Введение
Нейтрофилы (НФ) — самый распространенный тип лейкоцитов в периферическом кровообращении с характерной дольчатой структурой ядра и большим количеством гранул в цитоплазме. НФ в системе врожденного иммунитета представляют первую линию защиты хозяина от инфекций за счет фагоцитоза или освобождения гранулярных белков с антибактериальной активностью. V. Brinkmann и соавт. в 2004 г. сообщили о новом свойстве НФ, а именно об их способности формировать нейтрофильные внеклеточные ловушки (neutrophil extracellular traps, NETs) и высвобождать ДНК во внеклеточное пространство в виде нитей деконденсированного хроматина в комплексе с гранулярными и цитоплазматическими антибактериальными белками, обеспечивая высокую локальную концентрацию антимикробных молекул, которые эффективно убивают патогенные микроорганизмы [1]. Эта уникальная форма гибели клеток, отличная от апоптоза и некроза, так называемый НЕТоз в значительной степени зависит от действия никотинамидадениндинуклеотидфосфат-оксидазы (NADPH), генерирования реактивных форм кислорода (reactive oxigen species, ROS) в сочетании с действием нейтрофильной эластазы (neutrophil elastase, NE), миелопероксидазы (myeloperoxidase, MPO) [2] и протеин-аргинин дезаминазы 4 (protein arginine deiminase, PAD4) -зависимого дезаминирования гистонов [3].
Помимо участия в защите хозяина от инфекций, NETs играют важную роль в патогенезе многих воспалительных и аутоиммунных заболеваний [4]. NETs в большом количестве представлены в очагах воспаления. Неконтролируемый выброс NETs, содержащих компоненты с мощным цитотоксическим и провоспалительным действием может приводить к тканевой деструкции и нарушению иммунного гомеостаза через генерирование ROS и иммунных медиаторов. Обнаружение большого количества NETs в межворсинчатом пространстве при преэклампсии (ПЭ), в отличие от нормальной беременности, предполагает их роль в этом заболевании [5].
В настоящем обзоре представлены современные данные о биологии NETs, механизме их формирования, а также о потенциальной роли NETs в контексте современных представлений о ключевых звеньях патогенеза ПЭ — системного воспалительного заболевания беременных.
Патогенез преэклампсии
Преэклампсия (ПЭ) — мультисистемное специфическое для беременности заболевание, характеризующееся развитием de novo гипертензии и протеинурии, часто сопровождающееся признаками системного заболевания, такими как тромбоцитопения или повышенный уровень печеночных трансаминаз, и/или маточно-плацентарной дисфункцией [6]. Патогенез ПЭ, как полагают, связан с генерализованными процессами в материнском и фетальном компартментах.
Эндотелиальная дисфункция, нарушение процессов ангиогенеза, инвазии трофобласта и ремоделирования спиральных артерий матки идентифицированы как ключевые факторы в патогенезе ПЭ. Ранняя стадия заболевания (менее 34 недель гестации) — «плацентарный синдром», возникающий из-за дефектов развития плаценты. В первом триместре беременности при нормальном развитии плаценты инвазивный вневорсинчатый цитотрофобласт фетального происхождения мигрирует в спиральные артерии матки в децидуальной оболочке и миометрии, трансформируя мелкие высокорезистентные сосуды в сосуды большего калибра с низким сопротивлением и формируя сосудистые синусы в маточно-плацентарной зоне (МПЗ), обеспечивающие питание растущего плода [7].
При нормально протекающей беременности клетки цитотрофобласта инвазируют спиральные артерии глубоко до уровня миометрия. Неполное ремоделирование материнских спиральных артерий, ассоциированное с неспособностью цитотрофобласта дифференцироваться от пролиферативного эпителиального до инвазивного эндотелиального фенотипа приводит к развитию плацентарной ишемии [8]. Полагают, что окислительный стресс, аномальная функция маточных NK (uterine NK, uNK) клеток в МПЗ, генетические факторы и факторы микроокружения могут вносить вклад в развитие ПЭ. Поздняя фаза (более 34 недель) считается «материнским синдромом», возможно, связанным с генетической предрасположенностью матери к сердечно-сосудистым и метаболическим нарушениям в сочетании с физиологическим старением плаценты. Для этой фазы характерны избыточная выработка антиангиогенных факторов и эндотелиальная дисфункция [9].
В норме инвазия трофобласта и ремоделирование спиральных артерий в значительной степени регулируются иммунной системой матери. ПЭ ассоциирована с хронической иммунной активацией, выражающейся в повышении продукции провоспалительных и снижении регуляторных и противовоспалительных цитокинов. В течение инвазии трофобласта децидуальная оболочка, формирующая материнскую часть плаценты, содержит большое количество иммунных клеток, необходимых для успешной миграции клеток трофобласта в течение имплантации [10]. uNK клетки, представляющие самую большую популяцию лейкоцитов в децидуальной строме на ранних сроках беременности, играют важную роль в создании толерогенного микроокружения для развивающегося плода, а также участвуют в регуляции трофобластной инвазии и ремоделировании спиральных артерий [11].
Макрофаги и дендритные клетки играют интегральную роль в инвазии трофобласта, ремоделировании спиральных артерий и в формировании децидуальной оболочки. Регуляторные Т-клетки и регуляторные цитокины контролируют функцию воспалительных клеток, обеспечивая успешную инвазию трофобласта [12, 13]. Дендритные клетки, представленные в децидуальном компартменте, обеспечивают доминирование ответа Т-хелперов 2 в матке и плаценте, необходимого для развития и поддержания иммунотолерантности матери к полуаллогеному плоду [14]. В создании толерогенного микроокружения в МПЗ принимают участие иммунорегуляторные клетки врожденного и адаптивного иммунитета и их молекулярные медаторы. Иммунные клетки, представленные в децидуальной оболочке матки на протяжении беременности, продуцируют цитокины и ангиогенные факторы, необходимые для нормального протекания беременности. Данные многочисленных работ подтверждают вовлечение клеток иммунной системы в патогенез ПЭ.
При физиологической беременности иммунная система играет ключевую роль на всех стадиях гестационного процесса, обеспечивая, наряду с выполнением своей основной функции — защиты от инфекционных агентов, благоприятное для развивающегося плода толерантное микроокружение в зоне контакта мать—плод. Становление иммунной толерантности к антигенам, кодируемым полиморфными генами главного комплекса гистосовместимости, наследуемыми от отца, является ключевым фактором успешной беременности у плацентарных млекопитающих, позволяющим избегать иммунного отторжения полуаллогенного плода при контакте с иммунной системой матери, которое может проявляться как ранняя потеря беременности, преждевременные роды, задержка роста плода и ПЭ.
Беременность, осложненная ПЭ, ассоциирована с нарушением иммунорегуляторного баланса в локальном иммунном микроокружении, который может быть потенциально опасным и приводить к нарушениям развития плаценты. Иммунные аномалии в плаценте и материнской циркуляции, такие как избыточная активация в системе комплемента и повышение системной и локальной продукции воспалительных TX1 и TX17 цитокинов (TNF-α и IL-17), а также снижение супрессорных регуляторных T-клеток и TX2 цитокинов (IL-10 и IL-4) ПЭ приводят к развитию хронического неконтролируемого воспаления и предшествуют клиническим проявлениям ПЭ. Очевидно, пусковыми механизмами патогенеза ПЭ являются гипоксия плаценты, а также системная и локальная продукция антиангиогенных и воспалительных факторов [15—17].
Поверхностная неглубокая плацентация в условиях окислительного стресса приводит к повышенному освобождению микрочастиц плацентарного происхождения и цитокинов, а также к дисбалансу антиогенных факторов. Очевидно, снижение плацентарной перфузии вследствие аномальной дифференцировки трофобласта ассоциировано с повышением уровня синцитиотрофобластных микрочастиц (syncytiotrophoblast microparticles, STBM), поступающих в межворсинчатое пространство, где они вступают в контакт с материнской кровью и взаимодействуют с иммунными клетками, включая циркулирующие НФ и эндотелиоциты. Взаимодействие лейкоцитов с STBM может усиливать эндотелиальную деструкцию через освобождение цитокинов и генерирование ROS [5]. STBM детектированы в плазме женщин с нормальной беременностью, но их уровень в материнской циркуляции повышен в значительно большей степени при беременности, осложненной ПЭ [18]. Концентрация STBM зависит от гестационного возраста и повышается в течение беременности, что, по-видимому, прямо отражает уровень плацентарной гипоксии и апоптоза [19].
