Нейтрофил роя
Нейтрофил роя - это тип скоординированного движения нейтрофилов , который действует в ответ на острое воспаление или инфекцию тканей. [ 1 ] Термин происходит от роящих характеристик насекомых, которые похожи на поведение нейтрофилов в ответ на инфекцию. Эти процессы в основном изучались в тканях мышей, и исследования ушной ткани мыши оказались очень эффективными для наблюдения за движением нейтрофилов. Нейтрофил роя обычно агрегирует на поверхностных слоях ткани, поэтому тонкая природа ушной ткани мыши делает хорошую модель для изучения этого процесса. [ 2 ] Кроме того, личинки рыбок данио использовались для изучения движения нейтрофилов в основном из -за их прозрачности в течение первых нескольких дней их развития. С трансгенными линиями, которые флуоресцентно маркируют нейтрофилы рыбок данио, клетки могут отслеживать эпифлуоресценцию или конфокальную микроскопию во время воспалительного ответа. [ 3 ] С помощью этого метода можно отслеживать специфические субпопуляции нейтрофилов, а их происхождение и судьба во время индукции и разрешения воспаления наблюдаются. Еще одним преимуществом использования рыбок данио для изучения роя нейтрофилов является то, что адаптивный иммунитет для этого организма не развивается примерно до 4 недель. Это позволяет изучать движение нейтрофилов и других иммунных реакций хозяина, независимо от адаптивных иммунных реакций. [ 4 ]
История
[ редактировать ]Первоначально нейтрофилы когда -то рассматривались как исключительно однородные (из того же типа) популяции, но в последнее время были открытия, которые показывают, что это не так. Вместо этого они представляют собой смесь (гетерогенность) зрелых нейтрофилов, поскольку они были разделены на основе их производства цитокинов экспрессии TLR (Toll-подобных рецепторов), активации макрофагов в иммунологических реакциях, и, наконец, in vitro in vitro in vitro in vitro. ангиогенез и онкогенез. [ 1 ]
Коммуникация
[ редактировать ]Нейтрофилы имеют две разные формы общения: гомотипический и гетеротипный. Гомотипическая связь, которая находится между нейтрофилом и другим нейтрофилом, участвует в передаче сигналов, когда их тела борются с инфекциями и воспалением. Чтобы выполнить этот тип связи, нейтрофилы должны пересекать эндотелий сосудов и базальную мембрану, чтобы пройти в интерстициальное пространство (если). Они помогают хемоаттрактантским градиентам, а также сигнальные реле, которые взаимодействуют между нейтрофилами для выполнения этой передачи сигналов. Кроме того, с общением друг с другом, нейтрофилы также должны общаться с лейкоцитами (лейкоциты), которые непосредственно связаны с иммунологическими функциями в телах нейтрофилов. Это будет считаться гетеротипической формой связи (нейтрофил к лейкоцитам). Некоторые функции гетеротипической связи включают регуляцию, когда распределяются эффекторные молекулы, проводя иммунные ответы, а также оставляют длительное воздействие на клетки даже после того, как они были удалены. Этот тип связи также можно назвать перекрестным разговором. [ 1 ]
Вариации
[ редактировать ]Исследование лимфатических узлов мышей, которые были инфицированы инъекцией паразитов в их ушные изделия, выявило два типа роя нейтрофилов: временные и стойкие рои. Переходные рои характеризуются группами из 10-150 нейтрофилов, образующих несколько небольших клеточных кластеров в течение 10–40 минут, которые быстро рассеивались. После того, как нейтрофилы перемещались рассеяны, они присоединяются к другим близким рой, и это часто приводит к конкуренции, поскольку нейтрофильные группы борются за набор нейтрофилов. Постоянные рой показали кластеры более 300 нейтрофилов, а набор, длившийся более 40 минут. Эти постоянные рои также характеризуются постоянным рекрутированием нейтрофилов с крупной кластеризацией, стабильной и долгосрочной перспективой, чем переходные (несколько часов). Как для переходных, так и для стойких рой, образованные кластеры нейтрофилов, по -видимому, конкурируют друг с другом с более крупными кластерами, привлекающими нейтрофилы из меньших кластеров. Исследование также выявило две отдельные фазы в формировании роя. Первая фаза возникает, когда небольшое количество «пионерских» нейтрофилов реагирует на начальный сигнал и образует небольшие кластеры, и за ним следует вторая фаза, где существует крупномасштабная миграция нейтрофилов, приводящих к росту множества клеточных кластеров. С точки зрения миграции, нейтрофилы будут делать что -то, называемое хемотаксической миграцией, в которой они выходят в центр роя и выходят из центра, накопленным (движущимся к) или выходящим. Другое движение - только отдельные нейтрофилы, которые идут от одного роя к другому, когда они участвуют в соревнованиях. Один интересный факт об этих двух типах роя заключается в том, что они могут работать вместе в одной и той же нарушенной ткани, чтобы восстановить воспаленную ткань в его первоначальную композицию. [ 5 ]
Точный размер или продолжительность роя зависит от конкретных воспалительных условий, а также типа ткани места инфекции. Несколько факторов, которые влияют на фенотип роя: размер начального повреждения ткани, наличие патогенов, индукция вторичной гибели клеток и количество рекрутированных нейтрофилов. [ 6 ] Исследование, в котором сравнивалось крупномасштабное повреждение ткани стерильной ткани мыши с помощью укола иглы с небольшими повреждениями лазерным пучком, показало, что укол иглы спровоцировал больший и более длительный ответ роя. После повреждения иглы были рекрутированы сотни до тысяч нейтрофилов, которые образовали стабильные клеточные кластеры, которые иногда продлились в течение нескольких дней. [ 7 ] Для сравнения, нейтрофильные роя, возникающие в результате лазерного индуцированного травмы, набрав только около 50-330 нейтрофилов, которые сохранялись в течение нескольких часов. Присутствие патогенов также может увеличить размер нейтрофильных роя, не обязательно из -за их присутствия в качестве инородного тела, но из -за дополнительной гибели клеток, которую они могут вызвать в местах инфекции. Когда клетки лизируются в месте инфекции, они высвобождают ассортимент сигнальных факторов, которые увеличивают рекрутирование нейтрофилов в сайт. Кроме того, гибель нейтрофилов во время роя выпускает больше сигнальных факторов для рекрутирования большего количества нейтрофилов, поэтому начальное количество набранных нейтрофилов играет роль в том, насколько велик эффект распространения во время роя. [ 6 ]
Стадии
[ редактировать ]Стадии 1-3
[ редактировать ]Процесс роя нейтрофилов классифицируется на 5 фаз: инициация роя, амплификация роя, дополнительное амплификацию роя посредством межклеточной передачи сигналов, агрегации роя и ремоделирования тканей, а также рекрутирования миелоидных клеток и разрешения роя. Первая стадия роя нейтрофилов подробно описывает «пионерские» нейтрофилы, отвечающие на сайт инфекции или воспаления. Нейтрофилы, близкие к травме, будут переключаться от случайной подвижности к хемотаксическому движению в течение 5–15 минут и роятся к месту инфекции. [ 8 ] На втором этапе пионерские нейтрофилы привлекают вторую волну нейтрофилов, которые поступают из более отдаленных областей ткани. Методы движения к области травм зависит от тканевой среды, к которой движутся нейтрофилы. Нейтрофил, роясь в экстраваскулярных пространствах, таких как соединительная ткань в коже, включает движение без помощи белков интегрина и притяжения нейтрофилов градиентом хемоаттрактантов. Нейтрофилы будут руководствоваться силами, генерируемыми актомиозиновым цитоскелетом через путь наименьшей устойчивости к месту инфекции. [ 9 ] Однако для средах внутрисосудистых тканей движение нейтрофилов зависит от интегринов и сигналов хемоаттрактантов на светильной поверхности эндотелиальных клеток. В этом процессе отдаленные нейтрофилы будут набираются с помощью воспалительного сигнала и выполнять интегрин-опосредованные ползание вдоль сосудистых стен, чтобы достичь сайтов роя нейтрофилов. [ 10 ]
