Челябинские ученые ищут пути преодоления бесплодия

Общеизвестный пример сети-ловушки – это паутина. Мы расскажем вам о другом, гораздо менее популярном феномене биологического аркана, различимом лишь под микроскопом. Наша собеседница Альбина Савочкина, доктор медицинских наук, доцент кафедры микробиологии ЧелГМА знает о нейтрофильных ловушках все. Совсем недавно она защитила докторскую диссертацию с вполне себе серьезным названием «Нейтрофильные внеклеточные ловушки: механизмы образования, методы обнаружения, биологическая роль». Изучение нейтрофилов является приоритетным направлением научного поиска сотрудников кафедры микробиологии ЧелГМА под руководством профессора И.И. Долгушина. В России эти исследования практически уникальны.

Альбина Юрьевна, расскажите, когда и как началась история нейтрофильных внеклеточных ловушек (далее НВЛ)? Что это за структуры и почему их раньше никто не замечал?

В 2004 году немецкие ученые открыли удивительную способность клеток крови – нейтрофилов – выбрасывать во внешнее пространство собственную ДНК. (ДНК – носитель генетической информации, в норме находящийся в ядрах клеток). Фрагменты ДНК во внеклеточной среде видели и раньше, но ученые думали, что это просто-напросто разрушенные, погибшие клетки, и не придавали этому значения. Точнее, не считали, что нахождение ДНК вне клеток может играть какую-то биологическую роль. А уж, тем более, что клетки «намеренно» выбрасывают нити нуклеиновых кислот во внешнее пространство. Множество нитей формируют сложную трехмерную сеть.

Дальнейшее изучение выявило антимикробную роль ДНК-сетей, получивших официальное название нейтрофильных внеклеточных ловушек. Во-первых, эти сети являются механическим препятствием для микробов. Их формирование происходит в толще слизистых оболочек, которые, как известно, выполняют барьерную и защитную функции. Во-вторых, на нуклеиновых каркасах фиксируются выброшенные теми же нейтрофилами антимикробные вещества. Это высокоактивные химические соединения, которые внутри живой клетки упакованы в специальных гранулах – лизосомах. При контакте с микробами, эти соединения оказывают на них литическое (разрушающее) действие. Это, например, дифензины (от англ. defense – защита), которые прикрепляются к бактериальной клетке и формируют поры в ее оболочке.

Итак, столкнувшись с микробом-индуктором, нейтрофилы совершают «самоубийство», выбрасывая из себя средства механической (ДНК) и химической (гранулы) защиты. С течением времени, ловушки разрушаются другими специальными клетками – макрофагами и моноцитами. Микроскопическое поле боя общими силами постепенно очищается от крошечных трупиков микробов и собственных клеток, мужественно павших в невидимой битве.

Общеизвестной функцией нейтрофилов, за открытие которой выдающийся русский микробиолог Илья Ильич Мечников получил Нобелевскую премию, является фагоцитоз, т.е. поглощение чужеродного. Вонзив шип розы в морскую звезду, ученый обнаружил, что вокруг шипа скопились некие подвижные клетки. Позднее эти клетки получили название фагоциты, «пожирающие». Любопытно, что заранее нельзя предсказать, каким образом поступит нейтрофил – выбросит ли он сеть-ловушку, или прибегнет к фагоцитозу. Но оба эти события являются результатом одного и того же каскада внутриклеточных реакций. В последнее время способность образовывать ловушки обнаружена и у других клеток крови – моноцитов и эозинофилов.

Избыточное образование НВЛ – это патология. Так, например, повышенное содержание нейтрофильных ловушек в слизистых секретах выявляется при муковисцидозе – системном наследственном заболевании с поражением желез внешней секреции (экзокринных). Конгломерация нейтрофильной ДНК в кровяном русле и ее динамика – важный диагностический критерий при сепсисе (генерализованная реакция организма на присутствие в крови бактерий). И, наконец, избыточное формирование НВЛ в секрете половых путей женщины – одна из причин бесплодия. Обнаружение, что именно НВЛ в данном конкретном случае является причиной бесплодия, очень важно, потому что с этой причиной можно бороться и победить ее. Существуют лекарственные препараты, угнетающие НВЛ-функцию нейтрофилов. Но, следует помнить, что полное блокирование этого защитного механизма резко увеличивает риск проникновения инфекции.

Знание дает силу. Зная механизмы, лежащие в основе наследственных и других трудно поддающихся лечению заболеваний, мы получаем возможность на них воздействовать и исправлять ошибки, допущенные самой природой. Используя препараты, блокирующие выброс нейтрофилами ДНК-сетей, мы можем излечить бесплодие, спасти жизнь пациента, умирающего от сепсиса, помочь больным с хроническими состояниями, вызванными генетическими мутациями.