Г.М. Арзуманян, К.З. Маматкулов

Д.С. Закрытная, Е. Арынбек, Е.М. Демина, А.А. Шутиков

За последние несколько лет спектроскопия комбинационного/рамановского рассеяния стала мощным диагностическим инструментом в науках о жизни, в частности в исследованиях по программируемой клеточной гибели.

Нейтрофилы являются наиболее распространенными лейкоцитами крови человека и важной частью врожденного иммунитета, обеспечивая быструю реакцию на микробную инвазию. Нетоз – это процесс запрограммированной гибели нейтрофильных клеток, отличающийся от апоптоза или некроза. Кроме роли первой линии защиты во врожденной иммунной системе, нарушение регуляции нетоза связано с патологией различных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, системная красная волчанка, псориаз, тромбоз, атеросклероз и рак. Механизмы активации и лежащие в основе каскадные процессы нетоза  зависят от конкретного стимула. Нейтрофильные внеклеточные ловушки (НВЛ, NETs) вырабатываются нейтрофильными гранулоцитами и состоят из деконденсированного хроматина, декорированного антимикробными пептидами. Они защищают организм от чужеродных тел и высвобождаются в присутствии различных возбудителей, включая патогены, медиаторы воспаления, химические триггеры, ультрафиолетовое излучение (УФ) и др.

Кинетический анализ с использованием высокочувствительной колебательной спектроскопии, применяемый для данного исследования в ЛНФ, позволил выявить в низкочастотном диапазоне спектра комбинационного рассеяния нейтрофильных клеток эволюцию (рост) пика цитруллина в течение 30-40 минут после начала воспалительного процесса, который можно классифицировать как раннюю диагностику нетоза (рис.1) [1].

Рис. 1. Низкочастотная область КР спектра нейтрофилов: эволюция (рост) интенсивности линии цитруллина, указывающая на предактивацию НЕТОЗ-а

Поскольку пик с рамановским сдвигом ~ 170 см^-1 практически отсутствует у инактивированных нейтрофилов и значительно увеличивается после активации, можно предположить, что он связан с накоплением цитруллина в клетке, в спектре которой также присутствует характерный пик около 170 см^-1. Как правило, цитруллин практически отсутствует в клетках человека, поскольку он не входит в число 20 основных аминокислот из которых построены белки нашего организма. Однако известно, что во время процесса нетоза цитруллин может вырабатываться, прежде всего, путем трансформации гистонов, представляющие собой наиболее важные структурные хромосомные белки внутри ядер нейтрофилов.

Малоизученным аспектом нетоза является его активация светом, в частности, УФ излучением, что, в настоящее время, является предметом активного исследования в ЛНФ,  методом рамановской спектроскопии в сочетании с флуоресцентной микроскопией (рис. 2).

Рис. 2. Флуоресцентная микроскопия: визуализация нейтрофильных внеклеточных ловушек (ВНЛ), образованных под воздействием УФ(А) излучения

Литература:

[1] