Нейтрофилез — причины, диагностика и лечение

Классификация

Сами нейтрофильные лейкоциты бывают двух основных видов: сегментоядерные (зрелые) и палочкоядерные (молодые). Палочкоядерные нейтрофилы в норме составляют от 1 до 5% от общего количества лейкоцитов, сегментоядерные – от 35 до 65% . По соотношению молодых и зрелых клеток выделяют нейтрофилезы с ядерным сдвигом и без него. Ядерный сдвиг влево подразумевает увеличение количества молодых форм нейтрофилов и подразделяется на следующие виды:

• Гипорегенераторный. Незначительное увеличение палочкоядерных нейтрофильных лейкоцитов. Причиной являются инфекционные, воспалительные заболевания с легким течением.
• Регенераторный. Характеризуется появлением в крови метамиелоцитов (промежуточных форм между миелобластными клетками и гранулоцитами). Встречается во время инфекций со средней степенью тяжести (брюшной тиф, пневмония).
• Гиперрегенераторный. Выраженная гиперактивация гранулоцитарного ростка костного мозга с нарушением созревания гранулоцитов. В крови резко увеличено число палочкоядерных нейтрофилов, метамиелоцитов, промиелоцитов, иногда присутствуют миелобласты. Возможна анэозинофилия (полное отсутствие эозинофилов). Такая форма нейтрофилеза наблюдается в самом начале гнойно-воспалительных процессов (сепсис, абсцессы, флегмоны).
• Дегенеративный. Наряду с увеличенным числом палочкоядерных лейкоцитов в крови появляется большое количество деструктивно измененных сегментоядерных нейтрофилов (токсическая зернистость, пикноз ядер). Свидетельствует об угнетении функциональной активности костного мозга. Характерен для разгара тяжелых инфекций.

При нейтрофилезе, имеющем ядерный сдвиг вправо, в гемограмме отмечается отсутствие молодых форм гранулоцитов и появление гиперсегментированных (содержащих более 5 сегментов) нейтрофилов. Нейтрофилез без ядерного сдвига сопровождается увеличением только сегментоядерных нейтрофилов. По отношению к другим видам лейкоцитов выделяют:

• Относительный нейтрофилез. Увеличение процентного соотношения нейтрофилов (у взрослых более 75%, у детей до 5 лет – более 55%) в лейкоцитарной формуле, общее количество лейкоцитов нормальное.
• Абсолютный нейтрофилез. Увеличение числа нейтрофилов при одновременном повышении уровня лейкоцитов.

Причины нейтрофилеза

Физиологические причины

Существует так называемый физиологический нейтрофилез, или псевдонейтрофилез. Его возникновение связано не с усилением продукции нейтрофилов, а их перераспределением, т.е. изменением соотношения пристеночного и циркулирующего пула нейтрофилов в сторону последних. Псевдонейтрофилез наблюдается при стрессе, интенсивной физической нагрузке, воздействии тепла или холода, после приема пищи. Также нередко нейтрофилы увеличены во время беременности, у новорожденного ребенка.

Инфекции у детей

У ребенка дошкольного возраста (до 5-6 лет) из-за физиологического снижения уровня нейтрофилов вследствие лейкоцитарного перекреста имеется повышенная восприимчивость к бактериальным инфекциям. У детей нейтрофилы увеличиваются главным образом при скарлатине, стрептококковой ангине. В детской популяции довольно часто встречается такая опасная инфекция, как дифтерия. Также среди дошкольников распространены паразитарные инвазии (аскаридоз, энтеробиоз, токсокароз). При этих заболеваниях помимо нейтрофилеза в крови наблюдается высокая эозинофилия.

Инфекции у взрослых

Наиболее часто нейтрофилы бывают увеличены при бактериальных инфекциях. Основная функция нейтрофилов – противоинфекционная защита макроорганизма, а именно, уничтожение бактерий. Также они принимают участие в борьбе с вирусами, паразитами. Мигрируя через сосудистую стенку, нейтрофилы направляются к очагу локализации патогенного микроорганизма. Выделяя цитокины и медиаторы воспаления, нейтрофилы активируют другие компоненты иммунной системы (комплемент, Т-В-лимфоциты).

Нейтрофильные лейкоциты сначала фагоцитирут (поглощают) инфекционный агент, затем секретирует ферменты деградации (лизоцим, лактоферрин, фосфатазы) и активные формы кислорода (супероксид-анион, гидроксильный радикал, перекись водорода), что способствует гибели микроорганизмов. Нейтрофилез быстро нарастает, достигает максимума параллельно разгару заболевания, постепенно снижается после антибактериальной терапии.

Наиболее распространенной причиной нейтрофилеза у взрослых являются острые локализованные бактериальные (пневмония, синусит, пиелонефрит) или специфические инфекции (брюшной тиф). Для них типичен умеренный нейтрофилез. Реже причиной становятся тяжелые генерализованные инфекции (бактериальный эндокардит, сепсис, менингококковый менингит), характеризующиеся высоким нейтрофилезом с гиперрегенераторным или дегенеративным сдвигом.

Острые хирургические патологии

Довольно часто нейтрофилы бывают увеличены при острой абдоминальной патологии (холецистит, панкреатит, прободение язвы желудка или 12-перстной кишки), гнойных процессах (флегмона, абсцесс). Нейрофилия у ребенка часто встречается при аппендиците. Увеличение числа нейтрофильных лейкоцитов при данных заболеваниях выступает как реакция на воспалительный процесс. Точно установлена коррелирующая связь между тяжестью воспаления и степенью повышения нейтрофилов. Обычно наблюдается высокий нейтрофилез с дегенеративным сдвигом лейкоцитарной формулы влево, который быстро регрессирует после экстренного оперативного вмешательства. Однако нейтрофилы могут оставаться и в пределах нормы.

Повреждение или распад тканей

К таким состояниям относятся инфаркты различных органов (миокарда, легких, кишечника), полостные операции, гангрены, панкреонекроз. Причиной нейтрофилеза является стимуляция продуктами распада гранулоцитопоэза в костном мозге. Дополнительную роль играет реактивная нейтрофилия, возникающая из-за выброса в кровь большого количества гормонов стресса (катехоламинов, глюкокортикостероидов).

Также возникновению нейтрофилеза при данных состояниях способствует присоединение вторичной инфекции (например, пневмонии вследствие инфаркта легкого). Степень нейтрофилеза коррелирует с объемом поврежденной, некротизированной ткани, зачастую достигает очень высоких значений (особенно у ребенка), может сохраняться длительное время, снижается по мере выздоровления.

Ревматологические заболевания

Нейтрофилез может наблюдаться при некоторых хронических воспалительных патологиях ревматической природы. Есть предположение, что медиаторы, цитокины, аутоантитела, которые образуются в процессе ревматического воспаления, стимулируют костномозговую выработку нейтрофильных гранулоцитов. Обычно появление нейтрофилеза наряду с другими лабораторными маркерами, такими как повышенная скорость оседания эритроцитов, С-реактивный белок, свидетельствует об обострении заболевания.

После противовоспалительного лечения концентрация нейтрофилов постепенно возвращается к норме. У взрослых особенно высокий нейтрофилез характерен для острой подагрической атаки, некротизирующих васкулитов (узелкового полиартериита, гранулематоза с полиангиитом). У ребенка нейтрофилы увеличены чаще всего при дерматомиозите.

• Болезни суставов: ревматоидный артрит, анкилозирующий спондилоартрит (болезнь Бехтерева).
• Диффузные болезни соединительной ткани (коллагенозы): системная красная волчанка, системная склеродермия, болезнь Шегрена.
• Воспалительные заболевания кишечника: болезнь Крона, неспецифический язвенный колит.
• Системные васкулиты: неспецифический аортоартериит Такаясу, гигантоклеточный артериит Хортона.

Онкологические заболевания

Нейтрофилез иногда может свидетельствовать о злокачественной опухоли. Его возникновению способствуют два механизма – распад опухолевой ткани и способность некоторых опухолевых клеток секретировать гранулоцитарные колониестимулирующие факторы роста (паранеопластический синдром). Наиболее часто нейтрофилез встречается у пациентов с раком молочной железы, легкого, толстого кишечника, яичников. Нейтрофилез нарастает медленно, по мере роста опухоли, достигает умеренных цифр, постепенно регрессирует после химиотерапии либо быстро приходит в норму после хирургического удаления неоплазии.

Гематологические болезни

Высокий нейтрофилез наблюдается при онкогематологических заболеваниях. Он может достигать очень высоких цифр (до 100 тыс.) при миелопролиферативных болезнях (острый, хронический миелолейкоз). При лимфопролиферативных патологиях (неходжкинские лимфомы, лимфосаркомы) нейтрофилез чуть менее выражен, практически всегда сопровождается абсолютным лимфоцитозом. У ребенка чаще причиной становится лимфогранулематоз (лимфома Ходжкина).

Помимо самого нейтрофилеза, у больных с острыми лейкозами в крови встречается базофильно-эозинофильная ассоциация, большое количество бластных клеток и отсутствие промежуточных форм (лейкемический провал). Механизм нейтрофильного лейкоцитоза лежит в злокачественной трансформации гемопоэтической стволовой клетки. Показатели гранулоцитов приходят в норму только после нескольких курсов полихимиотерапии или пересадки костного мозга.

Редкие причины

• Эндокринные расстройства: болезнь или синдром Иценко-Кушинга, тиреотоксический криз.
• Заболевания крови: гемолитические анемии, истинная полицитемия, злокачественная анемия Аддисона-Бирмера.
• Эндогенная интоксикация: хроническая почечная недостаточность, печеночная недостаточность, диабетический кетоацидоз.
• Феномен гиперактивации костного мозга: после агранулоцитоза, лечения мегалобластной анемии.
• Использование лекарственных препаратов: адреналин, сердечные гликозиды, глюкокортикостероиды, литий.
• Интоксикация ртутью, свинцом.
• Воздействие ионизирующего излучения.

Диагностика

Обнаружение нейтрофилеза требует проведения дифференциальной диагностики. Для этого нужно обратиться к врачу-терапевту. В целях получения первичной информации проводится сбор анамнеза – как давно появились симптомы, имелся ли в последнее время контакт с инфекционными больными, было ли повышение температуры тела, боли, кожные высыпания.

Если есть подозрение на острую хирургическую абдоминальную патологию, обязательно производится пальпация живота на предмет напряженности мышц передней брюшной стенки, наличие положительного симптома Щеткина-Блюмберга. Однако необходимо учитывать, что у ребенка в возрасте до 9 лет данные признаки выявить затруднительно. Для подтверждения диагноза назначается дополнительное обследование, включающее:

• Анализы крови. Проводится подсчет общего количества и процентного содержания всех видов лейкоцитов. Измеряется концентрация эритроцитов, тромбоцитов, воспалительных маркеров (СОЭ, СРБ). Изучается морфология гранулоцитов (токсическая зернистость, кариопикноз). При септическом состоянии определяется уровень пресепсина, прокальцитонина. Проверяется наличие аутоантител (антител к ДНК, топоизомеразе, антинейтрофильные).
• Выявление возбудителя. Для идентификации патогенного микроорганизма проводится бактериологический посев, микроскопия мокроты, мочи, мазка с зева и миндалин. Для диагностики гельминтозов выполняется анализ кала на яйца глист, анализ крови на специфические иммуноглобулины, у ребенка берется соскоб с перианальных складок.
• УЗИ. Признаком пиелонефрита на УЗИ брюшной полости является расширение, уплотнение чашечно-лоханочной системы почек, панкреатита – увеличение, диффузные изменения паренхимы поджелудочной железы, холецистита – утолщение стенок желчного пузыря, часто наличие камней.
• Рентген. На рентгенограммах грудной клетки при пневмонии видны очаги инфильтрации, затемнения. При прободении язвы на снимках находят наличие свободного газа в брюшной полости («симптом серпа»). При воспалительных заболеваниях суставов на рентгене отмечается сужение суставной щели, краевой остеопороз.
• ЭКГ. На электрокардиографии при инфаркте миокарда выявляется подъем сегмента ST, блокада левой ножки пучка Гиса, желудочковая тахикардия, другие нарушения ритма сердца. При тромбоэмболии легочной артерии, приводящей к инфаркту легкого, обнаруживаются признаки перегрузки правых отделов сердца – глубокий зубец Q в III, зубец S в I отведении, высокий остроконечный зубец P (P-пульмонале) в отведениях II, III, aVF.
• Гистологические исследования. Окончательно поставить диагноз онкологического заболевания можно только на основании биопсии. Основной признак солидных опухолей – большое количество атипичных клеток. При лейкозах в биоптате костного мозга отмечают гиперплазию гранулоцитарного ростка, преобладание бластных клеток, в тканях лимфоузла при лимфомах – диффузную пролиферацию клеток с бластной морфологией.

Коррекция

Консервативная терапия

Прямых способов нормализации числа нейтрофильных гранулоцитов не существует. Для борьбы с нейтрофилезом необходимо проводить лечение основного заболевания, на фоне которого он развился. Кратковременная нейтрофилия после еды, стресса или физической работы не требует никакого вмешательства, так как не является признаком болезни или патологического состояния. Нейтрофилез, возникший вследствие оперативного вмешательства, также лечить не нужно. В случае же стойкого нейтрофилеза стоит обратиться к врачу для выяснения причины и назначения дифференцированного лечения:

• Противомикробной (антипаразитарной) терапии. При бактериальной инфекции применяются антибиотики (амоксициллин, цефиксим). При генерализованных инфекциях (сепсис, бактериальный эндокардит) необходимо использовать комбинацию из 2-х антибактериальных препаратов. При глистной инвазии у ребенка назначаются противогельминтные средства (мебендазол).
• Гемореологической терапии. При инфарктах любой локализации, вызванных тромбозами или тромбоэмболиями, применяются антиагрегантные (ацетилсалициловая кислота), антикоагулянтные (низкомолекулярный, нефракционированный гепарин), иногда тромболитические лекарства (алтеплаза).
• Антисекреторной и антиферментной терапии. С целью уменьшения выделения соляной кислоты при язвенной болезни используются ингибиторы протонной помпы (омепразол, пантопразол), h3-блокаторы (фамотидин, ранитидин). Для подавления деструктивного действия протеолитических ферментов поджелудочной железы при остром панкреатите и панкреонекрозе эффективны ингибиторы ферментов (апротинин).
• Противовоспалительного лечения. Для достижения ремиссии ревматологических заболеваний назначаются лекарственные средства, купирующие воспалительный процесс. К ним относятся глюкокортикостероиды (преднизолон), производные 5-аминосалициловой кислоты (сульфасалазин), иммуносупрессанты (циклофосфамид, метотрексат).
• Химиотерапии. Для терапии злокачественных опухолей применяются химиотерапевтические препараты (цитостатики, антиметаболиты, антагонисты гормонов) в сочетании с радиотерапией. При онкогематологических болезнях необходима комбинация нескольких противоопухолевых средств.

Хирургическое лечение

Многие заболевания, сопровождающиеся нейтрофилезом (в основном, это острые абдоминальные патологии), требуют экстренного хирургического вмешательства – лапароскопической аппендэктомии, лапаротомии и ушивания язвенного дефекта, холецистэктомии, вскрытия и дренирования гнойника и пр. При миелопролиферативных патологиях в случае неэффективности консервативной терапии прибегают к трансплантации стволовых клеток.

Прогноз

Только по одному нейтрофилезу невозможно предсказать прогноз. Все зависит от заболевания, которое послужило фоном для возникновения нейтрофилии. Например, транзиторное увеличение количества нейтрофилов после стресса, приема пищи или у ребенка в первые сутки жизни носит абсолютно доброкачественный, преходящий характер. И наоборот, тяжелые гнойно-септические патологии, онкологические болезни имеют довольно большую частоту летальных исходов. Поэтому любое превышение референсных значений нейтрофилов (тем более высокое и стойкое) требует обращения к врачу.

Нейтрофилы и воспаление: классификация, отклонения, функции

Одним из подвидов гранулоцитарных лейкоцитов являются нейтрофилы. Созревают они в красном костном мозге. Как связаны между собой нейтрофилы и воспаление, какую роль они играют в защите организма?

Коротко о нейтрофильных гранулоцитах

Эти клетки белой крови достаточно крупные, имеют диаметр около 10 мкм. Свое название они получили из-за наличия в цитоплазме клетки зернистых гранул. Гранулы содержат особые антибактериальные ферменты, способные разрушать оболочку бактерий, внедрившихся при воспалении. При лабораторных исследованиях для определения количества клеток, мелкие зерна в виде пыли обрабатывают красителями, они окрашиваются в фиолетово-розовый цвет.

Зрелые нейтрофилы – большая группа, составляющая 2/3 от количества всех клеток лейкоцитов. При этом большее их количество находится в костном мозге, остальные распределяются по другим органам. И только небольшая часть (1%), достигая периферической крови, через несколько часов проникает в ткани. Продолжительность их жизни зависит от количества микроорганизмов в очаге воспаления.

Процесс образования нейтрофильных клеток лейкоцитов в костном мозге составляет примерно 5 суток. Затем они перемещаются по сосудистому руслу в течение 8–10 часов. За это время клетки, при столкновении с чужеродным агентом, уничтожают вредоносные частицы в очаге поражения.

Функции нейтрофилов при заболевании

Основная функция – защита организма при инфицировании. Нейтрофильные гранулоциты крови очень подвижны. В очаге поражения они выделяют особые ферменты, которые способствуют рассасыванию отмирающих тканей. Передвигаясь по сосудам, они находят инфицированное место, проникают сквозь стенки капилляров, поглощают и растворяют патогенные бактерии.

Для работы нейтрофилы, используют энергию, а получать ее могут даже без участия кислорода. Это дает Клетки крови возможность выполнять функции в очаге, где нарушено кровообращение. Нейтрофильные клетки лейкоцитов выделяют фермент лизосом, который способствует размягчению тканей в инфицированном очаге. Клетки захватывают вредоносные частицы и «переваривают» их.

Кроме того, они способны оказывать влияние на иммунитет. Гранулы выделяют в кровь регуляторное вещество, которое другие клетки воспринимают как сигнал для защиты организма. А также нейтрофилы содержат особые вещества, которые влияют на процесс свертывания крови.

Работа нейтрофильных лейкоцитов более всего распространяется на бактерии и грибки, на вирусы они реагируют слабо. Один нейтрофил способен уничтожить около семи микробов. Жизнь клеток продолжается от нескольких часов до нескольких суток, затем они нейтрализуются печенью и селезенкой.

Классификация нейтрофильных гранулоцитов

Исходя из формы ядра, нейтрофилы состоят из трех видов гранулоцитарных клеток: сегментоядерные, палочкоядерные и юные. В костном мозге всегда есть некоторое количество нейтрофилов. При патологических изменениях и по требованию организма происходит их выброс в кровь.

Начиная с зарождения и до полного созревания, нейтрофилы проходят шесть стадий развития. Одновременно организм может иметь клетки разных стадий созревания. Для постановки диагноза важным показателем есть соотношение четырех видов друг с другом в результатах анализов крови. По степени зрелости можно назвать следующие группы: миелоциты → метамиелоциты → палочкоядерные → сегментоядерные.

При наличии воспаления первыми начинают борьбу самые старшие клетки. Обычно их количества достаточно для нейтрализации бактерий в очаге. При серьезном воспалении функцию могут выполнять палочкоядерные, и даже совсем несозревшие клетки.

Образование полностью созревших клеток происходит только в костном мозге. Юные клетки у человека здорового в крови не присутствуют. Если болезнь приобретает осложненную форму, прежде всего, гибнут сегментоядерные клетки. При этом новые формы не успевают созревать, кровь наполняют незрелые нейтрофилы, изменяется формула лейкоцитов. Учитывая соотношение старших и молодых клеток, происходит сдвиг формулы в ту или другую сторону.

Нормы и аномалии нейтрофилов

Допустимый уровень нейтрофильных клеток у взрослых варьируют от 45 до 70% от уровня лейкоцитов. Для женщин и мужчин значения нормы практически одинаковы. Показатели отличаются у разных возрастных групп. В процессе роста у детей содержание нейтрофильных клеток изменяется. После шести лет лейкоцитарная формула у детей сравнивается с данными анализов у взрослых.

Состояние, когда нейтрофилы повышены, именуют нейтрофилией или нейтрофилез. Показатели умеренны, если литр крови содержит не более 10 миллиардов клеток, повышены, если их от 10 миллиардов до 20. Цифры от 20 до 60 свидетельствуют о тяжелой нейтрофилии. Нарушения формулы крови могут быть вызваны некоторыми патологиями:

• образование гнойного воспаления – ангина, перитонит, аппендицит, пиелонефрит, сепсис;
• отравление алкоголем или другими токсинами, действующими на костный мозг;
• разложение тканей в очаге новообразований;
• некрозы при ожоге, а также патология тканей во время инсульта или инфаркта.

Количество нейтрофилов держится выше нормы, какое-то время после патологического процесса. Чуть повышены нейтрофилы могут быть у беременных, после тяжелой физической нагрузки, а также после сытной трапезы.

Нейтропения свидетельствует о сниженном уровне нейтрофилов. Численность их колеблется от 1,5 до 0,5 миллиарда в зависимости от степени нейтропении. Такое положение наблюдается при недостаточной выработке клеток костным мозгом, гибели клеток при наличии тяжелого воспаления. Понижение нейтрофилов может быть связано с лучевой и химиотерапией, анемией или недостатком витаминов.

Некоторые рекомендации

Нейтрофилия и нейтропения не рассматриваются как заболевание. Но сдвиг формулы в одну или другую сторону, важный показатель для постановки диагноза. Лекарства для нормализации уровня нейтрофилов в крови нет. Врач должен установить причину нарушений, принять меры и назначить лечение для устранения обнаруженной патологии.

После лечения воспаления показатели сами приходят к нормальным цифрам. Если причина кроется в приеме лекарств, врач должен пересмотреть назначения, отменить неэффективные препараты или заменить другими. При недостаточном поступлении или усваивании питательных веществ, витаминов, минералов следует сбалансировать питание, начать прием витаминных и минеральных комплексов.