Развитие и созревание плаценты — сложный процесс, который требует координированной регуляции инвазии трофобласта и его дифференцировки и пролиферации в децидуальной оболочке матки. Плацентарная недостаточность, которая играет важную роль в развитии ПЭ, может приводить к развитию процессов ишемии и реперфузии в плаценте. Колебания между низким и высоким насыщением кислородом в микроокружении плаценты, т.е. гипоксия/реоксигенация, связаны с дисбалансом в системе ангиогенеза, разрушением эндотелия сосудов, сердечно-сосудистыми осложнениями, усилением воспалительного ответа [20]. Гипоксия и реоксигенация в течение ПЭ повышают вероятность развития окислительного стресса, определяемого как дисбаланс между генерированием ROS и уровнем антиоксидантной защиты. Окислительный стресс в плаценте является ключевым промежуточным этапом в патогенезе ПЭ. Таким образом, возможный механизм нарушения плацентарной перфузии, вторичной к дефицитной инвазии эндометриальных артерий, это нарушение баланса гипоксия/реоксигенация. Повышение в плаценте уровня факторов транскрипции и панели генов, индуцированных гипоксией, свидетельствует о важном вкладе гипоксии в патогенез ПЭ [21].
На ранних стадиях имплантации плодное яйцо находится в среде с низким содержанием кислорода (2,5% О2), что способствует пролиферации клеток трофобласта. Физиологически низкий уровень насыщения кислородом — важный регулятор плацентарной функции, так как он индуцирует активацию клеточного ответа на гипоксию, опосредуемый гипоксия-индуцибельными факторами (hypoxia-inducible factor, HIF-1α и HIF-2α). Перед инвазией пролиферирующий трофобласт заякоривает бластоцисту в стенке матки и закупоривает концы спиральных артерий в децидуальной оболочке, формируя вневорсинчатое пространство и обеспечивая приток материнской крови во вновь образованные синусы. При этом происходит повышение давления кислорода, генерирование окислительного стресса, усиление дифференцировки трофобласта от пролиферативного к инвазивному фенотипу и ремоделирование спиральных артерий. HIF-1α и HIF-2α экспрессированы на высоком уровне в пролиферирующем трофобласте и плаценте женщин с ПЭ [22].
Важную роль в ангиогенезе и поддержании функции эндотелиальных клеток играют широко представленные в сыворотке биомолекулы — фактор роста эндотелия сосудов (vascular endothelial growth factor, VEGF) и плацентарный фактор роста (placental growth factor, PLGF). Антагонисты VEGF и PLGF — противоангиогенные факторы — растворимая fms-подобная тирозин киназа 1 (soluble fms-like tirosine kinase-1, sFlt-1) и растворимый эндоглин (soluble endoglin, sEng) проявляют антиангиогенное действие через связывание с проангиогенными белками VEGF и PLGF и нейтрализацию их биологической активности. Нарушения в системе регуляции ангиогенеза играют ключевую роль в патофизиологии ПЭ. Повышение концентрации антиангиогенных факторов в материнском кровотоке и снижение уровня проангиогенных медиаторов выявлены в плаценте женщин с клиническим диагнозом ПЭ [23, 24].
Ангиогенные факторы и их рецепторы являются важными регуляторами эмбрионального васкулогенеза в ранней плаценте (<34 недель гестации). Flt1 — эндотелиальный клеточный поверхностный рецептор для VEGF и PlGF. Растворимая сплайсированная изоформа Flt1-sFlt1 является растворимым рецептором для VEGF и PLGF. Избыточная продукция sFlt1 и низкий уровень PlGF при ПЭ приводят к снижению уровня свободного VEGF, тем самым подавляя плацентарный ангиогенез [25].
sEng — еще один антиангиогенный фактор плацентарного происхождения — корецептор TGFβ1, высоко экспрессирован на клетках сосудистого эндотелия и на синцитиотрофобласте. sEng связывает и нейтрализует TGF-β, нарушая TGF-β-сигнальный путь в сосудистом эндотелии и подавляя активацию эндотелиальной синтазы оксида азота (NO). sEng усиливает деструктивные изменения в сосудах, опосредуемые sFlt1, индуцируя тяжелый ПЭ-подобный синдром [26]. Очевидно, циркулирующие sEng и sFlt1, каждый из которых вносит вклад в развитие эндотелиальной дисфункции, участвуют в патофизиологии ПЭ. Уровень sEng в сыворотке женщин с ПЭ повышается за 2 месяца до появления клинических признаков и коррелирует с тяжестью заболевания [27].
