Функции нейтрофилов и их роль в системе иммунитета

Нейтрофилы выполняют свои эффекторные функции благодаря способности распознавать чужеродные субстанции. В ходе последовательных реакций осуществляется комплекс следующих событий: фагоцитоз и внутриклеточное переваривание, высвобождение бактерицидных цитотоксических факторов при дегрануляции во внеклеточное пространство, продукция АФК и ряда хемокинов, образование внеклеточных ловушек. Собственная продукция нейтрофилами цитокинов влияет на активацию клеточного ответа Th1 или Th2, обеспечивая взаимодействие звеньев гуморального и клеточного иммунитета [Di Carlo et al., 2001].

Фагоцитоз

Нейтрофилы интернализуют как опсонизированные, так и неопсонизированные частицы. Фагоцитоз опсонизированных частиц является рецепторно-опосредованным. Наиболее важными для этого процесса считаются экспрессируемые на поверхности нейтрофилов рецепторы для иммуноглобулинов Fc-рецепторы (FcгRIIA, или CD32) и для фрагмента компонента системы комплемента CR3, а также корецепторы к ним FcгRIIIB (CD16) и CR1, соответственно. Низкоафинные FcгR не только взаимодействуют с опсонизированными иммуноглобулинами микроорганизмами, но и играют важную роль в активации нейтрофилов иммунными комплексами [Coxon et al., 2001].

Помимо рецепторов к IgG на поверхности нейтрофилов выявлены рецепторы к другому классу иммуноглобулинов — IgA, которые, как полагают исследователи, самостоятельно или в качестве корецепторов к FcгRIIA участвуют в усилении фагоцитоза и процессов дегрануляции и индукции окислительного взрыва, а также рецепторы к IgЕ, что может объяснить участие нейтрофилов в аллергическом ответе [Mazengera and Kerr, 1990; van der Steen et al., 2012; Monteseirin et al., 2001].

Сигнальные пути, запускаемые в процессе фагоцитоза Fc-рецепторами и рецепторами к компонентам комплемента, имеют ряд различий. Поглощение опсонизированного антителами микроорганизма происходит при их контакте с FcгRIIA на поверхности нейтрофилов, фосфорилировании цитоплазматических сигнальных последовательностей ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif) при участии тирозиновых киназ, которые состаляют ключевой путь: Src-киназы /ITAMs/Syk-киназа. Syk-киназа фосфорилирует ряд белков, участвующих в запуске фагоцитоза, процессe слияния мембран и формирования фагосомы [Kobayashi et al., 1995; Garcнa-Garcнa and Rosales, 2002]. Внутри фагосомы выделяются АФК, сопутствующие развитию окислительного стресса, и протеолитические ферменты. Респираторный взрыв, сопровождающий Fc-опосредованный фагоцитоз, имеет немитохондриальную природу, он происходит при усиленной продукции АФК ферментным комплексом NADPH-оксидазы в процессе потребления кислорода, не связанного с дыханием и потреблением энергии для метаболизма [Suh et al., 2006].

Во втором случае, при фагоцитозе частиц, опсонизированных фрагментом комплемента iС3b с участием рецептора СR3, задействован механизм активации нейтрофилов, независимый от содержания ионов свободного Ca2+ в цитоплазме [Lew et al., 1985]. Сам по себе комплементопосредованный фагоцитоз не приводит к развитию респираторного взрыва. Этот путь фагоцитоза возможен лишь при наличии дополнительных факторов активации, которые фосфорилируют корецептор CR1, после чего увеличивается активность рецептора СR3 [Zhou and Brown, 1994]. Вероятно, два вышеописанных механизма активации фагоцитоза являются взаимосвязанными, например, через активацию Syk-киназы [Tohyama and Yamamura, 2006]. Описаны эффекты усиления окислительного стресса и развития апоптоза в нейтрофилах при одновременной активации двух механизмов фагоцитоза. При этом в роли агониста выступает комплементопосредованный механизм [Zhou and Brown, 1994].

Существует несколько точек зрения на то, какой механизм активации фагоцитоза превалирует при уничтожении микроорганизма: окислительный или неокислительный. Ранее считалось, что действие свободных радикалов и других АФК, продуцируемых NADPH-оксидазой, а также продуктов миелопероксидазы, обеспечивает достаточную токсичность, чтобы разрушить бактерию. В настоящее время полагают, что процесс разрушения бактерий происходит благодаря первичной роли высвобождаемых из гранул ферментов в фагосому и переваривания патогена. Например, нарушение сборки ферментного комплекса NADPH-оксидазы и уменьшение продукции АФК при хроническом грануломатозе в ряде случаев не отменяет сохранение резистентности к некоторым микроорганизмам [Reeves et al., 2002]. Техника направленного мутагенеза позволила также оценить влияние таких белков, как эластаза, катепсин G, содержащихся в гранулах, на эффективность микробицидной активности в мышиных моделях [Tkalcevic et al., 2000]. Нарушение продукции этих белков приводят к невозможности разрушения микроорганизма даже при нормальных значениях продукции АФК. Однако продукция АФК влияет на физико-химические параметры в гранулах нейтрофилов [DeCoursey et al., 2003]. Обобщая, можно заключить, что внутрифагосомное разрушение микроорганизмов происходит по кислородзависимому ферментативному механизму.

При «состоявшемся» фагоцитозе бактерия захватывается мембраной нейтрофила со всех сторон, попадает в цитоплазму, где происходит ее разрушение, посредством активации сигнальных путей, запускающих процессы накопления АФК и высвобождения содержимого нейтрофильных гранул в образовавшуюся фагосому. Процесс захвата и активации киллинга происходит в результате образования комплекса, состоящего из фагосомы и специфической гранулы, затем, в течение десятков секунд, происходит слияние с азурофильными гранулами и высвобождение содержащихся в них микробицидных ферментов. При достижении оптимальных значений рН, при которых гидролитические ферменты могут переваривать микроорганизмы, с этим комплексом сливается лизосома и образуется фаголизосома [Segal et al., 1980].