Воспаление. Нейтрофилы

Воспаление

Воспаление является физиологической защитной реакцией организма в ответ на тканевое повреждение. Основу развития воспалительного процесса составляет каскад биохимических и иммунологических процессов, направленных на элиминацию повреждающего фактора, заживление пораженных тканей и восстановление нарушенной функции. Таким образом, воспаление, как и иммунный ответ, играет важнейшую роль в защите организма от патогенных возбудителей, способствует репарации тканей после физического или химического повреждения.

Воспаление может быть острым или хроническим, однако в процессе развития воспалительной реакции, как правило, наблюдаются признаки воспаления обеих форм. Начальная фаза воспаления чаще всего протекает остро и характеризуется сосудистым ответом, участием нейтрофилов и тучных клеток. Хроническое воспаление обычно ассоциируется с мононуклеарными клетками (макрофаги, лимфоциты, плазматические клетки) и фибробластами. Присутствие последних отражает пролиферацию соединительной ткани. Хроническое воспаление может следовать за острым, но иногда воспалительный процесс с самого начала имеет черты хронического.

При аутоиммунных ревматических заболеваниях нормальный воспалительный процесс не приводит к элиминации этиологических повреждающих факторов, которые в большинстве случаев неизвестны. Более того, персистенция повреждающего фактора, часто сочетающаяся с нарушением нормальных механизмов, ограничивающих выраженность воспалительных реакций, приводит к интенсификации и хронизации воспалительного процесса, а следовательно, к прогрессирующему повреждению тканей и нарушению функции различных органов и систем организма.

В целом, в развитии воспаления принимают участие различные клетки — лейкоциты (в первую очередь нейтрофилы), моноциты/макрофаги, тромбоциты, лимфоциты, а также ЭК, а регуляция сосудистых и клеточных воспалительных реакций осуществляется очень большим числом биологически активных веществ.

Важным начальным этапом воспаления является фагоцитоз, который заключается в поглощении и деструкции инородных частиц фагоцитирующими клетками. Среди лейкоцитов периферической крови способностью к фагоцитозу обладают гранулоциты (главным образом нейтрофилы, в меньшей степени — другие клетки) и моноциты. Процесс фагоцитоза подразделяется на несколько этапов — прилипание, хемотаксис, собственно фагоцитоз и внутриклеточное разрушение патогенных субстанций — и регулируется различными хемотаксическими стимулами, такими, как анафилотоксины (С5а), иммунные комплексы, ИЛ-8 и др.

Нейтрофилы

На мембране нейтрофилов экспрессируются рецепторы, способные связывать компоненты комплемента С3b (CR1), iC3b (CR3; Mac-1 или CD11b/CD18) и С5а компоненты комплемента, а также рецепторы для иммуноглобулинов. Иммунные комплексы и активированные компоненты комплемента, связываясь с этими рецепторами, индуцируют секрецию воспалительных медиаторов, вызывающих тканевое повреждение. CR1 и CR3 принимают участие в процессе опсонизации бактерий. Кроме того, CR3 выступает в качестве молекулы адгезии, определяющей прилипание нейтрофилов к эндотелию и другим нейтрофилам. Адгезия активированных нейтрофилов к сосудистому эндотелию является одним из начальных этапов воспалительного процесса.

Существует 3 основных класса Fc. FcRI обладает высокой аффинностью к мономерному lgG, обнаруживается преимущественно на нейтрофилах и других мононуклеарных клетках. FcII и FcIII рецепторы присутствуют на нейтрофилах и мононуклеарных клетках и связывают иммунные комплексы с более высокой аффинностью, чем мономерный lgG. FcII обнаруживаются также на В-лимфоцитах и тромбоцитах. FcIII присутствуют на нейтрофилах, макрофагах, тромбоцитах и Т-лимфоцитах.

Нейтрофилам придают важное значение в развитии тканевой деструкции при остром и хроническом воспалении. (H. L.Malech и J. I. Gallin, 1987). Развитие воспаления, независимо от причины и локализации, определяется способностью нейтрофилов образовывать широкий спектр биологически активных молекул, способных разрушать нормальные клетки и соединительную ткань. Нейтрофилы образуют не менее 50 субстанций, которые могут принимать участие в развитии воспаления и выступать в качестве медиаторов тканевого повреждения (R. I. Lehner и соавт. 1988).

Роль этих веществ заключается в первую очередь в защите организма от патогенных воздействий. Однако, поскольку сами нейтрофилы не обладают внутренней способностью дифференцировать чужеродные и собственные клетки-мишени, а их специфическая активность зависит от действия других компонентов иммунной системы (антитела, комплемент, цитокины и др.), в случае ошибочного распознавания нормальных тканей как чужеродных активация нейтрофилов вызовет повреждение собственных клеток.

Основные секреторные продукты нейтрофилов:

• Протеиназы
• Супероксидные анионы
• Окись азота
• Цитокины
• Антагонисты цитокинов
• Растворимые цитокиновые рецепторы
• Н+ лактат
• Эйкозаноиды
• Катионные белки
• Гликозидаза, липаза, сульфаты
• ФАТ

Е.Л. Насонов

Опубликовал Константин Моканов

Нейтрофилы (нейтрофильные лейкоциты): развитие, хемотаксис, нейтрофильное воспаление

Нейтрофилы — это относительно небольшие клетки крови диаметром 9-12 мкм. Несмотря на малые размеры, они являются профессиональными охотниками за микробами и первой линией защиты организма.

Нейтрофилы бедны митохондриями. Это свидетельствует о том, что окислительное фосфорилирование не является основным источником получаемой клеткой энергии. Вместе с тем в цитоплазме зрелых интактных нейтрофилов присутствуют запасы гликогена, которые позволяют клетке совершать достаточно большой объем работы за счет анаэробного гликолиза. Потребляемый кислород используется преимущественно при реализации бактерицидных эффектов.

Для сравнения: моноцит получает не менее половины своей энергии путем окислительного фосфорилирования.

 

Развитие нейтрофилов

Процесс дифференцировки нейтрофилов в костном мозге
Формирование нейтрофилов проходит в две фазы: митотическую и постмитотическую.
В делящихся клетках образуются азурофильные и специфические гранулы, содержащие биологически активные субстанции. Конденсация хроматина необратимо лишает нейтрофил способности к дальнейшей пролиферации. Ядро клетки подвергается сегментации

Жизненный цикл нейтрофила составляет приблизительно две недели. Причем, почти все это время он проводит в костном мозге. В его развитии выделяют две фазы:

1. митотическую,
2. постмитотическую.

 

Митотическая фаза

В митотическую фазу (ее продолжительность примерно 7,5 дня) клетка проходит несколько циклов деления. Сначала образуется миелобласт посредством дифференцировки стволовой клетки. Уже на следующей стадии (промиелоцит) формируются азурофильные гранулы, содержащие ферменты (миелопероксидазу, дефензины, эластазу). Эти гранулы еще называются «первичными», так как они образуются первыми. Позднее, на стадии миелоцита, появляются специфические гранулы, несущие лактоферрин и лизоцим. Они получили название вторичных. Разделение гранул на первичные и вторичные пришло из гистологии и с функциональных позиций довольно условно.

 

Постмитотическая фаза

В постмитотическую фазу (ее продолжительность около 6,5 дня) нейтрофил прекращает делиться.

 

Движение нейтрофила

Последовательные этапы проникновения нейтрофила за пределы сосудистого русла
Нейтрофил, катящийся по эндотелиальной выстилке сосуда (роллинг), прекращает свое движение и прилипает к клеткам эндотелия (адгезия). Затем он образует псевдоподию, которой расслаивает межклеточные контакты соседствующих эндотелиоцитов и, продолжая двигаться в тканевое пространство, «продавливает» ядро и цитоплазму в образовавшееся отверстие (диапедез)

Основная функция нейтрофила — защита организма от локальных бактериальных инфекций. Для ее реализации ему необходимо проникнуть из кровяного русла в ткань. Процесс тканевой мобилизации является комплексным, в нем участвуют как лейкоциты крови, так и клетки сосудистого эндотелия. Он включает несколько последовательных этапов:

• роллинг,
• адгезию,
• диапедез.

Важно подчеркнуть, что контакт между нейтрофилами пристеночного пула и эндотелиоцитами осуществляется постоянно (в том числе и при отсутствии инфекционного процесса).

 

Роллинг

Маргинально расположенные нейтрофилы в норме находятся в состоянии качения — роллинга — в направлении движения крови. Образно говоря, они катятся, «как мячи по тротуарной плитке». Физиологический роллинг обусловлен присутствием на нейтрофилах маргинального пула лектиновых (способных связываться с углеводными структурами) адгезивных молекул, относящихся к группе селектинов. Это одноцепочечные трансмембранные протеины, имеющие в своем составе ряд внешних доменов и один внутренний (цитоплазматический) домен.

Схема строения селектина и β₂-интегрина.
Селектины представлены одной полипептидной цепью, имеющей 1 пектиновый домен (взаимодействует с углеводами), 1 домен, подобный эпидермальному фактору роста (EGF), и комплементрегулирующие последовательности. β₂-интегрины состоят из двух цепей: общей β₂-цепи (CD18) и индивидуальной α-цепи; α-цепь содержит 1 домен, способный связываться с iCЗb-фрагментом комплемента

Селектины лейкоцитов называют L-селектинами. Они взаимодействуют с сиаломуцином (CD34), расположенным на поверхности эндотелиальных клеток. Возникающие контакты не только поддерживают роллинг, но и являются достаточными для противодействия движению крови (скорость кровотока выше линейной скорости катящегося нейтрофила).

 

Адгезия и диапедез

При развитии местной воспалительной реакции под влиянием локально образующихся провоспалительных агентов (TNF-α, IL-β, С5а-компонента комплемента, бактериального липополисахарида (LPS)) в прилегающих к очагу сосудах происходит активация эндотелиоцитов и нейтрофилов. Эндотелиальные клетки начинают экспрессировать на своих мембранах сначала Р-селектин, а затем Е-селектин и секретировать хемокин IL-8. В свою очередь IL-8, воздействуя на нейтрофилы маргинального пула, вызывает исчезновение с их поверхности L-селектина и индуцирует появление на мембранах лейкоцитов β₂-интегрины — адгезивные молекулы. В отличие от селектинов, они представлены двумя полипептидными цепями:

1. общей для семейства β₂-цепью,
2. индивидуальной α-цепью.

К настоящему времени известно 4 представителя β₂-интегринов. Это:

• LFA-1 (leukocyte function-associated molecule — молекула, ассоциированная с функцией лейкоцитов (CD11a/CD18),
• клеточные рецепторы к iC3b-фрагменту комплемента:
  • CR3 (CD11b/CD18),
  • CR4 (CD11c/CD18),
• лейкоинтегрин aDβ₂ (CD11d/CD18)).

События, приводящие к вызванной воспалением мобилизации нейтрофилов, обычно разделяют на две фазы:

1. селектинзависимую,
2. интегринзависимую.

Первая селектинзависимая фаза (или фаза усиления роллинга) обусловлена экспрессией на эндотелиоцитах P- и E-селектинов. P-селектин имеет на поверхности нейтрофила свой лиганд — PSGL-1 (P-selectin glycoprotein specific ligand — специфический гликопротеиновый лиганд для P-селектина (CD162)). Кроме того, и P-селектин, и E-селектин активно взаимодействуют с мембранными углеводами нейтрофила, содержащими Lewis a и Lewis b. P-селектин связывается преимущественно с gp150-Lewis X (CD15), а E-селектин — с sialo-Lewis X.

Рецепторные взаимодействия, реализуемые при физиологическом роллинге и в селектинзависимую фазу воспалительной мобилизации нейтрофилов
Физиологический роллинг обусловлен взаимодействием между экспрессированными на мембране нейтрофила молекулами L-селехтина и сиаломуцином (CD34), присутствующим на поверхности эндотелиальных клеток.
Развитие воспалительной реакции сопровождается экспрессией Р- и Е-селектинов на мембранах эндотелиоцитов. которые посредством контакта с соответствующими поверхностными лигандами нейтрофилов вызывают усиление роллинга.

Известно, что в приведенных выше рецепторных взаимодействиях важную роль играет не только лектиновый домен селектинов, но и их EGF-подобный домен.

Следует отметить, что усиление роллинга проявляется не повышением скорости движения нейтрофила (она, наоборот, замедляется), а увеличением численности полиморфноядерных лейкоцитов пристеночного пула. Принципиально важным является то, что в реализации первой фазы воспалительной мобилизации нейтрофилов основная роль принадлежит эндотелиальным клеткам.

Секреция эндотелиоцитами IL-8 вызывает развитие следующей интегринзависимой фазы воспалительной мобилизации нейтрофилов. Как уже отмечалось, этот хемокин не только приводит к исчезновению L-селектина с поверхности потенциальных фагоцитов, но и стимулирует экспрессию на их мембране b2-интегринов (готовые молекулы LFA-1 и CR3 присутствуют в специфических гранулах). Аналогичными эффектами в отношении нейтрофилов обладает фактор активации тромбоцитов (PAF — platelet activating factor), продуцируемый эндотелиоцитами и тучными клетками в очаге нейтрофильного воспаления.

Появление лейкоинтегринов сопровождается значительным усилением адгезивных контактов между нейтрофилами и эндотелиальными клетками. Так, LFA-1 обладает высоким сродством к молекулам межклеточной адгезии ICAM (intercellular adhesion molecules), относящимся к суперсемейству иммуноглобулинов. ICAM-2 (CD102) постоянно присутствует на поверхности эндотелиоцитов. Развитие нейтрофильного воспаления индуцирует экспрессию на мембране эндотелиальной клетки еще одной молекулы адгезии — ICAM-1 (CD54), которая способна взаимодействовать как с LFA-1, так и с CR3.

Хронология экспрессии эндотелиальных адгезинов на фоне нейтрофильного воспаления
Первым появляется Р-селектин, запасы которого присутствуют в клетке. Далее последовательно запускается синтез Е-селектина. ІСАМ-1 и VCAM-1. Образование и экспрессия на мембране ІСАМ-2 происходит постоянно и не зависит от развития воспалительной реакции

Таким образом, во вторую интегринзависимую фазу воспалительной мобилизации нейтрофилов происходит прекращение процесса роллинга (отсутствие L-селектина). Лейкоциты останавливаются и при посредстве β₂-интегринов прилипают к активированным провоспалительными медиаторами эндотелиальным клеткам. Процесс адгезии является обратимым. Он связан с активностью внутриклеточных киназ, контролирующих степень фосфорилирования цитоплазматических доменов β₂-интегринов. И хотя это явление затрагивает обе цепи интегриновой молекулы, стабильность адгезии в основном зависит от уровня фосфорилирования β-цепи.

Для проникновения сквозь сосудистую стенку лейкоцит использует соприкасающиеся между собой поверхности эндотелиоцитов. После вступления нейтрофила в плотный контакт с сосудистым эндотелием он с помощью LFA-1 распознает присутствующие на границе соседствующих эндотелиоцитов структуры JAM-1 (junction adhesion molecule — адгезивная молекула межклеточных соединений) и формирует в этом месте псевдоподию. Прилипание эндотелиальных клеток друг к другу обусловлено присутствием на их боковых поверхностях адгезивных молекул CD31. Эти молекулы, находясь на противоположных клеточных поверхностях, способны взаимодействовать между собой, образуя соединение по типу «замка-молнии». Внедрение лейкоцитарной псевдоподии между эндотелиоцитами также происходит после экспрессии на ее конце CD31-структур. Нейтрофил вскрывает эндотелиальную «застежку», используя те же самые молекулы CD31.

Механизм проникновения нейтрофила между эндотелиоцитами
Соединения между эндотелиальными клетками формируются на основе CD31-CD31-контактов. На конце лейкоцитарной псевдоподии активированного нейтрофила экспрессируются молекулы CD31. при помощи которых происходит сначала разъединение контактов между эндотелиоцитами, а затем образуются новые, нейтрофильно-эндотелиальные соединения

При своем продвижении он формирует новые (лейкоцитарно-эндотелиальные) CD31-CD31-соединения. Достигнув базальной мембраны, нейтрофил секретирует протеазы (эластазу, коллагеназу), расщепляя волокна соединительной ткани и расчищая себе путь для дальнейшего продвижения. Продавливание ядра и цитоплазмы в образовавшуюся щель завершает процесс диапедеза.

 

Хемотаксис нейтрофилов

Последующая миграция лейкоцита основана на хемотаксисе — направленном движении по градиенту концентрации веществ (хемоаттрактантов), к которым он имеет клеточные рецепторы.

Медиаторы, влияющие на миграционную активность нейтрофилов

Для инициации хемотаксиса необходимы два условия: содержание хемоаттрактанта в окружающей среде не менее 10 М и перепад его концентрации вдоль тела клетки не менее 1%. Зрелые нейтрофилы способны двигаться со скоростью 1000 мкм/ч, скорость незрелых — в несколько раз меньше. Поэтому сосудистая система является важнейшим транспортным средством доставки лейкоцитов к очагу воспаления. Нейтрофил за пределами кровяного русла выглядит совершенно иначе, чем в кровотоке (не «катящийся шар», а распластанная клетка). Его движения связаны с полимеризацией прилегающего к внутренней стороне мембраны актина. Рецепторы к хемоаттрактанту (хемотаксину) смещаются на задний (относительно направления миграции) полюс клетки, поглощаются внутрь и затем вновь реэкспрессируются на ее передней поверхности.

В очаге воспаления нейтрофил находится в окружении многих хемотаксинов. В качестве важнейших из них следует выделить N-формил-метионил-пептиды и С5а. N-формил-метионин является облигатным продуктом синтеза бактериальных белков. С него часто инициируется трансляция протеинов у прокариотов. Производные этого продукта (например, N-формил-метионил-лейцил-фенилаланин) не только стимулируют хемотаксис нейтрофилов, но и вызывают секрецию содержимого специфических гранул и усиление мембранной экспрессии CR3 и цитохрома b. С5а является анафилотоксином, возникающим при расщеплении комплемента (эндогенный продукт) и в этом плане не имеет специфики, связанной с инфицирующим агентом. Обладая мощным хемотаксическим потенциалом в отношении нейтрофилов, С5а (как и его инактивированная форма C5adesArg) мобилизует их в воспалительный очаг независимо от присутствия или отсутствия в нем бактерий.

Еще один эндогенный хемоаттрактант — IL-8. Он относится к группе a-хемокинов (содержит Cys-X-Cys-мотив). IL-8 может оказывать влияние как на полиморфноядерные клетки, так и на T-лимфоциты, что определяется его концентрацией. При высоком содержании хемокин вызывает направленную миграцию нейтрофилов, при низком — Т-лимфоцитов. Способностью продуцировать IL-8 обладают многие клетки:

• эндотелиоциты,
• нейтрофилы,
• моноциты/макрофаги,
• лимфоциты,
• эозинофилы,
• фибробласты,
• гепатоциты,
• хондроциты,
• кератиноциты.

Провоспалительные цитокины, как правило, вызывают активацию нейтрофила и снижают порог его чувствительности к хемоаттрактантам. Действие LPS, наоборот, парализующее. Он может снижать хемотаксис, обусловленный IL-8, но, в то же время, не влияет на миграцию нейтрофилов, вызванную N-формил-метионил-пептидами.

Мембранные рецепторы к хемоаттрактантам представляют собой родственные структуры, относящиеся к родопсиновому суперсемейству. В него также входят светочувствительные рецепторы сетчатки глаза, рецепторы к нейропептидам, катехоламиновые и серотониновые рецепторы. Хемотаксиновый рецептор имеет семь трансмембранных доменов, три наружных и три цитоплазматических петли.

Структура хемотаксинового рецептора
Полипептидная цепь рецептора семикратно пронизывает клеточную мембрану, образуя три экстрацеллюлярных и три цитоплазматических петли. Наружные петли служат для связывания с хемоаттрактантом. G-протеин, регулирующий аффинность рецептора, взаимодействует с третьей (ближайшей к С-концу молекулы) цитоплазматической петлей. Внутриклеточный сигнал с рецептора передается после фосфорилирования его цитоплазматического «хвоста»

Его способность взаимодействовать с хемоаттрактантом регулируется цитозольным ГТФ/ГДФ-связывающим G-протеином. G-протеин чувствителен к действию холерного и коклюшного токсинов, что объясняет феномен подавления хемотаксиса этими субстанциями.

 

Распознавание чужеродных объектов

Попав в зону воспаления, нейтрофил оказывается в непосредственной близости от микроорганизмов, индуцировавших его мобилизацию. Однако для эффективной борьбы с инфектом ему необходимо распознать и поглотить чужеродный объект. Процесс распознавания основан на рецепторном взаимодействии фагоцита и бактериальной клетки. В то же время совершенно очевидно, что нейтрофил не может иметь в своем арсенале специфические рецепторы для огромного множества болезнетворных микроорганизмов. С этой целью используются универсальные гуморальные субстанции, называемые опсонинами.

 

Опсонины

Опсонины — собственные продукты макроорганизма, выступающие в роли посредников между рецепторами на поверхности мембран фагоцитирующих клеток и структурами бактерий, располагаемыми на поверхности. Фагоцитами они распознаются только после их адсорбции на микробной клетке.

Другими словами: нейтрофил распознает объект как чужеродный после того, как на нем произойдет связывание опсонина.

Наиболее важными опсонинами являются инактивированный компонент комплемента іСЗb и антитела класса G. Притом на начальной стадии инфекционного процесса, когда уровень антимикробных антител довольно низкий, главную роль в опсонизации играет iСЗb. Нейтрофил имеет три типа рецепторов к комплементу:

1. CR1,
2. CR3,
3. CR4.

CR3 и CR4 (β₂-интегрины) обладают способностью связывать фиксированный на бактериальной клетке iСЗb. CR1 — вспомогательный рецептор, необходимый в ситуациях, когда СЗb на микробной мембране не инактивирован. Взаимодействие CR1-СЗb приводит к инактивации СЗb под действием фактора I комплемента. В реализации процесса поглощения для нейтрофилов наиболее важен CR3; у моноцитов и макрофагов приоритетное значение имеет CR4.

