Известно, что выполняющие одинаковые функции клетки одной популяции, могут различаться по степени проявления неспецифической активности, т. е. являются функционально неравнозначными при том, что они морфологически неразличимы, как это показано, например, для эритроцитов [7] и нейтрофилов [3, 6, 9]. Кроме того, морфологически однородные клетки одной популяции могут проявлять различную специфическую функциональную активность, т. е. быть функционально неоднородными. Это хорошо известно относительно лимфоцитов, разные субпопуляции которых ответственны за клеточный и гуморальный иммунитет, а среди последних выделены субпопуляции киллеров, хелперов, супрессоров и другие [19]. Функциональная неоднородность подразумевается и относительно нейтрофилов [8, 12], однако лишь недавно по способности генерировать активные формы кислорода (АФК), взаимодействовать с субстратом и инактивироваться в результате этих событий нейтрофилы разделены на два класса [4]: потенциальных фагоцитов Н 4к 0 - "камикадзе" (убей и погибни), и Н 4с 0 - "самураев" (защити себя сам). Н 4к 0 активно продуцируют АФК (оценено по восстановлению нитросинего тетразолия, НСТ), тогда как Н 4с 0, очевидно, поглощают инородные частицы с целью доставки их в компетентные органы [3], менее активно продуцируют АФК, а их мембраны более проницаемы для НСТ [5]. Учитывая эти свойства, Н 4с 0 представляют субпопуляцию нейтрофилов-кейджеров (от англ. - "cage" - сажать в клетку), тогда как киллерные функции остаются за субпопуляцией Н 4к 0.

В настоящее время накоплено достаточно экспериментальных данных, анализ которых указывает на функциональную неоднородность нейтрофилов и может позволить связать те или иные ее проявления с Н 4с 0 или Н 4к 0.

В плане обсуждаемого вопроса первоначально установлено, что нейтрофилы приблизительно в равном соотношении (см. [1]) распределение по циркулирующему и маргинального пулам. Клетки первого - свободно переносятся кровью, в то время как второго - прикреплены к сосудистому эндотелию. Часть циркулирующих нейтрофилов,

например вследствие активации компонентами комплемента, может переходить в маргинальный пул [1] и усиливать продукцию АФК [15], которая (оценено по восстановлению НСТ) коррелирует с количеством клеток маргинального пула [30] и с их адгезивной способностью [13]. Следовательно, клетки маргинального пула, а также часть клеток циркулирующего пула могут быть потенциальными фагоцитами, контакт которых с субстратом является необходимым условием осуществления функции фагоцитоза. Этим требованиям отвечают Н 4к 0, поскольку Н 4с 0 в условиях близких к физиологическим не взаимодействуют с субстратом, а АФК нарабатывают, по-видимому, с целью самозащиты [4]. В отбираемой пробе венозной крови, согласно нашим данным [4 - 6], Н 4к 0 составляют 64 7+ 0 5,2 %.

Существенно, что фагоцитами могут быть исключительно зрелые гранулоциты и число НСТ-положительных нейтрофилов в крови больше чем в костном мозге [27]. По-видимому, при созревании нейтрофилы приобретают способность опсонизировать компоненты системы комплемента и прикрепляться к субстрату. Поскольку фагоцитарная активность нейтрофилов из костного мозга после их отмывки достигает таковой в крови, то, следовательно, выходя в кровь нейтрофилы утрачивают в своем микроокружении фактор(ы), препятствующие связыванию клеток с компонентами комплемента. В то же время в крови присутствует фактор(ы), изменяющий способность нейтрофилов контактировать с субстратом в разной мере в норме и при патологии [31] и, вероятно, активирующий(е) нейтрофилы in vivo, на чем основана неспецифическая диагностика воспалительных процессов. Известно [9], что для стимуляции нейтрофилов, с высокой активностью восстанавливающих НСТ, стимулятор необходим, тогда как менее активные нейтрофилы восстанавливают НСТ в более мягких условиях. Таким "мягкими" стимуляторами, которые могут обеспечивать спонтанную активность нейтрофилов in vivo, являются гликозаминогликаны - гепарин или хондроитин-4-сульфат [5]. Процент культуральных колоний, где нейтрофилы восстанавливают НСТ in suti (72 %) [22], согласуется с долей НСТ-положительных нейтрофилов in vitro [4 - 6]. В культуре нейтрофилов 25 % активных клеток [28] и такая же их доля в прикрепляется in vitro [29]. Часть нейтрофилов (вероятно, Н 4к 0, которые, в отличие от Н 4с 0, могут инактивироваться при манипуляциях с биоматериалом [4]) утрачивает способность к активации при перемещении из условий in vivo в условия in vitro. Вероятно по таким причинам, возникают колонии нейтрофилов не реагирующих с НСТ и восстановить утрату этого свойства не в состоянии ни факторы роста, ни интерферон [22].