Развитие и функция плаценты связаны с важными морфологическими и физиологическими изменениями, необходимыми для эффективного взаимодействия между матерью и плодом, а также со специфичной для беременности секрецией гормонов и иммуномодуляторов. В настоящее время известно влияние ренин-ангиотензиновой системы (РАС) на физиологические изменения, связанные с беременностью. Изменения в системной регуляции РАС необходимы для гемодинамической адаптации матери к беременности, но также могут быть вовлечены в патофизиологию некоторых нарушений, включая ПЭ [28].
РАС представляет собой сигнальный каскад, который играет важную роль в регуляции кровяного давления и в поддержании электролитного баланса. Наряду с классической системной РАС компоненты этой системы синтезируются во многих органах, включая матку и плаценту, и представляют собой локальную РАС [29]. На ранних сроках беременности плацентарная экспрессия рецепторов ангиотензина 1-го и 2-го типов (AT1R и AT2R) усиливается под действием гипоксии, которая играет решающую роль в плацентарной перфузии, главным образом путем регуляции трофобластической инвазии и ремоделирования маточных спиральных артерий. Однако при длительной гипоксии после первого триместра экспрессия AT1R и AT2R в маточно-плацентарной зоне остается высокой, и их чрезмерная активация вызывает значительное повышение уровня циркулирующих антиангиогенных факторов, sFlt1 и sEng [30], а также снижение уровня PLGF в клетках трофобласта [31].
Активация AT1R также способствует развитию окислительного стресса путем стимуляции NADPH-оксидазы. Агонистические аутоантитела к AT1R (AT1-AA) выявили у женщин с ПЭ и исследовали их роль в патогенезе этого заболевания. AT1-AA связываются с AT1R на разных клетках, в том числе на клетках трофобласта, и стимулируют продукцию факторов, связянных с паогенезом ПЭ. Регуляторная роль AT1-AA не вполне ясна, но многие факты указывают, что нарушения в РАС могут влиять на деструктивные изменения в плаценте, такие как аберрантное ремоделирование спиральных артерий и снижение маточно-плацентарного кровотока, приводящие к развитю ПЭ.
Развитие и созревание плаценты — сложный процесс, который требует координированной регуляции инвазии трофобласта и его дифференцировки и пролиферации в децидуальной оболочке матки. Плацентарная недостаточность, которая является следствием неадекватного ремоделирования маточных артерий, перфузирующих межворсинчатое пространство, играет важную роль в ПЭ. Это может приводить к развитию процессов ишемии-реперфузии в плаценте.
Колебания между низким и высоким насыщением кислородом в микроокружении плаценты, т.е. гипоксия и реоксигенация, связаны с дисбалансом в системе ангиогенеза, разрушением эндотелия сосудов, сердечно-сосудистыми осложнениями, усилением воспалительного ответа. Гипоксия/реоксигенация при ПЭ повышают вероятность развития окислительного стресса, определяемого как дисбаланс между генерированием ROS и уровнем антиоксидантной защиты. Окислительный стресс в плаценте является ключевым промежуточным этапом в патогенезе ПЭ. Таким образом, возможный механизм нарушения плацентарной перфузии, вторичной к дефицитной инвазии эндометриальных артерий, представляет собой нарушение баланса гипоксия/реоксигенация. Повышение в плаценте уровня факторов транскрипции и панели генов, индуцированных гипоксией, свидетельствует о важном вкладе гипоксии в патогенез ПЭ [21].
Плацентарные нарушения, регистрируемые при ПЭ, включают аномальное ремоделирование спиральных артерий матери вневорсинчатым цитотрофобластом, повышенное образование трофобластного дебриса, а также дисбаланс ангиогенных факторов и воспалительных цитокинов плацентарного происхождения. Материнский синдром связан с системным разрушением эндотелия сосудов и избыточной активацией воспалительного ответа в системе врожденного иммунитета [26]. Нарушение плацентарного васкулогенеза является фактором риска при акушерской патологии, такой как ПЭ или потеря беременности [32].