Распознавание нейтрофилом объекта при посредничестве антител класса G происходит за счет Fcγ-рецептора (FcγR). Fcγ-рецептор связывается с Fc-фрагментом антитела, вступившего во взаимодействие с антигеном (но не свободной молекулой).

Известно три разновидности Fcγ-рецепторов:

1. FcγRI (CD64),
2. FcγRII (CD32),
3. FcγRIII (CD16).

FcγRI — высокоаффинный рецептор, присутствующий на макрофагах. Связывающая активность FcγRII и FcγRIII существенно ниже. Они обнаружены на нейтрофилах и макрофагах. Рецепторы для антител класса M на фагоцитах отсутствуют, однако имеются рецепторы для иммуноглобулинов класса А.

В роли опсонинов могут выступать и другие белки, например, LPS-связывающий протеин и септин. Оба они способны непосредственно взаимодействовать с наружной мембраной грамотрицательных бактерий, оба затем связываются с CD14 на поверхности фагоцита. Плотность CD14 высока на макрофагах; нейтрофилы начинают экспрессировать этот рецептор после активации такими медиаторами. как TNF-α, колониестимулирующие факторы и N-формил-метионил пептиды.

Еще один опсонин — С-реактивный белок (СРБ). Его концентрация в крови в период воспаления может увеличиваться в сотни и тысячи раз. Этот белок имеет сайты связывания для C-полисахарида пневмококка, фосфолипидов мембран, ДНК. Рецептор для СРБ на нейтрофилах отсутствует. Опсонизация происходит опосредованно — через активацию системы комплемента по классическому пути. Значение СРБ велико при воспалительных процессах неинфекционной этиологии. Будучи способным связываться с эндогенными структурами (поврежденными мембранами, ДНК, фибрином), он выступает в качестве основного опсонина стерильных очагов тканевой деструкции (инфаркт миокарда, закрытые травмы).

 

Нейтрофильное воспаление: поглощение и уничтожение микробов

Этапы поглощения нейтрофилом микробной клетки

а) рецепторный контакт с опсонизированной бациллой;
b) включение метаболического сигнала на полимеризацию актина и формирования псевдоподий;
с) охватывание псевдоподиями микробной клетки по всей ее поверхности на основе опсонин-рецепторного взаимодействия и смыкание псевдоподий:
d) образование фагосомы и смещение ее вглубь клетки

Взаимодействие нейтрофила с опсонизированной частицей инициирует процесс ее поглощения внутрь клетки. Цепь событии можно разделить на несколько стадий:

1. рецепторный контакт с объектом поглощения,
2. формирование псевдоподии,
3. охватывание объекта по всей поверхности и смыкание псевдоподий,
4. образование фагосомы и смещение ее вглубь клетки.

Экспрессия опсониновых рецепторов на мембране нейтрофила усиливается во время хемотаксиса. Их связывание при контакте с объектом ведет к активации целого спектра мембраноассоциированных и цитоплазматических киназ и фосфолипаз, следствием чего является полимеризация актина, которая лежит в основе формирования псевдоподий. Весь процесс поглощения захватывает примерно две минуты. Образовавшаяся фагосома представляет собой опсонизированную бактерию или частицу, покрытую со всех сторон клеточной мембраной, которая продолжает нести на себе большую часть рецепторов и ферментов, но их ориентация при этом сменяется с наружной на внутреннюю и наоборот.

Важнейшей функцией нейтрофилов является уничтожение микробных клеток. Само по себе поглощение бактерий еще недостаточно для их ликвидации. Клетка, захватившая живой чужеродный объект, должна обладать достаточным литическим потенциалом чтобы самой не стать жертвой столкновения. В этом плане нейтрофил обладает самым мощным среди всех клеток организма разрушительным арсеналом. Для примера, его можно сравнить с «вооружением» макрофага.

Некоторые продукты человеческих нейтрофилов и макрофагов, определяющие их внутриклеточный бактерицидный потенциал

Клеточные бактерицидные факторы обычно разделяют на кислородзависимые и кислороднезависимые. Последние представлены главным образом природными белковыми антибиотиками. Среди них известны α- и β-дефензины, кателицидины, серпроцидины (семейство нейтральных сериновых протеаз), профенины, протегрины и др. Природные микробицидные белки выявлены у животных, насекомых и растений. Обнаружены они и у людей.

 

Исход нейтрофильного воспаления

Процесс разрушения бактериальных агентов обычно завершается апоптозом нейтрофила. Индукторами апоптоза могут служить метаболиты кислорода, а также нейтральные сериновые протеазы. На мембранах апоптотирующих нейтрофилов появляются молекулы тромбоспондина и фосфатидилсерина — маркеры для распознавания и последующего поглощения макрофагами. Врожденный дефицит НАДФ-Н оксидазы (в отличие от дефицита миелопероксидазы) сопровождается снижением активности апоптотических процессов и нарушением экспрессии фосфатидилсерина на поверхности отмирающих нейтрофилов. Это препятствует их удалению макрофагами и ведет к развитию тяжелого заболевания — хронической гранулематозной болезни. Наличие в окружении нейтрофила провоспалительных цитокинов (TNF-α, IFN-γ, IL-1) и колониестимулирующих факторов (G-CSF, GM-CSF) также тормозит развитие программной гибели клетки.

Длительное присутствие провоспалительных цитокинов в очаге инфекционного воспаления, как правило, свидетельствует о недостаточной эффективности защитных реакций нейтрофилов. Причины этого могут быть различными: высокий уровень патогенности и большое количество инвазирующих микроорганизмов, обширная зона тканевой деструкции, недостаточный уровень опсонинов. Затяжной характер процесса при стерильном воспалении обычно связан с пролонгированным действием этиологического фактора, который может быть экзогенным (по природе — химическим или физическим) и эндогенным (отложение солей, присутствие аутоантител или иммунных комплексов).

Развитие бактериального гнойного процесса обычно является показателем дефицита опсонинов. При этом большое количество гноя отражает высокий мобилизационный резерв нейтрофилов. Однако их бактерицидная функция (важнейшим проявлением которой является внутриклеточное уничтожение микробов) оказывается недостаточной. Ярким примером развития такой ситуации является фурункулез. Введение больному антистафилококковых антител или проведение курса иммунизации стафилококковым анатоксином, как правило, дает позитивный результат. Назначение антибиотиков обычно также направлено на повышение бактерицидного потенциала организма. Необходимо подчеркнуть, что vivo антибактериальное действие фармацевтических препаратов является лишь дополнением к мощному защитному арсеналу организма и является малоэффективным при его разрушении (первичные иммунодефициты, острая лучевая болезнь, СПИД и тд.).

Затяжной характер нейтрофильного воспаления может поддерживаться самими нейтрофилами через продукцию PAF, IL-8, LTB₄. Из них наиболее эффективен для притока нейтрофилов LTB₄. Этот метаболит 5-липоксигеназного пути превращения арахидоновой кислоты (арахидоновая кислота высвобождается под действием фосфолипазы А₂ из фосфолипидов мембраны) не только вызывает увеличение проницаемости сосудов, но и усиливает экспрессию молекул адгезии на эндотелиальных клетках, стимулирует хемотаксис и дегрануляцию нейтрофилов. Затухание воспалительной реакции обычно сопровождается подавлением продукции LTB₄.

Данные, полученные Чарльзом Сераном, свидетельствуют о возможности прямого участия нейтрофилов в торможении воспалительного процесса. Известно, что нейтрофилы способны секретировать в окружающую среду лейкотриен A₄ (LTA₄ — метаболический предшественник LTB₄), который поглощается адгезированными тромбоцитами и превращается ими в липоксины.

Образование липоксинов в зоне нейтрофильного воспаления на основе клеточной кооперации
Арахидоновая кислота под действием фосфолипазы А₂ высвобождается из фосфолипидов клеточных мембран. Образованный из нее в нейтрофилах лейкотриен А₄ секретируется наружу. Тромбоциты захватывают его и конвертируют в липоксины. Нейтрофилы также могут поглощать отсутствующие у них метаболиты арахидоновой кислоты, секретированные другими клетками, и превращать их в липоксины

Последние представляют собой мощные противовоспалительные факторы. Образование липоксинов может также протекать в самих нейтрофилах при участии 5-липоксигеназы — ключевого фермента синтеза лейкотриенов. В этой ситуации нейтрофилы захватывают 15S-гидроксиэйкозатриеновую кислоту (15S-HETE), образуемую близлежащими эпителиальными клетками и моноцитами под влиянием цитокинов IL-4 и IL-13. Важной особенностью этого пути образования липоксинов является параллельное угнетение продукции лейкотриенов, в том числе и LTB₄. Таким образом, нейтрофилы способны не только индуцировать развитие острого воспаления, но и активно участвовать в его подавлении.

Шмагель К.В.

 

Похожие медицинские статьи

Воспалительный процесс. Нейтрофилы

Участие нейтрофилов в возникновении и поддержании воспа­лительного процесса по существу является отражением их основ­ной физиологической функции — фагоцитоза, в ходе которого высвобождаются вещества, способные вызвать воспалительную реакцию окружающих тканей, особенно если фагоцитоз по условиям патологического процесса протекает длительно, и факторы, вызы­вающие фагоцитоз, не могут быть устранены.

Поскольку при та­ких ревматических заболеваниях, как ревматоидный артрит или СКВ, существует хроническая гиперпродукция фагоцитируемого материала — иммунных комплексов и продуктов воспалительной деструкции тканей, роль нейтрофилов в усугублении и дальнейшем поддержании хронического воспаления особенно велика.

Процесс фагоцитоза начинается со связывания фагоцитируе­мого вещества с поверхностыми рецепторами нейтрофила, в ре­зультате чего происходит гиперполяризация мембраны клетки и местная» потеря ею ионов кальция. Вслед за этим происходит про­дукция нейтрофилами ранее малоизвестных активных дериватов кислорода, в том числе супероксидного аниона кислорода (O^•) и особенно гидроксильного радикала (ОН^•). Указанные продукты являются токсичными для микробов, что объясняет биологи­ческую целесообразность их выработки в процессе фагоцитоза.

Однако при увеличенной продукции они способны вызывать также повреждение окружающих тканей организма. Следующим этапом является освобождение из фосфолипидов клеточной мембраны (под действием фермента фосфолипазы) арахидо новой кислоты, которая под влиянием циклооксигеназы окисляется в простагландины и другие химически близкие им вещества.

Одновременно совершается и собственно фагоцитирование, которое можно наблюдать под микроскопом: в нейтрофиле обра­зуются выпячивания, охватывающие фагоцитируемый материал и погружающие его в цитоплазму, благодаря чему он оказывается лежащим внутриклеточно — в полости, называемой фагосомой.

В то же время происходят изменения в так называемой цитоскелетной системе («микромускулатура» клетки). Находящиеся в нейтрофиле микронити актина и миозина взаимодействуют с рас­положенным под плазмолеммой актинсвязывающим белком, после чего они конденсируются и контактируют с микротубулярной системой клетки. Лишь вслед за этим с фагосомой сливаются по­стоянно находящиеся в цитоплазме нейтрофилов специфические и азурофильные гранулы, а содержащиеся в них деструктивные ферменты приходят в соприкосновение с фагоцитированным ве­ществом и начинается его внутриклеточное «переваривание».

Все описанные процессы происходят весьма быстро. В частности, освобождение ферментов из азурофильных гранул в фагосому может произойти через несколько секунд после взаимодействия с веще­ством, подвергающимся фагоцитозу.

Таким образом, нейтрофилы продуцируют 3 группы активных медиаторов воспаления.

1. Токсичные дериваты кислорода, активно взаимодействующие с тканями организма.

2. Производные арахидоновой кислоты, среди которых наибо­лее активны эндопероксиды (нестабильные простагландины Ga и Н2), тромбоксан А₂, простациклин и гидроксигептадекатриеновая кислота. Эти вещества, являющиеся химически нестабильными и, следовательно, весьма активными, способны вызывать многие кардинальные признаки воспаления, в том числе накопление новых нейтрофилов (из-за присущих данным веществам хемотаксических свойств)[1].

Аккумуляция нейтрофилов вновь ведет к выработке нестабильных простагландинов, благодаря этому может возникать своеобразный порочный круг, ведущий к хронизации воспаления. Продукция нестабильных простагландинов сопроводи ется также дополнительным образованием из молекулярнс кислорода свободных кислородных радикалов, способствующ тканевой деструкции, а тем самым и поддержанию воспалительно процесса. В то же время стабильные простагландины (Е₂ и F, тромбоксан Вз), в которые быстро превращаются их нестабильные предшественники, вопреки прежнему мнению, не являются первиными медиаторами воспаления.

В. Samuelsson и соавт. (1979) описали новый класс медиан ров воспаления, являющихся также метаболитами арахидоновой кислоты, — так называемые лейкотриены. Один из них (лейкотриен С), по-видимому, химически идентичен описанному ранее SRSA.

3. Деструктивные ферменты, содержащиеся в гранулах нейтрофилов и поступающие в процессе фагоцитоза не только в фагосому, но и внеклеточно. Возможно их повреждающее влияние и ткани организма. К таким ферментам относятся содержащиес в азурофильных гранулах нейтральные протеазы, миелопероксида за, а также собственно лизосомные ферменты — кислые гидрола зы, которым особенно свойственно повреждающее влияние н ткани. К ферментам, характерным для специфических нейтро фильных гранул, относятся лизоцим и лактоферрин.

Обилие медиаторов воспаления в нейтрофилах и их взаимно усиливающее влияние во многом объясняют важнейшую роль этих клеток при большинстве воспалительных процессов, в том числе у больных ревматическими болезнями. Не случайно G. Weissmanr (1979) назвал нейтрофилы секреторными органами ревматоидного воспаления.

В организме существуют антагонисты некоторых рассмотренных медиаторов, с помощью которых, по-видимому, ограничивается возможный поврежденный эффект фагоцитоза на окружающие ткани. Так, активность протеаз угнетается азмакроглобулином и a₁-антитрипсином, а активность свободных радикалов кислорода — медьсодержащим белком церулоплазмином и особенно широко распространенным в организме ферментом супероксиддисмутазой, уничтожающей свободные супероксидные анионы кислорода и тем самым препятствующей образованию еще более токсичного гидроксильного радикала.

Оценивая роль нейтрофилов в развитии воспаления, следует иметь в виду их высокое содержание в периферической крови, откуда они могут быстро и в больших количествах поступать в зону воспаления. Эти клетки являются короткоживущими — они распадаются через несколько часов. Поэтому при выраженных.

---

[1] Нейтрофилы являются важным, но отнюдь не единственным источником простагландинов. Последние синтезируются также макрофагами, тромбоцитами, синовиальными клетками. воспалительных процессах повышенная потребность в нейтрофилах вследствие их усиленного распада в очагах воспаления приводит к увеличению продукции нейтрофилов в костном мозге, что проявляется увеличением соотношения лейко: эритро и индекса сдвига нейтрофилов при анализе миелограммы. Отражением этого процесса в периферической крови иногда бывает нейтрофильный лейкоцитоз.

Опубликовал Константин Моканов

Нейтрофильное воспаление что это

Одним из подвидов гранулоцитарных лейкоцитов являются нейтрофилы. Созревают они в красном костном мозге. Как связаны между собой нейтрофилы и воспаление, какую роль они играют в защите организма?

Коротко о нейтрофильных гранулоцитах

Эти клетки белой крови достаточно крупные, имеют диаметр около 10 мкм. Свое название они получили из-за наличия в цитоплазме клетки зернистых гранул. Гранулы содержат особые антибактериальные ферменты, способные разрушать оболочку бактерий, внедрившихся при воспалении. При лабораторных исследованиях для определения количества клеток, мелкие зерна в виде пыли обрабатывают красителями, они окрашиваются в фиолетово-розовый цвет.

Зрелые нейтрофилы – большая группа, составляющая 2/3 от количества всех клеток лейкоцитов. При этом большее их количество находится в костном мозге, остальные распределяются по другим органам. И только небольшая часть (1%), достигая периферической крови, через несколько часов проникает в ткани. Продолжительность их жизни зависит от количества микроорганизмов в очаге воспаления.

Процесс образования нейтрофильных клеток лейкоцитов в костном мозге составляет примерно 5 суток. Затем они перемещаются по сосудистому руслу в течение 8–10 часов. За это время клетки, при столкновении с чужеродным агентом, уничтожают вредоносные частицы в очаге поражения.

Функции нейтрофилов при заболевании

Основная функция – защита организма при инфицировании. Нейтрофильные гранулоциты крови очень подвижны. В очаге поражения они выделяют особые ферменты, которые способствуют рассасыванию отмирающих тканей. Передвигаясь по сосудам, они находят инфицированное место, проникают сквозь стенки капилляров, поглощают и растворяют патогенные бактерии.

Для работы нейтрофилы, используют энергию, а получать ее могут даже без участия кислорода. Это дает Клетки крови возможность выполнять функции в очаге, где нарушено кровообращение. Нейтрофильные клетки лейкоцитов выделяют фермент лизосом, который способствует размягчению тканей в инфицированном очаге. Клетки захватывают вредоносные частицы и «переваривают» их.

Кроме того, они способны оказывать влияние на иммунитет. Гранулы выделяют в кровь регуляторное вещество, которое другие клетки воспринимают как сигнал для защиты организма. А также нейтрофилы содержат особые вещества, которые влияют на процесс свертывания крови.

Работа нейтрофильных лейкоцитов более всего распространяется на бактерии и грибки, на вирусы они реагируют слабо. Один нейтрофил способен уничтожить около семи микробов. Жизнь клеток продолжается от нескольких часов до нескольких суток, затем они нейтрализуются печенью и селезенкой.

Классификация нейтрофильных гранулоцитов

Исходя из формы ядра, нейтрофилы состоят из трех видов гранулоцитарных клеток: сегментоядерные, палочкоядерные и юные. В костном мозге всегда есть некоторое количество нейтрофилов. При патологических изменениях и по требованию организма происходит их выброс в кровь.

Начиная с зарождения и до полного созревания, нейтрофилы проходят шесть стадий развития. Одновременно организм может иметь клетки разных стадий созревания. Для постановки диагноза важным показателем есть соотношение четырех видов друг с другом в результатах анализов крови. По степени зрелости можно назвать следующие группы: миелоциты → метамиелоциты → палочкоядерные → сегментоядерные.

При наличии воспаления первыми начинают борьбу самые старшие клетки. Обычно их количества достаточно для нейтрализации бактерий в очаге. При серьезном воспалении функцию могут выполнять палочкоядерные, и даже совсем несозревшие клетки.

Образование полностью созревших клеток происходит только в костном мозге. Юные клетки у человека здорового в крови не присутствуют. Если болезнь приобретает осложненную форму, прежде всего, гибнут сегментоядерные клетки. При этом новые формы не успевают созревать, кровь наполняют незрелые нейтрофилы, изменяется формула лейкоцитов. Учитывая соотношение старших и молодых клеток, происходит сдвиг формулы в ту или другую сторону.

Нормы и аномалии нейтрофилов

Допустимый уровень нейтрофильных клеток у взрослых варьируют от 45 до 70% от уровня лейкоцитов. Для женщин и мужчин значения нормы практически одинаковы. Показатели отличаются у разных возрастных групп. В процессе роста у детей содержание нейтрофильных клеток изменяется. После шести лет лейкоцитарная формула у детей сравнивается с данными анализов у взрослых.

Состояние, когда нейтрофилы повышены, именуют нейтрофилией или нейтрофилез. Показатели умеренны, если литр крови содержит не более 10 миллиардов клеток, повышены, если их от 10 миллиардов до 20. Цифры от 20 до 60 свидетельствуют о тяжелой нейтрофилии. Нарушения формулы крови могут быть вызваны некоторыми патологиями:

• образование гнойного воспаления – ангина, перитонит, аппендицит, пиелонефрит, сепсис;
• отравление алкоголем или другими токсинами, действующими на костный мозг;
• разложение тканей в очаге новообразований;
• некрозы при ожоге, а также патология тканей во время инсульта или инфаркта.

Количество нейтрофилов держится выше нормы, какое-то время после патологического процесса. Чуть повышены нейтрофилы могут быть у беременных, после тяжелой физической нагрузки, а также после сытной трапезы.

Нейтропения свидетельствует о сниженном уровне нейтрофилов. Численность их колеблется от 1,5 до 0,5 миллиарда в зависимости от степени нейтропении. Такое положение наблюдается при недостаточной выработке клеток костным мозгом, гибели клеток при наличии тяжелого воспаления. Понижение нейтрофилов может быть связано с лучевой и химиотерапией, анемией или недостатком витаминов.

Некоторые рекомендации

Нейтрофилия и нейтропения не рассматриваются как заболевание. Но сдвиг формулы в одну или другую сторону, важный показатель для постановки диагноза. Лекарства для нормализации уровня нейтрофилов в крови нет. Врач должен установить причину нарушений, принять меры и назначить лечение для устранения обнаруженной патологии.

После лечения воспаления показатели сами приходят к нормальным цифрам. Если причина кроется в приеме лекарств, врач должен пересмотреть назначения, отменить неэффективные препараты или заменить другими. При недостаточном поступлении или усваивании питательных веществ, витаминов, минералов следует сбалансировать питание, начать прием витаминных и минеральных комплексов.

Нейтрофилы: повышенный и пониженный уровень, причины и способы нормализации

Нейтрофилы – это лейкоциты, которые жизненно важны для работы иммунной системы против патогенов. Они помогают бороться с инфекциями и предотвращают длительное повышение воспаления.

