trampas extracelulares de neutrófilos

Las trampas extracelulares de neutrófilos ( NET ) son redes de fibras extracelulares , compuestas principalmente de ADN de neutrófilos , que se unen a los patógenos . ^{[ 2 ]} En los humanos, los neutrófilos son el subconjunto de leucocitos más numeroso y desempeñan un papel clave en el sistema inmunitario . ^{[ 3 ]} Los neutrófilos son la segunda línea de defensa del cuerpo contra las infecciones y se ha pensado tradicionalmente que eliminan los patógenos invasores mediante dos estrategias: la fagocitosis de microbios y la secreción de antimicrobianos. En 2004, se identificó una tercera función novedosa: la formación de NET. Las NET permiten a los neutrófilos eliminar patógenos extracelulares minimizando el daño a las células del huésped. ^{[ 4 ]} Tras la activación in vitro con el agente farmacológico acetato de forbol miristato (PMA), interleucina 8 (IL-8) o lipopolisacárido (LPS), los neutrófilos liberan proteínas granulares y cromatina para formar una matriz fibrilar extracelular conocida como NET mediante un proceso activo. ^{[ 2 ]} Las NET son esenciales en condiciones fisiológicas y patológicas, lo que les confiere características tanto citotóxicas como antimicrobianas. ^{[ 3 ]}

Las NET están compuestas de varios componentes, incluidos histonas, cadenas de ADN, fibrina , plaquetas activadas, factores de coagulación como el factor tisular (TF) y el factor XII. ^{[ 3 ]} Junto con el contenido de sus gránulos azurófilos, como la elastasa de neutrófilos (NE) y la mieloperoxidasa (MPO), los neutrófilos pueden externalizar su cromatina descondensada.

La microscopía electrónica de barrido de alta resolución ha demostrado que las NET consisten en segmentos de ADN y dominios proteicos globulares con diámetros de 15-17  nm y 25  nm, respectivamente. Estos se agregan formando filamentos más grandes con un diámetro de 50  nm. ^{[ 2 ]} Sin embargo, en condiciones de flujo, las NET pueden formar estructuras mucho mayores, alcanzando cientos de nanómetros de longitud y anchura. ^{[ 5 ]}

El análisis por inmunofluorescencia corroboró que las NET contienen proteínas de gránulos azurófilos (elastasa de neutrófilos, catepsina G y mieloperoxidasa ), gránulos específicos ( lactoferrina ), gránulos terciarios ( gelatinasa ) y el citoplasma ; sin embargo, CD63 , actina , tubulina y otras proteínas citoplasmáticas no están presentes en las NET. ^{[ 2 ] [ 1 ]}

Las NET neutralizan los patógenos mediante proteínas antimicrobianas como la elastasa de neutrófilos , la catepsina G y las histonas , que tienen una alta afinidad por el ADN. ^{[ 6 ]} Las NET proporcionan una alta concentración local de componentes antimicrobianos y se unen a los microbios, los neutralizan y los eliminan extracelularmente, independientemente de la fagocitosis. Además de sus propiedades antimicrobianas, las NET pueden actuar como una barrera física que impide la propagación de los patógenos. Asimismo, la introducción de las proteínas de los gránulos en las NET puede evitar que proteínas potencialmente dañinas, como las proteasas, se difundan y causen daño en el tejido adyacente al sitio de inflamación . También se ha demostrado que la formación de NET aumenta la actividad bactericida de los macrófagos en respuesta a múltiples patógenos bacterianos. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Más recientemente, también se ha demostrado que no solo las bacterias, sino también los hongos patógenos como Candida albicans inducen a los neutrófilos a formar NETs que capturan y eliminan las células hifales y levaduriformes de C. albicans . ^{[ 9 ]} También se han documentado NETs en asociación con infecciones por Plasmodium falciparum en niños. ^{[ 10 ]}

