Роль нетоза в патогенезе заболеваний органов дыхания

Введение

Хронические воспалительные заболевания органов дыхания (бронхиальная астма — БА, хроническая обструктивная болезнь легких — ХОБЛ, муковисцидоз — МВ) остаются ведущими причинами заболеваемости и смертности. В основе патогенеза — нарушение иммунного ответа, ключевые эффекторы которого — нейтрофилы. Традиционно рассматриваемые как первая линия защиты, при определенных условиях они усугубляют повреждение тканей [1]. Открытие в 2004 г. нетоза изменило понимание роли нейтрофилов в воспалении [2].

Продукт нетоза — нейтрофильные внеклеточные ловушки (Neutrophil Extracellular Traps, NETs или НВЛ) — внеклеточные сети из деконденсированной ДНК, гистонов и гранулярных белков [2][3]. При острой инфекции НВЛ нейтрализуют патогены. При хроническом воспалении избыточное ловушкообразование повреждает эпителий, повышает вязкость секрета, активирует тромбообразование и поддерживает воспаление [3].

Стандартная терапия часто неэффективна при нейтрофильных фенотипах. Селективная модуляция нетоза открывает перспективы лечения респираторных заболеваний.

Поиск литературы проводился в базах данных PubMed и eLibrary за период с 2006 по август 2025 г., включающий 110 источников. Основу анализа составили научные публикации за последние 5 лет (2020–2025 гг.). В качестве исключения в обзор были включены основополагающие работы, датированные 2006–2019 гг. и имеющие принципиальное значение для понимания механизмов образования нейтрофильных внеклеточных ловушек, эволюции представлений о нетозе и становления данного направления в патофизиологии респираторных заболеваний. Критериями включения служили оригинальные исследования, обзоры и метаанализы на русском и английском языках; критериями исключения — тезисы конференций, диссертации, статьи без полнотекстового доступа. Поиск осуществлялся по ключевым словам: «нейтрофильные внеклеточные ловушки», «нетоз», «neutrophil extracellular traps», «NETosis», «нейтрофилы», «респираторные заболевания», «таргетная терапия». После окончательного отбора источников литературы в анализ включено 55 источников.

Общая характеристика и механизм нетоза

Основная клетка, реализующая механизм нетоза — нейтрофильный гранулоцит. Нейтрофил — это полиморфноядерный лейкоцит миелоидного ряда, представляющий собой основной эффектор врождённого клеточного иммунитета; характеризуется коротким жизненным циклом. Нейтрофилы реализуют антимикробную защиту через дегрануляцию, фагоцитоз и нетоз — процесс выброса внеклеточных сетчатых структур, состоящих из деконденсированной ДНК, гистонов и гранулярных белков: нейтрофильной эластазы (НЭ), миелопероксидазы (МПО), протеиназы 3 [4][5][6].

Ультраструктурно НВЛ представляют собой филаменты с глобулярными доменами, содержащими гранулярные белки [4]. При активации in vitro объём сетеподобной ловушки [1][2], может превышать клеточный в 10–15 раз, полностью заполняя альвеолярное пространство [4].

Образование НВЛ протекает по двум основным путям. Литический (суицидальный, классический) нетоз завершается гибелью нейтрофила и длится от 2 до 4 часов [7][8][9]. Мощным индуктором in vitro является форбол-12-миристат-13-ацетат (ФМА), активирующий протеинкиназу C и вызывающий потерю сегментации ядра, деконденсацию хроматина и разрыв ядерной и плазматической мембран [7][8][9]. Запуск суицидального нетоза сопровождается активацией НАДФН-оксидазы, способствуя генерации активных форм кислорода (АФК) [10]. АФК обеспечивают транслокацию НЭ и МПО в ядро, где они расщепляют гистоны и усиливают их деконденсацию; параллельно пептидиларгининдезиминаза 4 (ПАД4) цитруллинирует гистон H3, ослабляя его связь с ДНК, а газдермин D формирует поры в мембранах, вызывая лизис клетки [11]. Нелитический (витальный) нетоз развивается за 5–60 минут без гибели клетки. Хроматин и белки секретируются экзоцитозом в виде везикул, при этом нейтрофил сохраняет способность к хемотаксису и фагоцитозу [12][13]. Этот путь наблюдается при взаимодействии с активированными тромбоцитами или при инфекции, вызванной S. aureus и C. albicans [7][8]. Оба пути требуют адгезии нейтрофила к субстрату через интегрины, что объясняет отсутствие спонтанного образования НВЛ в кровотоке. Также описан митохондриальный нетоз — вариант витального пути с выделением митохондриальной ДНК [9].