В последнее десятилетие показана важная роль Микро РНК (miRNA) в модуляции нормальной и патологической иммунной функции в экспериментальных исследованиях, в которых нарушение регуляции miRNA характеризует заболевания, связанные с чрезмерным или неконтролируемым воспалением. Известно, что miRNA представляют собой эволюционно консервативные малые некодирующие РНК длиной 19—23 нуклеотида, которые играют важную роль по многих биологических процессах, включая дифференцировку, метаболизм и клеточную физиологию. miRNA функционируют как ключевые регуляторы иммунного ответа в условиях нормальной физиологии и при патологических процессах, включая воспалительные заболевания. В последнее десятилетие важная роль miRNA в модуляции нормальной и патологической иммунной функции показана в экспериментальных исследованиях, в которых нарушение регуляции miRNA характеризует заболевания, связанные с чрезмерным или неконтролируемым воспалением. Важную роль в модуляции воспаления miRNA играют, осуществляя негативную регуляцию сигнальных путей, в частности TLR4/NF-kB, что приводит к повышению экспрессии воспалительных цитокинов, IL-6, IL-8, IL-1β или TNF-α [33]
Таким образом, ПЭ является одним из «главных акушерских синдромов», при котором множественные, а иногда и перекрывающиеся патологические процессы активируют основной механизм, приводящий к развитию внутрисосудистого воспаления и стрессу синцитиотрофобласта [34].
Нейтрофильные внеклеточные ловушки
В системе врожденного иммунитета человека НФ или полиморфноядерные лейкоциты формируют первую линию защиты хозяина против патогенов. Они составляют значительную часть популяции эффекторных клеток, играющих важную роль в иммунной защите благодаря их способности выполнять различные эффекторные функции. Они одними из первых привлекаются в сайты воспаления после инфицирования, при неконтролируемой активации НФ могут участвовать в деструкции тканей при многих заболеваниях, часто усиливая воспаление. Они также ответственны за поддержание тканевого гомеостаза, даже в отсутствие патогенов [35]. НФ экспрессируют широкий спектр мембранных рецепторов, способных эффективно распознавать патогенные микроорганизмы и реагировать на стимулы микроокружения, которые регулируют их функции, такие как активация, миграция, генерирование ROS, секреция иммунных медиаторов. Как отмечено выше, в 2004 г. V. Brinkmann и соавт. описали новый механизм, с помощью которого НФ способны усиливать киллинг и элиминацию внеклеточных патогенов путем формирования NETs, которые представляют собой большие внеклеточные нитеподобные структуры, состоящие из ядерных и цитозольных белков, собранных на платформе деконденсированного хроматина [1].
Формирование NETs in vitro впервые описано после стимуляции НФ форбол-12-миристат-13-ацетатом (ФМА), активирующим протеинкиназу С и запускающим продукцию ROS. Белки, идентифицированные в NETs при стимуляции нейтрофилов ФМА, включают гистоны, серинпротеазу, NE, MPO, кальпротектин, кателицидины, дефензины и актин [2]. ДНК является одним из основных компонентов NETs [36]. Волокна ДНК, из которых состоят сети, обладают мощными антибактериальными свойствами [37]. Помимо ДНК, NETs включают большую группу гистонов, таких как H1, H2A, H2B, H3 и H4, которые составляют около 70% всех белков, связанных с NETs [38]. NETs формируются и выбрасываются во внеклеточное пространство во время процесса, сопровождающегося клеточной гибелью и называемого НЕТозом, который отличается от некроза и апоптоза [39].
Механизмы образования нейтрофильных внеклеточных ловушек
NET-индуцирующие стимулы включают бактерии, компоненты клеточных стенок грамположительных и грамотрицательных бактерий и бактериальный пептид fMLP, индуцирующий хемотаксис и дегрануляцию НФ, а также активирующий NADPH-оксидазу [40]. Триггерным механизмом НЕТоза могут служить другие стимулы, включая провоспалительные цитокины (TNF-α, IL-8), тромбоциты, активированные эндотелиальные клетки, NO, кристаллы моноурата натрия, плацентарный дебрис, аутоантитела [5, 41, 42] и фармакологические агенты, такие как ФМА, кальциевый (иономицин, А23187) и калиевый (нигерицин) ионофоры [2].
