосфатаза	Гепараназа
β-Глюкуронидаза	Лактоферрин
Катепсины	Лизоцим
Дефенсины	Липокалин 2 (NGAL)
Эластаза	Активатор плазминогена урокиназного типа
Лизоцим	Нейраминидаза
Миелопероксидаза	Транскобаламин I
N-ацетил-β-глюкозаминидаза	Стромелизин-1
Протеиназа-3	Лейколизин
Нейраминидаза	Кателицидины

Примечание. CRISP-3 — богатый цистеином секреторный белок-3; SNAP — ассоциированный с синаптосомами белок; VAMP — везикуло-ассоциированный мембранный белок; ГТФ — гуанозинтрифосфат.

Методом электронной гистохимии миелопероксидазу выявляют во всех элементах секреторного аппарата промиелоцитов: в каналах эндоплазматического ретикулума, во внутренних цистернах аппарата Гольджи, в инициальных вакуолях и зрелых азурофильных гранулах [10]. Поскольку этот фермент синтезируется только на стадии промиелоцита, его можно признать биохимическим и цитохимическим маркером промиелоцитарной стадии дифференцировки нейтрофилов человека и млекопитающих [7].

Необходимо отметить, что часть азурофильных гранул начинает функционировать вскоре после своего образования. Одна из таких функций — их участие в физиологической деструкции митохондрий путем аутофагоцитоза во время миелоцитарной стадии созревания [11].

На этом этапе начинается формирование вторичных гранул. Вторичные гранулы нейтрофилов составляют популяцию, уникальную для нейтрофилов, что отражено в их другом названии — «специфические». Специфические гранулы обладают обширным набором мембранно-ассоциированных белков, включая цитохромы, сигнальные молекулы и рецепторы (см. таблицу). Эти гранулы представляют собой резервуар белков, предназначенных для локализации на внешних поверхностях фагоцитарных вакуолей и плазматической мембраны [12]. Одним из важных семейств протеиназ, обнаруживаемых в специфических гранулах, являются матриксные металлопротеиназы (ММП), которые хранятся в виде неактивных проферментов и активируются путем протеолиза при взаимодействии с содержимым азурофильных гранул после слияния гранул с фагоцитарной вакуолью. ММП разрушают мембранные компоненты фагоцитированных бактерий, но функция ММП нейтрофилов не ограничивается уничтожением бактерий. Например, ММП также важны для экстравазации нейтрофилов и диапедеза [13].

Набор антимикробных белков и пептидов также отличается у азурофильных и специфических гранул. Общим белком является только лизоцим. Важное место в специфических гранулах занимают железосвязывающий белок лактоферрин, служащий маркером специфических гранул, и антимикробные пептиды кателицидины, которые, как и ММП, хранятся в специфических гранулах в виде неактивных пропептидов.

Cодержимое гранул может изменяться как в ходе постнатального развития организма, так и в результате постмитотического развития самих клеток. Например, установлено, что в костном мозге новорожденных кроликов 90–95 % всей популяции гранул нейтрофильных промиелоцитов дают отрицательную реакцию на пероксидазу, хотя и содержат другие катионные белки. Пероксидаза появляется в нейтрофильных промиелоцитах кролика в первые недели постнатального развития и становится специфическим маркером гранул этих клеток только спустя определенное время после рождения [11].

На стадиях метамиелоцитов и палочкоядерных клеток образуются гранулы с высоким содержанием желатиназы, после чего образование гранул прекращается, секреторные везикулы образуются путем эндоцитоза [14]. Секреторные везикулы заслуживают внимания благодаря обширному набору мембраносвязанных белков, включая рецепторы плазматической мембраны. Эти и другие данные свидетельствуют, что секреторная везикула является резервуаром белков плазматической мембраны нейтрофилов и других мембранных белков [5]. Последовательность процесса гранулогенеза и синтеза гранулярных белков на разных стадиях развития миелоидных клеток представлена на рисунке [8].