Молекулярное распознавание патогенов при нетозе опосредовано преимущественно толл-подобными рецепторами (ТПР или Toll-like receptors, TLR): ТПР2 активируются пептидогликанами грамположительных бактерий и компонентами грибов, ТПР4 — липополисахаридами (ЛПС) грамотрицательных бактерий [7][9]. Их стимуляция запускает сигнальные каскады (PKC, Src-киназы, Ras/Raf/MEK/ERK) [14]. Клинически значимо, что полиморфизмы генов ТПР1 и ТПР4, ассоциированных со сниженной активностью нетоза, коррелируют с повышенной смертностью при пневмонии [15].

Регуляция нетоза зависит от множества триггеров. Ключевыми индукторами образования НВЛ могут быть инфекционные (бактериальные, вирусные и грибковые) и неинфекционные (химические митогены, аутоиммунные и иммунные, онкологические и другие — моноурат натрия при подагре, сигаретный дым) агенты [5][7][8][9].

Нетоз реализует две биологические стратегии. С одной стороны, НВЛ эффективно улавливают крупные патогены, например, грибковые гифы. Мощное микробицидное действие обеспечивается за счёт цитруллинированных гистонов и НЭ, МПО, АФК, ДНК [4][9].

С другой стороны, при хроническом воспалении компоненты НВЛ становятся источником молекулярных паттернов, связанных с повреждением (Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs). Данные молекулы активируют cGAS–STING-путь, повышают проницаемость эндотелия и способствуют развитию иммунотромбоза — микротромбов в капиллярах лёгких при острых респираторных дистресс-синдромах [7][9]. Соответственно, повышенные уровни цитруллинированного гистона H3 (CitH3), внеклеточной ДНК и комплексов миелопероксидаза–ДНК (МПО–ДНК) положительно коррелируют с тяжестью таких заболеваний, как астма, ХОБЛ, ОРДС и COVID-19 [7][8].

Некоторые патогены выработали механизмы эвазии от НВЛ («ускользания от распознавания»). Streptococcus pneumoniae, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa продуцируют ДНКазы, расщепляющие ДНК-остов ловушек и позволяющие микроорганизмам «вырываться» из сети. Bordetella pertussis подавляет нетоз путём повышения внутриклеточного уровня циклического АМФ (цАМФ). Aspergillus fumigatus маскируется от распознавания с помощью гидрофобина RodA, нейтрализующего действие НВЛ [5][9].

Отдельные исследования показывают, что компенсаторные кислородзависимые механизмы активируются при воздействии бактерий даже в больших концентрациях.  При воздействии новыми классами соединений, например, наночастицами магнетита (НЧМ) в сублетальных концентрациях происходил «срыв» работы НАДФН-оксидазы, но активность МПО сохранялась. Это указывает на сложность регуляции «дыхательного взрыва» в нейтрофилах и подтверждает двойственность нетоза [16].

Микроскопические методы выявления НВЛ в научных и клинических целях

Для изучения морфологии предпочтительны суспензии из бронхоальвеолярного лаважа (БАЛ) или периферической крови [5]. Методы: световая, флуоресцентная, электронная микроскопия. При классическом нетозе сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) выявляет разветвлённые ДНК-нити, при витальном — «бусы на нити». Флуоресцентная микроскопия (антитела к МПО, CitH3), осуществляемая иммуногистохимическим методом, различает компоненты ловушек [4]. Для клинических лабораторий доступен метод световой микроскопии с двойным окрашиванием: гексаазотированный фуксин выявляет НЭ, метиловый зелёный — ДНК [17][18].

Нетоз в патогенезе заболеваний лёгких

Механизм нетоза описан как при острых, так и при хронических состояниях лёгких, особенно при тяжёлом повреждении паренхимы, сопровождающимся массивной нейтрофильной инфильтрацией и деструкцией альвеолярно-капиллярного барьера. Интерес к этой форме иммунного ответа резко возрос в период пандемии COVID-19, когда было доказано, что чрезмерный нетоз способствует развитию микротромбозов, «цитокинового шторма» и прогрессированию острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС), выступая не только как защитная реакция, но и как центральное звено патогенеза.

