Роль нейтрофильных гранулоцитов и катионных белков в качестве биомаркеров тяжести течения инфекционных и неинфекционных заболеваний животных

Определяющую роль в первичной реакции организма на микробные агенты играет врожденный иммунитет.  Он  реализуется  посредством  активации  клеточных  и гуморальных  факторов  неспецифической резистентности – нейтрофилов, макрофагов и секретируемых ими антимикробных и регуляторных веществ, запускающих, в свою очередь, каскад реакций с участием  лимфоцитов.  На  поверхности  слизистых  оболочек  и  в  мукозальных  секретах нейтрофилы реализуют свою функцию не только посредством фагоцитоза, но и за счет выброса ДНК и бактерицидных гранул, образующих нейтрофильные внеклеточные ловушки. Нарушение функционирования этих клеток на поверхности слизистых оболочек рассматривается как один из факторов формирования патологических микробных сообществ, приводящих к развитию дисбиозов и воспаления различной̆ локализации. Завершенный характер фагоцитоза обеспечивают микробицидные системы лейкоцитов: катионные белки и миелопероксидаза. Они имеют особое иммунологическое значение и оказывают влияние на течение и исход заболевания. Миелопероксидаза и катионные белки являются основными факторами бактерицидной защиты. 

1. Бойко А.А., Ветчинин С.С., Сапожников А.М., Коваленко Е.И. Изменение уровня белков теплового шока семейства 70 кДа в нейтрофилах человека под действием теплового шока // Биоорганическая химия. 2014. Т. 40. № 5. – С. 528-540.

2. Вишневский Е.А., Власенко В.С., Алексеева И.Г. Состояние лизосомального катионного белка и активности миелопероксидазы у кроликов, инфицированных ВЛКРС / Актуальные вопросы ветеринарии : Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной 100-летию кафедры ветеринарной микробиологии, инфекционных и инвазионных болезней факультета ветеринарной медицины ИВМиБ, Омск, 29 июня 2020 года. – Омск: Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина, 2020. – С. 531-535. – EDN ZKH-TUC.

3. Власенко В.С., Вишневский Е.А., Дудоладова Т.С. Катионные белки лизосом и миелопероксидаза в нейтрофилах молодняка крупного рогатого скота разного возраста при лейкозной инфекции / Достижения науки и техники АПК. – 2021. – Т. 35. № 5. – С. 65-69. – DOI 10.24411/0235-2451-2021-10511.

4. Воронина О.А., Зайцев С.Ю., Брылина В.Е., Белоновская О.С. Оценка активности лизосомальных катионных белков гранулоцитов у животных с хронической почечной недостаточностью // Ветеринария. – 2017. – № 5. – С. 21-24. – EDN YOACNL.

5. Долгушин И.И., Шишков Ю.С., Савочкина А.Ю. Нейтрофильные ловушки и методы оценки функционального статуса нейтрофилов. Москва: РАМН, 2009. 208 c.

6. Каратеев Д.Е., Лучихина Е.Л. Ингибиторы интерлейкина 6 в терапии ревматоидного артрита. Эффективная фармакотерапия. 2022; 18 (8): 16–21. DOI 10.33978/2307-3586-2022-18-8-16-21.

7. Киселева Е.П. Новые представления о противоинфекционном иммунитете // Инфекция и иммунитет. 2011. Т. 1, № 1. – С. 9-14.

8. Ковальчук Н.М. Функциональная активность нейтрофильных гранулоцитов у телят при острых кишечных инфекциях в условиях экологического неблагополучия // Известия Международной академии аграрного образования. – 2018. – № 42-2. – С. 51-54. – EDN YTUJDN

9. Королева О.И., Петрова Г.К., Шакирова Л.З. Прогностическое значение лизосомальных катионных белков оральных нейтрофилов при острой бронхолегочной патологии у подростков // Вопросы современной педиатрии. 2006. Т. 5 (1). – С. 282 –283.

10. Коротина О.Л., Генералов И.И. Нейтрофильные внеклеточные ловушки: механизмы образования, функции // Иммунопатология, Аллергология, Инфектология. – 2012. - N°4. – С. 23-32.

11. Кравцов А.Л., Шмелькова Т.П. Секреторная дегрануляция нейтрофилов как триггер воспаления и регулятор иммунного ответа: роль сериновых лейкоцитарных протеаз и протеолитическиактивных рецепторов // Эпидемиология и вакцинопрофилактика. 2011. № 1. С. 79—87.

