Китайские ученые выявили новую функцию нейтрофилов. Оказывается, они убирают остатки апоптотических гепатоцитов. При этом нейтрофилы проникают внутрь клетки и уничтожают ее изнутри, что позволяет минимизировать выход компонентов цитоплазмы наружу и предотвращает воспаление. Этот процесс авторы назвали перфороцитозом.
Апоптоз — процесс программируемой гибели клеток, который помогает избавиться от старых или поврежденных клеток и поддержать гомеостаз ткани. Считается, что ежедневно в теле взрослого человека сто миллиардов клеток проходят через апоптоз. Организм должен быстро избавляться от остатков этих клеток, чтобы не вызвать воспаления. Нарушения этого процесса связаны с воспалительными и аутоиммунными заболеваниями. Считается, что от апоптотических телец избавляются фагоциты, такие как макрофаги, незрелые дендритные клетки, а также эпителиальные, эндотелиальные клетки и фибробласты.
Нейтрофилы — это тоже вид фагоцитов, которые составляют 50–70% всех белых кровяных клеток. Долгое время считалось, что нейтрофилы не участвуют в уборке апоптотических телец, а их основная функция — уничтожение бактерий и борьба с инфекцией. Нейтрофилы крови подтягиваются к месту инфекции, где выпускают токсичные медиаторы (активные формы кислорода и протеазы), которые не только убивают патогены, но и могут повредить окружающие ткани. Однако в новой работе китайские исследователи показали, что нейтрофилы пожирают апоптотические гепатоциты. При этом нейтрофилы проникают в апоптотические клетки и уничтожают их изнутри, что предотвращает выброс компонентов цитоплазмы. Дефекты этого процесса характерны для аутоиммунного заболевания печени человека.
Сначала авторы изучили образцы печени, полученные у пациентов с раком. В нормальных тканях присутствовало много нейтрофилов. При этом нейтрофилы находились внутри апоптотических гепатоцитов. Всего в образцах печени, полученных от 32 человек, был замечен 281 апоптотический гепатоцит. И в каждом из них находилось до 22 нейтрофилов. Ранее считалось, что в уборке апоптотических телец в печени участвуют клетки Купфера. Однако свидетельств этого не было отмечено в этой работе.
Авторы предположили, что процесс поглощения апоптотических клеток нейтрофилами включает три этапа. На первом этапе активированные нейтрофилы идентифицируют апоптотические гепатоциты и прикрепляются к их клеточной мембране. Потом нейтрофилы проникают внутрь гепатоцитов, в среднем по семь штук за раз. Авторы назвали этот процесс перфороцитозом. На втором этапе происходит фагоцитоз и открепление. Похоже, что нейтрофилы поглощают апоптотические клетки изнутри, не повреждая клеточную мембрану и не давая содержимому цитоплазмы пролиться наружу. На этом этапе апоптотические гепатоциты уменьшаются в размере и открепляются от других гепатоцитов. На третьем этапе поврежденные гепатоциты поглощаются полностью. После этого нейтрофилы мигрируют, вероятно, чтобы дать место для деления другим гепатоцитам. Такое уничтожение клеток изнутри резко отличается от того, как макрофаги поглощают апоптотические клетки и их фрагменты.
Далее авторы продемонстрировали, что нейтрофилы внутри апоптотических клеток присутствуют и в печени мыши. Всего в образцах печени восьми мышей были отмечены 24 апоптотические клетки и в среднем по два нейтрофила в них. Процесс довольно быстр — полное поглощение занимает приблизительно 4–7 минут.
В опытах in vitro авторы индуцировали апоптоз в изолированных гепатоцитах мыши и человека, после чего добавили к ним человеческие нейтрофилы. Действительно, нейтрофилы проникали внутрь гепатоцитов. Апоптотические гепатоциты при этом уменьшались в размере. Содержимое цитоплазмы при этом практические не определялось снаружи клетки. Однако нейтрофилы не проникали в апоптотические эндотелиальные и эпителиальные клетки, что указывает на селективность нейтрофилов.
Исследователи идентифицировали сигналы, которые привлекают нейтрофилы к апоптотическим гепатоцитам. Они показали, что увеличивается секреция некоторых цитокинов и хемокинов (IL-1β, IL-6, IL-8 и IL-12). Нокдаун рецептора IL-1β препятствовал фагоцитозу апоптотических клеток, а нокдаун рецептора IL-8 снизил уровень фагоцитоза на 50%. Авторы сделали вывод, что IL-1β и IL-8 — ключевые сигналы привлечения нейтрофилов и индицирования фагоцитоза.
Авторы снизили количество нейтрофилов у мышей на 90% и 70% с помощью антител или генетическими методами. В результате апоптотические тельца больше не были связаны с нейтрофилами. Однако их место заняли макрофаги. Авторы предположили, что макрофаги компенсируют отсутствие нейтрофилов. Тем не менее процент апоптотических хепатоцитов значительно вырос с 0,2% до 0,92%.
Аутоиммунные заболевания часть связывают с нарушениями уборки остатков апоптотических клеток. У мышей со сниженным количеством нейтрофилов было больше аутоантител. Авторы проанализировали образцы биопсии печени пациентов с аутоиммунным заболеванием печени. В них содержались апоптатические гепатоциты без нейтрофилов. Больше апоптотических телец было ассоциировано с макрофагами. Нейтрофилы таких пациентов обладали меньшей способностью к фагоцитозу и перфороцитозу.
Авторы заключают, что теперь нам больше известно о функциях нейтрофилов. Поглощение нейтрофилами апоптотических клеток может играть важную роль в воспалительных и аутоиммунных заболеваниях.
Подготовила Юлия Панченко
Источник:
Luyang Cao, et al. An Unexpected Role of Neutrophils in Clearing Apoptotic Hepatocytes In Vivo // eLife (2023), published April 04, 2023, DOI: 10.7554/eLife.86591.1
https://pcr.news/novosti/neytrofily-pozhirayut-apoptoticheskie-kletki-iznutri/