---

Статья основана на выводах 54 научных исследований

В статье цитируются такие авторы, как:

• Австралийский Институт регенеративной медицины, Университет Монаша, Австралия
• Центр тромбоза и гемостаза, Университетский медицинский центр Майнц, Германия
• Научно-исследовательская лаборатория Sanquin и Landsteiner, Академический медицинский центр, Амстердамский университет, Амстердам, Нидерланды
• Базельский университет, Швейцария

Обратите внимание, что цифры в скобках (1, 2, 3 и т.д.) являются кликабельными ссылками на рецензируемые научные исследования. Вы можете перейти по этим ссылкам и ознакомиться с первоисточником информации для статьи.

---

 

Что такое нейтрофилы?

Нейтрофилы, также называемые полиморфноядерными лейкоцитами, являются белыми клетками крови, которые защищают наш организм от бактериальных, грибковых и других подобных инфекций. (1) Нейтрофилы отчетливо видны под микроскопом в виде клеток с характерными 2-5 долями в ядре. (5)

Нейтрофилы составляют приблизительно 40-60% от всех белых кровяных телец в нашем организме, и являются первыми иммунными клетками, которые активируются, когда мы получаем бактериальную инфекцию. (2) Нейтрофилы содержат гранулы, которые имеют важное значение для антимикробного действия. (1)

Повреждение клеток нашего тела (травмой или инфекцией) приводит к выработке “хемокинов”, которые привлекают нейтрофилы к пораженному участку в процессе, называемом хемотаксисом. Нейтрофилы известны вам в практике, как первичный компонент гноя любой раны.

ЛЕЙКОЦИТЫ, НЕЙТРОФИЛЫ И ДРУГИЕ КЛЕТКИ КРОВИ ВЫРАБАТЫВАЮТСЯ ВНУТРИ КОСТНОГО МОЗГА

Однако, они имеют очень короткую продолжительность жизни. Нейтрофилы живут в крови около 8 часов и подвергаются автоматическому саморазрушению после этого времени, чтобы в организме не накапливалось воспаление. (2) Но наши тела производят примерно 100 миллиардов этих клеток каждый день.

После созревания и выхода из костного мозга, около 50% этих клеток присутствуют вдоль стенок кровеносных сосудов, а другая половина находится в тканях организма.

Функции нейтрофилов

Как и другие клетки крови, нейтрофилы вырабатываются в костном мозге. (2, 3) Они составляют самую большую часть клеток крови, вырабатываемых костным мозгом. Они – наши “первые защитники”, играющие роль первой линии обороны от инфекционных организмов, проникающих в организм.

Нейтрофилы появляются первыми в очаге инфекции и воспаления. (1, 4) Они нападают на чужеродные организмы, “съедая их” с помощью процесса, называемого фагоцитозом, или поглощая в процессе, называемом эндоцитозом. Как только инородный организм оказывается внутри нейтрофила, его “атакуют” ферментами, которые приводят к разрушению врага. Нейтрофилы также помогают регулировать иммунный ответ в целом. (5)

В ответ на инфекцию или воспаление циркулирующие нейтрофилы выводят поверхностные молекулы, облегчающие их взаимодействие с активированным эндотелием. Во время воспаления и инфекции нейтрофилы высвобождают медиаторы, которые способствуют формированию последующего иммунного ответа путем модуляции адаптивной функции иммунных клеток. (источник)

Быстрая реакция нейтрофилов на инфекцию делает их первой группой иммунных клеток, которые участвуют в иммунном ответе при заражении или травме. Они производят антимикробные вещества и протеазы (ферменты), которые помогают деградировать и убивать микробов. (5)

Нейтрофилы также могут вырабатывать цитокины (CXCL2, CCL3 , IL-6, ФНО-альфа) для поддержания воспалительной реакции организма на инфекцию. (5, 6)

После того как они заканчивают защищать наше тело против патогенов, некоторые нейтрофилы активируют макрофаги (большие белые клетки крови) для того, чтобы те помогли удалить разрушенных микробов и нейтрофилов из организма. Ограниченная продолжительность жизни нейтрофила помогает предотвратить дальнейшее повреждение тканей и избыточное воспаление. (7)

Нейтрофилы, лейкоциты и иммунная система

Вас может сбить с толку информация, если вы слышите от врачей о лейкоцитах и нейтрофилах. Если нейтрофилы – это только один тип лейкоцитов, то почему онкологи говорят одновременно о низком содержании лейкоцитов и низком содержании нейтрофилов при прохождении химиотерапии (химиотерапевтическая индуцированная нейтропения)? Ответ заключается в том, что низкий уровень нейтрофилов может быть наиболее опасным в предрасположенности людей к инфекциям.

Все клетки крови (лейкоциты, эритроциты и тромбоциты) образуются в костном мозге — губчатой ткани в центральной области костей, например, таких как бедренная кость. В костном мозге все эти клетки возникают как один тип клеток, известный как кроветворные стволовые клетки.

Эти стволовые клетки затем проходят дифференцировку в различные типы клеток в процессе, известном как кроветворение. Поскольку все эти клетки начинаются с общей стволовой клетки, то процессы, которые повреждают костный мозг, такие как химиотерапия, часто влияют на все типы клеток крови. Это называется подавлением костного мозга при химиотерапии.

Помимо эритроцитов (красных кровяных телец) и тромбоцитов, существует несколько типов белых кровяных телец. Белые кровяные тельца развиваются по двум различным линиям. Стволовые клетки могут развиваться либо вдоль лимфоидной линии, что приводит к окончательному образованию Т-лимфоцитов и В-лимфоцитов, либо по миелоидной линии. Клетка в миелоидной линии может развиться в нейтрофильную, эозинофильную, моноцитарную или базофильную.

Дифференцировка общих миелоидных клеток-предшественников. Созревание нейтрофилов. (источник)

Нейтрофилы начинаются как миелобласты, которые созревают в промиелоциты, миелоциты, метамиелоциты, а затем в зрелые нейтрофилы. (7)

Нормальный уровень нейтрофилов

Здоровый диапазон нейтрофилов составляет около 1,5 – 8 ×10*9/л, или 1500 – 8000 клеток/микролитр. Нормальный уровень нейтрофилов находится обычно между 2500 и 7500 нейтрофилами в микролитр. (2) Нейтрофилы в норме могут быть несколько выше при беременности. (8)

Количество и пропорция лейкоцитов в кровотоке меняются с течением времени суток, с возрастом и другими событиями, например, как беременность. Хотя нормальный диапазон в разных лабораториях немного отличается, но часто используемые нормальные диапазоны указывают на количество нейтрофилов:

• Новорожденный ребенок: 13.000 – 38.000 клеток/микролитр
• Ребенок в возрасте 2 недель: 5.000 – 20.000 клеток/микролитр
• Взрослый: 4.500 – 11.000 клеток/микролитр
• Беременная женщина (третий триместр): 5.800 – 13.200 клеток/микролитр

Когда у взрослых людей (женщин без беременности) количество лейкоцитов в крови превышает 11.000 клеток/микролитр (или 11 x 10*9 /л), то это называется лейкоцитозом, который представляет собой повышенный уровень лейкоцитов. Нейтрофильный лейкоцитоз возникает, когда человек имеет более 7.000 зрелых нейтрофилов в микролитре своего кровотока.

Нейтропения

Уровень нейтрофилов менее 1500 клеток/микролитр – называют нейтропенией, хотя степень снижения имеет важное значение. Количество нейтрофилов менее 1000 ед. является наиболее серьезным состоянием и может нести за собой серьезные риски развития инфекций. (8)

Уровни нейтропении:

• Слабая нейтропения: 1.000 – 1.500 клеток/микролитр или 1.0 – 1.5 x 10*9/л
• Умеренная нейтропения: 500 – 999 клеток/микролитр
• Тяжелая нейтропения: 200 – 499 клеток/микролитр
• Очень сильная нейтропения: ниже 200 клеток/микролитр

Незначительные изменения в уровне нейтрофильных или лейкоцитов крови, как правило, не вызывают беспокойства пока они являются временными. Повышенный уровень лейкоцитов часто означает, что организм реагирует на инфекцию, травму или психологический стресс.

Внешний вид нейтрофилов

Внешний вид нейтрофилов, или их “морфология”, также может быть полезен в диагностике заболеваний. В то время как полный анализ крови определяет количество лейкоцитов, мазок периферической крови для морфологии часто делается, чтобы увидеть конкретные характеристики, которые могут присутствовать в нейтрофилах. Например, токсические грануляции могут наблюдаться в нейтрофилах при серьезных инфекциях, гиперсегментированные нейтрофилы (более 5 долей) могут наблюдаться при дефиците витамина В12 или дефиците фолатов и т. д.

Изучены механизмы наступления нейтрофилов при воспалении. В активированных нейтрофилах основными механизмами, ответственными за воспаление, являются дыхательный взрыв, дегрануляция и образование нейтрофильных внеклеточных ловушек (сетей). Во время дыхательного взрыва нейтрофилы используют кислород для производства активных форм кислорода (АФК), таких как супероксид (O-2), перекись h3O2 или гипохлористая кислота (HOCl) путем активации НАДФН-оксидазы (NOX2) и миелопероксидазы (MPO). (источник)

Незрелые нейтрофилы в крови

Большинство нейтрофилов в нашей крови – это зрелые нейтрофилы. Незрелые нейтрофилы могут быть обнаружены в мазке крови, если организм испытывает стресс и существует сильная потребность в большем количестве нейтрофилов. Когда это происходит, то повышенное количество незрелых нейтрофилов может попасть в кровь из костного мозга до достижения своей зрелости.

Кроме того, повышенная продукция незрелых нейтрофилов может происходить при таких состояниях, как миелодиспластические синдромы и лейкозы, такие как острый промиелоцитарный лейкоз. (12)

Пониженный уровень нейтрофилов

Одного анализа, показавшего низкое содержание нейтрофилов недостаточно для постановки диагноза. Ваш врач интерпретирует этот тест, принимая во внимание вашу историю болезни и другие анализы, и повторит его при необходимости. Результат, который немного понижен, может не иметь медицинского значения, поскольку число нейтрофилов часто меняется изо дня в день и различается у людей.

Аномально низкие уровни нейтрофилов в крови (менее 1,5 ×10*9/л), сохраняющиеся более 6 месяцев, называются нейтропенией. (9, 10) Стоит иметь ввиду, что число нейтрофилов меньше 2.500 клеток/микролитр может указывать на гиперфункцию иммунной системы при инфекции или аутоиммунном заболевании.

Причины пониженного уровня нейтрофилов

Инфекции

Бактериальные и вирусные инфекции, такие как корь, вирус Эпштейна-Барр, ВИЧ, аденовирус, гепатит и сепсис, являются распространенными причинами низкого количества нейтрофилов. (11, 12, 13, 14, 15)

Аутоиммунные заболевания

Аутоиммунные заболевания, такие как волчанка, ревматоидный артрит, болезнь Крона и диабет 1-го типа, могут снижать количество нейтрофилов. (16, 17, 18, 19, 20)

У людей с волчанкой повышено количество гибели нейтрофильных клеток (через апоптоз). У многих людей с этим заболеванием развивается нейтропения. (19)

Дефицит минералов и витаминов

Дефицит витамина B9 (фолата), витамина B12 или меди может препятствовать продукции нейтрофилов в костном мозге. (21, 22, 23, 24)

Проблемы с костным мозгом

Повреждение и нарушение работы костного мозга могут снижать продукцию клеток крови, в том числе нейтрофилов. (25, 26, 27, 28)

Увеличенная селезенка

Увеличенная селезенка может ускорить разрушение различных клеток крови, в том числе и нейтрофилов. (28)

Некоторые виды рака

Различные виды рака были связаны с более низким количеством нейтрофилов, особенно когда раки метастазируют в костный мозг и инфильтруют его. (29) Костный мозг также может быть поглощен рубцовой тканью (фиброзом) при заболеваниях, например, при миелофиброзе. (13)

Лучевая терапия, направленная на костных мозг, способна уменьшить количество нейтрофилов. (30, 31)

Некоторые лекарства

Несколько препаратов могут снижать уровень нейтрофилов, включая антибиотики, противовирусные препараты, противовоспалительные препараты, препараты, используемые для лечения гиперактивной щитовидной железы, и лекарства для химиотерапии. (32, 33, 34, 35)

Разрушение уже продуцируемых нейтрофилов

Нейтрофилы, которые были выпущены из костного мозга и циркулируют в организме, могут быть уничтожены несколькими различными способами. Это может происходить при аутоиммунных заболеваниях, при которых вырабатываются антитела против нейтрофилов и приводящие к их разрушению, например, при волчанке.

В то время как инфекции обычно производят повышенное количество нейтрофилов, инфекции с некоторыми вирусами и риккетсиозными инфекциями могут привести к снижению выживаемости нейтрофилов и низкому их количеству.

Генетические нарушения

Некоторые редкие генетические нарушения способны вызывать низкий уровень нейтрофилов, таких, как хроническая доброкачественная нейтропения и циклическая нейтропения. (28, 36, 37, 38)

Это редкое состояние, известное как циклическая нейтропения, может быть генетическим или приобретенным и характеризуется прерывистыми периодами низкого количества лейкоцитов, колеблющимися с нормальным количеством лейкоцитов. (13)

Нейтрофилы и моноцитарные макрофаги – это миелоидные клетки, имеющие общее кроветворное происхождение, которые выполняют как общие, так и отдельные иммунные функции. В ответ на повреждение тканей или инфекцию сначала инфильтрируют нейтрофилы, а затем моноциты. Нейтрофилы первичны для макрофагов при воспалительных реакциях, которые усугубляют атеросклероз. Нейтрофильные внеклеточные ловушки (сети) лежат в основе связи между этими двумя типами иммунных клеток. (источник)

Способы увеличения уровня нейтрофилов

Самое главное, чтобы вы взаимодействовали с вашим врачом, чтобы узнать о причинах вашего пониженного уровня нейтрофилов. И получить от врача назначение по лечению основной причины или заболевания. Лечение нейтропении будет зависеть от причин этого нарушения.

Медицинские процедуры, помогающие уменьшить влияние нейтропении:

Гранулоцитарно-колониестимулирующий фактор (г-КСФ): это гликопротеин, который стимулирует костный мозг производить нейтрофилы и другие гранулоциты, для выпуска их в кровоток. Наиболее часто используемым вариантом г-КСФ является препарат под названием филграстим.

Гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF): естественно продуцируемый гликопротеин выполняет аналогичную роль по стимулированию выработки нейтрофилов. Факторы используются для восстановления количества нейтрофилов после химиотерапии.

Антибиотики: эти препараты в профилактических целях могут быть назначены, чтобы уменьшить вероятность развития инфекции при нейтропении. Они часто принимаются в тот момент времени, когда количество нейтрофилов будет самым низким.

Обсудите с врачом дополнительные изменения образа жизни, перечисленные ниже. Ни одна из этих стратегий поведения никогда не должна заменять того, что рекомендует или предписывает ваш врач.

Изменение образа жизни для увеличения количества нейтрофилов:

Занимайтесь физическими упражнениями, соблюдайте здоровую диету, бросьте курить и воздержитесь от употребления алкоголя.

Важно иметь сбалансированное питание,  содержащее достаточное количество витаминов В12 и фолатов, которые необходимы для образования лейкоцитов, в том числе нейтрофилов. (21, 22)

Регулярные умеренные физические нагрузки могут способствовать улучшению функции и активности нейтрофилов. (39)

Когда число ваших нейтрофилов понижено, то вы можете быть более уязвимы к инфекциям. Правильная гигиена может уменьшить риск этих инфекций. (40)

Повышенный уровень нейтрофилов

Результат анализа, который показывает немного повышенное число нейтрофилов, может не иметь медицинского значения, так как этот показатель часто меняется изо дня в день. Ваш врач интерпретирует анализ, принимая во внимание вашу историю болезни и другие анализы, и повторит его при необходимости.

Аномально высокие уровни нейтрофилов в крови называются нейтрофилией. (9)

Причины повышенного уровня нейтрофилов

Инфекции и воспаление

Инфекции, вызванные бактериями, грибками, вирусами и паразитами, увеличивают количество нейтрофилов. (9) Любые воспалительные состояния также увеличивают число нейтрофилов. (41, 42, 43)

У пациентов с воспаленным аппендицитом количество нейтрофилов значительно превышает норму. Однако численность нейтрофилов не указывает на тяжесть заболевания и недостаточно чувствительно, чтобы быть маркером болезни. (43)

Курение

Исследования показывают, что курение увеличивает количество нейтрофилов. (44) Курение обычно связано с повышенным количеством лейкоцитов и нейтрофилией (рост этих клеток на 25%), что может длиться до 5 лет после прекращения курения. Точный механизм индуцированного курением лейкоцитоза не известен.

Стресс психологический

Стресс-реакция стимулирует нейтрофилы, вероятно, за счет роста воспаления. (45) Стресс-ассоциированная нейтрофилия, по-видимому, связана с перераспределением нейтрофилов из маргинального пула (находящиеся в органах тела) в циркулирующий пул (в крови), вероятно, за счет снижения адгезии нейтрофилов при высвобождении гормона стресса – адреналина.

Большая физическая активность

Напряженная физическая нагрузка может увеличить количество нейтрофилов за  короткий промежуток времени. (46) Вызванная физической нагрузкой нейтрофилия, вероятно, обусловлена сочетанием повышенного уровня адреналина в плазме крови и изменением сердечного выброса, что приводит к перераспределению нейтрофилов из маргинального пула в циркулирующий.

Недостаток сна

Исследование показало, что недостаточный сон (бессонница) увеличивает количество нейтрофилов, повышая уровень воспаления в организме. (47)

Повреждение тканей организма

Повреждение тканей вследствие травмы или хирургической операции увеличивает количество нейтрофилов.  (48, 49)

Депрессия

Исследование, которое измеряло численность нейтрофилов у 41 пациента с депрессией, показало, что количество нейтрофилов у них было повышено по сравнению со здоровыми людьми. (50)

Лекарства и токсины

Некоторые лекарственные средства (глюкокортикоиды, адреналин, литий и др.) и отравления (свинцом, ртутью, ядом насекомых и др.) также могут вызвать нейтрофилию. (9, 51, 52, 53, 54)

Проблемы с костным мозгом

Нарушения в работе костного мозга, например, такие как лейкоз, могут увеличивать продукцию нейтрофилов. (55, 56)

Генетические нарушения

Мутация в гене CSF3R способствует образованию нейтрофилов. Это может привести к более высокой восприимчивости к наследственной хронической нейтрофилии. (9)

Ожирение

Хроническая легкая нейтрофилия наблюдалась при ожирении. Жировая ткань способна высвобождать воспалительные цитокины, создавая состояние длительного низкоуровнего воспаления, проявляющегося повышенным уровнем С-реактивного белка.

А) Ожирение характеризуется увеличением жировой ткани и хроническим воспалением, при котором адипоциты секретируют адипокины, такие как фактор некроза опухоли альфа (ФНО-альфа), ИЛ-6 и ИЛ-8, которые ассоциированы с повышенной активностью периферических нейтрофилов. В) У мышей при высокожировой диете (HFD) наблюдается увеличение рекрутирования нейтрофилов в жировой ткани и активности нейтрофильной эластазы (NE)

Лептин, гормон вырабатываемый адипоцитами (жировыми клетками), может подействовать на мембранный белок CD34, что приводит к повышению дифференцировки нейтрофилов. Совсем недавно было обнаружено, что хронически воспаленная висцеральная жировая ткань при ожирении имитирует действие гемопоэтических клеток-предшественников для пролиферации и расширения, вызывая как нейтрофилию, так и моноцитоз через выработку цитокина IL-1β.

У человека с ожирением с хронической незначительной нейтрофилией и отсутствием других очевидных проблем со здоровьем, можно предположить, что именно жировые клетки являются причиной повышения количества нейтрофилов.

Негативные последствия повышенного уровня нейтрофилов

Слишком большая активность нейтрофилов может увеличить высвобождение токсичных для клеток агентов (цитотоксических) и чрезмерно активировать части иммунной системы. При нормальных обстоятельствах это помогает защитить ваше тело от инфекций или травм. Однако длительное и нерегулируемое высвобождение этих соединений может привести к повреждению тканей организма. (57, 58)

Заболевания сердечно-сосудистой системы

Исследования показывают, что нейтрофилы усиливают воспаление в бляшках в затвердевших артериях (атеросклероз). (59)

После сердечного приступа нейтрофилы очищают мертвые клетки и мусор вокруг поврежденной области в сердце. После гибели нейтрофилов макрофаги высвобождают факторы роста, вызывающие воспаление и образование тканей, что создает рубцы в сердце (фиброз сердца). (60)

Высокое отношение нейтрофилов к лимфоцитам (НЛР) является предиктором развития сердечно-сосудистых заболеваний. Он ассоциирован с повышенным риском развития нерегулярного сердцебиения (аритмии) и смерти у пациентов , проходящих процедуру лечения сердечно-сосудистых заболеваний (чрескожное коронарное вмешательство) [ 61, 62 ].