Последовательность процесса гранулогенеза и синтеза гранулярных белков на разных стадиях развития миелоидных клеток [8]. MB — миелобласт; PM — промиелоцит; MC — миелоцит; ММ — метамиелоцит; BC — палочкоядерный нейтрофил; PMN — сегментоядерный нейтрофил. Белки гранул: МПО — миелопероксидаза; PR-3 — протеиназа 3; НЭ — эластаза нейтрофилов; ЛФ — лактоферрин; TC-I — транскобаламин I; CRISP-3 — богатый цистеином секреторный белок-3

The sequence of the granulogenesis process and the synthesis of granular proteins at distinct stages of myeloid cell development [8]. MB — myeloblast; PM — promyelocyte; MC — myelocyte; MM — metamyelocyte; BC — band cell; PMN — polymorphonuclear neutrophil. Granule proteins: MPO — myeloperoxidase; PR-3 — proteinase 3; NE — neutrophil elastase; LF — lactoferrin; TC-I — transcobalamin I; CRISP-3 — cysteine-rich secretory protein-3

Зрелый нейтрофильный гранулоцит содержит сегментированное ядро, цитоплазматические гранулы, запас гликогена в виде большого количества немембранных округлых телец, хорошо развитый цитоскелет, состоящий из микротрубочек и микрофиламентов. Другие клеточные органеллы практически редуцированы: аппарат Гольджи и шероховатый эндоплазматический ретикулум значительно уменьшены, мало свободных рибосом, митохондрии единичные. Все эти морфологические признаки говорят о том, что нейтрофил представляет собой специализированную клетку на конечной стадии морфобиохимической дифференцировки, неспособную к клеточному делению [3].

2. Миграция нейтрофильных гранулоцитов

После созревания нейтрофилы выходят из костного мозга через плотно прилегающие поры синусоидального эндотелия и попадают в кровообращение [15]. У нейтрофилов, высвобождаемых из костного мозга, период полувыведения из кровотока составляет приблизительно 6 ч, а период полужизни в тканях длится несколько дольше. Периоды жизни нейтрофилов могут модулироваться растворимыми сигналами. При воздействии таких стимулов, как фактор некроза опухоли (TNFα) и лиганд Fas (CD95), нейтрофилы подвергаются апоптозу или запрограммированной гибели клеток [16, 17]. Большое количество нейтрофилов и их короткий период полужизни подразумевают, что должны существовать специальные механизмы удаления нейтрофилов. Показано, что сигнальная система, включающая стромальный фактор 1 (SDF-1) и CXC-рецептор хемокинов 4 (CXCR4), вовлечена в клиренс нейтрофилов. CXCR4, связанный с G-белком рецептор, экспрессируется в небольшом количестве в зрелом нейтрофиле. С возрастом нейтрофилы изменяют свой фенотип и активируют CXCR4.

Это изменение поддерживает возвращение нейтрофилов в костный мозг через хемоаттрактант SDF-1 (также известный как CXCL12). Вернувшись в костный мозг, нейтрофилы фагоцитируются стромальными макрофагами [18]. Согласно общепринятому мнению, стареющие или апоптотические нейтрофилы кровотока также удаляются макрофагами печени и селезеночными макрофагами (то есть ретикулоэндотелиальной системой). Однако эти данные были получены на основании радиоактивной маркировки выделенных, а затем снова введенных нейтрофилов [19], но прижизненная визуализация не выявила, что нейтрофилы поглощаются макрофагами в любом из этих органов [20]. Приблизительно 30 000 нейтрофилов в норме мигрируют в ротовую полость каждую минуту, это составляет только <1 % нейтрофилов, производимых каждый день [21]. Тем не менее, если это будет происходить по всему желудочно-кишечному тракту, то наверняка приведет к значительной элиминации нейтрофилов. Недавние работы показали, что нейтрофилы и в свободных от патогенов условиях проникают во многие ткани, в том числе и в кишечник [22], что подтверждает результаты более раннего исследования по ишемии-реперфузии в кишечнике, в котором нейтрофилы обнаруживались в интерстиции кишечника [23].