12. Нестерова И.В., Н.В. Колесникова, Г.А. Чудилова и др. Новый взгляд на нейтрофильные гранулоциты: переосмысление старых догм. Часть 2 // Инфекция и иммунитет. – 2018. – Т. 8. № 1. – С. 7–18.

13. Нестерова И.В., Евглевский А.А., Чудилова Г.А. и др. Особенности реструктуризации хроматина и изменение уровня относительной экспрессии генов IL-8, IL-1P и TNF-α нейтрофильных гранулоцитов под влиянием глюкозаминилмурамил-дипептида и интерферона у больных хроническим гайморитом в системе invitro // Иммунология. – 2015. – Т. 36. № 6. – С. 363-367.

14. Нестерова И.В., КолесниковаН.В., Клещенко Е.И. и др. Различные варианты дефектов функционирования нейтрофильных гранулоцитов при врожденных пневмониях у новорожденных // Российский иммунологический журнал. – 2012. – Т. 6, № 2. – С. 170-176.

15. Пименов Н.В., Пермякова К.Ю., Марзанова С.Н., Лаптев С.В., Бузмакова Н.А. Катионные белки нейтрофильных гранулоцитов в прогностике гнойно-септических послеродовых осложнений у коров // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2023. – № 1 (219). – С. 81–87.

16. Славинский А.А., Критерии функциональной активности нейтрофильных лейкоцитов, основанные на компьютерном анализе изображения и люминесценции. Автореферат диссертации на соискания ученой степени д.б.н. специальность 14.00.29. – Краснодар. 2000. – 38 с.

17. Сомова Л.М., Плехова Н.Г., Дробот Е.И. Реактивность фагоцитирующих клеток при инициации инфекционновоспалительных процессов // Успехи современной биологии. – 2011. – Т. 131, № 1. – С. 37-49. – EDN NTKQDD.

18. Arnhold J. Human myeloperoxidase in innate and ackuired immunity // Arch Biochem. Biophys. 2010. Vol. 500 (1). P. 92– 106. https://doi.org/10.1201/b16753–6.

19. Brinkmann V., Zychlinsky A. Neutrophil extracellular traps: is immunity the second function of chromatin? J. Cell Biol, 2012, vol. 198, pp. 773-783. doi: 10.1083/jcb.201203170.

20. Bryan YippB. G., Kubes P. NETosis: how vital is it? // Blood. – 2013. – Vol. 122. - Is.16. – P.2784-2794.

21. Buckley C.D., Ross E.A., McGettrick H.M. et al. Identification of a phenotypically and functionally distinct population of long-lived neutrophils in a model of reverse endothelial migration. J. Leukoc. Biol., 2006 vol. 79, pp. 303-311. doi: 10.1189/jlb.0905496 .

22. Cai W., Qin A., Guo P. et al. Clinical significance and functional studies of myeloid-derived suppressor cells in chronic hepatitis C patients // J. Clin. Immunol. – 2013. – Vol.33. – P. 798–808.

23. Cassatella M.A. On the production of TNF-related apoptosis inducing ligand (TRAIL/Apo-2L) by human neutrophils. J. Leukoc. Biol, 2006, vol. 79, pp.1140-1149. doi: 10.1189/jlb.1005558.

24. Dragon S., Saffar A.S., Shan L., Gounni A.S. IL-17 attenuates the anti-apoptotic effects of GM-CSF in human neutrophils. Mol. Immunol, 2008, vol. 45, no. 1,pp. 160-168. doi: 10.1016/j.molimm.2007.04.027.

25. Drifte G., Dunn-Siegrist I., Tissières P., Pugin J. Innate immune functions of immature neutrophils in patients with sepsis and severe systemic inflammatory response syndrome. Crit. Care Med., 2013, vol. 41, no. 3, pp. 820–832. doi: 10.1097/CCM.0b013e318274647d.

26. Elghetany M.T. Surface antigen changes during normal neutrophilic development: a critical review. Blood Cells Mol. Dis. 2002, vol. 28, no. 2, pp. 260-274.

27. Fadeel B. Babies born without safety NET. Blood, 2009, vol. 113, no. 25, pp.6270-6271. doi: 10.1182/blood-2009-03-210328

28. Fuchs T.A., Brill A., Duerschmied D. et al. Extracellular DNA traps promote thrombosis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2010, vol. 107, no. 36, pp. 15880-15885. doi: 10.1073/pn as.1005743107.

