Ядовитая сеть: Как армия иммунных клеток уничтожает бактерии

Перед тем, как погибнуть, иммунные нейтрофилы делают из своей ДНК ядовитую сеть для ловли бактерий.

Среди богатого «оружейного» арсенала, который иммунные клетки используют против инфекций, есть довольно странный метод ловли бактериальных клеток в ДНК-сети. Такими сетями пользуются нейтрофилы – они не просто плавают в кровяном русле, но и сами выползают за пределы сосудов, активно перемещаясь по межклеточному пространству в тканях.

Нейтрофилы одними из первых встречают чужеродные частицы, будь то бактерии или что-то ещё, и в буквальном смысле съедают их. Бактериальные клетки гибнут от разнообразных иммунных белков, но и сами нейтрофилы тоже погибают, высвобождая новые порции антибактериальных веществ и заодно посылая химические сигналы, привлекающие к «месту битвы» другие иммунные клетки.

Однако химические сигналы и антибактериальные ферменты – ещё не всё. В 2004 году в журнале Science была опубликована статья, авторы которой описывали сетку-ловушку, появляющуюся на месте гибели нейтрофилов. Эта сетка, как оказалось, сделана из ДНК, увешанной всё теми же токсичными белками, убивающими бактерии.

Как известно, есть два молекулярных сценария клеточной смерти: некроз и апоптоз (если не вдаваться в подробности, то некроз – обычная гибель ввиду неких внешних «обстоятельств непреодолимой силы», а апоптоз – регулируемый процесс, который запускается в момент, когда клетка уже не может работать, как надо, и вынуждена совершить самоубийство, чтобы не навредить окружающим). Но для нейтрофилов пришлось придумать третий тип – нетоз (от слова net – сеть).

В ходе нетоза специальные ферменты разрушают белки гистоны, которые держат ДНК в упакованном, сжатом состоянии. Из-за того, что «застёжки»-гистоны исчезают, ДНК в ядрах нейтрофилов расправляется и в буквальном смысле разрывает ядро, заполняя собой клеточную цитоплазму. Здесь на нити ДНК садятся бактерицидные белки, после чего разрушается уже и внешняя мембрана, и клубок из ДНК с противобактериальными белками оказывается во внешней среде, где плавают бактерии.
Первое время исследователи занимались лишь теми процессами, которые происходят в одной клетке, то есть в одном нейтрофиле. Но в реальности ДНК-сеть появляется при участии множества нейтрофилов, так что возникает вопрос, как они взаимодействуют друг с другом. Узнать это удалось Астрид Обермайер (Astrid Obermayer) и её коллегам из Университета Зальцбурга: они наблюдали с помощью разных микроскопических методов за человеческими и мышиными нейтрофилами, которых вынуждали к нетозу; а чтобы увидеть, что происходить с сетью, к клеткам добавляли светящиеся флуоресцентные молекулы, которые связывались с белками на ДНК-сети.

Читайте также: Ученые обнаружили «инопланетные» микробы

В докладе, сделанном на ежегодной конференции Общества экспериментальной биологии, авторы работы сравнили иммунные клетки с пауками: подобно тому, как паук сначала прикрепляет нить паутины к какому-нибудь надёжному субстрату, так и нейтрофилы сначала закрепляют ДНК-канат где-нибудь снаружи, а потом ползут прочь. Тянущаяся за нейтрофилом ДНК распускается, и, что самое главное, другие клетки, которые на неё натыкаются, тоже начинают «плести сеть» – происходит что-то вроде цепной реакции. В результате даже невеликое число клеток могут «заплести» своей ДНК сравнительно большое пространство.

С эволюционной точки зрения такая сетка-ловушка – довольно древняя уловка, и похожие сети можно найти даже у беспозвоночных, например, у крабов и моллюсков. Бактериальная эволюция, разумеется, тоже не стоит на месте, и некоторые бактерии уже научились обращать эту ДНК-сеть против самого иммунитета: так, золотистый стафилококк модифицирует её нити таким образом, что они становятся токсичными для клеток макрофагов, которые приходят сюда, чтобы помочь в уничтожении инфекции.