Конкурс «Био/Мол/Текст»-2025/2026

Эта работа опубликована в номинации «Наглядно о ненаглядном» конкурса «Био/Мол/Текст»-2025/2026.

Генеральный партнер конкурса — международная инновационная биотехнологическая компания BIOCAD.

---

«Книжный» спонсор конкурса — «Альпина нон-фикшн»

Нейтрофилы — это самая многочисленная группа белых клеток крови и первое звено иммунной защиты нашего организма (о клетках иммунной системы на нашем сайте есть отдельная большая статья [1]). Вместе с другими клетками иммунной системы, они неустанно стоят на страже нашего организма. При появлении чужеродных агентов, таких как бактерии, грибки или паразиты, нейтрофилы первыми «бросаются» дать им отпор. Как пишет известный немецкий популяризатор науки Филипп Деттмер в своей книге «Иммунитет», нейтрофилы — это спартанцы иммунной системы, созданные для того, чтобы быстро сразить наиболее распространенных врагов, с которыми сталкивается наш организм. Их арсенал богат разнообразным оружием, которое содержится в специальных гранулах для уничтожения патогенов.

Жизнь нейтрофила коротка и предсказуема. Каждый из них смело сражается, жертвуя собой ради восстановления нашего здоровья, потому огромное количество нейтрофилов гибнет в неравном бою с врагом. Погибшие нейтрофилы составляют большую часть гноя, который, как мы знаем, образуется при инфицировании раны или при простудных заболеваниях. Если нейтрофил не находит смерть в сражении, он возвращается умирать на родину — в костный мозг, — из его останков будут создаваться новые клетки.

Нетоз — это один из способов гибели нейтрофилов. Термин «нетоз» происходит от английского NETs (Neutrophil Extracellular Traps), или нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ). Нетоз был открыт Хироши Такеи и соавторами в 1996 году [2], а затем подробно охарактеризован Фолькером Бринкман и соавторами в 2004 году [3].

При обнаружении в организме «чужака» нейтрофилы пытаются разными способами его обезвредить. Сначала клетка пытается поглотить его с помощью фагоцитоза и внутри фагосом нейтрализовать протеолитическими ферментами и активными формами кислорода (АФК). Этот процесс подробно описал наш великий соотечественник Илья Ильич Мечников — отец теории врожденного иммунитета. Если эти методы не срабатывают, то часть клеток принимает решение погибнуть с помощью нетоза [4]. Таким способом клетки пытаются поймать врага в сети, выбрасывая нити деконденсированного хроматина (молекул ДНК в комплексе с белками-гистонами) вместе с ферментами и АФК на расстояние в три-четыре раза большее, чем диаметр клетки. Это приводит к тому, что враг становится локализованным, и его теперь легче уничтожить с помощью молекулярного оружия.

Всем известно, что молекула ДНК находится в ядре клетки и основная ее функция — это хранение информации обо всем организме, передача ее из поколения в поколение и реализация генетической программы в организме (его рост, развитие и функционирование). Кроме того, эта сложнейшая молекула может служить простой сетью для «ловли» бактерий или грибов! На самом деле, именно в ядрах зрелых нейтрофилов ДНК уже практически не работает, в ней отсутствует ядрышко, где происходит синтез РНК, а ядро сегментируется. Получается, что в этих клетках молекулы ДНК представляют собой мину замедленного действия, заложенную против патогенов.

Нетоз может случиться не только при контакте с чужеродными микробами. Стимулировать его могут большие дозы цитокинов (сигнальных молекул иммунной системы), которые выбрасываются из гранул тромбоцитов (небольших безъядерных элементов крови, ответственных за тромбообразование) при агрегации. В свою очередь, нейтрофильные сети активируют тромбоциты — так замыкается порочный круг. Микротромбы, состоящие из нейтрофильной ДНК и тромбоцитов, находили в лёгких у людей, погибших от ковидной пневмонии [4]. Таким образом, нетоз может приносить вред.

Современные методы микроскопии позволяют нам наблюдать нетоз в процессе, от образования АФК до разрушения клеточных мембран и выброса НВЛ. Для их визуализации могут быть использованы разные красители. Часть из них применяется, когда клетки уже обработаны специальными фиксаторами. В этом случае клетка уже не живая, но полностью сохраняет свой прижизненный вид. А можно покрасить клетки еще в процессе жизни и наблюдать в микроскоп «прямую трансляцию» процесса. Самыми распространенными и простыми в использовании являются флуоресцентные красители DAPI, Propidium iodide (окраска фиксированных клеток) и Hoechst (прижизненное окрашивание), которые прочно связываются с ДНК.

В нашей работе мы получали микрофотографии конечной стадии нетоза, когда ДНК образует НВЛ. Нетотические клетки фиксировали на покровном стекле и окрашивали синим флуоресцентным красителем DAPI. Для окраски клетки держали в растворе красителя 10 минут. Работать с ядерными красителями нужно обязательно в перчатках и очень осторожно, так как клетки нашего организма тоже содержат ДНК, и взаимодействие с ними может сделать живые клетки нежизнеспособными! Затем стекло с клетками «приклеивали» на предметное стекло с помощью специальной оптически прозрачной среды для заключения (смесь желатина с глицерином). После высыхания готовый препарат можно рассматривать под флуоресцентным микроскопом. Современные лабораторные флуоресцентные микроскопы обычно могут давать увеличение от 50 до 1000 раз. В нашем видео мы использовали фотографии нетозов, увеличенных в 400 раз.

Причудливыми и неповторимыми картинами из нитей ДНК можно любоваться бесконечно! Поделиться непередаваемой красотой этих узоров мы хотим в нашем видеоролике, который был создан детьми на основе полученных микрофотографий. Фантазия помогла им угадать в нитях ДНК образы сказочных существ и подобрать подходящую музыку. Предлагаем и вам насладиться фантастическими образами.

Литература

1. Иммунитет: борьба с чужими и… своими;
2. Hiroshi Takei, Akemi Araki, Hiroshi Watanabe, Akitada Ichinose, Fujiro Sendo. (1996). Rapid killing of human neutrophils by the potent activator phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) accompanied by changes different from typical apoptosis or necrosis. Journal of Leukocyte Biology. 59, 229-240;
3. V. Brinkmann. (2004). Neutrophil Extracellular Traps Kill Bacteria. Science. 303, 1532-1535;
4. NETs: почему ДНК помогает болезни и как очистить кровь от опасного мусора.