Очевидно, функциональная неоднородность нейтрофилов определяется разной степенью экспрессии одинаковых рецепторов [12] или наличием у Н 4к 0 и Н 4с 0 разных рецепторов. Помимо рецепторов к компонентам комплемента, активность нейтрофилов опосредуется и другими рецепторами, число которых изменяется при патологии и коррелирует со способностью клеток контактировать, восстанавливать НСТ и фагоцитировать [21]. Кроме того, получены два вида моноклональных антител, каждый из которых связывается более половиной общего числа гранулоцитов [17], но, поскольку сумма клеток, связывающих эти антитела превышает 100 %, рецепторы к ним, к сожалению, не могут претендовать на роль маркеров Н 4к 0 и Н 4с 0.

С учетом функциональной неоднородности нейтрофилов, возникает вопрос об их созревании в процессе кроветворения. Теоретически Н 4к 0 и Н 4с 0 могут дифференцироваться по альтернативному пути, либо взаимопревращаться. Исходя из положения о том, что чем более дифференцирована клетка, тем сильнее выражены у нее адгезивные свойства [10], скорее Н 4к 0 может дифференцироваться от Н 4с 0, чем

наоборот, поскольку клетки могут исключительно утрачивать способность к контакту, но не приобретать ее [4, 22, 31]. И только с таких позиций даже гипотетически можно рассматривать Н 4к 0 в качестве предшественников Н 4с 0.

Не менее интересно выяснить расположение Н 4с 0 и Н 4к 0 на филогенетическом дереве. Имеются данные, указывающие на разный филогенетических возраст нейтрофилов двух субпопуляций [8]. Можно предположить, что Н 4с 0 филогенетически моложе Н 4к 0, поскольку фагоцитоз безусловно присущ одноклеточным, тогда как необходимость в транспортной функции инородных частиц, вероятно осуществляемой Н 4с 0, очевидно может возникнуть только у многоклеточных организмов. Возраст системы может быть оценен на основании анализа силы корреляций в ней: более сильная корреляция указывает на более старое состояние системы [2]. В результатам реакции восстановления НСТ среди Н 4с 0 можно выделить клетки с относительно более или менее высокой активностью, а среди Н 4к 0 - активные и неактивные клетки [6]. Коэффициенты корреляции между неравнозначными нейтрофилами одной субпопуляции составили -0,23 (p < 0,1) и -0,60 (p < 0,0001) для Н 4с 0 и Н 4к 0, соответственно. Таким образом, Н 4к 0 действительно оказываются филогенетически более старыми нейтрофилами по сравнению Н 4с 0. Следовательно, предположение об образовании Н 4с в результате утраты Н 4к 0 способности к фагоцитозу имеет дополнительную аргументацию.

Из функциональной неоднородности нейтрофилов следует еще одно предположение, основанное на том, что нейтрофилы подвергаются апоптозу вследствие лишения их контакта с субстратом [11]. Поскольку этим требованиям могут отвечать только Н 4к 0, но не Н 4с которые вообще не прикрепляются, вероятно, из нейтрофилов обычно лишь Н 4к 0 погибают путем апоптоза. Это предположение можно проверить косвенно по опубликованным в базе данных "Medline" (1995 - 2000 гг) результатам измерения процента спонтанно апоптирующих нейтрофилов (N, %) при различном времени (t = 0 - 30 ч) их культивирования in vitro. По приведенным данным рассчитали кинетические параметры в реакции первого порядка N = N 74 0(1 - e 5-kt 0) [6] (N 74 0 - N при t 7 6 0 74 0, k - константа скорости). Нашли N 74 0 = 63 7+ 0 4,7 %, что хорошо согласуется с процентным содержанием среди нейтрофилов клеток, способных прикреплению - Н 4к 0 (64 %) [4 - 6]. При этом рассчитанные по уравнению значения N в диапазоне 8 - 18 ч культивирования составляют 21 - 39 % и хорошо совпадают с экспериментальными данными [24]. Время достижения N 74 0 превышает 46 ч, и это условие не выполнялось ни в одном из экспериментов. Следовательно, в самом деле, Н 4к 0 могут быть теми нейтрофилами, которые только и способны в обычных условиях к апоптозу. Поскольку Н 4к 0, по-видимому, имеют больший филогенетический возраст по сравнению с Н 4с 0 и апоптоз очевидно более молодой путь гибели клеток по сравнению с некрозом, путь, ставший актуальным только с возникновением многоклеточных организмов, представляется вероятным, что созревание Н 4с 0 происходит на более поздней стадии, чем Н 4к 0, причем Н 4с 0 вследствие утраты способности к контакту лишаются возможности гибнуть путем апоптоза. Учитывая вероятную индифферентность клеток этой субпопуляции к сигналам, индуцирующим апоптоз, нужно думать, что Н 4с 0 в физиологических условиях in vivo подвергаются фагоцитозу макрофагами в компетентных органах.