При COVID-19 инфекция SARS-CoV-2 напрямую активирует нетоз через повышение АФК и путь протеинкиназы C-β (ПКC-β) [19][20]. ЛПС-индуцированный нетоз подавляется ингибитором ПКC-β рубоксистаурином in vitro без угнетения фагоцитоза, что открывает терапевтические перспективы [20]. Уровни маркеров нетоза (внеклеточная ДНК, комплексы МПО-ДНК, CitH3) положительно коррелируют с нейтрофилезом, D-димером и тяжестью заболевания, включая риск ОРДС и летальный исход [21].

Частной моделью ОРДС является синдром TRALI («острое повреждение лёгких, связанное с трансфузией»), сопровождающийся массивной инфильтрацией нейтрофилов и ловушкообразованием [22]. Критическую роль играет взаимодействие нейтрофилов и тромбоцитов, создающее порочный круг иммунотромбоза [23]. Экспериментальное блокирование компонентов НВЛ (ДНКаза I, антигистоновые антитела) или ингибирование активации тромбоцитов уменьшает отёк лёгких и смертность [24].

При нейтрофильной бронхиальной астме (не-Th2-астме, стероидорезистентной, ассоциированной с ожирением) центральным звеном является нетоз, способствующий повреждению дыхательных путей и нарушению иммунной регуляции.

Индукция нетоза запускается ЛПС через активацию TПР4 и транскрипцию ИЛ-1β, ФНО-α, CXCL8 [25][26]. ИЛ-8 через рецептор CXCR2 инициирует нетоз и накопление нейтрофилов [27]. НВЛ активируют NLRP3-инфламмасому, усиливая созревание ИЛ-1β и продукцию ИЛ-17A [26]. ИЛ-17A стимулирует секрецию CXCL8, замыкая «порочный круг», и индуцирует высвобождение НЭ и матриксной металлопротеиназы-9 (ММП-9), вызывая ремоделирование [26].

Сигаретный дым усиливает инфильтрацию и стимулирует нетоз через ИЛ-33/ST2 (аутофагия, mTOR–Hif-1α) и снижение ИЛ-35 (ось gp130/STAT3, ферроптоз) [28][29][30]. Воспаление устойчиво к глюкокортикостероидам (ГКС): они подавляют апоптоз нейтрофилов, увеличивая выживаемость и потенциал к нетозу [26][30].

При астме, ассоциированной с ожирением, пальмитиновая кислота, резистин и лептин активируют ТПР4, запуская синтез ИЛ-1β и ИЛ-18 [25]. Цитокины стимулируют ILC3 (лимфоидные клетки врождённого иммунитета 3-го типа) и Th17-клетки (Т-хелперы 17) к продукции ИЛ-17A. Отмечено повышение маркеров нейтрофилов (Gr-1) и НВЛ, коррелирующее с гиперреактивностью [25].

Критический этап — цитруллинирование гистонов. При тяжёлой астме повышены уровни ПАД4 и CitH3 [31][32]. Симвастатин подавляет экспрессию ПАД4, снижая образование НВЛ [31].

НВЛ оказывают цитотоксичность через повреждение мембран гистонами, активируют макрофаги M1, а также индуцируют экспрессию тимусного стромального лимфопоэтина (TSLP), матриксной металлоппротеиназы-9 (ММП-9), фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) [28][33].

Разработаны следующие терапевтические стратегии. Ингибирование ПАД4 (Cl-amidin, симвастатин, ингибиторы MBD2 и JAK2) снижает образование НВЛ [31][32]. Блокада ИЛ-33 (sST2) подавляет нетоз при астме, индуцированной дымом [28]; экзогенный ИЛ-35 восстанавливает баланс Th17/Treg [29]. Инволюкрасин B ингибирует сигнальный путь при астме, связанной с ожирением [25]. Антагонисты CXCR2 перспективны для лечения курильщиков, но на данный момент препараты не одобрены для широкого клинического применения [30].

Персонализированный подход потребует идентификации «нетоз-доминантного» эндофенотипа по маркерам (CitH3, комплексы МПО–ДНК).

Хроническая обструктивная болезнь лёгких (ХОБЛ) — хроническое воспалительное заболевание с необратимым ограничением воздушного потока [34][35][36]. Диагностируется при наличии одышки, хронического кашля и факторов риска (курение) [37]. Патогенез обусловлен воздействием дыма, вызывающего нейтрофильное воспаление — ключевой драйвер повреждения [35][36].