Aunque inicialmente se propuso que las NET se formarían en los tejidos en el sitio de una infección bacteriana o por levaduras, también se ha demostrado que se forman dentro de los vasos sanguíneos durante la sepsis (específicamente en los capilares pulmonares y los sinusoides hepáticos ). La formación intravascular de NET está estrictamente controlada y regulada por las plaquetas , que detectan una infección grave a través del TLR4 plaquetario y luego se unen a los neutrófilos y los activan para formar NET. La formación de NET inducida por plaquetas ocurre muy rápidamente (en minutos) y puede o no resultar en la muerte de los neutrófilos. ^{[ 11 ]} Las NET formadas en los vasos sanguíneos pueden atrapar bacterias circulantes a medida que pasan a través de ellos. El atrapamiento de bacterias bajo flujo se ha visualizado directamente en cámaras de flujo in vitro y la microscopía intravital demostró que el atrapamiento bacteriano ocurre en los sinusoides hepáticos y los capilares pulmonares (sitios donde las plaquetas se unen a los neutrófilos). ^{[ 5 ]}

La activación y liberación de NET, o NETosis, es un proceso dinámico que puede presentarse en dos formas: NETosis suicida y NETosis vital. En general, muchos de los componentes clave del proceso son similares para ambos tipos de NETosis; sin embargo, existen diferencias importantes en los estímulos, el momento y el resultado final. ^{[ 12 ]}

Las NET también podrían tener un efecto deletéreo en el huésped, ya que la exposición extracelular de complejos de histonas podría desempeñar un papel durante el desarrollo de enfermedades autoinmunes como el lupus eritematoso sistémico (LES). ^{[ 18 ]} Las NET también podrían desempeñar un papel en enfermedades inflamatorias, ya que se han identificado en la preeclampsia , un trastorno inflamatorio relacionado con el embarazo en el que se sabe que los neutrófilos se activan. ^{[ 19 ]} También se han reportado NET en la mucosa del colon de pacientes con la enfermedad inflamatoria intestinal colitis ulcerosa . ^{[ 20 ]} Las NET también se han asociado con la producción de anticuerpos IgG antinucleares de doble cadena de ADN en niños infectados con malaria por P.  falciparum . ^{[ 10 ]}

También se han encontrado NETs en pacientes con cáncer. ^{[ 21 ]} Se han detectado niveles significativamente más altos de NETs en pacientes con cáncer en comparación con controles sanos, y se han asociado con un mal pronóstico y resultado clínico. ^{[ 22 ]} La investigación preclínica sugiere que los NETs son responsables conjuntamente de patologías relacionadas con el cáncer, como trombosis, insuficiencia orgánica y formación de metástasis . ^{[ 23 ]} Los NETs pueden causar insuficiencia orgánica periférica o disfunción orgánica en pacientes con cáncer al obstruir la vasculatura, causar una respuesta inflamatoria y liberar componentes citotóxicos con un efecto dañino directo sobre el tejido. ^{[ 3 ]}

