Komórki odpornościowe rzucały sieci, aby uratować nas od szkód

Self vs. non-self immunity | Immune system physiology | NCLEX-RN | Khan Academy (Lipiec 2019).

Anonim

Nasze komórki odpornościowe mogą przejść spektakularną formę śmierci komórkowej, wykorzystując własne DNA do tworzenia sieci, które zabijają zakaźne drobnoustroje. Teraz, po raz pierwszy, zaawansowane techniki mikroskopowe pozwoliły naukowcom zwizualizować szczegóły, jak komórki układu immunologicznego zachowują się podczas tego niezwykłego procesu.

"Neutrofile, najpowszechniejszy typ białych krwinek, są zwykle jedną z pierwszych komórek odpornościowych w miejscu zakażenia i mają szeroki repertuar możliwych reakcji", mówi główny badacz, dr Astrid Obermayer (Uniwersytet w Salzburgu). "Obejmują one przyjmowanie mikroorganizmów (proces zwany fagocytozą) i wysyłanie sygnałów w celu rekrutacji innych typów komórek odpornościowych." W 2004 roku odkryto, że mogą one również wychwytywać drobnoustroje za pomocą pułapek wykonanych z nici DNA z przyłączonymi do nich białkami przeciwdrobnoustrojowymi (Neutrophil Extracellular Traps - NETs). Dzieje się tak, gdy neutrofile przechodzą wyspecjalizowaną formę śmierci komórkowej, zwaną NETosis (1) (2).

Podczas NETosis, obecność drobnoustrojów chorobotwórczych stymuluje enzymy w neutrofilach do transformacji i degradacji białek zwanych histonami, które utrzymują DNA ciasno zwinięte. Powoduje to pęcznienie jądra, a po nim następuje rozpad powłoki jądrowej, uwalniając DNA do głównej części komórki. Tutaj bakteriobójcze i trawienne enzymy przyłączają się do zdekondensowanego DNA. W końcu błona komórkowa pęka, uwalniając NET do przestrzeni pozakomórkowej, gdzie bezpośrednio niszczą mikroby i działają jak bariera zapobiegająca rozprzestrzenianiu się choroby.

"Chociaż NETosis w pojedynczych ogniwach została dobrze udokumentowana, sieci typowo tworzą złożone i ciągłe sieci i nie było jasne, jak tworzą się te wzajemnie powiązane wzorce" - mówi dr Obermayer. Aby to zbadać, naukowcy wykorzystali różnorodne wysoko wykwalifikowane techniki mikroskopowe na neutrofilach od myszy i ludzi. Obejmowały one znakowanie komórek przeciwciałami fluorescencyjnymi, które rozpoznają białka specyficzne dla NET i generują duże obrazy głębi pola struktury 3D NET za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM).

Traktując komórki bodźcem chemicznym, naukowcy byli w stanie sztucznie uruchomić tworzenie NET i uchwycić każdy etap procesu. Naukowcy odkryli, że granulocyty obojętnochłonne wytwarzają swoje NET w podobny sposób, w jaki sposób pająk tka swoją sieć. Najpierw przyczepiają nitkę DNA do przeszkody, a następnie od niej się czołgają, pozwalając DNA rozplątać się w długą strunę. Wątek później rozprasza się, tworząc strukturę przypominającą sieć. "Bardzo często, nici te są ciągnięte ponad innymi granulocytami obojętnochłonnymi, a ten kontakt wydaje się aktywować tworzenie NET w tych komórkach, co prowadzi do reakcji łańcuchowej" - mówi dr Obermayer. To wyjaśnia, w jaki sposób mała liczba komórek może konstruować takie wzajemnie połączone pułapki na dużych obszarach.

Ewolucyjnie, pułapki pozakomórkowe są starożytną strategią obronną i są nawet widoczne u bezkręgowców, takich jak kraby czy małże. "Siatki są bardzo szybkim mechanizmem obronnym wrodzonego układu odpornościowego o szerokim spektrum działania, ale mogą działać jak miecz obosieczny" - mówi dr Obermayer. "Ponieważ jest niespecyficzny, enzymy mogą działać również przeciwko tkance gospodarza". W przyszłości dr Obermayer planuje opracowanie techniki obserwacji NETosis w żywych komórkach i zbadanie, czy NETy tworzą się inaczej, w zależności od rodzaju infekcji.

Wyniki te zostaną przedstawione na corocznym spotkaniu Towarzystwa Biologii Eksperymentalnej 2016 w Brighton w środę, 6 lipca 2016 r.