На третьем этапе роязывые нейтрофилы могут усилить их рекрутирование в форме через межклеточную связь с лейкотриеном B4 ( LTB4 ). Распространение рекрутирования нейтрофилов приводит к множеству плотных кластеров нейтрофильных клеток в месте воспаления. Исследование 2013 года показало, что нейтрофилы, лишенные рецептора с высокой аффинностью для LTB4 (LTB4R1), снижали рекрутирование нейтрофилов на более поздних стадиях роя. Кроме того, проксимальные клетки в сайт воспаления показали хемотаксис, сходную с контрольными клетками, в то время как отдаленные клетки плохо притягивались. Этот вывод свидетельствует о том, что на проксимальные нейтрофилы, которые рекрутируются на ранних стадиях, не влияют на отсутствие LTB4R1, а отдаленные нейтрофилы, которые необходимы для распространения роя нейтрофилов, не могут быть набраны в место роя. Эти результаты представляют LTB4 в качестве ключевой сигнальной молекулы для длительной реакции нейтрофильного роя и рекрутирования нейтрофилов из отдаленных областей ткани. [ 11 ]
Этапы 4-5
[ редактировать ]После стадий 1–3 нейтрофилы замедляются в кластерах клеток и начинают образовывать агрегаты. На этой четвертой этапе нейтрофильные агрегаты будут помогать в перестройке окружающей области внеклеточной ткани и создают зону без коллагена в центре воспаления, в конечном итоге, приводящее к уплотнению ране, которое изолирует участок из остальной части ткани. Точные механизмы этого неизвестны, но считается, что нейтрофильные протеазы из клеточных кластеров играют роль в очистке окружающей тканевой среды. [ 8 ] Эти нейтрофильные агрегаты становятся стабильными, в отличие от постоянного движения на этапах 1–3 путем развития высоких концентраций хемоаттрактанта в кластерах, которые способствуют локальным нейтрофильным взаимодействиям в кластере. Кроме того, нейтрофилы переключаются на адгезивный режим миграции в кластерах, которые дополнительно стабилизируют агрегаты и могут помешать нейтрофилам покинуть кластер. Считается, что этот переключатель вызван дополнительными выделениями LTB4 и другими хемоаттрактантами в рамках нейтрофильных агрегатов. [ 11 ]
На 5 -м стадии роятный ответ заканчивается, а кластеры растворяются с разрешением воспаления. Мало что известно о механизмах этой стадии, но процесс может регулироваться нейтрофилами или внешними факторами из тканевой среды. В модели повреждения кожи, вызванной лазером, агрегация нейтрофилов обычно останавливалась через 40–60 минут, что происходит в то же время, что и появление вторичных миелоидных клеток. Исследования мышей , связанные с мышами, показали, что миелоидные клетки движутся медленнее, чем нейтрофилы и собираются вокруг агрегатов нейтрофилов на этой стадии. Эти миелоидные клетки могут нарушать сигналы распространения нейтрофилов хемоаттрактантов или создавать конкурирующие аттрактанты в тканевом пространстве, чтобы агрегация нейтрофилов была менее сильной. [ 8 ] [ 11 ]
Внешние факторы
[ редактировать ]При обсуждении роя нейтрофилов важно учитывать другие факторы в внешней среде, которые могут влиять на то, что происходит во время миграции этих нейтрофилов, как в упаковках или индивидуально. Массовое влияние нейтрофилов возникает, когда возникает какая -то воспалительная проблема, когда они влияют на аутокриновую и паракринную передачу сигналов, вовлеченных в кластеризацию и рекрутирование самих нейтрофилов. На нейтрофиле роятся три основных внешних фактора: тип вовлеченных тканей, близлежащие тканевые клетки и что-то, что называется хемоаттрактантом (или когда существует химическое вещество, которое влияет на бактерию, чтобы двигаться в направлении их увеличения концентрации). Одним из внешних факторов, которые влияют на то, как происходит общение, является контекст ткани, поскольку каждый из них имеет специфический сигнал, который может влиять на рои (размер и стойкость нейтрофильных роя). Два из этих типов - это экстраваскулярное роя и внутрисосудистое роя. Внешнего роя обусловлено интегрин-независимым интерстициальным движением, а также с использованием растворимых направленных аспектов, таких как LTB4, который влияет на притяжение нейтрофилов. Внештосудистый роя состоит из фибриллярного (экз. Кожи) и богатого клетками (например, лимфатического узла), в то время как внутрисосудистый состоит из внутрисинусоидальной, причем примером является печень. [ 5 ]
Роятные сигналы