29. Garcia-Romo G.S., Caielli S., Vega B. et al. Netting neutrophils are major inducers of type I IFN production in pediatric systemic lupus erythematosus. Sci. Transl. Med., 2011, vol. 3, pp. 73ra20. doi: 10.1126/scitranslmed.3001201.

30. Gougerot-Pocidalo M.A., El Benna J., Elbim C. et al. Regulation of human neutrophil oxidative burst by pro- and anti-inflammatory cytokines. J. Soc. Biol., 2002, vol. 196, no. 1, pp. 37-46.

31. Guarnotta C, Cappetti B, Casalini P, et al. Neutrophil extracellular traps mediate transfer of cytoplasmic neutrophil antigens to myeloid dendritic cells toward ANCA induction and associated autoimmunity // Blood. – 2012. – Vol.120. – P. 3007–3018.

32. Hakkim A, Furnrohr BG, Amann K. et.al.Impairment of neutrophil extracellular trap degradation is associated with lupus nephritis // ProcNatlAcadSci U S A. - 2010. – Vol.107. –P. 9813–9818.

33. Heyworth P.G., Cross A.R., Curnutte J.T. Chronic granulomatous disease. Curr. Opin. Immunol., 2003, vol. 15, pp. 578-584.

34. Hofman P. Molecular regulation of neutrophil apoptosis and potential targets for therapeutic strategy against the inflammatory process. Curr. Drug Targets Inflamm. Allergy, 2004, vol. 3, no. 1, pp. 1-9.

35. Hu X., Li B., Li X. et al. Transmembrane TNF-alpha promotes suppressive activities of myeloid-derived suppressor cells via TNFR// J. Immunol. – 2014. – Vol. 192. – P. 1320–1331

36. Iking-Konert C., Wagner C., Denefleh B. et al. Up-regulation of the dendritic cell marker CD83 on polymorphonuclear neutrophils (PMN): divergent expression in acute bacterial infections and chronic inflammatory disease. Clin. Exp. Immunol., 2002, vol. 130, no. 3, pp. 501-508. doi: 10.1046/j.1365-2249.2002.02008.x.

37. Jhunjhunwala S, Aresta-DaSilva S, Tang K. et al. Neutrophil Responses to Sterile Implant Materials // PLoS One. – 2015. – Vol. 10. - Is. 9. – P. 65–75.

38. Kaplan M. J., Radic M. Neutrophil extra-cellular traps: double-edged swords of innate immunity. J. Immunol., 2012, vol. 189, no. 6, pp.2689-2695. doi: 10.4049/jimmunol.1201719.

39. Kimberly Martinod K., Wagner D.D.Thrombosis: tangled up in NETs// Blood. - 2014. – Vol. 123, Is. 18. – P. 2768– 2776.

40. Kobayashi S.D., De Leo F.R. Role of neutrophils in innate immunity: a systems biology-level approach. Wiley Interdiscip. Rev. Syst. Biol. Med., 2009, vol. 1, no. 3, pp. 309-333. doi:10.1002/wsbm.32.

41. Kolaczkowska E, Kubes P. Neutrophil recruitment and function in health and inflammation // Nat Rev Immunol. – 2013. – Vol.13. – P. 159–175.

42. Li B., Carey M., Workman J.L. The role of chromatin during transcription. Cell, 2007, vol. 128, no. 4, pp. 707-719. doi: 10.1016/j.cell.2007.01.015.

43. Mantovani A., Cassatella M.C., Costantini C., Jaillon S. Neutrophils in the activation and regulation of innate and adaptive immunity. Nat. Rev. Immunol., 2011, vol. 11, no. 8, pp. 519-531. doi: 10.1038/nri3024.

44. Marcos V., Zou Z., Yildrim A.O. et al. CXCR2 mediates NADPH oxidase-independent neutrophil extracellular trap formation in cystic fibrosis air-way inflammation. Nat Med, 2010, vol. 16, no. 9, pp. 1018-1023. doi: 10.1038/nm.2209.

45. Maródi L. Innate cellular immune responses in newborns. Clin. Immunol., 2006, vol. 118, no. 2–3, pp. 137–144.

46. Matsushima H., Geng S., Lu R., Okamoto T. et al. Neutrophil differentiation into a unique hybrid population exhibiting dual phenotype and functionality of neutrophils and dendritic cells. Blood, 2013, vol. 121, no. 10, pp. 1677–1689. doi: 10.1182/blood-2012-07-445189.

