ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2024-1-56-63ssmu-5525Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSПротивоинфекционная защита организма человека с участием нейтрофильных сетейNeutrophil extracellular traps in the anti-infectious defense of human organismhttps://orcid.org/0000-0002-3079-4089КазимирскийА. Н.KazimirskiiA. N.

Казимирский Александр Николаевич – д-р биол. наук, доцент, вед. науч. сотрудник, отдел молекулярных технологий

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

alnica10@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8524-0019СалмасиЖ. М.SalmasiJ. M.

Салмаси Жеан Мустафаевич – д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

profjms@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-2010-3296ПорядинГ. В.PoryadinG. V.

Порядин Геннадий Васильевич – д-р мед. наук, профессор, член-корр. РАН, кафедра патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

poryadin_GV@rsmu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7651-0037ПанинаМ. И.PaninaM. I.

Панина Марина Ивановна – д-р мед. наук, профессор, кафедра патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

pan-mar@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9522-8061СтупинВ. А.StupinV. A.

Ступин Виктор Александрович – д-р мед. наук, профессор, зав. кафедрой госпитальной хирургии № 1

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

stvictor@bk.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8119-772XКимА. Э.KimA. E.

Ким Анна Эрнестовна – ассистент, кафедра патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

infoany@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1655-322XТитоваЕ. Г.TitovaE. G.

Титова Екатерина Геннадиевна – ст. преподаватель, кафедра патофизиологии и клинической патофизиологии

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

Eka-gen@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3983-7890РогожинаЛ. С.RogozhinaL. S.

Рогожина Людмила Сергеевна – ассистент, кафедра госпитальной хирургии № 1

117997, г. Москва, ул. Островитянова, 1

1, Ostrovityanova Str., Moscow, 117997

lusy-090909@yandex.ruРоссийский национальный исследовательский медицинский университет (РНИМУ) им. Н.И. ПироговаРоссияPirogov Russian National Research Medical UniversityRussian Federation2024100420242315663Copyright © Казимирский А.Н., Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Панина М.И., Ступин В.А., Ким А.Э., Титова Е.Г., Рогожина Л.С., 20242024Казимирский А.Н., Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Панина М.И., Ступин В.А., Ким А.Э., Титова Е.Г., Рогожина Л.С.Kazimirskii A.N., Salmasi J.M., Poryadin G.V., Panina M.I., Stupin V.A., Kim A.E., Titova E.G., Rogozhina L.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/5525Введение

Введение. Нейтрофильные экстраклеточные ловушки (НЭЛ) в форме сетей исследованы при воспалительных заболеваниях. Присутствие нейтрофильных сетей у инфицированных людей без клинических симптомов не изучено.

Цель

Цель. Выявление НЭЛ у неболеющих людей в период пандемии гриппа H1N1 и вне этого периода, а также исследование функциональной активности НЭЛ.

Пациенты и методы

Пациенты и методы. Две группы волонтеров (по 10 человек) в возрасте 20–25 лет. Первая группа добровольцев обследована в спокойный эпидемиологический период, при отсутствии острых заболеваний в течение 1 мес до исследования и хронических заболеваний в анамнезе. Волонтеры 2-й группы контактировали с больными гриппом, но при этом не заболевали. В исследование также были включены больные (12 человек) с острым воспалением в брюшной полости (аппендицит, холецистит, абсцесс) и 9 – с неспецифическим язвенным колитом. Нейтрофилы выделяли из крови традиционным методом на градиенте фиколла. Определяли количество, морфологию и функциональную активность НЭЛ (по захвату Klebsiella pneumoniae). Для визуализации и подсчета НЭЛ использовали флуоресцентную микроскопию с красителем SYBR Green.

Результаты

Результаты. У здоровых волонтеров, не контактировавших с больными, спонтанного формирования НЭЛ не возникало. Нейтрофилы же добровольцев, контактировавших с больными, спонтанно формировали нейтрофильные сети. Количество НЭЛ у них достигало 8,58 ± 0,51%, а размеры НЭЛ – 39,68 ± 3,52 мкм. НЭЛ эффективно захватывали клетки тестового микроорганизма, что сопровождалось ретракцией волокон сети и преобразованием сетевидной структуры в вуалеобразную, которая удерживает 89,38 ± 5,86 микробных клеток. Для сравнения: нейтрофильная сеть больных с острым воспалением брюшной полости захватывает и связывает 20,2 ± 1,67 микробных клеток, при неспецифическом язвенном колите – 5,53 ± 0,34.

