Как известно, ДНК служит хранилищем всей информации, необходимой клетке для развития, поддержания своего существования и выполнения своей функции. Около двух метров хроматина (ДНК в комплексе с белками – гистонами) лежит в ядре каждой клетки в конденсированном (чудовищно свернутом) виде – немудрено и запутаться. Было бы очень скучно, если бы это сокровище не нашло бы применения получше, чем просто какое-то там хранилище информации. И такое применение нашлось!
Нейтрофилы – это самый распространенный тип белых клеток крови (их доля составляет 50-70%). Они обладают широким арсеналом, предназначенным для борьбы с патогенными микроорганизмами. Во-первых, нейтрофилы способны фагоцитировать (то есть попросту съедать) чужеродные частицы. Во-вторых, они могут генерировать активные формы кислорода – разномастные ионы, радикалы и перекиси, окисляющие жиры, белки и все что под руку попадется. В-третьих, они могут выбрасывать наружу содержимое своих специфических гранул, которое:
- Разрушает межклеточное вещество, облегчая проход другим иммунным клеткам;
- Убивает бактерии и дрожжи;
- Связывает необходимые для роста микробов вещества (например, витамин B12 и железо);
- Призывает в зону бедствия другие клетки иммунной системы.
Однако, для уничтожения некоторых патогенов этих средств оказывается недостаточно. Например, нити какого-нибудь грибка или плотные комки бактерий слишком большие чтобы их съесть, а ферменты гранул им нипочём. И тогда нейтрофил использует средство последнего шанса, которое по-научному называется “нетоз” (NETоз). Вначале, его ДНК освобождается от белков-гистонов и деконденсируется – теряет плотную упаковку. Затем ядро разрушается, и в цитоплазме ДНК смешивается с содержимым гранул. И наконец, мембрана нейтрофила лопается, и сеть из ДНК с навешенными на нее ферментами летит во врага. Микробы запутываются в этой сети, а ферменты их убивают.
Эти сети называются NET – neutrophil extracellular trap. В переводе с английского это “нейтрофильная внеклеточная ловушка”. Эта аббревиатура и определила название процесса – NETоз (нетоз).
Хоть нейтрофил и жертвует своей ДНК, ему совершенно не обязательно умирать при нетозе. Его ядро разделено на 3-5 сегментов. Нейтрофил может отшнуровать и выбросить один из этих сегментов, как древнеримский ретиарий, не утратив своей работоспособности – это называется витальным нетозом (в противовес суицидальному нетозу, когда нейтрофил умирает). Более того, даже потеряв всё своё ядро, нейтрофил может некоторое время жить, как зомби, сохраняя фагоцитарную активность.
Кроме прямого уничтожения патогенных микроорганизмов, есть у NET и другие полезные свойства. Так, NET стимулирует тромбообразование, а также сильно активирует иммунный ответ (ДНК вне клетки – не шутка, знаете ли). При подагре образование NET ведет к облегчению боли от кристаллов в суставе, так как ферменты NET уничтожают сигнальные молекулы воспаления. О важности нетоза говорит тот факт, что мыши с мутациями, нарушающими запуск этого процесса, часто страдают от грибковых и бактериальных заболеваний.
Однако, нередко нетоз вредит нашему организму. Так, он может приводить к тромбозу, ухудшать течение атеросклероза, сепсиса, рака и COVID-19. А при менингите нетоз вообще помогает бактериям, потому что они устойчивы к ферментам NET, и ловушка не только не убивает их, но и мешает другим белым кровяным клеткам добраться до супостата и убить его. Поэтому сейчас исследуются методы терапии, направленные на борьбу с нетозом: ферменты, разрушающие ДНК или вещества, подавляющие нейтрофилов и не дающие этим клеткам крови выставить свои сети.
В заключение хочется добавить лишь один интересный факт: NETоз – очень древняя штука. В 2016 году его нашли у диктиостелиума – рода колониальных амеб – клетки-стражи которого тоже используют внеклеточные ловушки из ДНК в качестве средства борьбы с бактериальными инфекциями.
Автор: Роман Кобзарь и CatScience