[ редактировать ]Два триггера роя на нейтрофилах включают памп или патогенные, связанные с молекулярными паттернами и сырами или молекулярные паттерны, связанные с повреждением. Одним из атрибутов примечания в рой нейтрофилов является то, что это консервативный защитный механизм, который реагирует, когда ткани подвергаются нарушениям. Это может произойти во многих различных тканях тела, включающие уши, печень, легкие и кожу. Потепление нейтрофилов также может участвовать в активации сдерживания патогенов, поддержание локализованных иностранных веществ и легче лечить и избавить организм позже. [ 12 ]
На рисунке выше мы видим, что в начале роя нейтрофилов мы начинаем либо с травмы, грибов или бактерий. Как обсуждалось выше PAMPS и DAMPS запускают начальный рой нейтрофилов. Затем LTB4 и CXCL2, которые являются хемоаттрактантами, которые существуют для дальнейшего продвижения сигналов, которые вызывают каскад внутриклеточных реакций на разрушения и иностранные вещества. Они начинают процесс, известный как агрегация роя, где бактериальные или другие вещества начинают собираться вместе в один массивный «шарик» бактерий, как показано выше после второй зеленой стрелки. Другая часть изображения включает в себя коробку над LTB4 и CXCL2, включая кальций, комплемент, АТФ, коннексин 43 и интегрины. Они также способствуют хемоаттрактантам, усиливая их сигнал и приводя к более перспективным, что приводит к более перспективной агрегации роя. Тем не менее, ниже приведена NADPH -оксидаза 2 или NOX2, является отрицательным регулятором хемоаттрактантов, который может нарушить события, движущиеся вперед. Эти события ранее показывают, как начинается роя нейтрофила, в то время как предстоящие шаги будут объяснять окончание этого процесса, как только организм больше не нуждается в этом для его здоровья и благополучия, если грибки бактерий или травма разрешаются. Наиболее важным стадией в прекращении роя нейтрофилов является то, что GPCR-киназа 2 или GRK2 имеет фосфорилированную или десенсибилизированную GPCR (G-белок, связанные с рецепторами). Затем остальные три, липоксин A4, разрешение E3 и W-OH-LTB4 помогают GRK2 в полном прекращении этого процесса. [ 12 ]
Основные регуляторы передачи сигналов
[ редактировать ]Один из регуляторов передачи сигналов включает кальций. Это один из положительных регуляторов хемоаттрактантов, таких как LTB4 и CXCL2. Для получения кальция клетка должна получить кальций от внутриклеточного эндоплазматического ретикулума (ER) или от внеклеточного матрикса. Для секвестрирования кальция эндоплазматического ретикулума в клетке используется процесс, называемый SOCE или хранилище вход кальция, который вызывает каскады передачи сигналов через рецепторы, а затем стимулируют высвобождение кальция из ER. Чтобы принести кальций извне в ячейке гораздо более сложный процесс происходит с использованием кальциевых каналов, активируемых CRAC или кальцием, (которые также имеют в них что-то, называемое членами семейства Orai). Прежде чем это может произойти, однако, белки молекулы стромального взаимодействия (STIM) должны обнаружить кальций, и это позволяет ER ощущать изменение, изменяя их форму и позволяя этим каналам CRAC к воротам между внутриклеточным ER и внеклеточным пространством, чтобы это было Кальций может быть через клетку, а затем вниз по течению механизмов, которые зависели от кальция. Во время роя нейтрофилы особенно проявляют устойчивую активность кальция в центре роя и производят кальциевые волны. [ 13 ] [ 14 ]
Другая часть регулирования включает хемокины и цитокины. Есть два хемокина, которые работают совместно в операциях роя нейтрофилов, CXCL2 и LTB4. Они провели тесты, чтобы выяснить, что CXCL2 действительно помог, оказав заметное влияние на вождение роя. Но это было немного сложнее, чем просто этот хемокин. В связи с ингибированием CXCR1, а также BLT1 и BLT2 наблюдалось снижение инструмента хемоаттрактанта (также известного как хемотаксический индекс). Таким образом, существует хемокин, называемый CXCL8, который в основном представляет собой лиганд CXCR1 и 2, который наряду с LTB4 положительно способствует рору нейтрофилов. [ 1 ]
Основы нейтрофилов
[ редактировать ]Чтобы правильно понять рой нейтрофилов, необходимо также понять основы структуры и функции нейтрофилов. Это лейкоциты (лейкоциты), которые являются наиболее распространенными WBC в организме и известны своей ролью в иммунной системе.