Заключение

Заключение. Высокая связывающая способность нейтрофильных сетей является фактором эффективной защиты от развития инфекционного заболевания с манифестацией клинических симптомов.

Background

Background. Neutrophil extracellular traps (NETs) are net-like structures that have been investigated in inflammatory diseases. However, the presence of NETs in infected persons without clinical symptoms has not been yet studied.

Aim

Aim. To reveal NETs in healthy persons during and after the H1N1 influenza pandemic as well as to study the functional activity of NETs.

Materials and methods

Materials and methods. The study included two groups of volunteers (n = 10 in each group) aged 20–25 years. The first group of volunteers was examined in the absence of acute diseases during one month before the study and in the absence of chronic diseases in the medical history. Volunteers of the second group were in contact with patients with influenza, but did not get sick. The comparative study also included patients with acute inflammation in the abdominal cavity (appendicitis, cholecystitis, abscess; 12 patients) and 9 patients with non-specific ulcerative colitis. Neutrophils were isolated from the blood by the traditional method of Ficoll density centrifugation. The number, morphology, and functional activity of NETs were determined (by capture of Klebsiella pneumoniae). SYBR Green I-based fluorescence microscopy was used to visualize and quantify NETs.

Results

Results. In healthy volunteers who were not in contact with infected patients, spontaneous NETs formation did not occur. Neutrophils of persons who were in contact with infected patients spontaneously formed NETs. In this case the number of NETs reached 8.58 ± 0.51%, and the size of NETs amounted to 39.68 ± 3.52 µm. NETs effectively captured cells of the tested microorganism, which was accompanied by retraction of network fibers and transformation of the network structure into a cloud-like one, which retained 89.38 ± 5.86 microbial cells. For comparison, the NETs in patients with acute inflammation in the abdominal cavity captured and bound 20.2 ± 1 .67 microbial cells and with non-specific ulcerative colitis – 5.53 ± 0.34 cells.

Conclusion

Conclusion. High binding capacity of NETs is a factor contributing to effective defense of the body against the development of an infectious disease with manifested clinical symptoms.