Кроме того, Н 4с 0, вероятно, вступают на путь апоптоза при изменении условий среды. Действительно, при стимуляции нейтрофилов антибиотиками или бактериями доля апоптирующих клеток превышает 73 % [24], а у ВИЧ-инфицированных пациентов апоптоз нейтрофилов возрастает до 71 % [23] и эти значения выше числа циркулирующих потенциальных фагоцитов (64 %) [4 - 6].

По-видимому, в стимулированный апоптоз вовлекаются все наличные в нормальных условиях Н 4к 0 и, вероятно, только они. Увеличения числа нейтрофилов, гибнущих при стимулированном апоптозе, указывает на то, что стимуляторы либо индуцируют апоптоз Н 4с 0, либо приводят к увеличению доли Н 4к 0 за счет их перехода из маргинального пула в циркулирующий или за счет избирательной или преимущественной гибели Н 4с 0. Последнее может иметь место при стимуляции нейтрофилов, например, бактериями: in vitro наблюдается гибель (фактически - разрыв in situ) многократно фагоцитировавших клеток. Однако ни в одной из работ не найдено близкого к 100 % числа апоптирующих нейтрофилов, а 92,3 % клеток, погибших через 72 ч культивирования [16], включают в себя нейтрофилы, подвергшиеся некрозу и апоптозу, т. е. стимулировать все нейтрофилы к апоптозу достаточно трудно. Судя по результатам изучения апоптоза, имеется принципиальная возможность разделить нейтрофилы Н 4к и Н 4с 0, например, путем центрифугирования в градиенте плотности. В разных фракциях нейтрофилов, полученных таким способом, доля апоптических клеток колеблется от 11 до 82 % [25, 26].

Подведем некоторые итоги. Функциями нейтрофилов, как известно, являются хемотаксис, адгезия и агрегация, образование гранул и дегрануляция, активация продукции АФК, фагоцитоз и уничтожение бактерий [14]. Собственно, фагоцитоз включает в себя все перечисленные явления. Уже адгезия нейтрофилов сопровождается выделением ферментов из лизосом и усилением продукции АФК [28, 29]. Активация и/или выделение внеклеточных медиаторов вследствие взаимодействия с субстратом могут модулировать структуру, функцию и выживание нейтрофилов [20], что и наблюдается при восстановлении ими НСТ или апоптозе. Однако способность к фагоцитозу, с одной стороны и адгезия или продукция АФК, с другой, не обязательно коррелируют между собой [3], что объясняется функциональной неоднородностью нейтрофилов.

Можно учесть, что нейтрофилы среди маргинального (Н 4к 0) и циркулирующего пулов (Н 4к 0 + Н 4с 0) распределены примерно поровну и что доля Н 4к 0 в циркулирующем пуле около 65 % [3 - 6]. Тогда доля Н 4к 0 среди всех нейтрофилов оказывается примерно равной чем (0,5 + 0,65*0,5)*100 = 82,5 %. Соответственно, в нормальных условиях процент нейтрофилов предположительно осуществляющих транспортную функцию (Н 4с 0), не превышает 20. Не исключено, что помимо Н 4к 0 (киллеров) и Н 4с 0 (кейджеров), в организме могут иметь место и функционально другие нейтрофилы, а внутри обеих субпопуляций несомненно существует функциональная неравнозначность.

Результаты анализа функциональной неоднородности нейтрофилов суммированы в таблице. Некоторые из выдвинутых положений в разной степени спекулятивны и требуют предметных исследований для подтверждения, уточнения или опровержения. В целом выявление функциональной неоднородности нейтрофилов, безусловно, теоретически интересная и практически важная задача, решение которой дело ближайшего будущего.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гавришева Н. А., Антонова Т. В. Инфекционный процесс: Клинические и патофизиологические аспекты.- СПб, 1999.

2. Герасимов И. Г. Энтропия биологических систем // Пробл. старения и долголетия.- 1998.- Т. 7, N 2. - С. 119 - 126.

3. Герасимов И. Г. // Клин. лаб. диагн.- 2004, N 6.- С. 34-36.

4. Герасимов И. Г., Игнатов Д. Ю. // Цитология.- 2001.- Т. 43, N 5.- С. 432 - 436.

5. Герасимов И. Г., Игнатов Д. Ю. // Цитология.- 2004.- Т. 46, N 2.- С. 155 - 158.

6. Герасимов И. Г., Калуцкая О. А. // Цитология.- 2000.- Т.42, N 2.- С. 160 - 165.