Исследование с участием 4.625 человек показало, что более высокие показатели нейтрофилов были связаны с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний. (63) Аналогичные результаты были получены и в другом исследовании с 4.860 мужчинами. (65)

В другом исследовании, проведенном с участием 18.558 человек, было обнаружено, что высокий уровень нейтрофилов способствует повышению риска развития сердечно-сосудистых заболеваний – ишемического инсульта и инфаркта миокарда. (64)

Рак

В целом нейтрофилы могут играть определенную роль в возникновении рака, формировании опухоли и распространения метастазов на другие места в организме. (66)

Нейтрофилы способствуют воспалению, выделяя активные формы кислорода (АФК). Исследования показывают, что они также подавляют противоопухолевый иммунный ответ (стимулируя TGF-β к высвобождению iNOS или ARG1, что подавляет  цитотоксические CD8+ Т-лимфоцитов, борющиеся с раковыми клетками). (66)

Нейтрофилы способствуют развитию рака. (источник)

Отношение числа нейтрофилов к численности лимфоцитов (NLR = нейтрофилы / лимфоциты) – это маркер крови, который ученые использовали для того, чтобы попытаться предсказать исходы различных видов рака (кишечника, легких, головы, шеи, яичников и т. д.). Многочисленные исследования показали, что повышенные значения NLR связаны с плохим прогнозом при раке толстой кишки, раке поджелудочной железы, раке желудка и раке легких. (67, 68, 69, 70)

В обзоре более 100 исследований и 40.000 пациентов, значение NLR выше 4 было связано с худшими общими показателями выживаемости при раке. (71)

Интерпретация показателя NLR зависит от клинического контекста. Однако, можно примерно представить как можно оценивать этот показатель:

• Нормальный уровень NLR находится в диапазоне 1-3
• NLR в пределах 6-9 предполагает умеренный воспалительный стресс (например, у пациента с неосложненным аппендицитом)
• Тяжелобольные пациенты часто имеют NLR ~9 или выше (иногда достигая значений, близких к 100)

Способы снижения уровня нейтрофилов

Самое главное, чтобы вы взаимодействовали с врачом, чтобы выяснить причину ваших повышенных нейтрофилов и начать стандартные процедуры лечения. Обсудите с врачом перечисленные ниже изменения образа жизни. Но никогда не применяйте эти методы взамен того, что рекомендует или предписывает ваш врач.

Стресс способствует росту уровня нейтрофилов. Это означает, что избегание или управление стрессом может помочь предотвратить хроническое воспаление от стресса. Используйте медитацию, йогу или аутогенную тренировку. (45)

Убедитесь, что вы хорошо спите (не менее 7-8 часов в сутки). Ограничение сна дает повышение уровня нейтрофилов. (47)

Гидрозоль, приготовленный из цветов розы damascena (Роза дамасская), традиционно используется для решения различных проблем связанных со здоровьем, в том числе проблем с кожей, таких как эритема, зуд, отеки. Этот гидрозоль (розовая вода) может снижать патогенность микробов и ослаблять стимуляцию нейтрофилов, которые участвуют в воспалительных реакциях. (51)

Куркумин усиливал апоптоз нейтрофилов и отменял межслойную миграционно-индуцированную задержку апоптоза нейтрофилов. Активация нейтрофилов была снижена при лечении куркумином, о чем свидетельствует снижение миграции и высвобождения миелопероксидазы. (52)

Кверцетин и витексин (глюкозид флавоноида апигенина) оказывают значительное противовоспалительное действие, понижая активность нейтрофилов. Как кверцетин, так и витексин значительно ингибировали продукцию ФНО-альфа, оксида азота (NO) и отпуск миелопероксидазы (MPO) в нейтрофилах человека. (53)

Нарингенин, флавоноид из цитрусовых фруктов, обладает противовоспалительными свойствами. Введение нарингенина крысам с травмой позвоночника позволяло защитить их спинной мозг от повышенного воспаления. Нарингенин подавлял активацию нейтрофилов через ингибирование miR-223. (54)

Информация на этом сайте не была оценена какой либо медицинской организацией. Мы не стремимся диагностировать и лечить любые болезни. Информация на сайте предоставляется только в образовательных целях. Вы должны проконсультироваться с врачом, прежде чем действовать исходя из полученной информации из этого сайта, особенно, если вы беременны, кормящая мать, принимаете лекарства, или имеете любое заболевание.

Оцените эту статью

Среднее 4.6 Всего голосов (10)

Нейтрофильное воспаление в иммунных ответах при хронической обструктивной болезни легких: уроки, полученные на моделях на животных

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) является основной причиной смертности во всем мире, которая характеризуется хроническим бронхитом, разрушением мелких дыхательных путей и увеличением / дезорганизацией альвеол. Принято считать, что нейтрофильное воспаление дыхательных путей, наблюдаемое в легких у пациентов с ХОБЛ, неразрывно связано с деструкцией ткани и увеличением альвеолярного воздушного пространства, что приводит к прогрессированию заболевания.Модели на животных играют важную роль в изучении механизмов, лежащих в основе ХОБЛ, поскольку они решают вопросы, включающие комплексные реакции всего тела. Этот обзор направлен на обобщение текущих моделей ХОБЛ на животных с акцентом на их преимущества и недостатки в отношении иммунных ответов и нейтрофильного воспаления. Кроме того, мы предлагаем новую потенциальную модель ХОБЛ на животных, которая может имитировать большинство характеристик патогенеза ХОБЛ человека, включая стойкие уровни нейтрофильного воспаления от умеренных до высоких.

1. Введение

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) — серьезная проблема общественного здравоохранения, которая в настоящее время является четвертой причиной смерти в мире и затрагивает около 10% взрослого населения во всем мире [1–3]. Принято считать, что нейтрофильное воспаление, наблюдаемое в легких у пациентов с ХОБЛ, неразрывно связано с деструкцией ткани и увеличением альвеолярного воздушного пространства, что приводит к прогрессированию заболевания. Сигаретный дым повреждает эпителиальные клетки, а затем высвобождает «сигналы опасности», которые действуют как лиганды для толл-подобных рецепторов (TLR) в эпителии.Эти действия способствуют выработке хемокинов и цитокинов, что приводит к врожденному иммунитету. Продукты воспалительных клеток могут повредить внеклеточный матрикс, что приведет к высвобождению лигандов TLR и активации TLR, что, в свою очередь, способствует дальнейшему воспалению и повреждению паренхимы легких. Более того, хронический сигаретный дым может вызывать адаптивный иммунный ответ, включая CD4 ⁺ Т-лимфоцитов, цитолитические CD8 ⁺ Т-клетки и В-клетки, что приводит к клеточному некрозу и апоптозу, отложению иммунитета и комплемента, повреждению тканей с ремоделированием дыхательных путей, и эмфизема [4].Модели на животных служат мостом между исследованиями in vitro в лаборатории и исследованиями на людях. Таким образом, они оказали большое влияние на расследование многих заболеваний. В этом обзоре сначала дается обзор основных экспериментальных моделей ХОБЛ, чтобы обсудить их преимущества и недостатки при изучении нейтрофильного воспаления при ХОБЛ, а затем попытаться предложить новую, эффективную и полезную модель.

2. Модели эмфиземы, индуцированной протеазой

В 1965 году Gross et al.[5] впервые предложили модель эмфиземы легких путем введения папаина в трахею крыс. С диагнозом эмфиземы и генетической недостаточности ингибитора протеазы альфа-1-анти-трипсина [6] эта животная модель послужила основой для гипотезы протеиназа-антипротеиназа эмфиземы человека. Согласно этой теории, различные протеазы, такие как эластаза поджелудочной железы свиней, папаин или эластаза нейтрофилов [7–9], были впоследствии введены в трахею для проверки функции, вызывающей эмфизему у животных.После интратрахеальной инстилляции протеазы наблюдались воспаление дыхательных путей в паренхиме легких, увеличение воздушного пространства и легочная дисфункция (например, задержка воздуха, альвеолярная деструкция и увеличение объема легких) [10, 11]. Эти особенности похожи на эмфизему человека, хотя скорость возникновения и развития резко увеличивается.

Существует ряд протоколов индукции эмфиземы протеазами. Авторы показали, что тяжесть вызванной протеазой эмфиземы связана с дозировкой и частотой применения протеазы [12].В модели на мышах повреждение, вызванное протеазой, сохраняется после 4 недель введения, и применение повторных доз может привести к тяжелым случаям заболевания [13–15].

Модели эмфиземы, индуцированной протеазой, обладают рядом преимуществ, таких как простота в эксплуатации, недорогая и высокая эффективность. Характеристики, сходные с ХОБЛ, проявляются быстро по сравнению с другими методами [13], такими как использование сигаретного дыма. Более того, тяжесть заболевания зависит от дозировки и частоты приема фермента, а индуцированная протеазой эмфизема связана с апоптозом эпителиальных и эндотелиальных клеток, деградацией внеклеточного матрикса и наличием окислительного стресса, что делает его подходящим для изучения каждой фазы эмфизема и исследовать нейтрофильное воспаление при ХОБЛ.Другими интересными аспектами этой модели являются то, что она может воспроизводить различные особенности болезни человека [16–18], особенно морфологию разрушения паренхимы легких, и что индуцированные морфологические и функциональные изменения обнаруживаются в течение длительного времени.

Как правило, развитие ХОБЛ у человека занимает довольно много времени. Несмотря на то, что модель воспроизводит многие характеристики эмфиземы человека, эта модель эмфиземы, индуцированной протеазой, не имитирует непрерывный низкоуровневый воспалительный процесс, особенно адаптивные хелперные иммунные ответы Т-клеток, вызванные табачным дымом, который является наиболее важным фактором риска ХОБЛ.Эта модель не предоставляет точного механизма разрушения альвеол и последовательности патологических событий [17].

3. Модели эмфиземы, вызванной табачным дымом

Табачный дым является самым большим фактором риска развития ХОБЛ [19]. Эпидемиологические исследования показывают, что заболеваемость ХОБЛ у курильщиков выше, чем у некурящих. Воздействие табачного дыма может постоянно вызывать воспаление (приток воспалительных клеток и увеличение количества цитокинов и хемокинов в дыхательных путях и паренхиме), гиперсекрецию слизи (метаплазия бокаловидных клеток), эмфизему (увеличение альвеол и увеличение объема легких), ремоделирование дыхательных путей (отложение гладких мышц, отложение матрикса и фиброз) и дисфункция легких [20].Таким образом, использование животных моделей, индуцированных табачным дымом, может воспроизвести реальный процесс развития ХОБЛ, особенно для исследования патофизиологических механизмов.

Поскольку Huber et al. [21] впервые описали подробное исследование эмфиземы, вызванной дымом у животных, для этой модели существует множество протоколов воздействия. Использование модели, индуцированной табачным дымом, с режимами однократного, многократного или хронического воздействия может дать разные представления о патологии заболевания.При остром воздействии табачного дыма (Таблица 1) было продемонстрировано наличие воспалительного инфильтрата в паренхиме легких (повышенное количество воспалительных клеток и цитокинов) [22], тогда как хроническое воздействие (Таблица 2), вероятно, обеспечивает наиболее похожую животную модель человека. ХОБЛ, потому что она вызывает заболевание (эмфизему, метаплазию эпителиальных клеток, ремоделирование дыхательных путей и снижение функции легких) с тем же стимулом, а не просто воспаление [23]. В настоящее время существует два основных режима воздействия: воздействие дыма на все тело [24] и воздействие дыма только через нос [25].

Лечение Время Ответ Справка Дважды в день, 1 час на секцию, 3 дня 3 дня Количество нейтрофилов и уровни провоспалительных медиаторов, хемоаттрактанта кератиноцитов (KC), воспалительного белка макрофагов 2 (MIP-2) и интерлейкина 1 бета (IL-1 β ) увеличиваются в жидкости бронхоальвеолярного лаважа (BALF). [26] Двенадцать сигарет в день, три раза в день 5 дней Острое воздействие сигаретного дыма вызывает окислительный стресс и увеличивает количество лейкоцитов и макрофагов, а также уровни некоторых провоспалительных цитокинов, таких как как фактор некроза опухоли альфа (TNF- α ), IL-1 β , интерлейкин 6 (IL-6) и KC. [27] Двадцать сигарет в день, четыре раза в день 7 дней Острое воздействие сигаретного дыма увеличивает общее количество клеток, нейтрофилов, макрофагов и лимфоцитов в ЖБАЛ и увеличивает уровни KC и хемотаксический белок 1 моноцитов (MCP-1). [28] Пять сигарет в день 3 дня Количество мобилизующих нейтрофилов и дифференцирующих макрофагов значительно увеличивается в ЖБАЛ, а также уровни IL-1 β , IL-6, интерферона гамма (IFN- γ ), TNF- α и MCP-1 в ЖБАЛ и легких также увеличиваются. [29]

Лечение Время Ответ Ссылка Четыре сигареты в день , 5 дней в неделю 6 месяцев Как Th2, так и Th27 клетки значительно увеличены, а также уровни IL-6 и IL-17 также увеличены. [30] Двенадцать сигарет в день, 5 дней в неделю 6 месяцев Увеличение общего количества воспалительных клеток и макрофагов в BALF мышей, подвергшихся воздействию сигаретного дыма. Высвобождение IL-1 β и TNF- α также увеличилось на . [31] Четыре раза в день, 5 минут на секцию, 5 дней в неделю 4 месяца Функциональный белок IL-17A, секретируемый в легкие, вероятно, создает аутокринную петлю , которая дополнительно индуцирует Th27 дифференцировка, тем самым усугубляя эффект индуцированного дымом воспаления Th2 и Th27 в легких. [32]

Модели эмфиземы на животных, вызванные курением, могут не только воспроизвести патологический процесс в развитии ХОБЛ, но и дать возможность проверить влияние вирусной или бактериальной инфекции при наличии эмфиземы, которая способствует развитию

.

Frontiers | LAIR-1 ограничивает нейтрофильное воспаление дыхательных путей

Введение

Легкие постоянно подвергаются воздействию потенциальных патогенов и других вредных агентов. Для защиты от внезапных вторжений нейтрофилы патрулируют легочные капилляры. Быстрый и устойчивый нейтрофильный ответ имеет решающее значение для противомикробной защиты (1, 2). Нейтрофильное воспаление — частый признак некоторых респираторных заболеваний. Мы недавно провели обзор литературы, показывающей, что из-за беспорядочной цитотоксичности нейтрофилов чрезмерное нейтрофильное воспаление вызывает иммунное повреждение при вирусной инфекции (3).Следовательно, баланс между эрадикацией патогенов и повреждением тканей, вызванным нейтрофилами, имеет первостепенное значение для сохранения гомеостаза тканей. Однако механизмы, регулирующие нейтрофильное воспаление в дыхательных путях, до сих пор неясны.

Лейкоцит-ассоциированный Ig-подобный рецептор (LAIR) -1, также известный как CD305, является несущим ITIM ингибиторным рецептором, экспрессируемым в большинстве иммунных клеток (4). LAIR-1 мыши и человека имеет ~ 40% гомологии, обладает мощной ингибирующей способностью и связывается с коллагеном и коллагеноподобными молекулами (5-8).Циркулирующие нейтрофилы не экспрессируют LAIR-1 на поверхности клетки, но поверхностная экспрессия может быть вызвана стимуляцией in vitro , что позволяет предположить, что LAIR-1 участвует в регуляции активированных нейтрофилов, инфильтрованных тканью (9). Недавно мы идентифицировали рецептор коллагена LAIR-1 в качестве рецептора функционального ингибирования нейтрофилов дыхательных путей, полученных от пациентов с RSV-бронхиолитом (10). Активированные нейтрофилы, инфильтрованные в дыхательные пути, но не их циркулирующие в покое аналоги, экспрессируют LAIR-1 на поверхности клетки.Покоящиеся нейтрофилы хранят LAIR-1 внутриклеточно в гранулах, что обеспечивает быструю активацию поверхности при активации. Опосредованное агонистическими антителами лигирование LAIR-1 на нейтрофилах дыхательных путей пациента подавляет образование внеклеточных ловушек нейтрофилов (NET) ex-vivo . Лиганды для LAIR-1 широко представлены в легких, включая коллаген во внеклеточном матриксе и сурфактантный белок-D (SP-D, который содержит коллагеноподобные домены в просвете дыхательных путей (11, 12). Поэтому мы предположили гипотезу что LAIR-1 регулирует нейтрофильное воспаление при заболеваниях легких, чтобы минимизировать повреждение тканей.Однако исследования пациентов не позволяют установить экспериментальные параметры, необходимые для изучения роли in vivo LAIR-1. Чтобы проверить эту гипотезу, мы использовали модели мышей и исследовали два различных заболевания легких, в которых нейтрофильное воспаление играет ключевую роль, а именно острый вирусный бронхиолит, вызванный инфекцией RSV, и воспаление легких, вызванное кратковременным воздействием дыма.

Материалы и методы

Животные

Lair1 ^{— / —} мышей были созданы на фоне C57BL / 6 с помощью Taconic Artemis, как описано (13).Мыши BALB / c были приобретены у Harlan (Хорст, Нидерланды). Все исследования на животных были одобрены институциональным комитетом по уходу и использованию животных и проводились в соответствии с национальными и институциональными руководящими принципами.

Мышиная инфекция RSV

Самок мышей C57BL / 6 Lair1 от восьми до двенадцати недель ^{— / —} мышей или их однопометников дикого типа интраназально инфицировали 1 × 10 ⁷ БОЕ RSV-A2 в 50 мкл PBS. Подготовка RSV-A2, количественный анализ на титрование RSV-A2 и инфицирование RSV-A2 мышей, включая интраназальную инокуляцию, прерывание и сбор образцов, выполняли, как описано ранее (14, 15).Мышей умерщвляли на 2 или 5 день после заражения.

Администрация ЛАИР-ФК

Для экспериментов по блокированию LAIR-1 рекомбинантный мышиный LAIR-1, слитый с Fc-частью мышиного IgG2a, был получен в компании. Fc-хвост мутировали для предотвращения связывания с Fc-рецепторами и комплементом, как описано ранее (16).

Самкам мышей BALB / c дикого типа в возрасте от восьми до двенадцати недель внутрибрюшинно вводили 200 или 400 мкг химерного белка LAIR-1-Fc в 100 мкл PBS или только PBS в качестве контроля, за 1 день до и через 2 дня после. Инфекция RSV.Интраназальное инфицирование RSV проводили, как описано выше.

Сбор и обработка бронхоальвеолярного лаважа

Забор жидкости при бронхоальвеолярном лаваже (БАЛ) проводили путем 2-кратной промывки легких 1,0 мл ледяного PBS. Жидкость БАЛ центрифугировали; супернатанты хранили при -80 ° C для дальнейших анализов. Общее количество клеток в БАЛ определяли с помощью гемоцитометра Bürker-Türk. Клетки ЖБАЛ анализировали методом проточной цитометрии или исследовали с помощью световой микроскопии.

Для дифференциального анализа клеток с помощью световой микроскопии было подсчитано не менее 200 клеток для определения относительного количества макрофагов, лимфоцитов и нейтрофилов на основе морфологии после окрашивания по Маю-Грюнвальду-Гимза.

Концентрации

RSV-A2 в супернатантах жидкости БАЛ анализировали с помощью ПЦР в реальном времени, как описано ранее (15). Уровни мышиного CXCL1 (KC) и IL-6 в супернатантах жидкости БАЛ измеряли с помощью ELISA (Peprotech, Лондон, Великобритания) в соответствии с инструкциями производителя.

Воздействие сигаретного дыма

Самцов 8–12 недель дикого типа и Lair1 ^{— / —} C57BL / 6 мышей случайным образом распределяли для воздействия сигаретного дыма (CS) или контрольного воздействия воздуха. Мыши подвергались воздействию основного потока CS, полученного из стандартных исследовательских сигарет (3R4F; 9.4 мг смолы / 0,726 мг никотина, Университет Кентукки) с помощью роликового насоса Watson-Marlow (серия 323 E, скорость 35 об / мин; Watson Marlow, Роттердам, Нидерланды), который направил CS в камеру экспонирования (объем воздуха 25 л. ). Уровни окиси углерода и кислорода в камере экспонирования измерялись с помощью газоанализатора от Bacharach (серия PCA-3; Bacharach, New Kensington, PA, USA). Концентрация окиси углерода поддерживалась на уровне 150–300 ppm, а уровень кислорода — на уровне 20%. . Мышей подвергали воздействию CS дважды в день в течение максимум 30 минут с 5-часовым перерывом без курения в течение 10 дней подряд.В первый день воздействия CS мышей подвергали воздействию CS от 2 пар сигарет, затем CS от 2 до 3 сигарет на второй день, CS от 4 и 5 сигарет на третий день, CS от 5 и 6 сигарет на второй день. на четвертый день и CS два раза по 6 сигарет на пятый и оставшиеся дни. Мышей взвешивали ежедневно. В последний день мышей умерщвляли и собирали жидкость БАЛ.

Интраназальная инстилляция CXCL1

Самцы и самки в возрасте от восьми до шестнадцати недель Lair1 ^{— / —} мышей (на фоне C57BL / 6) или их однопометники дикого типа были случайным образом распределены для инстилляции 0.1 мкг или 0,5 мкг CXCL1 (R&D Systems, Миннеаполис, Миннесота, США) в 50 мкл PBS или только PBS. Через 4 часа мышей умерщвляли и собирали жидкость БАЛ. Клетки подсчитывали и анализировали проточной цитометрией, как описано ниже.

Препарат одноклеточной суспензии

Селезенку и лимфатические узлы механически диссоциировали и последовательно фильтровали через сетчатые фильтры для клеток 100 и 70 мкм (BD Biosciences, Сан-Хосе, Калифорния, США). Костный мозг промывали из бедренных и большеберцовых костей и фильтровали через сетчатые фильтры для клеток 70 мкм.Легкие механически диссоциировали с использованием диссоциатора softMACS (Miltenyi Biotec, Лейден, Нидерланды) в соответствии с рекомендациями производителя и ферментативно расщепляли в течение 30 минут при 37 ° C с 0,13 ед. Вюнча / мл Liberase TM (Roche, Базель, Швейцария) и 200 мкг / мл ДНКазы I (Roche, Базель, Швейцария) в RPMI-1640. Затем суспензию переваренных клеток легких пропускали через сетчатые фильтры с размером пор 70 мкм. Эритроциты лизировали путем 10-минутной инкубации при 4 ° C в буфере хлорида аммония и карбоната, содержащем 155 мМ NH ₄ Cl, 10 мМ KHCO ₃ и 0.1 мМ ЭДТА. Суспензии отдельных клеток анализировали методом проточной цитометрии.

Проточная цитометрия

Суспензии единичных клеток из тканей и клеток из жидкости БАЛ окрашивали на поверхностные маркеры в течение 30 минут при 4 ° C в PBS, содержащем 0,01% (м / об) азида натрия и 1% (м / об) БСА. Иодид пропидия (0,3 мкг / мл, Sigma, Сент-Луис, Миссури, США) в PBS использовали для различения жизнеспособных клеток. Образцы обрабатывали крысиным антителом против CD16 / CD32 мыши (клон 2.4G2, BD Biosciences, Базель, Швейцария) для блокирования FcR-опосредованного неспецифического связывания антител перед инкубацией с антителами, конъюгированными с флуорохромом.Сборы производились с помощью BD Canto II или LSR Fortessa и анализировались с помощью программного обеспечения FlowJo (версия 10.0.7, Treestar).

Статистика

Статистическая значимость различий между двумя группами была рассчитана с помощью непарного теста Манна-Уитни или Стьюдента t , где это необходимо, и более двух групп сравнивали с помощью двухфакторного дисперсионного анализа или теста Краскела-Уоллиса, как указано в легендах. Статистический анализ проводили с использованием программного обеспечения Prism 6 (GraphPad).Значения P- <0,05 считались значимыми и отмечены на графиках, где это применимо. Все немаркированные отличия несущественны.

Результаты

LAIR-1 отрицательно регулирует рекрутирование нейтрофилов во время инфицирования RSV

Мы недавно продемонстрировали, что LAIR-1 является функциональным ингибирующим рецептором на нейтрофилах, инфильтрированных в дыхательные пути, у пациентов с бронхиолитом, вызванным RSV-инфекцией, в условиях ex-vivo (10). Поэтому мы предположили, что LAIR-1 регулирует нейтрофильный ответ in vivo во время вирусного бронхиолита.Чтобы проверить эту гипотезу, мышей дикого типа и Lair1 ^{— / —} C57BL / 6 интраназально инокулировали штаммом RSV-A2. Мышей умерщвляли на 2 или 5 день после инфицирования и выполняли БАЛ для оценки клеточного инфильтрата дыхательных путей, уровней цитокинов и вирусной нагрузки.

Общий приток лейкоцитов в дыхательные пути был заметно увеличен у мышей с дефицитом LAIR-1 по сравнению с мышами дикого типа в оба момента времени (рис. 1A). На ранней стадии инфицирования увеличение числа клеток в основном происходило за счет увеличения рекрутирования нейтрофилов у мышей с дефицитом LAIR-1, тогда как на 5-й день после инфицирования лимфоциты в основном составляли инфильтрирующую популяцию (Рисунки 1B, C).Не было различий в рекрутировании макрофагов между генотипами (рис. 1D). Таким образом, LAIR-1 ограничивает рекрутирование нейтрофилов и лимфоцитов во время инфицирования RSV in vivo .

Рисунок 1 . LAIR-1 регулирует рекрутинг нейтрофилов и лимфоцитов во время инфицирования RSV-A2 у мышей. (A – G) Мышей инокулировали RSV-A2 и умерщвляли на 2 или 5 день. Всего (A) и дифференциал (B – D) подсчет клеток BAL, BAL CXCL1 (E) и IL -6 (F) и вирусная нагрузка (G) .Данные представлены в виде средних значений ± стандартное отклонение и представляют 8 мышей на группу в 2 независимых экспериментах. * p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001; непарный критерий Стьюдента с поправкой Велча. WT, дикого типа и KO, Lair1 ^{— / —} на фоне C57BL / 6.

Несмотря на усиление рекрутирования лейкоцитов, концентрации основного хемоаттрактанта нейтрофилов CXCL1 и воспалительного цитокина IL-6 не увеличивались в ЖБАЛ инфицированных RSV Lair1 ^{— / —} мышей по сравнению с мышами дикого типа (Рисунки 1E , F), а также различий в вирусной нагрузке (рис. 1G).Таким образом, данные свидетельствуют о том, что LAIR-1 негативно регулирует рекрутирование нейтрофилов и лимфоцитов во время инфекции RSV, не влияя напрямую на местную воспалительную среду или репликацию вируса.

Нейтрофилы, инфильтрованные тканью Экспресс LAIR-1

Чтобы исключить базальные различия, мы выполнили иммунофенотипирование необработанных мышей Lair1 ^{— / —} C57BL / 6 и подтвердили, что в составе популяций иммунных клеток практически нет различий (дополнительные рисунки S1, S2), как описано ранее. (13, 17).Более того, мы демонстрируем, что необработанные мыши дикого типа и мыши Lair1 ^{— / —} не различались по количеству нейтрофилов и состоянию активации — на что указывают маркеры CD11b, CD62L и CD182 — ни в крови, ни в костном мозге (рис. 2А). . У здоровых мышей дикого типа циркулирующие нейтрофилы не экспрессировали LAIR-1, тогда как нейтрофилы, инфильтрованные тканью, экспрессировали (рис. 2В). Однако после заражения RSV циркулирующие нейтрофилы начали экспрессировать LAIR-1 (рис. 2C). В соответствии с наблюдениями относительно инфильтрированных тканью нейтрофилов у здоровых мышей, инфильтрованные в дыхательные пути нейтрофилы также экспрессировали LAIR-1 и были сильно активированы, на что указывало повышающая регуляция CD11b и выделение CD62L (рис. 2C).Таким образом, инфекция RSV индуцировала экспрессию LAIR-1 на циркулирующих нейтрофилах и нейтрофилах, инфильтрированных в дыхательные пути, которые могут напрямую регулировать функцию / адгезию нейтрофилов.

Рисунок 2 . Экспрессия LAIR-1 и дефицит у мышей. (A – C) Лейкоциты мышей исследовали на предмет происхождения и маркеров активации, а также экспрессии LAIR-1 с помощью проточной цитометрии. Нейтрофилы были идентифицированы на основе характерных свойств прямого и бокового рассеяния света и экспрессии Ly-6G. (A) Процентное содержание нейтрофилов (Ly-6G +) среди общего количества живых лейкоцитов в крови и костном мозге, а также экспрессия маркеров активации (CD11b, CD62L и CD182) сравнивали с помощью проточной цитометрии. (B) Проточно-цитометрический анализ экспрессии LAIR-1 на нейтрофилах крови и тканей (костного мозга, селезенки и легких). (C) Мышей дикого типа инокулировали RSV и умерщвляли через 2 дня после инфицирования. Экспрессию LAIR-1 и маркеров активации (CD11b и CD62L) измеряли на БАЛ и нейтрофилах крови.**** п <0,0001; 2-сторонний дисперсионный анализ с поправкой на множественное сравнение Холма-Шидака. Данные представляют восемь мышей (A, B) или три независимых эксперимента, по крайней мере, с тремя мышами (C) . Планки погрешностей в (A) и (C) представляют собой среднее значение ± стандартное отклонение. WT, дикого типа и KO, Lair1 ^{— / —} на фоне C57BL / 6; cIg, совпадающее по изотипу контрольное антитело ; MFI, , средняя интенсивность флуоресценции .

Блокирование взаимодействия с LAIR-1-лигандом увеличивает рекрутирование нейтрофилов во время инфекции RSV

Чтобы дополнительно исключить различия в развитии мышей Lair1 ^{— / —} как причину наблюдаемого фенотипа, взаимодействие между эндогенным LAIR-1 и его лигандами было заблокировано во время инфицирования RSV путем инъекции мышам дикого типа LAIR-1- Химерный белок Fc. Здесь использовали мышей BALB / c, а не мышей C57BL / 6, поскольку первые более чувствительны к инфекции RSV (18, 19).Результаты, полученные с RSV-инфицированными мышами BALB / c, у которых были заблокированы эндогенные взаимодействия LAIR-1 с коллагеном, имитируют таковые у RSV-инфицированных мышей Lair1 ^{— / —} C57BL / 6 по сравнению с их соответствующим носителем. обработанных мышей или мышей дикого типа. Общее количество клеток в ЖБАЛ мышей, инфицированных RSV, обработанных химерным белком LAIR-1-Fc, увеличивалось (рис. 3А). Это происходило из-за повышенного рекрутирования нейтрофилов и лимфоцитов, тогда как количество макрофагов оставалось неизменным (Рисунки 3B – D).Концентрации CXCL1 и IL-6, а также вирусная нагрузка были сопоставимы у мышей, получавших носитель и LAIR-1-Fc (рисунки 3E – G). Данные дополнительно подтверждают, что LAIR-1 отрицательно контролирует рекрутирование нейтрофилов и лимфоцитов во время инфицирования RSV без прямого воздействия на местную воспалительную среду или репликацию вируса.

Рисунок 3 . Введение химерного белка LAIR-1-Fc влияет на рекрутинг легочных нейтрофилов во время инфекции RSV. (A – G) Мышам BALB / c дикого типа инокулировали интраназально RSV и умерщвляли на 5 день.За один день до инокуляции RSV и через 2 дня после инокуляции мышей обрабатывали внутрибрюшинно слитым белком LAIR-1-Fc или PBS (носитель). Определяли общее количество (A) и дифференциальное (B – D) BAL клеток, BAL CXCL1 (F) и концентрации IL-6 (G) и вирусную нагрузку (G) . Данные представлены в виде средних значений ± стандартное отклонение и представляют 6 мышей на группу для панелей (A – G) в 2 независимых экспериментах. * p <0,05, ** p <0.01, *** p <0,001, **** p <0,0001. 2-сторонний дисперсионный анализ с поправкой на множественное сравнение Холма-Шидака.

LAIR-1 ограничивает тяжесть заболевания и количество нейтрофилов в дыхательных путях в ответ на воздействие сигаретного дыма

Несмотря на усиленное рекрутирование нейтрофилов во время RSV-инфекции у мышей, у которых отсутствует передача сигналов LAIR-1, не было никакого влияния на тяжесть заболевания, измеренную по потере веса (данные не показаны). Однако патофизиология RSV у людей и мышей заметно отличается.В то время как нейтрофилы доминируют в клеточной воспалительной реакции у пациентов с RSV-бронхиолитом, причем нейтрофилы составляют ≥80% инфильтрирующих лейкоцитов (20–22), лимфоциты более заметны в дыхательных путях мышей во время экспериментальной RSV-инфекции (рисунки 1A – D, 3A – D). . Мы предположили, что в настоящей модели заболевания, вызванного нейтрофилами, потеря LAIR-1-опосредованной иммунной регуляции и соответствующее увеличение инфильтрации нейтрофилов усугубят тяжесть заболевания. Поэтому мы использовали другую модель нейтрофильного воспаления дыхательных путей и подвергали мышей дикого типа и Lair1 ^{— / —} C57BL / 6 воздействию сигаретного дыма.Воздействующие на дым мыши Lair1 ^{— / —} потеряли больше массы тела и показали замедленное и значительно ослабленное восстановление по сравнению с их аналогами дикого типа (рис. 4A). В соответствии с этим анализ жидкости БАЛ показал, что мыши Lair1 ^{— / —} имели значительно более высокую иммунную инфильтрацию легких в ответ на воздействие дыма по сравнению с мышами дикого типа (рис. 4В). Этому увеличению общего притока клеток способствовало усиление рекрутирования нейтрофилов, макрофагов и лимфоцитов в легкие Lair1 ^{— / —} (Рисунки 4C – E).Увеличение количества клеток ЖБАЛ у мышей Lair1 ^{— / —} было самым высоким для нейтрофилов (~ 3 раза), за которыми следовали макрофаги (~ 2 раза), в то время как увеличение лимфоцитов было умеренным и не достигло статистической значимости. Мы подтвердили, что нейтрофилы, инфильтрованные в дыхательные пути мышей, подвергшихся воздействию дыма, экспрессировали LAIR-1 и были высокоактивированы (дополнительный рисунок S2). Таким образом, LAIR-1 ограничивает рекрутирование нейтрофилов в дыхательные пути во время воспаления легких, вызванного сигаретным дымом, и регулирует тяжесть заболевания.

Рисунок 4 . LAIR-1 регулирует нейтрофильное воспаление дыхательных путей во время воздействия сигаретного дыма. (A – E) Мышей подвергали воздействию сигаретного дыма или имитации (воздуха) в камерах для всего тела два раза в день в течение 10 дней подряд. (A) Массу тела мышей измеряли ежедневно и рассчитывали процентное изменение относительно дня 0. Общее количество (B) и дифференциальное количество (C – E) в БАЛ определяли через 10 дней воздействия сигаретного дыма.Данные представляют не менее 10 мышей на группу в 2 независимых экспериментах. * p <0,05, ** p <0,01, *** p <0,001. U-критерий Манна-Уитни был использован для расчета статистической значимости различий между мышами WT и KO (A) , а двухфакторный дисперсионный анализ с поправкой на множественное сравнение Холма-Шидака был использован для подсчета клеток (B, C) . WT, дикого типа и KO, Lair1 ^{— / —} на фоне C57BL / 6.

LAIR-1 напрямую подавляет миграцию нейтрофилов

Локальная воспалительная среда в легких, что отражается в продукции CXCL1 и IL-6, напрямую не регулируется LAIR-1 (Фигуры 1E, F, 3E, F). Поскольку легкое обогащено лигандами LAIR-1, такими как коллаген, SP-D и нейтрофилы, инфильтрованные в дыхательные пути, как при инфекции RSV, так и в модели воздействия дыма, экспрессируют LAIR-1 (рис. 2C; дополнительный рисунок S3), мы предположили, что LAIR- 1 может напрямую ограничивать миграционную способность нейтрофилов.Чтобы проверить эту гипотезу, в легкие мышей дикого типа и Lair1 ^{— / —} C57BL / 6 инстиллировали нейтрофильный хемоаттрактант CXCL1 путем интраназального введения и проанализировали клеточные инфильтраты жидкости БАЛ. Мы наблюдали значительно более высокий общий приток клеток ЖБАЛ у мышей Lair1 ^{— / —} по сравнению с мышами дикого типа в ответ на 0,5 мкг CXCL1 (рис. 5А). Проточная цитометрия подтвердила, что CXCL1 специфически привлекает нейтрофилы, поскольку они составляют ~ 88% от общей популяции клеток в жидкости БАЛ (рис. 5В), которые были высокоактивированы и экспрессировали LAIR-1 (у мышей дикого типа) (рис. 5С).Эти данные демонстрируют, что LAIR-1 по существу ограничивает инфильтрацию нейтрофилов в дыхательных путях, тем самым контролируя нейтрофильное воспаление дыхательных путей.

Рисунок 5 . LAIR-1 напрямую контролирует миграцию нейтрофилов. (A – C) Мышам интраназально вводили CXCL1 или носитель (PBS). Через 4 часа мышей умерщвляли и выполняли БАЛ. (A) Общее количество клеток в жидкости БАЛ было определено и представлено как среднее ± стандартное отклонение ( n = 4-8 мышей на группу на генотип; 2 независимых эксперимента).Различия между WT и KO в притоке клеток в CXCL1 (0,5 мкг) были согласованы в обоих экспериментах. ** p <0,01; Двусторонний дисперсионный анализ с тестом множественного сравнения Тьюки. (B, C) Клетки в жидкости БАЛ анализировали с помощью проточной цитометрии. (B) Нейтрофилы были идентифицированы по одновременной экспрессии Ly-6G и CD11b; график представляет нейтрофилы как процент от общего количества живых лейкоцитов в жидкости БАЛ после введения 0,5 мкг CXCL1 мышам WT и KO, среднее значение ± стандартное отклонение и, (C) , репрезентативная гистограмма экспрессии LAIR-1 на нейтрофилах жидкости БАЛ.WT, дикого типа и KO, Lair1 ^{— / —} на фоне C57BL / 6.

Обсуждение

Легочный иммунный ответ должен защищать от постоянно присутствующей угрозы патогенов, ограничивая при этом иммунно-индуцированное повреждение тканей, чтобы обеспечить газообмен. Нейтрофилы имеют решающее значение для противомикробной защиты, но такие реакции должны строго регулироваться, чтобы предотвратить повреждение посторонними. Механизмы, лежащие в основе регуляции активации нейтрофилов и ответов, изучены не полностью.Недавно мы идентифицировали LAIR-1 как рецептор, ингибирующий активированные нейтрофилы дыхательных путей, который ограничивает образование NET во время бронхиолита RSV (10). В текущем исследовании мы исследовали роль LAIR-1 в регуляции воспаления дыхательных путей с использованием двух различных моделей заболеваний легких с преобладанием нейтрофилов. Используя модель RSV-бронхиолита на мышах, мы демонстрируем, что LAIR-1 действует как негативный регулятор воспаления дыхательных путей, поскольку дефицит LAIR-1 или введение химерного белка Lair1-Fc приводило к усиленному привлечению нейтрофилов и лимфоцитов.Аналогичные результаты были получены в модели воздействия сигаретного дыма, где мыши с дефицитом LAIR-1 демонстрируют заметное усиление нейтрофилии. Таким образом, наше исследование подчеркивает ключевую регуляторную роль LAIR-1 в ограничении нейтрофильного воспаления при заболеваниях легких.

Лиганды для LAIR-1 широко распространены в легких. На пути к дыхательным путям, например, в ответ на инфекцию RSV или раздражители в дыме, нейтрофилы будут проходить через внеклеточный матрикс, содержащий коллаген. В просвете дыхательных путей нейтрофилы будут встречаться с легочным сурфактантом-ассоциированным белком-D (SP-D) и C1q, которые обладают коллагеноподобным доменом (11, 12).Взаимодействие LAIR-1 с лигандами, присутствующими во внеклеточном матриксе, может ограничивать привлечение нейтрофилов в дыхательные пути. В подтверждение этого мы наблюдали повышенное привлечение нейтрофилов в дыхательные пути мышей, инфицированных RSV и подвергшихся курению, у которых отсутствует функциональный LAIR-1. Интересно, что эта усиленная нейтрофилия у мышей Lair1 ^{— / —} не была связана с усилением продукции хемокинов — например, альвеолярными макрофагами, экспрессирующими LAIR-1, — которые привлекают больше нейтрофилов.Не было изменений в содержании CXCL1, мощного хемоаттрактанта нейтрофилов (23) и IL-6, главного провоспалительного цитокина, среди мышей дикого типа и мышей Lair1 ^{— / —} . Это наводит на мысль об увеличенной внутренней способности клетки к миграции в отсутствие ингибирующего взаимодействия LAIR-1 с внеклеточным матриксом. Действительно, в ответ на внутрилегочную стимуляцию хемоаттрактанта нейтрофилов CXCL1 (23) рекрутирование нейтрофилов было сильно увеличено у мышей Lair1, ^{— / —} по сравнению с мышами дикого типа, тем самым демонстрируя внутреннюю роль нейтрофилов для LAIR-1. при миграции в дыхательные пути.Таким образом, во время активного воспаления и в ответ на стимулы хемоаттрактанта взаимодействие LAIR-1 с его лигандами препятствует миграции нейтрофилов у мышей дикого типа, но не у мышей Lair1 ^{— / —} .

Предыдущее исследование мышей Lair1 ^{— / —} не выявило явного клинического фенотипа на моделях множественных лимфоцитарных заболеваний (13, 17). Подобно нашему исследованию (дополнительный рисунок S3), дефицит LAIR-1 мало влиял на состав популяций иммунных клеток или состояние активации нейтрофилов у здоровых мышей.Однако в предыдущих исследованиях нейтрофилы широко не изучались. Напротив, мы исследовали две разные модели заболеваний легких, в которых нейтрофилы являются доминирующим фактором, а именно бронхиолит RSV и воспаление, вызванное дымом. В обоих случаях LAIR-1 регулировал нейтрофильное воспаление легких. Мы не наблюдали различий в тяжести заболевания между RSV-инфицированными мышами Lair1 ^{— / —} и мышами дикого типа. Возможное объяснение этого заключается в том, что у пациентов с RSV-бронхиолитом иммунный ответ на RSV характеризуется массивной инфильтрацией нейтрофилов в дыхательные пути — ≥80% инфильтрирующих лейкоцитов составляют нейтрофилы (20–22) — вклад нейтрофилов, инфильтрирующих дыхательные пути, на Тяжесть заболевания у мышей заметно менее выражена (24).Однако в ответ на воздействие сигаретного дыма, истинной модели воспаления легких, вызванного нейтрофилами, у мышей усиленное нейтрофильное воспаление у мышей с дефицитом LAIR-1 сопровождалось ухудшением потери веса и замедленным восстановлением, что подчеркивает критическую роль LAIR-1.

Нейтрофилы имеют решающее значение для противомикробной защиты, но цитотоксические эффекторные механизмы, такие как секреция протеаз, продукция активных форм кислорода и образование NET, вызывают повреждение тканей сторонних наблюдателей (1–3, 25).Следовательно, чрезмерное нейтрофильное воспаление вредно. Основные заболевания легких, включая RSV-бронхиолит и хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ), характеризуются массивным нейтрофильным воспалением (26). Однако механизмы регуляции этого явления еще полностью не выяснены. Лучшее понимание того, как регулируется нейтрофильное воспаление, могло бы выявить потенциальные цели для фармацевтического вмешательства.

В нейтрофилах человека LAIR-1 хранится во внутриклеточных гранулах и быстро рекрутируется на поверхность после активации (10), представляя вероятный механизм, который обеспечит надлежащий баланс между функцией нейтрофилов и повреждением ткани.В устойчивом состоянии низкая или отсутствие экспрессии LAIR-1 обеспечит активацию нейтрофилов против вторгающихся патогенов, тогда как быстрое рекрутирование LAIR-1 из внутриклеточных хранилищ будет быстро препятствовать притоку нейтрофилов и ограничивать повреждение тканей во время нейтрофильного воспаления. В то время как наше исследование показывает, что LAIR-1 действительно препятствует притоку нейтрофилов во время активного воспаления на моделях мышей, механизмы поверхностной экспрессии LAIR-1 на нейтрофилах мышей еще предстоит изучить.