Роль нетоза преимущественно негативна. Уровень НВЛ в мокроте коррелирует с тяжестью, функцией лёгких и неэозинофильными обострениями (Haemophilus influenzae) [35]. НВЛ подавляют фагоцитоз, объясняя рецидивирующие инфекции [35]. Повреждение реализуется через действие протеаз: разрушают альвеолы и стимулируют гиперсекрецию слизи [38][39]. Нейтрофилёз в крови и БАЛ связан с летальностью [40]. Чрезмерная активность нейтрофилов способствует ремоделированию и обострениям [35][36].

Выделяют следующие фенотипы: Тh2 (алармины) и нейтрофильный (устойчив к ГКС, цитокины: ИЛ-8, ФНО-α, ИЛ-17, ИЛ-23) [34].

Пиоглитазон и розиглитазон проявляют высокое сродство к ключевым маркерам нетоза при обострениях ХОБЛ, вызванных P. aeruginosa: азуроцидину 1 (антимикробный хемотаксический белок гранул нейтрофилов), миелопероксидазе (фермент, генерирующий бактерицидные АФК) и резистину (провоспалительный цитокин с метаболической активностью), экспрессия которых коррелирует с выраженностью инфекционного процесса [41]. Moraxella osloensis поддерживает воспаление и усиленное образование НВЛ через активацию TLR4, что также обусловливает тяжесть заболевания [42].

Муковисцидоз (МВ) — ведущая причина развития бронхоэктазов, характеризующихся тяжёлым хроническим гнойно-воспалительным поражением дыхательных путей. В основе дисфункция белка CFTR (трансмембранного регулятора), кодирующего хлоридно-бикарбонатный канал [43]. Однако прогрессирование заболевания обусловлено не генетическим дефектом, а его следствием — воспалением. Нарушение ионного транспорта приводит к снижению мукоцилиарного клиренса и персистенции бактериальной инфекции [35][43][44][45][46].

Протеомика мокроты показывает корреляцию маркеров нетоза (НЭ, МПО, CitH3, ДНК) с тяжестью и ответом на терапию [47].

При МВ колонизация респираторного тракта P. aeruginosa ухудшает функцию дыхания [35][45]. Дыхательные пути инфильтрированы нейтрофилами [44][45][46][48][49][50]. Нейтрофилы не контролируют инфекцию из-за дисфункции и прибегают к нетозу [35][43][44]. Уровни НВЛ коррелируют с медиаторами (IL-8, НЭ) и тяжестью заболевания [35][44][51]. Эффективность НВЛ ограничена: P. aeruginosa выработала механизмы уклонения (биопленки, сиаловые кислоты) [35], которые обеспечивают толерантность к НВЛ. Избыточное ловушкообразование усугубляет обструкцию вследствие поддержания воспаления [35][43][44][51].

Стратегии таргетного лечения, подавляющего нетоз и повреждающее действие компонентов НВЛ

Ингибиторы протеаз (ингибиторы нейтрофильной эластазы)

НЭ способствует тканевому повреждению, гиперреактивности дыхательных путей, ремоделированию эпителия и формированию НВЛ. Несмотря на многообещающие данные доклинических исследований, клинические испытания прямых ингибиторов НЭ (AZD9668, BAY 85-8501) при МВ, ХОБЛ и бронхоэктазах не продемонстрировали значимого улучшения лабораторной или клинической динамики [52]. Это свидетельствует о том, что изолированное подавление внеклеточной НЭ недостаточно для контроля сложного воспалительного каскада данных нозологий.

Дезоксирибонуклеаза I (ДНКаза I)

ДНКазное лечение направлено на деградацию внеклеточной ДНК, которая служит «каркасом» НВЛ и способствует повышению вязкости бронхиального секрета. ДНКаза I обладает благоприятным профилем безопасности и рассматривается как терапевтический агент при заболеваниях дыхательной системы, ассоциированных с нетозом. При ОРДС (включая TRALI, VILI, сепсис- и SARS-CoV-2-индуцированные формы [21]) она снижает накопление НВЛ, нейтрофильную инфильтрацию, повреждение лёгких и смертность в экспериментальных моделях [24]. На молекулярном уровне терапия сопровождалась снижением активности МПО, уровней CitH3 и НЭ, уменьшением концентраций провоспалительных цитокинов (ИЛ-1β, ИЛ-6 и ФНО-α) [24]. Однако действие ДНКазы I ограничено: препарат не устраняет полностью белковые компоненты НВЛ. В некоторых исследованиях ДНКаза I не оказывала влияния на уровень цитокинов, а также было установлено, что она обладает коротким периодом полураспада, затрудняющим поддержание её терапевтической концентрации в системном кровотоке.