Чтобы попасть в место проникновения микроорганизмов, нейтрофилы должны пересекать сосудистую стенку. Пересечение происходит в основном в посткапиллярных венулах. Здесь стенка сосуда довольно тонкая, а диаметр достаточно мал, чтобы нейтрофилы могли вступать в контакт со стенкой сосуда, но достаточно велик, чтобы не быть заблокированным нейтрофилами после их контакта с эндотелием [24]. Начальное прикрепление нейтрофилов к эндотелию определяется эндотелиальными клетками, реагирующими на такие стимулы, как TNFα, IL-1β и IL-17, которые генерируются во время инфекции или воспаления. Такая стимуляция приводит к экспрессии P-селектина, E-селектина, а также членов суперсемейства интегринов [ICAM и VCAM (васкулярные молекулы клеточной адгезии)] на внутренней эндотелиальной поверхности сосудов. Селектины связывают PSGL-1 (P-селектин-лиганд 1) и L-селектин, которые экспрессируются конститутивно на кончиках нейтрофильных микроворсинок [25–27]. Эти связи образуются и отсоединяются последовательно, обеспечивая эффект роллинга нейтрофилов по поверхности сосуда.

После установления прочной адгезии трансэндотелиальная миграция может осуществляться двумя путями: трансклеточным, посредством которого нейтрофилы проникают в отдельные эндотелиальные клетки, или параклеточным, посредством которого нейтрофилы проходят между эндотелиальными клетками. Ключевыми игроками, участвующими в направлении к параклеточной или трансклеточной миграции, вновь являются основные нейтрофильные β₂-интегрины LFA-1 и Mac-1 и их лиганды ICAM-1 и ICAM-2 [28].

3. Фагоцитоз и дегрануляция

Нейтрофил является профессиональным фагоцитом, а фагоцитоз — одной из его основных функций. После опсонизации микроорганизма и взаимодействия с соответствующими рецепторами, такими как рецепторы Fcγ, лектины С-типа или рецепторы комплемента, инициируется стадия поглощения. Псевдоподии охватывают фагоцитируемый объект, происходит инвагинация мембраны и микроорганизм погружается внутрь фагоцита в образуемую фагоцитарную вакуоль [29]. Это опосредуется сложным путем активации внутриклеточных сигнальных каскадов вместе с перестройками цитоскелета. Во время этого процесса азурофильные и специфические гранулы сливаются с фагосомой и высвобождают в нее свое антимикробное содержимое. В то же время никотинамидадениндинуклеотидфосфатоксидаза (НАДФН-оксидаза) собирается из группы мембраносвязанных флавоцитохромов (цитохрома b₅₅₈, состоящего из субъединиц gp91^phox и p22^phox) и цитоплазматических компонентов (p47^phox, p67^phox, p40^phox, Rac) [30, 31]. Активность НАДФН-оксидазы приводит к образованию кислородных радикалов и продуктов их реакции. Эти продукты все вместе известны как активные формы кислорода (включая супероксидный радикал — O₂•¯, гидроксильный радикал — HO•, пероксид водорода — H₂O₂), которые поступают в фагоцитарную вакуоль, где они способствуют уничтожению микроорганизмов [31]. НАДФН-оксидаза имеет решающее значение для уничтожения микроорганизмов, так как отсутствие или нарушение функции этого фермента приводит к хронической гранулематозной болезни, которая характеризуется значительной предрасположенностью к бактериальной и грибковой инфекциям [32].

Необходимо отметить, что дегрануляция инициируется уже в момент контакта нейтрофила с фагоцитируемым объектом, часть гранул, расположенных вблизи наружной клеточной мембраны, разрывается, их мембраны сливаются с клеточной мембраной, а содержимое высвобождается во внеклеточное пространство [11]. Но что характерно, дегрануляция во внеклеточное пространство и в фаголизосому регулируется дифференцированно. Первый вариант дегрануляции определяет последовательность мобилизации, в которой в первую очередь в ответ на стимулы дегранулируют более легкие гранулы (секреторные везикулы > желатиназные гранулы > специфические гранулы > азурофильные гранулы). При последнем варианте дегрануляции (образование фаголизосом) с фагоцитарной вакуолью преимущественно сливаются азурофильные и специфические гранулы [5], что позволяет сразу доставлять в фагосому максимально полный набор антибиотических соединений и обеспечивать функционирование НАДФН-оксидазы.