Наше исследование проливает свет на новый регуляторный механизм, участвующий в нейтрофильном воспалении, но имеет несколько ограничений.Во-первых, мы не можем исключить вклад других популяций иммунных клеток, экспрессирующих LAIR-1, таких как лимфоциты и макрофаги, в наблюдаемые фенотипы. Помимо увеличения нейтрофильной инфильтрации, мы также наблюдаем повышенное количество лимфоцитов после инфицирования RSV и увеличение количества макрофагов после воздействия дыма в дыхательных путях мышей с дефицитом LAIR-1. Возможно, усиленный ответ нейтрофилов напрямую способствует последующему увеличению притока лимфоцитов и макрофагов.Действительно, нейтрофилы, откладывая везикулярные следы, содержащие CXCL12, во время миграции, имеют решающее значение для рекрутирования Т-клеток в дыхательные пути мышей, инфицированных вирусом гриппа (27). Принимая во внимание, что и лимфоциты, и макрофаги, возможно, могут способствовать увеличению тяжести заболевания, повышенная инфильтрация нейтрофилов в дыхательных путях остается постоянным наблюдением у мышей с дефицитом LAIR-1 как в моделях RSV, так и в моделях воздействия дыма.

Во-вторых, мы измерили ограниченное количество цитокинов. Кроме того, мы не исследовали прямое влияние LAIR-1 на функции нейтрофилов мышей, такие как образование и миграция NET in vitro .Вопрос о том, какой аспект наблюдаемой повышенной инфильтрации нейтрофилов в дыхательных путях усугубляет тяжесть заболевания, остается нерешенным. Эти вопросы требуют дальнейшего изучения. Сила нашего исследования заключается в том, что мы первыми определили роль LAIR-1 в заболеваниях дыхательных путей с преобладанием нейтрофилов in vivo . Мы показываем, что LAIR-1 действует как важный регулятор нейтрофилов и, следовательно, является потенциальной мишенью для фармакологического вмешательства при заболеваниях легких, вызванных нейтрофилами.

Заявление об этике

Исследование проводилось в соответствии с национальными и международными рекомендациями.Протоколы были одобрены Комитетом по институциональному уходу за животными и их использованию Утрехтского университета / Университетского медицинского центра Утрехта, Нидерланды.

Авторские взносы

KK и RG получили, проанализировали и интерпретировали данные и написали рукопись. MH, MR, AvO-J, IvA и TL-M проводили эксперименты на мышах. GF, AM, SW и FC предоставили необходимые инструменты и техническую информацию. LB и LM разработали исследование, интерпретировали данные и отредактировали рукопись. Все авторы просмотрели и одобрили рукопись.

Финансирование

Эта работа была поддержана грантом Нидерландской организации научных исследований для выпускников (грант № 022.004.018 для RG) и грантом Longfonds (грант № 5.1.14.020). LM поддерживается грантом Vici Нидерландской организации научных исследований (грант № 91815608).

Заявление о конфликте интересов

LB и LM регулярно взаимодействуют с фармацевтическими и другими промышленными партнерами. Они не получали личных гонораров или других личных выгод.Институт LB получил крупное финансирование (> 100 000 евро на одного промышленного партнера) для исследований, инициированных исследователями, от AbbVie, MedImmune, Janssen, Фонда Билла и Мелинды Гейтс и MeMed Diagnostics. Институт LB получил незначительное финансирование для участия в исследованиях Regeneron и Janssen с 2015 года (общая годовая оценка <20 000 евро). LB получила незначительное финансирование для консультаций и приглашенных лекций от AbbVie, MedImmune, Ablynx, Bavaria Nordic, MabXience, Novavax, Janssen (общая годовая оценка <20 000 евро).Институт LM получил финансирование для исследований по инициативе исследователей от Nextcure, Boehringer Ingelheim, Ono Pharmaceuticals, Ablynx и Janssen. LM получила незначительное финансирование на консультации от компаний Novo Nordisk, Biogen и Boehringer Ingelheim.

Остальные авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https: // www.frontiersin.org/articles/10.3389/fimmu.2019.00842/full#supplementary-material

Список литературы

1. Дрешер Б., Бай Ф. Нейтрофилы при вирусных инфекциях, друг или враг? Virus Res. (2013) 171: 1–7. DOI: 10.1016 / j.virusres.2012.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

2. Jenne CN, Kubes P. Вирус-индуцированные сети — критический компонент защиты хозяина или патогенный медиатор? PLoS Pathog. (2015) 11: e1004546. DOI: 10.1371 / journal.ppat.1004546

CrossRef Полный текст | Google Scholar

3. Гердинк Р.Дж., Пиллэй Дж., Мейярд Л., Бонт Л. Нейтрофилы при респираторно-синцитиальной вирусной инфекции: мишень для профилактики астмы. J Allergy Clin Immunol. (2015) 136: 838–47. DOI: 10.1016 / j.jaci.2015.06.034

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

5. Lebbink RJ, de Ruiter T., Adelmeijer J, Brenkman AB, van Helvoort JM, Koch M, et al. Коллагены представляют собой функциональные лиганды с высоким сродством к ингибирующему иммунному рецептору LAIR-1. J Exp Med. (2006) 203: 1419–25. DOI: 10.1084 / jem.20052554

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

6. Леббинк Р.Дж., де Руйтер Т., Каптин Дж.Дж., Бихан Д.Г., Янсен К.А., Лентинг П.Дж. и др. Связанный с лейкоцитами Ig-подобный рецептор-1 мыши (mLAIR-1) действует как ингибирующий рецептор связывания коллагена на иммунных клетках. Int Immunol. (2007) 19: 1011–9. DOI: 10.1093 / intimm / dxm071

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

7.Lebbink RJ, de Ruiter T, Verbrugge A, Bril WS, Meyaard L. Мышиный гомолог лейкоцит-ассоциированного Ig-подобного рецептора-1 представляет собой ингибирующий рецептор, который привлекает протеинтирозинфосфатазу (SHP) -2, содержащую область 2 гомологии Src. , но не ШП-1. J Immunol. (2004) 172: 5535–43. DOI: 10.4049 / jimmunol.172.9.5535

CrossRef Полный текст | Google Scholar

8. Olde Nordkamp MJ, van Eijk M, Urbanus RT, Bont L, Haagsman HP, Meyaard L. Лейкоцит-ассоциированный Ig-подобный рецептор-1 представляет собой новый рецептор, ингибирующий сурфактантный белок D. J Leukoc Biol. (2014) 96: 105–11. DOI: 10.1189 / jlb.3AB0213-092RR

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

9. Verbrugge A, de Ruiter T, Geest C, Coffer PJ, Meyaard L. Дифференциальная экспрессия лейкоцит-ассоциированного Ig-подобного рецептора-1 во время дифференцировки и активации нейтрофилов. J Leukoc Biol. (2006) 79: 828–36. DOI: 10.1189 / jlb.0705370

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

10. Гердинк Р.Дж., Хеннус М.П., ​​Вестерлакен ГСГ, Абрахамс А.С., Альберс К.И., Уолк Дж. И др.LAIR-1 ограничивает образование внеклеточной ловушки нейтрофилов при вирусном бронхиолите. J Allergy Clin Immunol. (2018) 141: 811–4. DOI: 10.1016 / j.jaci.2017.08.031

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

11. Burgstaller G, Oehrle B, Gerckens M, White ES, Schiller HB, Eickelberg O. Инструктивный внеклеточный матрикс легкого: основной состав и изменения при хронических заболеваниях легких. Eur Respir J. (2017) 50: 1601805. DOI: 10,1183 / 13993003.01805-2016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

13. Смит К.В., Томас С.Г., Раслан З., Патель П., Бирн М., Лордкипанидзе М. и др. Мыши, лишенные ингибиторного рецептора коллагена LAIR-1, демонстрируют умеренный тромбоцитоз и гиперактивные тромбоциты. Артериосклер Thromb Vasc Biol. (2017) 37: 823–35. DOI: 10.1161 / ATVBAHA.117.309253

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

14. Хеннус М.П., ​​Янссен Р., Пеннингс Дж.Л., Ходемаекерс Х.М., Круийсен Д., Янсен Н.Дж. и др.Ответ хозяина на механическую вентиляцию легких при вирусной инфекции дыхательных путей. Eur Respir J. (2012) 40: 1508–15. DOI: 10.1183 / 036.00177111

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

15. ван де Поль А.С., Вольфс Т.Ф., ван Лун А.М., Таке С.Е., Вивен М.К., Янсен Нью-Джерси и др. Молекулярная количественная оценка респираторно-синцитиального вируса в респираторных образцах: надежное обнаружение на начальной стадии инфекции. J Clin Microbiol. (2010) 48: 3569–74.DOI: 10.1128 / JCM.00097-10

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

16. Чжэн ХХ, Стил А.В., Хэнкок У.В., Кавамото К., Ли XC, Никерсон П.В. и др. Цитолитический слитый белок IL-2 / Fc, нацеленный на рецептор IL-2, блокирует диабетогенный аутоиммунитет у мышей, не страдающих ожирением. J Immunol. (1999) 163: 4041–8.

PubMed Аннотация | Google Scholar

17. Тан X, Тиан Л., Эстесо Дж., Чой С.К., Барроу А.Д., Колонна М. и др. Лейкоцит-ассоциированные мыши с дефицитом Ig-подобного рецептора-1 имеют измененный фенотип иммунных клеток. J Immunol. (2012) 188: 548–58. DOI: 10.4049 / jimmunol.1102044

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

18. Jessen B, Faller S, Krempl CD, Ehl S. Репертуар цитотоксических Т-лимфоцитов, зависящий от главного комплекса гистосовместимости, и функциональная авидность вносят вклад в чувствительность к специфическим штаммам заболеваний после инфицирования респираторно-синцитиальным вирусом мыши. J Virol. (2011) 85: 10135–43. DOI: 10.1128 / JVI.00816-11

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

19.Рутильяно Дж. А., Руквардт Т. Дж., Мартин Дж. Э., Грэм Б. С.. Относительное преобладание эпитоп-специфических ответов Т-лимфоцитов CD8 + в модели респираторно-синцитиального вируса на мышиной гибридной F1. Вирусология. (2007) 362: 314–9. DOI: 10.1016 / j.virol.2006.12.023

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

20. Эверард М.Л., Сварбрик А., Райтхэм М., Макинтайр Дж., Данкли С., Джеймс П.Д. и др. Анализ клеток, полученных при промывании бронхов младенцев с респираторно-синцитиальной вирусной инфекцией. Arch Dis Child. (1994) 71: 428–32. DOI: 10.1136 / ADC.71.5.428

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

21. Макнамара П.С., Ритсон П., Селби А., Харт, Калифорния, Смит Р.Л. Клеточность бронхоальвеолярного лаважа у младенцев с тяжелым респираторно-синцитиальным вирусным бронхиолитом. Arch Dis Child. (2003) 88: 922–6. DOI: 10.1136 / adc.88.10.922

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

22. Смит П.К., Ван С.З., Доулинг К.Д., Форсайт К.Д.Популяции лейкоцитов при бронхиолите, индуцированном респираторно-синцитиальным вирусом. J Paediatr Child Health. (2001) 37: 146–51. DOI: 10.1046 / j.1440-1754.2001.00618.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

23. Де Филиппо К., Дудек А., Хазенберг М., Най Э., ван Ройен Н., Хартманн К. и др. Хемокины тучных клеток и макрофагов CXCL1 / CXCL2 контролируют раннюю стадию рекрутирования нейтрофилов во время воспаления ткани. Кровь. (2013) 121: 4930–7.DOI: 10.1182 / кровь-2013-02-486217

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

24. Стоппеленбург А.Дж., Салими В., Хеннус М., Плантинга М., Хьюис ин ‘т Велд Р., Уолк Дж. И др. Местный IL-17A усиливает раннее рекрутирование нейтрофилов в дыхательные пути во время тяжелой инфекции RSV. PLoS ONE. (2013) 8: e78461. DOI: 10.1371 / journal.pone.0078461

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

27. Лим К., Хён Ю.М., Ламберт-Эмо К., Кейпче Т., Бэ С., Миллер Р. и др.Следы нейтрофилов направляют специфические для гриппа CD8 (+) Т-клетки в дыхательных путях. Наука. (2015) 349: aaa4352. DOI: 10.1126 / science.aaa4352

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

.

Патологическая роль нейтрофил-опосредованного воспаления при астме и его терапевтический потенциал в качестве мишени

Астма — это хроническое воспалительное заболевание, поражающее дыхательные пути. Это вызвано дисфункцией различных типов клеток, а также клеточных компонентов и характеризуется привлечением воспалительных клеток, гиперреактивностью бронхов, образованием слизи, а также ремоделированием и сужением дыхательных путей. Обычно считается, что воспаление дыхательных путей вызывается иммунным ответом Th3 или эозинофилией, которая является отличительным признаком патогенеза бронхиальной астмы.Некоторые пациенты демонстрируют преобладание нейтрофилов и характеризуются низким (или даже отсутствием) цитокинов Th3. В последние годы появляется все больше доказательств того, что нейтрофилы играют ключевую роль в развитии определенных подтипов астмы. В этом обзоре обсуждаются нейтрофилы при астме и потенциально связанные с ними таргетные методы лечения.

1. Введение

Астма — это гетерогенное заболевание, включающее ряд типов клеток, включая эозинофилы, тучные клетки, Т-лимфоциты, нейтрофилы, гладкомышечные клетки и эпителиальные клетки дыхательных путей, а также различные клеточные компоненты.В зависимости от типа воспалительных клеток в мокроте астму можно разделить на четыре фенотипа: это эозинофильная астма, нейтрофильная астма, смешанная гранулоцитарная астма и пауцигранулоцитарная астма. Исследования показали, что нейтрофильное воспаление дыхательных путей чаще всего возникает при стероидно-нечувствительной астме [1], тяжелой астме [2], обострении астмы [3] и профессиональной астме [4]. Также было обнаружено, что стойкое нейтрофильное воспаление встречается при некоторых типах астмы легкой и средней степени тяжести [5].Здесь мы продолжаем обсуждать патологические эффекты нейтрофильного воспаления при астме, уделяя особое внимание высвобождению цитокинов / хемокинов и патогенным результатам обструкции дыхательных путей, гиперреактивности (AHR) и ремоделированию гладкомышечных клеток. Мы также оцениваем развитие таргетных методов лечения астмы.

2. Регулирование миграции и инфильтрации нейтрофилов при астме

Было обнаружено, что уровень интерлейкина- (IL-) 8 повышен у пациентов с астмой. Как один из хемокинов нейтрофилов, ИЛ-8 может способствовать миграции нейтрофилов к месту воспаления [6].Предыдущие исследования показали, что рекрутирование нейтрофилов, индуцированное IL-8, увеличивает высвобождение O ₂ , матриксной металлопротеиназы-9 (MMP-9), лейкотриенов-4 (LTB-4) и фактора активации тромбоцитов (PAF) ( Фигура 1). Это приводит к трансмуральному перемещению и накоплению эозинофилов в дыхательных путях [7]. Hosoki et al. исследовали 48 видов цитокинов и хемокинов, полученных с помощью бронхоальвеолярного лаважа контролируемых и неконтролируемых пациентов с астмой. Они обнаружили повышенные уровни IL-8 и нейтрофилов у пациентов с неконтролируемой астмой по сравнению с пациентами с контролируемой астмой, что указывает на потенциальный диагностический маркер неконтролируемого состояния этого заболевания [8].

Экспрессия интерлейкина- (ИЛ-) 4 значительно повышена у пациентов с астмой [9]. Lavoie-Lamoureux et al. пришли к выводу, что IL-4, цитокин, преимущественно секретируемый Th3-клетками, может играть роль в активации нейтрофилов во время аллергического воспаления, регулируя высвобождение нейтрофильных хемокинов и цитокинов. Например, IL-4 может действовать, увеличивая секрецию IL-8 и фактора некроза опухоли- (TNF-) α (Рисунок 1) и, таким образом, ингибировать секрецию IL-1 β [10].Это исследование также показало, что IL-4 регулирует уровни экспрессии мРНК IL-8, TNF- α и IL-1 β в нейтрофилах. Это коррелирует с тяжестью заболевания, воздействием антигена и внутриклеточными путями, вовлеченными в патофизиологические процессы. Родственные исследования также пришли к аналогичным выводам [11].

Эозинофильная астма коррелирует с Th3-ассоциированным воспалением и поддержанием аллергической реакции. Между тем нейтрофильная астма сильнее связана с наличием клеток Th27 [12].Субпопуляция Th27 является одним из подтипов CD4 + Т-лимфоцитов и в основном секретирует IL-17A, IL-17F и IL-22. Было обнаружено, что уровни IL-17 повышены в тканях бронхов [13], мокроте [14], сыворотке [15] и жидкостях бронхоальвеолярного лаважа [16] у пациентов с астмой. IL-17 не только индуцирует секрецию колониестимулирующего фактора гранулоцитов (G-CSF) из макрофагов и фибробластных клеток, чтобы способствовать дифференцировке клеток-предшественников CD34 в нейтрофилы, но также увеличивает секрецию слизи в результате метаплазии слизи в дыхательных путях и способствует активации макрофагов и фибробластов, что приводит к ремоделированию дыхательных путей [12].Исследования [17], проведенные Русселем и его коллегами, показали, что IL-17 активирует выработку хемокинов, таких как CXCL8, в эндотелиальных клетках легочных сосудов. Это привлекает большое количество нейтрофилов к очагам воспаления. Кроме того, IL-17 побуждает эндотелиальные клетки секретировать молекулы адгезии, такие как молекула адгезии сосудистых клеток (VCAM-) 1 и молекула межклеточной адгезии клеток (ICAM-) 1, через p38 / MAPK-зависимый путь. Это приводит к инфильтрации и адгезии нейтрофилов в очагах воспаления у пациентов с астмой.Кроме того, Huber et al. показали, что цитотоксические (Tc) 17 клетки способствуют дифференцировке клеток Th27 посредством прямого контакта с клетками на животной модели аутоиммунного менингита. Клетки Tc17 также влияют на воспаление на начальных стадиях, повышая патогенность клеток Th27 [18]. Аналогичные выводы Li et al. указывают на то, что клетки Tc17 и Th27 обогащены в периферической крови астматиков (а также в легких и селезенке мышей, моделирующих астму), показывая, что клетки Tc17 и Th27 могут вносить непосредственный вклад в патогенез астмы [19] (Рисунок 1).

Другие исследования показали, что IL-6 помогает костному мозгу высвобождать полиморфноядерные лейкоциты (PMN) в периферическую кровь [20], что увеличивает связывание PMN с эндотелиальными клетками сосудов [21], подавляя спонтанный апоптоз нейтрофилов [22]. Напротив, нейтрофилы могут продуцировать IL-6 через сигнальные пути ERKl / 2 и p38 / MAPK, которые активируются C5a [23]. Повышенный уровень IL-6 у пациентов с астмой [24] может привести к воспалительной реакции, о чем свидетельствует снижение роста фибробластов и эпителиальных клеток, в дополнение к нарушению регенерации тканей, поврежденных аллергическим воспалением дыхательных путей [25].IL-6 в сочетании с трансформирующим фактором роста (TGF) может индуцировать продукцию клеток Th27 (рис. 1) и подавлять дифференцировку клеток Treg из наивных Т-клеток [26]. Уровни IL-6 отрицательно коррелируют с объемом форсированного выдоха за одну секунду [24], который является ключевым показателем функции легких во время диагностики и лечения астмы.

Другое исследование показало, что клетки бронхиального эпителия, культивируемые in vitro, продуцируют различные хемокины, связанные с нейтрофилами, включая IL-8 и фактор, стимулирующий колонии гранулоцитов-макрофагов (GM-CSF), TNF- α и LTB- 4.Они также продуцируют эпидермальный фактор роста (EGF), который является регулятором патологии слизистой оболочки дыхательных путей при бронхиальной астме [27]. Как утверждают Уддин и др., EGF, секретируемый эпителиальными клетками дыхательных путей у астматиков, может способствовать привлечению нейтрофилов. Вероятно, это связано с передачей сигналов изоформы Kc класса IB PI (3) и воспалительными реакциями [28]. Помимо функции провоспалительного фактора, EGF способствует ремоделированию стенки дыхательных путей [29].

Недавно была исследована роль аутофагии нейтрофилов и ловушек внеклеточной ДНК (NET) при астме.Сообщалось о высоких уровнях аутофагии и NET в гранулоцитах мокроты, клетках периферической крови и бронхоальвеолярной жидкости у атопических астматиков [30, 31]. Аутофагия нарушает функцию клеточных органелл и белков, доставляя их в лизосомы для деградации с целью поддержания гомеостаза [32]. Активные формы кислорода, выделяемые нейтрофилами и микробными инфекциями, могут обострять астму и могут модулировать аутофагию в полиядерных нейтрофилах и других клетках [33, 34]. Были идентифицированы многочисленные цитокины и микробелки, участвующие в продукции NET, и этот процесс может быть запущен внеклеточным высвобождением деконденсированного хроматина [35].Кроме того, аутофагия и продукция супероксида могут влиять на образование NET в дыхательных путях, вызывающих аллергическую астму [36]. В недавних исследованиях исследователи выделили полиморфизмы генов, связанных с аутофагией, связанные с нейтрофильными воспалительными процессами и уровнями IL-8 в сыворотке [37]. Было обнаружено, что аутофагия и NETs повреждают эпителий дыхательных путей и раздражают дегрануляцию эозинофилов (рис. 1) в эпителиальных клетках дыхательных путей и периферической крови, что приводит к неконтролируемой астме [38]. В настоящее время неизвестно, как остатки нейтрофилов и NETs очищаются от тканей дыхательных путей.

Baines et al. обнаружили, что экспрессия α -дефенсинов, нейтрофилов катепсина G и генов нейтрофильной эластазы значительно повышена при нейтрофильной астме, и эти показатели коррелируют с активацией и агрегацией нейтрофилов у пациентов с этим типом астмы. Это вызывает новую стратегию выявления нейтрофильной астмы на основе экспрессии генов [39]. Другое исследование [40] показало, что α -дефенсины могут повредить эпителиальные клетки легких, прикрепляясь к поверхности мембраны посредством связывания с членами семейства ингибиторов сериновых протеаз, такими как α -protease.Более того, из-за изменений биологических характеристик дефенсинов, снижения антибактериальной активности и сохранения провоспалительных свойств в результате гликозилирования АДФ α -дефенсинов пациенты с астмой более уязвимы к инфекциям.

