NET (ang. neutrophil extracellular traps) to sieci zewnątrzkomórkowe zbudowane z DNA i białek pochodzących z ziarnistości neutrofili – pierwszych żołnierzy układu odpornościowego. Ich zadaniem jest tworzenie pułapek na patogeny i ograniczanie ich rozprzestrzeniania się. Powstają w wyniku procesu zwanego netozą, który łączy elementy śmierci komórkowej z wyrzucaniem materiału genetycznego na zewnątrz komórki.
Czytaj też: Polacy odkryli, jak komórki rozpoznają dwuniciowe RNA i decydują, czy wszczynać alarm
Dotąd uważano, że NET są strukturami krótkotrwałymi – pełnią funkcję szybkiej interwencji, po czym są rozkładane przez nukleazy (głównie DNazę I), a ich pozostałości usuwane przez makrofagi. To miało chronić organizm przed nadmierną stymulacją układu odpornościowego. Badania zespołu prof. Elżbiety Kołaczkowskiej z Wydziału Biologii Uniwersytetu Jagiellońskiego, pokazują, że ten obraz wymaga zasadniczej korekty.
Trwałość NET – miesiące, nie godziny
Badacze wykazali, że NET-y, zamiast być strukturami efemerycznymi, mogą przetrwać w naczyniach krwionośnych nawet przez 8 miesięcy, a w pewnych formach – do roku. Kluczowe okazało się zróżnicowanie pomiędzy ich komponentami: DNA będące szkieletem sieci ulega degradacji już po kilku dniach, ale związane z nim białka (w tym elastaza neutrofilowa, mieloperoksydaza czy histony) mogą przylegać do śródbłonka i tworzyć długotrwałe, trudne do usunięcia agregaty.
Czytaj też: Tarcze kolagenowe odporności. Co neutrofile naprawdę robią w skórze?
W publikacji w czasopiśmie Blood naukowcy wykorzystali modele zwierzęce, znakowane genetycznie neutrofile oraz zaawansowane techniki mikroskopii fluorescencyjnej i immunohistochemii. Śledzili obecność znakowanego DNA oraz białek NET w naczyniach myszy przez wiele miesięcy po ich jednorazowej aktywacji. Wyniki były jednoznaczne – NET-y integrują się ze ścianą naczyń i nie są skutecznie usuwane przez naturalne mechanizmy organizmu.
Najbardziej zaskakującym odkryciem było jednak to, że w trakcie degradacji NET (zwłaszcza ich DNA), dochodzi do wtórnej aktywacji neutrofili – kolejna fala komórek odpornościowych rozpoznaje pozostałości sieci jako sygnał zagrożenia. Prowadzi to do ich ponownej aktywacji i wyrzutu nowych NET-ów. Proces ten nazwano samoodnawianiem NET i jest on rodzajem błędnego koła zapalnego, w którym usuwanie starej sieci staje się bodźcem do utworzenia nowej.
Badacze udowodnili to eksperymentalnie, obserwując ponowną aktywację neutrofili oraz wzrost poziomu markerów zapalnych (m.in. IL-1β, TNF-α, CXCL1) po uprzednim podaniu preparatu NETs rozłożonych enzymatycznie. Efekt był wyraźny – nawet pozornie nieaktywne fragmenty sieci mogły ponownie wzniecić stan zapalny.
Prof. Elżbieta Kołaczkowska z Zakładu Hematologii Eksperymentalnej Instytutu Zoologii i Badań Biomedycznych UJ mówi:
Nasze badania wskazały, jakie są krótko- i długoterminowe konsekwencje tego zjawiska, które w uproszczeniu można porównać do kolejnych zachorowań (np. dwa razy na wiosnę versus na wiosnę i potem jesienią). W tym pierwszym przypadku kolejne fale NET nie są szkodliwe, ale w tym drugim (częstszym) uszkodzenia narządów są znacznie zaostrzone, a reakcja zapalna jest nadmiernie intensywna. Co równie istotne, udało nam się wskazać, na co powinny być skierowane terapie w chorobach, w których dochodzi do nadmiernego tworzenia NET, w tym w sepsie, w przypadku której nie ma specyficznych i skutecznych metod leczenia poza antybiotykoterapią i leczeniem objawów.
Długotrwała obecność NET w naczyniach może mieć szereg poważnych skutków zdrowotnych. Po pierwsze, przyczynia się do przewlekłego stanu zapalnego, który może prowadzić do uszkodzenia tkanek i narządów. Po drugie, ich obecność wiąże się z rozwojem mikrozakrzepów, co jest szczególnie groźne w przebiegu sepsy oraz COVID-19. NET-y mogą również stymulować odpowiedź autoimmunologiczną, nasilając choroby takie jak toczeń, reumatoidalne zapalenie stawów czy twardzina.
Co więcej, białka obecne w NET, jak elastaza neutrofilowa czy histony, mają właściwości cytotoksyczne. W nadmiarze mogą uszkadzać komórki śródbłonka i sprzyjać rozwojowi stanu przedzakrzepowego. Z kolei przewlekła aktywacja układu odpornościowego w obecności NET może sprzyjać środowisku nowotworowemu – poprzez nasilanie angiogenezy i ucieczkę immunologiczną.
Zrozumienie mechanizmu samoodnawiania NET otwiera nowe możliwości terapeutyczne, ponieważ wskazuje na kilka kluczowych etapów, które można farmakologicznie modulować. Jedną z obiecujących strategii jest hamowanie samego procesu powstawania NET, np. poprzez stosowanie inhibitorów PAD4 – enzymu, który odpowiada za deiminację histonów i umożliwia rozwinięcie chromatyny, co jest kluczowe dla wyrzutu DNA poza komórkę. Innym podejściem jest degradacja już istniejących NET-ów, co można osiągnąć za pomocą rekombinowanej DNazy I lub opracowywanych obecnie enzymów zdolnych do jednoczesnego niszczenia zarówno DNA, jak i towarzyszących mu białek. Trzecim kierunkiem terapeutycznym jest blokowanie receptorów obecnych na komórkach śródbłonka, co może zapobiec trwałemu przyleganiu białek NET do ścian naczyń krwionośnych i ograniczyć ich długotrwałe zaleganie w organizmie.
Badania zespołu z UJ pokazują, że konieczne jest holistyczne podejście: nie tylko szybka degradacja DNA, ale również eliminacja białkowych komponentów i zapobieganie wtórnej aktywacji neutrofili.