47. Matzinger P. Friendly and dangerous signals: is the tissue control? Nature Immunol. 2007, vol. 8, pp. 11-13. doi: 10.1038/ni0107-11.

48. McGovern, M., Giannoni, E., Kuester, H. et al. Challenges in developing a consensus definition of neonatal sepsis. Pediatr Res 88, 14–26 (2020). https://doi.org/10.1038/s41390-020-0785-x.

49. Morrison A.J., Shen X. Chromatin remodelling beyond transcription: the INO8O and SWR1 complexes. Nat. Rev. Mol. Cell Biol., 2009, no. 10, pp. 373-384. doi: 10.1038/nrm2693.

50. Ottonello L., Epstein A.L., Mancini M., Dapino P., Dallegri F. Monoclonal LYM-1 antibody-dependent cytotocsis by human neutrophils exposed to GM-CSF: auto-regulation of target cell attack by catepsin G. J. Leukoc. Biol., 2003, vol. 75, no. 1, pp. 99105. doi: 10.1189/jlb.040313.

51. Pillay J., Tak T., Kamp V.M., Koenderman L. Immune suppression by neutrophils and granulocytic myeloid-derived suppressor cells: similarities and differences. Cell. Mol. Life Sci., 2013, vol. 70, iss. 20, pp. 3813–3827.

52. Remijsen Q., Kuijpers T.W., Wirawan E. etal. NETosis, mechanisms behind an antimicrobial cell death modality. Cell Death Differ, 2011, vol. 18, pp. 581-588. doi: 10.1038/cdd.2011.1.

53. Rochael N.C, Guimarães-Costa A.B., T. C. Nascimento M.T.C. Classical ROS-dependent and early/rapid ROS-independent release of Neutrophil Extracellular Traps triggered by Leishmania parasites // Sci Rep. – 2015. – Vol. 5. - P.220-233.

54. Smuda C., Wechsler J.B., Bruce P.J. TLR-induced activation of neutrophils promotes histamine production via a P13 kinase dependent mechanism. J. Immunol. Lett., 2011, vol. 141, no. 1, pp. 102-108. doi: 10.116/j.imlet.2011.08.002.

55. Tamassia N., Cassatella M.A. Cytoplasmic receptors recognizing nucleic acids and mediating immune functions in neutrophils. Curr. Opin. Pharmacol, 2013, vol. 13, no. 4, pp. 547-554. doi: 10.1016/j.coph.2013.05.00.

56. Vercauteren D., Piest M., Van der Aa L.J. et al. Flotillin-dependent endocytosis and a phagocytosis-like mechanism for cellular internalization of disulfide-based poly (amido amine)/ DNA polyplexes. Biomaterials, 2011, vol. 32, no. 11, pp. 3072-3084. doi: 10.1016/j.biomaterials.2010.12.045.

57. Wartha F., Beiter K., Albiger B. et al. Capsule and D-alanylated lipoteichoic acids protect Streptococcus pneumoniae against neutrophil extracellular traps. Cell. Microbiol., 2007, vol. 9, no. 5, pp.1162-1171. doi: 10.1111/j.1462-5822.2006.00857.

58. Winterbourn C.C., Kettle A.J. Redox reactions and microbial killing in the neutrophil phagosome. Antioxid. Redox Signal., 2013, vol. 18, no. 6, pp. 642-660. doi: 10.1089/ars.2012.4827.

59. Wynn J.L., Levy O. Role of innate host defense in susceptibility to earlyonset neonatal sepsis. Clin.Perinatol., 2010, vol.37, no.2, pp. 307-337. doi: 10.1016/j.clp.2010.04.001.

60. Yang C.W., Strong B.S., Miller M.J., Unanue E.R. Neutrophils influence the level of antigen presentation during the immune response to protein antigens in adjuvants. J. Immunol., 2010, vol. 185, no. 5, pp. 2927-2934. doi: 10.4049/jimmunol.1001289.

61. Yoshiro Kobayashi. Neutrophil biology: an update // EXCLI J. – 2015. –Vol.14. – P. 220-227.

62. Zhang X., Kluger Y., Nakayama Y. et al. Gene expiession in mature neutrophils: early responses to inflammatory stimuli. J. Leukoc. Biol., 2004, vol. 75, no. 2, pp. 358—372. doi: 10.1189/jib.0903412.