Se ha descrito que los NET son promotores potenciales de metástasis en el cáncer. ^{[ 24 ]} Pueden mejorar la propagación metastásica a través de varios mecanismos. ^{[ 3 ]} Esta influencia de los NET crea un entorno desafiante para los pacientes diabéticos, donde la combinación de disfunción inmunitaria debido a la hiperglucemia y el entorno pro-metastásico creado por los NET aumenta su riesgo de progresión del cáncer. ^{[ 25 ]} En el cáncer de mama, se ha demostrado que los NET promueven la inflamación que facilita la progresión del tumor y prepara órganos distantes para la propagación metastásica. ^{[ 24 ]} La investigación ha demostrado que los NET pueden formarse en respuesta a infecciones y estrés quirúrgico , lo que puede contribuir a la metástasis . Por ejemplo, un estudio que utilizó el modelo de ligadura y punción cecal (CLP) demostró que los NET inducidos por CLP mejoraron el atrapamiento de células tumorales circulantes y aumentaron la metástasis al hígado. ^{[ 26 ]} Específicamente, cuando se inyectaron células de carcinoma pulmonar de Lewis (LLC-H59) por vía intraesplénica 24 horas después de CLP, los ratones exhibieron un mayor número de metástasis en comparación con los controles sometidos a cirugía simulada. La imagen intravital reveló que las NET se colocalizaron con las células tumorales en la microvasculatura del hígado y los pulmones, promoviendo la detención de las células tumorales en estas áreas. ^{[ 26 ]} Las NET también pueden ser inducidas por células cancerosas en ausencia de infección o intervención quirúrgica. ^{[ 3 ]} En un modelo de ratón de cáncer de mama, se encontró que las células cancerosas metastásicas eran más efectivas para inducir la formación de NET en comparación con las células menos agresivas. ^{[ 27 ]} Además, se detectaron niveles más altos de NET en lesiones metastásicas de pacientes con cáncer de mama, particularmente en aquellos con cáncer de mama triple negativo , que es conocido por su progresión agresiva. ^{[ 27 ]}

Se ha demostrado que las NET contribuyen a la patogénesis del VIH / SIV . Las NET son capaces de capturar viriones del VIH y destruirlos. ^{[ 28 ]} Existe un aumento en la producción de NET a lo largo del curso del VIH/SIV, que se reduce con la TAR . Además, las NET pueden capturar y destruir varios grupos de células inmunitarias, como las células T CD4+ y CD8+ , las células B y los monocitos . Este efecto se observa no solo en los neutrófilos de la sangre, sino también en diversos tejidos como el intestino, los pulmones, el hígado y los vasos sanguíneos. Es posible que las NET contribuyan al estado de hipercoagulabilidad en el VIH al atrapar plaquetas y expresar el factor tisular . ^{[ 29 ]}

Las NET también desempeñan un papel en la trombosis y se han asociado con el accidente cerebrovascular. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

Estas observaciones sugieren que las NET podrían desempeñar un papel importante en la patogénesis de los trastornos infecciosos, inflamatorios y trombóticos. ^{[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]}

Debido a la naturaleza cargada y adhesiva de las NET, estas pueden convertirse en un problema para los pacientes con fibrosis quística , al aumentar la viscosidad del esputo. Los tratamientos se han centrado en la degradación del ADN presente en el esputo, que se compone en gran medida de ADN de las NET del huésped.

Un pequeño estudio publicado en la revista JAMA Cardiology sugirió que las NET desempeñaron un papel importante en los pacientes con COVID-19 que desarrollaron infartos de miocardio con elevación del segmento ST . ^{[ 36 ]}

En los últimos años, diversos estudios han reportado una asociación entre las NET y la gravedad de la sepsis. Varios biomarcadores asociados a las NET, incluyendo el ADN libre circulante, las histonas, los complejos mieloperoxidasa-ADN y los complejos elastasa de neutrófilos-ADN, se han correlacionado con la gravedad de la enfermedad y el pronóstico ^{[ 37 ]} . Estudios experimentales también han sugerido que la inhibición de la formación de NET mediante inhibidores de la peptidilarginina deiminasa 4 o la degradación de las NET utilizando desoxirribonucleasa I puede reducir la citotoxicidad asociada a las NET y mejorar los resultados en la sepsis ^{[ 38 ]} . Sin embargo, el desarrollo de terapias dirigidas a las NET sigue siendo complejo, ya que se cree que las NET ejercen tanto efectos antimicrobianos protectores como efectos proinflamatorios y protrombóticos potencialmente dañinos durante la sepsis.

• Tema de investigación de Frontiers in Molecular Innate Immunity sobre NET
• «Mecanismos moleculares implicados en la formación de trampas extracelulares de neutrófilos (NET)» , tesis doctoral de Jyaysi Desai, LMU Múnich , Alemania. Ganadora del concurso de química « Dance Your PhD» , 2015.