На рисунке 2 показаны основные три способа, которыми нейтрофил может приближаться к атаку и избавиться от иностранного антигена или бактерий. Верхний левый иллюстрирует дегрануляцию, процесс, в котором сам нейтрофил деградирует, а затем высвобождает свои вещества во внешней циркуляции, в которой лежат бактерии. Это содержимое работает, чтобы уничтожить/сломать бактерии. Второй путь, в правом верхнем углу, показывает фагоцитоз. Это когда бактерии вносятся в нейтрофил плазматической мембраной, охватывающей ее и тянет внутрь, чтобы создать вакуоль. Процесс поглощения начинается с бактерий, затем превращается в фагосому, когда он образует вакуоль, и, наконец, становится фаголизосомой, которая содержит разбитые бактерии с содержимым из нейтрофильной среды внутри. Это содержание имеют ферменты, которые разлагают бактерии в сочетании с низким pH внутренней среды. Наконец, в нижней части изображения он показывает нетиз. Для сравнения с другими бактериями бактерии намного больше и, следовательно, нуждаются в борьбе с этим процессом. Он включает в себя создание сети или нейтрофильных внеклеточных ловушек, которые состоят из ДНК, обернутой вокруг гистонов и белков, таких как миелопероксидаза и эластаза. Эти растяжения струн ДНК вместе с белками -помощниками охватывают бактерии, и они разрушают бактерии. Все три из этих процессов показывают действие, которое нейтрофилы предпринимают на нацеливание и уничтожение иностранных веществ, их основную работу в организме. [ 16 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а беременный в дюймовый Tan Sy, Weninger W (февраль 2017 г.). «Миграция нейтрофилов в воспалении: межклеточное сигнальное реле и перекрестные помехи». Текущее мнение в иммунологии . 44 : 34–42. doi : 10.1016/j.coi.2016.11.002 . PMID 27951434 .
- ^ Chtanova T, Schaeffer M, Han SJ, Van Dooren GG, Nollmann M, Herzmark P, et al. (Сентябрь 2008 г.). «Динамика миграции нейтрофилов в лимфатических узлах во время инфекции» . Иммунитет . 29 (3): 487–96. doi : 10.1016/j.immuni.2008.07.012 . PMC 2569002 . PMID 18718768 .
- ^ Генри К.М., Лойнс К.А., Уайт М.К., Реншоу С.А. (октябрь 2013 г.). «Рвиграфы как модель для изучения биологии нейтрофилов». Журнал биологии лейкоцитов . 94 (4): 633–42. doi : 10.1189/jlb.1112594 . PMID 23463724 . S2CID 23670200 .
- ^ Dixon G, Elks PM, Loynes CA, Whyte Mk, Renshaw SA (2012). «Метод измерения in vivo на срок службы нейтрофилов тканей рыбок» . Гематология ISRN . 2012 : 915868. DOI : 10.5402/2012/915868 . PMC 3403168 . PMID 22844608 .
- ^ Jump up to: а беременный Kienle K, Lämmermann T (сентябрь 2016 г.). «Нейтрофил роя: важный процесс ответа нейтрофильной ткани». Иммунологические обзоры . 273 (1): 76–93. doi : 10.1111/imr.12458 . PMID 27558329 . S2CID 21179048 .
- ^ Jump up to: а беременный Lämmermann T (июль 2016 г.). «В глазах нейтрофильных роя навигации сигналов, которые объединяют нейтрофилы в воспаленных и инфицированных тканях». Журнал биологии лейкоцитов . 100 (1): 55–63. doi : 10.1189/jlb.1mr0915-403 . HDL : 11858/00-001M-0000-002C-C359-0 . PMID 26416718 . S2CID 37145965 .