ФМА-индуцированный НЕТоз — NADPH-оксидаза-зависимый процесс. Стимуляция нейтрофилов ФМА приводит к активации NADPH-оксидазы через протеинкиназу C с вовлечением сигнального пути Raf-MEK-ERK и последующим генерированием ROS. Показано, что сигнальный путь Raf-MEK-ERK участвует в индукции НЕТоза через активацию NADPH-оксидазы и регуляцию экспрессии антиапоптотического белка Mcl-1, который может ингибировать апоптоз в пользу НЕТоза [43]. В его индукции могут участвовать различные внешние (многие микроорганизмы) и внутренние (пероксид водорода) стимулы, а также другие факторы, такие как конканавалин А. После активации NADPH-оксидаза превращает молекулярный кислород в супероксидный анион-радикал (02—) Ингибирование NADPH-оксидазы или нейтрализация ROS подавляют образование NET. Супероксидный анион-радикал дисмутирует спонтанно или при участии супероксиддисмутазы с образованием супероксида водорода, который является субстратом для наиболее активного фермента в нейтрофильных гранулах — MPO. MPO реагирует с супероксидом водорода и генерирует гипогалоидные кислоты. ROS окисляет различные типы молекул, включая ядерные кислоты, липиды и белки. MPO входит в состав белкового комплекса, локализованного в азурофильных гранулах — азуросомах, которые наряду с MPO содержат сериновые протеазы — NE, катепсин и азуроцидин. Перекись водорода вызывает диссоциацию азуросом, что способствует выходу сериновых протеаз из гранул в цитозоль. В цитозоле NE расщепляет F-актин, индуцируя диссоциацию цитоскелета и иммобилизацию НФ [44]. Затем сериновые протеазы перемещаются из цитозоля в ядро, где NE расщепляет гистоны, что приводит к деконденсации хроматина. MPO также проникает в ядро и усиливает действие NE. Кроме того, из цитоплазмы в ядро перемещается PAD4, кальций-зависимый фермент, который обеспечивает цитруллинирование гистонов (дезаминирование положительно заряженных аминокислотных остатков аргинина с образованием электронейтральных цитруллинов), что приводит к ослаблению связи гистонов с хроматином и его последующей деконденсации [45, 46]. PAD4 разрушает ионные связи, которые опосредуют прочную ассоциацию негативно заряженной ДНК с гистонами в плотно упакованных нуклеосомах. PAD4 способствует раскручиванию ДНК и образованию нитеподобных структур, формирующих сети.
При разрушении ядерной и гранулярной мембран с участием порообразующего белка газдермина D происходит цитостатическое связывание содержимого гранул с деконденсированным хроматином. Далее в цитоплазматической мембране образуются поры, также с участием газдермина, через которые хроматин поступает во внеклеточное пространство [47]. Формирование NETs сопровождается гибелью клеток [48].
Альтернативной формой классического или летального НЕТоза является NADPH-оксидаза-независимый витальный или прижизненный выброс внеклеточного хроматина, при котором клетки сохраняют свою жизнеспособность и эффекторные функции. Этот процесс развивается значительно быстрее летального НЕТоза и может происходить с выбросом как ядерной, так и митохондриальной ДНК (см. рисунок) [2].
Механизм формирования NETs (Papayannopoulos V., 2018 [2]).
У больных с сепсисом описан не связанный с гибелью клетки выброс хроматина, индуцированный взаимодействием TRL-4-активированных тромбоцитов с НФ без участия NADPH-оксидазы [49]. Подобные результаты, полученные на модели эндотоксемии у мышей после внутривенного введения Escherishia coli, подтверждают наличие протективного эффекта через образование NETs, которые захватывают и элиминируют бактерии. Формирование NETs происходит при взаимодействии активированных тромбоцитов с НФ и может быть подавлено истощением тромбоцитов или разрушением интегрин-опосредуемой связи между этими клетками [50].
После премирования гранулоцитарно-макрофагальным колониестимулирующим фактором и последующей кратковременной стимуляции посредством TLR4 и C5a рецептора комплемента жизнеспособные НФ способны генерировать NETs, содержащие митохондриальную, но не ядерную ДНК. Фармакологическая блокада генерирования ROS приводит к отмене формирования NETs [51].