7. Клиорин А. И., Тиунов Л. А. Функциональная неравнозначность эритроцитов.- Л., 1974.

8. Новицкий В. В., Козлов Ю. А., Лаврова В. С., Шевцов Н. М. Гемопоэз, гормоны, эволюция.- Новосибирск, 1997.

9. Стасенко А. А., Чернышов В. П. // Клин. лаб. диагн.- 1997.- N 12.- С. 22 - 33.

10. Чертков И. Л., Фриденштейн А. Я. Клеточные основы кроветво рения.- М., 1977.

11. Ярилин А. А. // Иммунология.- 2001.- N 4.- С. 16 - 20.

12. Abramson J. S., Wheeler J. G. The natural immune system: The neutrophil.- Oxford, 1993.

13. Anderson D. P., Moritomo T., de Grooth R. // Vet. Immunol. Immunopathol.- 1992.- Vol. 30, N 4.- P. 419 - 429.

14. Bogomolski-Yahalom V., Matzner Y. // Blood Rev.- 1995.- Vol. 9, N 3.- P. 183 - 190.

15. Chello M., Mastroroberto P., Romano R. et al. // Eur. J. Cardiothorac. Surg.- 1997.- Vol. 11, N 1.- P. 162 - 168.

16. Cox G., Gauldie J., Jordana M. // Am. J. Respir. Cell. Mol.Biol.- 1992.- Vol. 7, N 5.- P. 507 - 513.

17. Clement L. T., Lehmeyer J. E, Gartland G. L. // Blood.-1983. Vol. 61, N 2.- P. 326 - 332.

18. Daisuke A. // Ann. Paediat. Jap.- 1976.- Vol. 22, N 5.- P.58 - 61.

19. Gatchel R. G., Baum A., Krantz D. S. An introduction to he alth psychology.- N. Y., 1989.

20. Jaber B. L., Balakrishnan V. S., Cendoroglo M. N. et al. //Blood Purif.- 1998.- Vol. 16, N 6.- P. 325 - 335.

21. Nagahata H., Higuchi H., Nochi H. et al. // Microbiol.-1995.- Immunol. Vol. 39, N 9.- P. 703 - 708.

22. Oez S., Birkmann J., Kalden J. R. // Ann. Hematol.- 1993.- Vol. 66, N 1.- P. 21 - 25.

23. Pitrak D. L., Tsai H. C., Mullane K. M. et al. // J. Clin.Invest.- 1996.- Vol. 98, N 12.- P. 2714 - 2719.

24. Rotstein D, Parodo J, Taneja R. et al. // Shock.- 2000.-Vol. 14, N 3.- P. 278 - 283.

25. Savill J., Smith J., Sarraf C. et al. // Kidney Int.- 1992. Vol. 42, N 4.- P. 924 - 936.

26. Sheth K., De A., Nolan B. et al. // J. Surg. Res.- 2001.- Vol. 99, N 1.- P. 129 - 133.

27. Silva I. D., Jain N. C., George L. W. // Am. J. Vet. Res.- 1989.- Vol. 50, N 5.- P. 778 - 781.

28. Wautier J. L, Pintigny D., Wautier M. J. // Reticuloenlot-hel. Soc.- 1978.- Vol. 24.- P. 629 - 636.

29. Wautier J. L., Wautier M. P., Pintigny D. et al. // Blood Cells.- 1983.- V. 9, N 2.- P. 221 - 234.

30. Wikstrom T., Braide M., Bagge U. et al. // Am. J. Physiol.- 1995.- Vol. 269, N 4.- P. 1195 - 1201.

31. Wray D., Charon J. J. // Oral. Pathol. Med.- 1991.- Vol. 20, N 8.- P. 392 - 394.

РЕЗЮМЕ

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ НЕОДНОРОДНОСТЬ НЕЙТРОФИЛОВ

И. Г. Герасимов

Обсуждается функциональная неоднородность нейтрофилов крови. Нейтрофилы одной субпопуляции (нейтрофилы-киллеры, или самураи, Н 4к 0) - потенциальные фагоциты, составляют маргинальный пул и часть циркулирующего, усиленно вырабатывают активные формы кислорода (АФК) и прикрепляются к субстрату. Нейтрофилы другой субпопуляции (нейтрофилы-кейджеры, или камикадзе Н 4с 0) - по-видимому, выполняют транспортную функцию по доставке инородных частиц в компетентные органы, составляют около половины циркулирующего пула, продуцируют АФК в меньшей степени исключительно в целях самозащиты и, вероятно в обычных условиях, не взаимодействуют с субстратом. На основании анализа экспериментальных данных, предполагается больший филогенетический возраст Н 4к 0 по сравнению с Н 4с и преимущественная склонность Н 4к 0 к спонтанному апоптозу в физиологических условиях.