Говоря о регуляции процесса фагоцитоза, следует отметить, что в ходе фагоцитоза в течение 6 ч усиливается экспрессия 305 генов и снижается — 297 [33]. В соответствии с представлением о нейтрофилах как первой линии защиты эти исследования показали усиление экспрессии различных провоспалительных медиаторов в нейтрофилах вскоре после начала процесса фагоцитоза. Среди таких генов были гены, кодирующие хемокины и цитокины, необходимые для привлечения макрофагов, Т-клеток и нейтрофилов и для модуляции их воспалительного ответа [моноцитарный хемотаксический белок MCP-1, также известный как CCL2, макрофагальные ингибиторные белки MIP-1α (CCL3), MIP-2α (CХCL2), MIP-2β (CХCL2), MIP-3α (CCL20), онкостатин М и IL-1β] [33, 34]. Следом за ранним провоспалительным ответом нейтрофилы инициируют дальнейший транскрипционный ответ, способствующий апоптозу и дальнейшему поглощению и перевариванию макрофагами. На этом этапе усиливается экспрессия генов, кодирующих проапоптические белки, включая медиаторы и рецепторы внешнего апоптического пути (TNFα, TRAIL, TNFR-1 и TRAILR), каспазы 1 и ВАХ (белка Bcl-2-семейства), а также членов TLR2-пути проведения сигнала (TLR2, киназы-1, ассоциированной с рецептором IL-1β, каспазы-8, IL-1β, антагониста рецептора IL-1β и легкой цепи транскрипционного фактора NFκB – NFκB1) [33]. Важно, что фагоцитоз-индуцированный апоптоз отменяется ингибированием белкового синтеза, что определенно указывает на регуляцию апоптоза нейтрофилов на трансляционном уровне [35].

Даже гибель нейтрофилов в очагах воспаления можно рассматривать как защитную реакцию макроорганизма. Установлено, например, что псевдотуберкулезные бактерии инактивируются не столько за счет фагоцитарных реакций, сколько в результате гибели нейтрофилов с накоплением в очагах воспаления продуктов распада ядер [36].

4. Нейтрофильные внеклеточные ловушки

В последние несколько лет интерес к «внеклеточному» функционированию нейтрофилов резко возрос благодаря обнаружению так называемых нейтрофильных внеклеточных ловушек — NET (neutrophil extracellular traps) — внеклеточных нитей ДНК, связанных с пептидами и белками [37].

Со времени первого описания [38] феномен NET считается альтернативой гибели нейтрофилов либо в результате апоптоза, либо в результате пироптоза. Механизмы, лежащие в основе NETosis (как назвали этот путь клеточной гибели), были частично определены in vitro, как правило, путем анализа нейтрофилов, стимулированных в течение 1–3 ч с помощью форбол-12-миристат-13-ацетата в бессывороточных условиях или с очень низкими концентрациями сывороточных белков [39]. NETosis в таких экспериментальных условиях зависит от присутствия основной нейтрофильной сериновой протеазы эластазы [40], миелопероксидазы [41] и активной НАДФН-оксидазы [42]. Следовательно, NETosis не следует ожидать у пациентов с дефицитом миелопероксидазы, относительно распространенным наследственным заболеванием, или с хронической гранулематозной болезнью, которая является более тяжелым иммунодефицитом, характеризующимся неспособностью нейтрофилов продуцировать активные формы кислорода [43]. Поскольку дефицит миелопероксидазы не приводит к тяжелым клиническим проявлениям, можно предположить, что NETosis, как определено выше, играет незначительную (если таковая существует) роль в иммунной защите. Аналогичным образом пациенты с синдромом Папийона – Лефевра, нейтрофилы которых не имеют ни эластазы, ни других сериновых протеаз и, следовательно, не могут поддерживать NETosis [44], не обладают повышенной восприимчивостью к системным инфекциям и, как правило, страдают только тяжелыми заболеваниями пародонта [45]. Было показано, что NET захватывают бактерии [46], грибы [47] и даже вирусы [48] и могут обеспечивать частичную защиту Т-клеток от заражения вирусом иммунодефицита человека [49]. Есть исследования, которые ставят под сомнение первоначальное наблюдение, что сети уничтожают захваченные бактерии [50]. Тем не менее, вероятно, улавливание жизнеспособных бактерий будет сдерживать микроорганизмы и таким образом предотвращать распространение инфекции.