S100A9 принадлежит к большому семейству белков, связывающих Ca ²⁺ , которые обладают широким спектром функций. S100 связан с S100A9 и нейтрофильным воспалением и обладает провоспалительными эффектами, которые активируют нейтрофильные хемокины, вызывают острые реакции нейтрофилов [41] и увеличивают продукцию IL-8 [42].Уровни S100A9 значительно выше при неконтролируемой нейтрофильной астме по сравнению с неконтролируемой эозинофильной астмой, хронической обструктивной болезнью легких и контролируемой астмой. Уровни S100A9 в мокроте могут представлять собой биомаркеры тяжелой нейтрофильной неконтролируемой астмы [43]. Для понимания функции S100A9 при тяжелой астме необходимы дальнейшие исследования.

Для диагностики использовались описания миграционных характеристик нейтрофилов с использованием микрофлюидных чипов [44]. Подобная in vivo модель трансэндотелиальной миграции нейтрофилов [45] была изготовлена ​​в качестве микрофлюидной платформы, поскольку было обнаружено, что концентрация нейтрофилов с различным количеством хемокинов имеет синергетический эффект.После увеличения концентрации хемокинов к источникам хемоаттрактантов переместилось больше нейтрофилов. Мы обнаружили, что эндотелиальные клетки играют решающую роль в стимулировании морфологических изменений нейтрофилов и повышении экспрессии связанных факторов адгезии. Успешная оценка хемотаксиса нейтрофилов у пациентов с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) с использованием микрофлюидной системы является захватывающим достижением [46]. Мы с нетерпением ждем будущих исследований с использованием этих микрофлюидных систем, поскольку они могут быть эффективно адаптированы для диагностики нейтрофильной астмы и оценки терапевтической эффективности.

3. Дисбаланс апоптоза и выживаемости при астме

Первоначальный ответ на астму возникает, когда IgE сочетается с Fc ε RI на поверхности клетки, что приводит к высвобождению метаболитов арахидоновой кислоты, цитокинов и хемокинов путем дегрануляции тучными клетками. приводя к серии воспалительных реакций на астму [47, 48]. В мокроте больных астмой обнаружено большое количество полиморфно-ядерных лейкоцитов. Это может быть связано с длительным выживанием лейкоцитов, опосредованным экспрессией IgE, который может ингибировать апоптоз за счет увеличения экспрессии белка лейкемии миелоидных клеток (MCL-) 1 и поддержания целостности клеточной мембраны.Активность нейтрофилов в отношении выживания может коррелировать с тяжестью астмы. Об этом свидетельствует наблюдение, что белок MCL-1 снижает трансформирующую активность митохондрий и функцию цитохрома C за счет связывания Bcl-2-ассоциированного X-белка (BAX) [49]. Однако Mora et al. предположили, что сывороточные уровни IgE не влияли на экспрессию Fc ε R I на нейтрофилах [50]. Как показали предыдущие исследования, GM-CSF подавляет апоптоз нейтрофилов с помощью множественных Ks класса I PI (3) [28].Неудивительно, что апоптоз нейтрофилов — это строго регулируемый процесс. Признанные «факторы выживания» включают липополисахарид, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор, интерфероны типа I и II, сурвивин, протеолитические ферменты, гипоксию и глюкокортикостероиды. Что касается сигнальных путей выживания нейтрофилов, пути PI3-kinase / AKT, NF- κ B, HIF-1a и MCL-1, по-видимому, играют существенные и контекстно-зависимые роли [51–56]. Любой из этих медиаторов или все они могут вносить вклад в фенотип гранулоцитов, устойчивых к апоптозу, который, если он действует на стенках дыхательных путей пациентов с астмой, может серьезно препятствовать клиренсу нейтрофилов.

4. Связь между нейтрофильным воспалением и ремоделированием дыхательных путей

Обратимая обструкция дыхательных путей (в результате естественной ремиссии или лечения) повсеместно признана одним из отличительных признаков патологии астмы. Тем не менее, появляется все больше доказательств того, что астма может вызывать необратимые структурные изменения дыхательных путей. Эти патологические признаки в совокупности называются ремоделированием дыхательных путей.

Онкостатин М (OSM), который локально продуцируется в нейтрофилах и макрофагах, представляет собой цитокин, принадлежащий к семейству IL-6, и способствует фиброзу при многих заболеваниях.Для

.

Воспаление и иммунный ответ при ХОБЛ: где мы находимся?

Все больше данных указывает на то, что хронические воспалительные и иммунные реакции играют ключевую роль в развитии и прогрессировании ХОБЛ. Недавние данные свидетельствуют о роли инфламмасомы NLRP3 в воспалении дыхательных путей, наблюдаемом при ХОБЛ. Сигаретный дым активирует клетки врожденного иммунитета, запуская рецепторы распознавания образов (PRR) для высвобождения «сигнала опасности». Эти сигналы действуют как лиганды для Toll-подобных рецепторов (TLR), запуская продукцию цитокинов и вызывая врожденное воспаление.У курильщиков, у которых развивается ХОБЛ, существует определенная картина воспаления дыхательных путей и паренхимы в результате как врожденного, так и адаптивного иммунного ответа с преобладанием клеток CD8 + и CD4 +, а при более тяжелом заболевании — при наличии лимфоидные фолликулы, содержащие В-лимфоциты и Т-клетки. Кроме того, вирусные и бактериальные инфекции мешают хроническому воспалению, наблюдаемому при стабильной ХОБЛ и обострениях, через молекулярные паттерны, связанные с патогенами (PAMP).Наконец, аутоиммунитет — еще один новый аспект, который может играть решающую роль в патогенезе ХОБЛ. Этот обзор не обновляет обсуждаемую в настоящее время роль воспалительных и иммунных реакций в патогенезе ХОБЛ.

1. Введение

Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) — воспалительное заболевание дыхательных путей, в основном связанное с воздействием сигаретного дыма (CS). Заболевание характеризуется прогрессирующим и необратимым ухудшением функции легких, вызванным обструкцией воздушного потока, разрушением паренхимы и эмфиземой [1, 2].

Патофизиологические изменения, наблюдаемые при ХОБЛ, хорошо изучены и используются для диагностики пациентов. Считается, что воздействие вдыхаемых загрязнителей, в первую очередь сигаретного дыма (CS), приводит к хроническому воспалению дыхательных путей, наблюдаемому при ХОБЛ, за счет активации структурных и воспалительных клеток в легких (эпителиальных клеток и альвеолярных макрофагов). Они, в свою очередь, высвобождают хемотаксические медиаторы, которые привлекают дополнительные воспалительные клетки (CD8 + Т-клетки, нейтрофилы, моноциты и лимфоциты) в легкие, сохраняя состояние хронического воспаления, которое, как считается, вызывает структурные изменения в дыхательных путях, обструкцию дыхательных путей и дыхательные пути. симптомы [3].Интересно, что только у 15–20% курильщиков развивается ХОБЛ, что позволяет предположить, что генетическая предрасположенность и факторы окружающей среды играют роль в патогенезе заболевания. Кроме того, хроническое воспаление сохраняется, несмотря на отказ от курения [4, 5]. Это привело к концепции, что аномальная воспалительная реакция на CS приводит к развитию ХОБЛ у восприимчивого человека.

Хотя в диагностике и лечении этого заболевания был достигнут значительный прогресс, понимание особенностей основных механизмов, ведущих к патогенезу ХОБЛ, еще предстоит определить.Было высказано предположение, что другие механизмы помимо хронического воспаления вовлечены в развитие и прогрессирование заболевания, такие как клеточное старение и апоптоз [6–9]. Недавние исследования на мышиных моделях с ХОБЛ предполагают потенциальную роль адаптивного иммунитета [10–12], в то же время есть доказательства связи ХОБЛ с аутоиммунными ответами [13].

2. Воспалительные реакции при ХОБЛ

Несколько воспалительных клеток и их медиаторов участвуют в воспалительной реакции при ХОБЛ.Воздействие сигаретного дыма, ядовитых частиц или газов может активировать воспалительный каскад в дыхательных путях, приводящий к выработке ряда мощных цитокинов и хемокинов, которые играют решающую роль в индукции хронического воспаления и последующем разрушении тканей [14]. Эпителиальные клетки активируются для производства медиаторов воспаления, включая фактор некроза опухоли (TNF-) a, интерлейкин (IL-) 1b, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) и CXCL8 (IL-8) [14, 15 ].Кроме того, эпителиальные клетки в мелких дыхательных путях могут быть важным источником трансформирующего фактора роста (TGF-) b, который затем вызывает локальный фиброз [14]. Comer et al. [16] показали, что предварительная обработка экстрактом сигаретного дыма (CSE) первичных бронхиальных эпителиальных клеток (PBEC) с последующей стимуляцией P. aeruginosa LPS уменьшала высвобождение IL-8 из PBEC при ХОБЛ, но увеличивала его из клеток курильщиков без обструкции воздушного потока и некурящих. Экспрессия TLR-4, MAPK и активация NF- κ B в культурах ХОБЛ были снижены после лечения CSE, но не у курильщиков без обструкции воздушного потока или в группах некурящих, что было связано с повышенным апоптозом.

Повышенное количество активированных нейтрофилов обнаруживается в мокроте, бронхоальвеолярном лаваже и гладких мышцах дыхательных путей пациентов с ХОБЛ [17], но относительно мало увеличивается в дыхательных путях или паренхиме легких. Это может отражать их быстрое прохождение через дыхательные пути и паренхиму. Доля накопления нейтрофилов коррелирует с тяжестью заболевания [18]. Существует несколько хемотаксических сигналов, которые имеют потенциал для рекрутирования нейтрофилов при ХОБЛ, включая LTB4, IL-8 и родственные хемокины CXC, включая CXCL1 и CXCL8, GRO-a (связанный с ростом онкоген-a) и ENA-78 (эпителиальный протеин, активирующий нейтрофилы (78 кДа), которые увеличиваются в дыхательных путях при ХОБЛ [19].Эти медиаторы могут происходить из альвеолярных макрофагов и эпителиальных клеток, но сами нейтрофилы могут быть основным источником IL-8 [19]. Рекрутирование нейтрофилов в дыхательные пути и паренхиму включает адгезию к эндотелиальным клеткам, и E-селектин активируется на эндотелиальных клетках в дыхательных путях пациентов с ХОБЛ [20]. Затем прикрепленные нейтрофилы мигрируют в дыхательные пути под действием хемотаксических факторов нейтрофилов, которые включают интерлейкин (IL-) 8 и лейкотриен B4 (LTB4). Выживаемость нейтрофилов в дыхательных путях может быть увеличена за счет цитокинов, таких как гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор (GM-CSF) и гранулоцитарный колониестимулирующий фактор (G-CSF).Нейтрофилы секретируют сериновые протеазы, включая эластазу нейтрофилов (NE), катепсин G и протеиназу-3, а также матриксную металлопротеиназу (MMP) -8 и MMP-9, которые могут способствовать разрушению альвеол. Эти сериновые протеазы также являются мощными стимуляторами слизи [14].

Макрофаги, по-видимому, играют ключевую роль в патофизиологии ХОБЛ и могут составлять большинство известных особенностей заболевания [21]. У пациентов с ХОБЛ наблюдается заметное увеличение (в 5–10 раз) количества макрофагов в дыхательных путях, паренхиме легких, ЖБАЛ и мокроте.Кроме того, у пациентов с эмфиземой макрофаги локализуются в местах разрушения альвеолярной стенки [22]. Существует корреляция между количеством макрофагов в дыхательных путях и тяжестью ХОБЛ [23].

Макрофаги могут быть активированы экстрактом сигаретного дыма для высвобождения медиаторов воспаления, включая фактор некроза опухоли (TNF-) a, IL-8, другие хемокины CXC, хемотаксический пептид моноцитов (MCP) -1, LTB4 и активные формы кислорода, обеспечивающие клеточный механизм, связывающий курение с воспалением при ХОБЛ.Альвеолярные макрофаги также секретируют эластолитические ферменты, включая MMP-2, MMP-9, MMP-12, катепсины K, L и S, а также эластазу нейтрофилов, полученную из нейтрофилов [24, 25]. Большинство воспалительных белков, которые активируются в макрофагах ХОБЛ, регулируются ядерным фактором κ B (NF- κ B), который активируется в альвеолярных макрофагах пациентов с ХОБЛ, особенно во время обострений [26, 27].

Повышенное количество макрофагов у курильщиков и пациентов с ХОБЛ может быть связано с повышенным привлечением моноцитов из кровотока в ответ на селективные моноциты хемокины.Макрофаги также обладают способностью выделять хемокины, индуцируемый интерфероном-c белок (IP-10), индуцируемый интерфероном Т-клеточный хемоаттрактант (I-TAC) и монокин-индуцированный интерфероном-c (Mig), которые являются хемотаксическими для CD8z Клетки Tc1 через взаимодействие с рецептором CXCR3, экспрессируемым на этих клетках [28]. Повышенное количество макрофагов при ХОБЛ может быть связано с увеличением рекрутирования моноцитов, но также может быть связано с повышенной пролиферацией и длительным выживанием в легких.

3.Врожденные иммунные реакции при ХОБЛ: роль инфламмасомы

Врожденная иммунная система — это первая линия защиты от микробных инфекций. Некоторые гуморальные факторы и клетки (нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки, естественные клетки-киллеры, моноциты и тучные клетки), которые участвуют в врожденном иммунитете, задействованы для контроля инвазии патогенов. В последнее время появляется все больше доказательств участия инфламмасомы NLRP3 и ее продуктов в воспалении, наблюдаемом у пациентов с ХОБЛ [29, 30].Инфламмасома NLRP3 представляет собой мультимерный белковый комплекс, важный для стимуляции активации каспазы-1 и последующего высвобождения зрелой формы воспалительных цитокинов IL-1 β и IL-18 [29]. (Рисунок 1) Основная роль инфламмасомы и ее продуктов, как части врожденной иммунной системы, заключается в том, что они могут быть задействованы для защиты от вторжения патогенов. Проникновение патогенов приводит к увеличению количества активных форм кислорода (АФК), что приводит к активации инфламмасомы, как прямо, так и косвенно [31], с образованием связанных с инфламмасом процитокинов после их распознавания семейством рецепторов через патоген-ассоциированные молекулярные структуры (PAMPs ) [32].Это распознавание достигается несколькими семействами рецепторов распознавания образов (PRR), экспрессируемых в альвеолярных макрофагах, дендритных клетках и эпителиальных клетках, которые сначала контактируют с микробными патогенами. PRR включают Toll-подобные рецепторы (TLR), рецепторы, содержащие лейцин-богатые повторы нуклеотид-связывающего домена (NLR), лектиновые рецепторы C-типа (CLR) и RIG-I-подобные рецепторы (RLR) [33]. Известно, что TLR распознают PAMPs на поверхности клетки, тогда как NLR воспринимают микробные молекулы в цитозоле клетки-хозяина [34].Ряд групп показали, что TLR4 играет центральную роль в воспалительной реакции на мышиных моделях ХОБЛ [35–37]. У мышей, которые были генетически изменены таким образом, что TLR4 не функционирует, после провокации сигаретным дымом не развивается воспаление, которое наблюдается у мышей дикого типа. Полагают, что активация только TLR4, по крайней мере in vitro, не приводит к заметной активации инфламмасомы. В тканях легких, собранных из клинически показанных резекций, было продемонстрировано, что процент CD8 + Т-клеток, экспрессирующих TLR1, TLR2, TLR4, TLR6 и TLR2 / 1, был значительно увеличен у субъектов с ХОБЛ по сравнению с пациентами без ХОБЛ.Напротив, от тех же субъектов только TLR2 / 1 и TLR2 на CD4 + Т-клетках легких и CD8 + NKT-клетках, соответственно, показали значительное увеличение ХОБЛ, и не было различий в экспрессии TLR на CD56 + NK-клетках легких. Продукция цитокинов Tc1 IFN- γ и TNF- α CD8 + Т-клетками легких была значительно увеличена за счет костимуляции Pam3CSK4, специфическим лигандом TLR2 / 1, но не другими агонистами. Кроме того, это увеличение продукции цитокинов было специфическим для CD8 + Т-клеток легких от пациентов с ХОБЛ по сравнению с CD8 + Т-лимфоцитами легких от курильщиков без ХОБЛ.Эти данные предполагают, что при ухудшении функции легких при ХОБЛ аутоагрессивное поведение CD8 + Т-клеток легких может усиливаться в ответ на микробные лиганды TLR, в частности лиганды против TLR2 / 1 [37].

Врожденная иммунная система также содержит PRR, которые распознают сигналы опасности, производимые клетками в ответ на патогенные условия. Эти сигналы опасности или связанные с опасностью молекулярные паттерны (DAMP) высвобождаются в условиях клеточного повреждения или стресса или формируются патоген-опосредованной модификацией белков хозяина и могут распознаваться PRR врожденной иммунной системы.Некоторые DAMP также могут активировать TLR. Активация как PAMP, так и DAMP вместе приводит к усиленному высвобождению зрелых форм воспалительных цитокинов.

Инфламмасома NLRP3 может быть активирована несколькими способами; один из них — через АТФ, действующий на рецептор P2X7 [38–44]. Сообщалось об увеличении уровня АТФ в моделях ХОБЛ in vitro / in vivo [45, 46] и в клинических образцах [47, 48]. Было высказано предположение, что это повышение уровня АТФ играет роль в хемотаксисе и активации воспалительных клеток, таких как нейтрофилы, через рецепторы P2Y [48, 49].

HMGB1 представляет собой обильный белок хроматина, который действует как цитокин при высвобождении во внеклеточную среду некротическими и воспалительными клетками [50]. Внеклеточный HMGB1 можно рассматривать как сигнал повреждения ткани и медиатор воспаления [51]. Было установлено, что экспрессия мРНК и белка HMGB1 положительно коррелировала с экспрессией белка NF κ B в модели хронической обструктивной болезни легких у крыс [52]. Экспрессия рецептора конечных продуктов гликирования (RAGE), которые связывают HMGB1, также была повышена в эпителии дыхательных путей [53].Дефицит растворимых форм RAGE (sRAGE) связан с усилением воспаления при различных хронических состояниях. Совсем недавно Sukkar et al. [54] продемонстрировали, что у пациентов с ХОБЛ уровень sRAGE в легких не определялся, в то время как уровни sRAGE в легких у пациентов с астмой / ХОБЛ без нейтрофилии были аналогичны таковым в контроле. Системный sRAGE был значительно снижен у субъектов с нейтрофильной астмой или ХОБЛ по сравнению с пациентами без нейтрофилии дыхательных путей. Ferhani et al. [50] недавно сообщили о повышенных уровнях высокомобильного блока 1 группы (HMGB1) в бронхоальвеолярном лаваже пациентов с ХОБЛ, тогда как Hou et al.[51] сообщили о значительно более высоких уровнях HMGB1 в индуцированной мокроте пациентов с ХОБЛ по сравнению с таковыми у пациентов с астмой и здоровых людей из контрольной группы. Канадзава и др. [55] показали, что уровни HMGB1 в периферических дыхательных путях были повышены у курильщиков без ХОБЛ по сравнению с некурящими, и эти уровни были дополнительно увеличены у пациентов с ХОБЛ. Эти уровни были связаны с тяжестью ХОБЛ. Эти данные подтверждают потенциальную роль HMGB1 в качестве биомаркера и диагностического инструмента для дифференциальной диагностики ХОБЛ.

Активация PRR, таких как TLR и RAGE, приводит к повышенной экспрессии проинтерлейкина 1 β , который впоследствии расщепляется на зрелый интерлейкин 1 β инфламмасомами NLRP. В воспалительной среде, присутствующей в легких пациентов с ХОБЛ и животных, подвергшихся воздействию сигаретного дыма, наблюдаются повышенные уровни цитокинов, связанных с активацией инфламмасомы NLRP3, то есть IL-1 β и IL-18 [30, 56]. Более того, есть некоторые свидетельства того, что эти цитокины играют центральную роль в воспалении, наблюдаемом на моделях ХОБЛ [57-59].

Сообщалось о повышении уровней IL-1 β после заражения сигаретным дымом, что коррелирует с увеличением активности каспазы, IL-1 β и нейтрофилов [57, 60]. В исследовании Singh et al. Было продемонстрировано, что уровни IL-1 β в сыворотке отрицательно коррелировали с FEV1 у пациентов с ХОБЛ [61, 62]. В исследованиях на мышиных моделях было показано, что мыши, сверхэкспрессирующие IL-1 β в эпителии легких, демонстрируют ХОБЛ-подобный фенотип, состоящий из воспаления легких, эмфиземы и фиброза дыхательных путей [63].Напротив, у мышей, лишенных рецептора IL-1 типа 1 (IL-1R), наблюдалось значительное снижение нейтрофилии дыхательных путей в ответ на сигаретный дым [36, 57]. Недавние данные дополнительно подтверждают роль IL-1 α как центрального в инициации нейтрофильного воспаления, индуцированного дымом [64, 65]. Botelho et al. [64] показали, что, хотя сильная корреляция между уровнями IL-1 α и β наблюдалась у мышей с дефицитом гена, подвергшихся курению во время стабильного заболевания и периодов обострения, нейтрофильное воспаление было зависимым от IL-1 α и IL-1 β и каспаза-1 независимы.Эти данные предполагают, что терапия, нацеленная на IL-1 α / IL-1R1, может иметь значение для ограничения воспаления и обострений при ХОБЛ. В своей последней работе Botelho et al. [65] показали, что острое и хроническое воздействие сигаретного дыма приводит к увеличению накопления и активации дендритных клеток, которые зависят от IL-1R1 / IL-1альфа, но не зависят от TLR4 и IL-1beta. Наконец, Pauwels et al. [66] с

.

No related posts.