функциональная активность нейтрофильных сетейнейтрофильные экстраклеточные ловушкивуалеобразная формане болеющие волонтерыгрипп H1N1Klebsiella pneumoniaeвоспалительные заболеванияfunctional activity of NETsneutrophil extracellular trapscloud-like appearancehealthy volunteersH1N1 influenzaKlebsiella pneumoniaeinflammatory diseasesReferencesRaftery M.J., Lalwani P., Krautkrӓmer E., Peters T., Scharffetter-Kochanek K., Krüger R.et al. β2 integrin mediates hantavirus-induced release of neutrophil extracellular traps. J. Exp. Med. 2014;211(7):1485–1497. DOI: 10.1084/jem.20131092.Raftery M.J., Lalwani P., Krautkrӓmer E., Peters T., Scharffetter-Kochanek K., Krüger R.et al. β2 integrin mediates hantavirus-induced release of neutrophil extracellular traps. J. Exp. Med. 2014;211(7):1485–1497. DOI: 10.1084/jem.20131092.Saitoh T., Komano J., Saitoh Y., Misawa T., Takahama M., Kozaki T.et al. Neutrophil extracellular traps mediate a host defense response to human immunodeficiency virus-1. Cell. Host. Microb. 2012;12(1):109–116. DOI: 10.1016/j.chom.2012.05.015.Saitoh T., Komano J., Saitoh Y., Misawa T., Takahama M., Kozaki T.et al. Neutrophil extracellular traps mediate a host defense response to human immunodeficiency virus-1. Cell. Host. Microb. 2012;12(1):109–116. DOI: 10.1016/j.chom.2012.05.015.Jenne C.N., Kubes P. Virus-induced NETs-critical component of host defense or pathogenic mediator? PLoS Pathog. 2015;11(1):e1004546. DOI: 10.1371/journal.ppat.1004546.Jenne C.N., Kubes P. Virus-induced NETs-critical component of host defense or pathogenic mediator? PLoS Pathog. 2015;11(1):e1004546. DOI: 10.1371/journal.ppat.1004546.Veras F.P., Gomes G.F., Silva B.M.S., Caetité D.B., Almeida C.J.L.R., Silva C.M.S. et al. Targeting neutrophils extracellular traps (NETs) reduces multiple organ injury in a COVID-19 mouse model. Respir. Res. 2023;24(1):66. DOI: 10.1186/s12931-023-02336-2.Veras F.P., Gomes G.F., Silva B.M.S., Caetité D.B., Almeida C.J.L.R., Silva C.M.S. et al. Targeting neutrophils extracellular traps (NETs) reduces multiple organ injury in a COVID-19 mouse model. Respir. Res. 2023;24(1):66. DOI: 10.1186/s12931-023-02336-2.Narasaraju T., Yang E., Samy R.P., Ng H.H., Poh W.P., Liew A.A. et al. Excessive neutrophils and neutrophil extracellular traps contribute to acute lung injury of influenza pneumonitis. Am. J. Pathol. 2011;179(1):199–210. DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.03.013.Narasaraju T., Yang E., Samy R.P., Ng H.H., Poh W.P., Liew A.A. et al. Excessive neutrophils and neutrophil extracellular traps contribute to acute lung injury of influenza pneumonitis. Am. J. Pathol. 2011;179(1):199–210. DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.03.013.Liuluan Z., Lu L., Yue Z., Lin P., Jingyuan L., Xingwang L. et al. High level of neutrophil extracellular traps correlates with poor prognosis of severe influenza a infection. The Journal of Infectious Disease. 2018;217(3):428–437. DOI: 10.1093/infdis/jix475.Liuluan Z., Lu L., Yue Z., Lin P., Jingyuan L., Xingwang L. et al. High level of neutrophil extracellular traps correlates with poor prognosis of severe influenza a infection. The Journal of Infectious Disease. 2018;217(3):428–437. DOI: 10.1093/infdis/jix475.Chan L.L.Y., Nicholls J.M., Peiris J.S.M., Lau Y.L., Chan M.C.W., Chan R.W.Y. Host DNA released by NETosis in neutrophils exposed to seasonal H1N1 and highly pathogenic H5N1 influenza viruses. Respir. Res. 2020;21(1):160. DOI: 10.1186/s12931-020-01425-w.Chan L.L.Y., Nicholls J.M., Peiris J.S.M., Lau Y.L., Chan M.C.W., Chan R.W.Y. Host DNA released by NETosis in neutrophils exposed to seasonal H1N1 and highly pathogenic H5N1 influenza viruses. Respir. Res. 2020;21(1):160. DOI: 10.1186/s12931-020-01425-w.George S.T., Lai J., Ma J., Stacey H.D., Miller M.S., Mullarkey C.E. Neutrophils and influenza: a thin line between helpful and harmful. Vaccines. 2021;9(6):597. DOI: 10.3390/vaccines9060597.George S.T., Lai J., Ma J., Stacey H.D., Miller M.S., Mullarkey C.E. Neutrophils and influenza: a thin line between helpful and harmful. Vaccines. 2021;9(6):597. DOI: 10.3390/vaccines9060597.Hiroki C.H., Toller-Kawahisa J.E., Fumagalli M.J., Colon D.F., Figueiredo L.T.M., Fonseca B.A.L.D. et al. Neutrophil extracellular traps effectively control acute chikungunya virus infection. Front. Immunol. 2020; 10:3108. DOI: 10.3389/fimmu.2019.03108.Hiroki C.H., Toller-Kawahisa J.E., Fumagalli M.J., Colon D.F., Figueiredo L.T.M., Fonseca B.A.L.D. et al. Neutrophil extracellular traps effectively control acute chikungunya virus infection. Front. Immunol. 2020; 10:3108. DOI: 10.3389/fimmu.2019.03108.Казимирский А.Н., Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Панина М.И. Новые возможности диагностики и исследования патогенеза различных видов воспаления. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2022;66(2):34– 42. DOI: 10.25557/0031-2991.2022.02.34-42.Казимирский А.Н., Салмаси Ж.М., Порядин Г.В., Панина М.И. Новые возможности диагностики и исследования патогенеза различных видов воспаления. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2022;66(2):34– 42. DOI: 10.25557/0031-2991.2022.02.34-42.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.