Другие индукторы, такие как кальциевый ионофор A23187 и нигерицин, участвуют в запуске NADPH оксидаза- и MPO-независимых механизмов генерирования NETs. Таким образом, витальное формирование NETs и летальный НЕТоз имеют некоторые общие молекулярные пути, такие как транслокация NE и активация PAD4, однако они различаются по таким показателям, как природа стимулов (активация через TLRs или тромбоциты), а также время, необходимое для формирования NETs [52].
Формирование NETs и их высвобождение во внеклеточное пространство важно для эффективной защиты хозяина от патогенов. NETs, образуя физический барьер, облегчают деградацию факторов вирулентности бактерий и вирусов, тем самым предотвращая распространение микроорганизмов. Неограниченный выброс NETs, содержащих компоненты, которые оказывают мощное цитотоксическое и провоспалительное действие, может вызывать тканевую деструкцию и нарушение иммунного гомеостаза путем повышения продукции ROS и образования аутоантител [53]. При взаимодействии с клетками иммунной системы NETs индуцируют секрецию воспалительных цитокинов, включая IL-8, IL-6 и TNF-α [54]. NETs могут прямо модулировать функции Т-лимфоцитов, вызывая усиление поверхностной экспрессии маркеров активации, CD69 и CD25 на этих клетках [55], а также индуцируют дифференцировку TX-17 клеток, повышенный уровень которых выявлен при аутоиммунной патологии [56].
Нейтрофильные внеклеточные ловушки и преэклампсия
Высвобождение внутриклеточных молекул в результате гибели клеток, вызванной повреждением тканей, гипоксией/ишемией, клеточным старением и другими стрессорными факторами, связано с патологией беременности, включая ПЭ. Основной особенностью патофизиологии ПЭ является неспособность клеток фетального трофобласта проникать в маточные артерии, что приводит к снижению плацентарной перфузии с последующей ишемией. Этот локальный дефицит кислорода и питательных веществ связан с высоким уровнем гибели клеток трофобласта. При этом освобождаемые из погибающих клеток плацентарные факторы, такие как STBM и IL-8, способствуют активации НФ и индукции NETs [57].
Наряду с участием в защите хозяина от инфекций NETs вносят важный вклад в патофизиологию различных неинфекционных воспалительных (сердечно-сосудистые, легочные, онкологические) и аутоиммунных заболеваний, включая системную красную волчанку, ревматоидный артрит, васкулиты и др. Кроме того, описаны клинические наблюдения, согласно которым активация периферических нейтрофилов, повышение уровня STMB и свободной внеклеточной фетальной ДНК [58] в плазме беременных женщин с ПЭ дают основания предполагать участие NETs в патофизиологии этого заболевания [5, 59]. ПЭ ассоциирована с системной дисфункцией эндотелия и неконтролируемым избыточным воспалительным ответом матери. В течение ПЭ аномальная инвазия трофобласта и, как следствие, ишемия плаценты связаны с нарушением иммунного баланса и развитием хронического воспаления, характеризующегося продукцией ROS, провоспалительных цитокинов и аутоантител [60].
Иммунную активацию могут индуцировать эндогенные факторы, освобождаемые из разрушенных клеток через систему паттерн-распознающих рецепторов, к которым относятся TLRs (Toll-like receptor) врожденного иммунитета. TLRs, представленные в плаценте и клетках трофобласта беременных женщин, включают TLR-2, TLR-3, TLR-4 и TLR-9, но их экспрессия резко повышена только у женщин с ПЭ [61].
При тяжелых воспалительных заболеваниях, связанных с беременностью, большое количество NETs выявлено в межворсинчатом пространстве плаценты in vivo. Микрочастицы плацентарного происхождения участвуют в индукции NETs. Совместное культивирование in vitro активированных ФМА эндотелиальных клеток (ЭК) пуповинной вены с изолированными из периферической крови человека НФ приводит к формированию NET, которое частично зависит от продукции IL-8 активированными ЭК. При длительном совместном культивировании (18 ч) НФ и активированных ЭК большая часть ЭК погибает. Гибель ЭК отменяется при добавлении ДНКазы, которая разрушает NET, или ингибитора NADF-оксидазы, препятствующего НЕТозу, что свидетельствует о NET-индуцированном повреждении ЭК. Таким образом, активированные ЭК не только взаимодействуют с НФ в процессе трансмиграции, но также могут индуцировать НЕТоз и последующую гибель ЭК. Поскольку в условиях воспаления ЭК находятся в активированном состоянии, это взаимодействие может иметь тяжелые последствия для женщин с ПЭ [41].