- ^ Нг Л.Г., Цинь Дж.С., Редигер Б., Ван Ю., Джайн Р., Кавана Л.Л. и др. (Октябрь 2011). «Визуализация реакции нейтрофилов на стерильное повреждение ткани при мышиной дерме выявляет трехфазный каскад событий» . Журнал следственной дерматологии . 131 (10): 2058–68. doi : 10.1038/jid.2011.179 . PMID 21697893 .
- ^ Jump up to: а беременный в Park SA, Choe YH, Park E, Hyun YM (май 2018 г.). «В реальном времени динамика кластеризации нейтрофилов в ответ на фототоксичность, вызванную гибелью клеток и повреждению тканей в дерме мыши» . Клеточная адгезия и миграция . 12 (5): 424–431. doi : 10.1080/19336918.2018.1471322 . PMC 6363031 . PMID 29733749 .
- ^ Lämmermann T, Germain RN (март 2014 г.). «Многочисленные лица интерстициальной миграции лейкоцитов» . Семинары в иммунопатологии . 36 (2): 227–51. doi : 10.1007/s00281-014-0418-8 . PMC 4118216 . PMID 24573488 .
- ^ McDonald B, Pittman K, Menezes GB, Hirota SA, Slaba I, Waterhouse CC, et al. (Октябрь 2010). «Интрасосудистые сигналы опасности направляют нейтрофилы к сайтам стерильного воспаления». Наука . 330 (6002): 362–6. Bibcode : 2010sci ... 330..362M . doi : 10.1126/science.1195491 . PMID 20947763 . S2CID 39925077 .
- ^ Jump up to: а беременный в Lämmermann T, Afonso PV, Angermann BR, Wang JM, Kastenmüller W, Parent CA, et al. (Июнь 2013 г.). «Нейтрофильные рои требуются LTB4 и интегрины на участках гибели клеток in vivo» . Природа . 498 (7454): 371–5. Bibcode : 2013natur.498..371L . doi : 10.1038/nature12175 . PMC 3879961 . PMID 23708969 .
- ^ Jump up to: а беременный в Song Z, Bhattacharya S, Clemens RA, Dinauer MC (октябрь 2023 г.). «Молекулярная регуляция роя нейтрофилов при здоровье и заболеваниях: уроки из фагоцит оксидазы» . ISCAING . 26 (10): 108034. Bibcode : 2023isci ... 26J8034S . doi : 10.1016/j.isci.2023.108034 . PMC 10579437 . PMID 37854699 .
- ^ Poplimont H, Georgantzoglou A, Boulch M, Walker HA, Coombs C, Papaleonidopoulou F, et al. (2020-07-20). «Нейтрофил роя в поврежденной ткани организуется коннексинами и кооперативными сигналами тревоги кальция» . Текущая биология . 30 (14): 2761–2776.e7. Bibcode : 2020cbio ... 30e2761p . doi : 10.1016/j.cub.2020.05.030 . ISSN 1879-0445 . PMC 7372224 . PMID 32502410 .
- ^ Стрикленд Э., Пан Д., Годфри С., Ким Дж.С., Хопке А., Дегранжа М. и др. (2023-06-28). «Самоэкспонимающие реле волны позволяют гомеостатическому контролю над рождением нейтрофилов человека» . Biorxiv : 2023.06.27.546744. doi : 10.1101/2023.06.27.546744 . PMC 10327146 . PMID 37425711 .
- ^ Tan Sy, Weninger W (февраль 2017 г.). «Миграция нейтрофилов в воспалении: межклеточное сигнальное реле и перекрестные помехи». Текущее мнение в иммунологии . 44 : 34–42. doi : 10.1016/j.coi.2016.11.002 . PMID 27951434 .
- ^ Росалес С (2018). «Нейтрофил: клетка с множеством ролей в воспалении или нескольких типах клеток?» Полем Границы в физиологии . 9 : 113. doi : 10.3389/fphys.2018.00113 . PMC 5826082 . PMID 29515456 .