По некоторым данным, NET способствуют патогенезу некоторых аутоиммунных заболеваний, при которых целевые антигены часто являются составляющими NET, включая ДНК, а также миелопероксидазу и протеиназу 3, как это наблюдается при системной красной волчанке и гранулематозе Вегенера [51].

Можно отметить и условно внеклеточный вариант умерщвления микроорганизмов нейтрофилами с помощью сети цитонем, которые представляют собой нитчатые тубуловезикулярные отростки живых нейтрофилов [52].

5. Нейтрофильные гранулоциты и системные воспалительные заболевания

Во время системных инфекций, приводящих к сепсису, тонко настроенные механизмы, которые регулируют последовательное рекрутирование нейтрофилов и моноцитов, становятся нерегулируемыми [53]. Клинически сепсис определяется инфекцией, сопровождающейся несколькими из следующих симптомов: лихорадкой, увеличением или уменьшением количества лейкоцитов, тахипноэ, отеком, гемодинамическими изменениями и высокими концентрациями хемокинов и С-реактивного белка в сыворотке [54, 55].

По мере обострения сепсиса развивается септический шок, приводящий к полиорганной недостаточности [55–57]. Кроме того, любая задержка иммунного ответа увеличивает смертность, а септический шок имеет самые высокие показатели смертности среди всех болезненных состояний инфекционной природы [58]. Хотя рекрутирование нейтрофилов является ключевым для защиты хозяина от инфекции, их избыточная мобилизация может привести к повреждению тканей организма.

В моделях эндотоксемии на людях и сепсиса на мышах высокие концентрации цитокинов и хемокинов, циркулирующих в плазме крови, нарушают процесс хемотаксиса нейтрофилов, активируя одновременно как нейтрофилы, так и эндотелий. Это также может привести к длительной иммуносупрессивной фазе. Например, действие высоких концентраций хемокинов плазмы на нейтрофилы приводит к снижению активности хемокиновых рецепторов у пациентов с тяжелой септической патологией [59].

Хотя и у людей, и у мышей наблюдаются сходные симптомы сепсиса, а механизмы, которые были объяснены на мышах, полезны для понимания сепсиса у людей, между экспериментальным и клиническим сепсисом существуют заметные различия. Во-первых, концентрации бактерий и бактериальных компонентов в кровообращении, а также их роль в прогрессировании заболевания отличаются у мышей и людей, поскольку грызуны гораздо более устойчивы к инфекциям по сравнению с людьми [60]. Кроме того, есть мнение, что критический компонент тяжелого сепсиса у людей — полиорганная недостаточность — не наблюдается у грызунов в полном объеме, потому что мыши, которые получают высокие дозы липополисахаридов, умирают до того, как у них могут развиться эти осложнения [61].

6. Пластичность нейтрофильных гранулоцитов

Все больше данных свидетельствует о наличии различных функциональных подгрупп нейтрофилов, которые ответственны за различные роли в защитно-приспособительных реакциях организма во время инфекций, воспалений и рака [62–66]. У мышей, инфицированных бактерией Staphylococcus aureus, устойчивой к метициллину (MRSA), наблюдали три отдельные популяции нейтрофилов [66]. Каждая из этих популяций обладала уникальными спектрами продукции цитокинов и хемокинов, а также способностью экспрессировать поверхностные TLR и CD49d/CD11b. Как правило, нейтрофилы мышей с умеренным проявлением системной воспалительной реакции имели провоспалительный фенотип (IL-12⁺CCL3⁺), в то время как нейтрофилы мышей с тяжелой формой синдрома системного воспалительного ответа — противовоспалительный (IL-10⁺CCL2⁺) [66]. Эти «провоспалительные» и «противовоспалительные» нейтрофилы могут регулировать направление иммунного ответа при инфекции путем поляризации макрофагов М1 или М2 соответственно [67]. Подобные фенотипы нейтрофилов наблюдались у мышей с опухолями [68]. У добровольцев, которым вводили липополисахариды, также идентифицированы разные популяции нейтрофилов по сравнению с людьми, не получавшими липополисахаридов [64, 69].