Повышение количества NET, которое наблюдали при ряде патофизиологических состояний, включая сердечно-сосудистые, аутоиммунные, а также при хронических воспалительных заболеваниях, таких как ПЭ, коррелирует со степенью их повреждающего действия и выраженностью функциональных нарушений в тканях. При оценке in vitro влияния изолированных NETs и их компонентов на функциональную активность клеток хозяина, в частности на ЭК, показано, что при прямом взаимодействии NETs индуцируют дозозависимое цитотоксическое действие на ЭК. Отмечено, что гистоны и МПО ответственны за NET-опосредуемую цитотоксичность, так как предварительная инкубация NETs с антителами против гистонов или с ингибитором МПО, но не с ингибитором эластазы, приводит к снижению цитотоксичности [4].
Изучению потенциальной роли NETs в акушерской патологии посвящен ряд работ. Патогенез ПЭ связан с системными дисфункциональными изменениями в эндотелии и избыточной воспалительной реакцией матери, частично опосредованной освобождением плацентарного дебриса в материнскую циркуляцию, уровень депортации которого повышен при ПЭ [5]. S. Hahn и соавт. с использованием экспериментальной системы in vitro показали, что высокоочищенные плацентарные микрочастицы способны активировать НФ здоровых женщин, и активация сопровождается генерированием NETs, уровень образования которых прямо зависит от дозы микрочастиц и времени культивирования. Количество NETs в межворсинчатом пространстве у женщин с ПЭ резко повышено по сравнению со здоровыми беременными [62].
Заключение
Формирование NETs активированными нейтрофилами и их высвобождение в межклеточное пространство проливает новый свет на роль нейтрофилов в неспецифическом иммунном ответе организма. По данным многочисленных работ, NETs наряду с участием в защите хозяина от инфекций играют важную роль в патогенезе многих воспалительных и аутоиммунных заболеваниях.
Избыточный выброс NETs, оказывающих мощное цитотоксическое и провоспалительное действие, может приводить к тканевой деструкции и нарушению иммунного гомеостаза. Повышенное содержание NETs в плаценте женщин с преэклампсией, а также индукция НЕТоза синцитиотрофобластными микрочастицами или цитокинами предполагает их важную роль в патофизиологии этого заболевании. Преэклампсия — воспалительное заболевание, патогенез которого связан с системными дисфункциональными изменениями в сосудистом эндотелии и избыточной воспалительной реакцией матери. Плацентарные нарушения, регистрируемые при преэклампсии, включая аномальное ремоделирование спиральных артерий матки, повышенное образование трофобластного дебриса, а также дисбаланс ангиогенных факторов и воспалительных цитокинов плацентарного происхождения, идентифицированы как ключевые факторы в патогенезе преэклампсии.
В попытках определить основной механизм патогенеза преэклампсии в настоящее время разрабатываются многочисленные гипотезы, в том числе генетическая, метаболическая, иммунологическая, нейроциркуляторная и др. Недаром преэклампсию называют «болезнью гипотез». При этом каждая из гипотез в отдельности характеризует только часть изменений и не может объяснить весь симптомокомплекс, наблюдаемый при даной патологии. Представленные во многих работах результаты подтверждают участие НЕТоза в патофизиологии преэклампсии. Однако не ясно, индуцированы ли патологические изменения формированием NETs активированными НФ, которые посредством НЕТоза способствуют усилению провоспалительного ответа, а также нарушению свертывания крови и повышению риска тромбообразования, или они являются вторичными, индуцированными другими проявлениями плацентарной недостаточности. Очевидно, в основе этиологии такого мультифакторного синдрома, как преэклампсия, лежит комплекс нарушений, характеризующих это заболевание. Установление патогенетических механизмов преэклампсии поможет определить мишени для фармакологической коррекции и разработки таргетной терапии.
Участие авторов:
Концепция и дизайн исследования — Богданова И.М., Низяева Н.В.
Сбор и обработка материала — Богданова И.М., Артемьева К.А.
Написание текста — Богданова И.М.
Редактирование — Артемьева К.А., Болтовская М.Н.
Источник финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания Молекулярные, клеточные и иммунные механизмы развития патологических процессов в органах репродуктивной системы. №ЕГИСУ НИОКТР 122030200534-4.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.