Ингаляционная терапия дорназой альфа (рекомбинантная ДНКаза I) при МВ расщепляет внеклеточную ДНК, уменьшая вязкость мокроты и риск обострений. Лечение снижает уровень НВЛ и их провоспалительный потенциал, что указывает на противовоспалительную роль препарата помимо муколитического эффекта [44]. Однако при бронхоэктазах наблюдается отрицательная динамика: распад НВЛ сопровождается высвобождением активных протеаз (НЭ, протеаза 3, катепсин G), усугубляющим тканевое повреждение [52].

Дальнейшие исследования должны быть направлены на оптимизацию фармакокинетики, а также на комбинированные подходы, сочетающие деградацию ДНК-остова НВЛ с ингибированием протеаз нетоза.

Ингибиторы фосфодиэстеразы 4 типа (ФДЭ4)

Рофлумиласт эффективен при МВ и ХОБЛ. Препарат подавляет ключевые звенья нетоза in vitro и in vivo. Блокада ФДЭ4 ограничивает высвобождение свободной ДНК и снижает уровень CitH3 за счёт подавления активности ПАД4, сохраняя целостность нейтрофилов и не нарушая клиренс бактерий. В модели хронической инфекции P. aeruginosa у мышей отмечено уменьшение нейтрофильного воспаления [53]. При ХОБЛ рофлумиласт одобрен для снижения риска обострений: терапевтический эффект опосредован повышением внутриклеточного цАМФ, что подавляет активацию иммунных клеток и высвобождение провоспалительных медиаторов. Однако клиническое применение ограничено побочными эффектами системного действия.

Двойственная роль нетоза — защитная при острой инфекции и патогенная при избыточной активации — определяет перспективные направления терапии. ДНКаза I, ингибиторы ПАД4 (Cl-amidin, GSK484) и селективные ингибиторы НЭ (сивелестат) снижают воспаление и улучшают оксигенацию в моделях острых лёгочных повреждений [7]. Большинство исследований проводится in vitro с использованием нефизиологических стимулов (ФМА) [8], и дальнейшие работы необходимы для верификации механизмов нетоза в условиях, имитирующих патофизиологию человека.

Ингибитор дипептидилпептидазы 1 (ДПП-1)

Новый препарат бренсокатиб показал эффективность в отношении нейтрофильного воспаления при бронхоэктазах [54]. Бренсокатиб — пероральный обратимый ингибитор дипептидилпептидазы-1 (ДПП-1), подавляющий активацию сериновых протеаз нейтрофилов. Уникальная способность бренсокатиба воздействовать на нейтрофильную активность может послужить основой для разработки подходов к изучению роли нетоза в прогрессировании заболевания и стратегий лечения.

Биологическая терапия

Гуманизированное моноклональное антитело экулизумаб ингибирует протеолитическое расщепление компонента комплемента C5, предотвращая образование анафилатоксина C5a, и блокирует формирование мембраноатакующего комплекса. Данные эффекты предотвращают высвобождение компонентов НВЛ. Препарат не применяется в рутинной практике для лечения респираторных заболеваний, но его механизм действия представляет значительный научный интерес и требует изучения для разработки таргетных стратегий модуляции НВЛ-опосредованного воспаления при патологии дыхательной системы [55].

Заключение

Физиологический нетоз выполняет защитную функцию, обеспечивая захват патогенов и предотвращение их диссеминации, однако избыточная активация процесса способствует тканевому повреждению, ремоделированию дыхательных путей и поддержанию воспаления. Патогенетическая значимость подтверждена при COVID-19 и ОРДС (микротромбозы, «цитокиновый шторм»), а также при нейтрофильных фенотипах БА, ХОБЛ и МВ, где активность коррелирует с тяжестью и стероидорезистентностью. Регуляция определяется различными сигнальными путями и цитокинами. Перспективные стратегии: ингибиторы ПАД4, ДНКаза I, ингибиторы ФДЭ4 и ДПП-1, биологическая терапия. Несмотря на результаты in vitro, многие препараты не доказали эффективности у пациентов из-за гетерогенности эндофенотипов. Необходима персонализация лечения с выявлением «нетоз-доминантного» профиля по маркерам НВЛ. Нетоз остается центральным регуляторным звеном воспаления и перспективной мишенью для таргетной терапии.