Однако в описанных выше случаях нельзя исключить, что нейтрофилы корректировали свои фенотипы в соответствии с инфекцией или стрессором и не были отдельными линиями. Действительно, нейтрофилы довольно пластичны и способны к фенотипическим изменениям. При хроническом воспалении нейтрофилы обнаруживают различный набор молекул адгезии и хемокиновых рецепторов [70]. Патогены также способны вызывать фенотипические изменения нейтрофилов. Например, при инфицировании мышей Trypanosoma cruzi нейтрофилы принимают противовоспалительный фенотип с продукцией IL-10, одновременно ингибируя продукцию интерферона-γ и пролиферацию Т-клеток [71]. При взаимодействии нейтрофилов с инвариантными натуральными киллерами (iNKT) CD1d-зависимым образом нейтрофильный противовоспалительный фенотип переходил в провоспалительный фенотип [72], что особенно интересно, поскольку клетки iNKT могут распознавать аутоантигены и бактериальные антигены и продуцировать различные цитокины [73, 74].

7. Нейтрофильные гранулоциты и адаптивный иммунитет

Нейтрофилы также модулируют важные компоненты адаптивного иммунного ответа и могут регулировать активность В- и Т-клеток [75]. Нейтрофилы продуцируют фактор, активирующий В-клетки (BAFF, также известный как стимулятор лимфоцитов В), и лиганд, индуцирующий пролиферацию (APRIL), которые необходимы для выживания В-клеток и их активации [76]. В селезенке активация нейтрофилов с помощью липополисахаридов приводит к образованию BAFF, APRIL и IL-21, которые воздействуют на В-клетки маргинальной зоны, ответственные за продукцию антител к Т-независимым антигенам [77].

Нейтрофилы могут служить в качестве иммуносупрессоров, ингибируя пролиферацию и активацию Т-клеток, вероятно, благодаря значительному количеству аргиназы 1, присутствующей в нейтрофильных азурофильных гранулах, и продукции активных форм кислорода [69, 61]. С другой стороны, нейтрофилы могут также функционировать как антигенпрезентирующие клетки. Во время стимуляции интерфероном-γ в нейтрофилах повышается уровень белков основного комплекса гистосовместимости II класса вместе с костимулирующими молекулами [78]. В результате нейтрофилы могут способствовать дифференцировке Th1 и Th17.

Таким образом, нейтрофилы можно рассматривать не только как профессиональные фагоциты, но и как клетки, способные выполнять значительный набор специализированных функций [79]. Они являются участниками и регуляторами многих процессов, таких как острое повреждение и репарация, рак [80], аутоиммунитет и хроническое воспаление [81]. Нейтрофилы также способствуют адаптивному иммунитету, облегчая развитие специфических адаптивных иммунных ответов или направляя последующий адаптивный иммунный ответ.

Активированные нейтрофилы способны продуцировать цитокины, хемокины и другие биологически активные соединения. Конечно, из-за значительной редукции трансляционного аппарата уровень такой продукции очень низкий, но если учесть, в каком количестве нейтрофилы скапливаются в очагах воспаления, не исключено, что такой синтез может иметь биологическое значение, при этом главным «оружием» нейтрофилов являются соединения, синтезированные в процессе гранулоцитогенеза в костном мозге. Гранулы нейтрофилов содержат широкий спектр биологически активных веществ (дефенсины, кателицидины, протеазы, лактоферрин, миелопероксидаза и др.), которые не только являются антимикробными соединениями, но и проявляют различные иммунорегуляторные свойства [82–86].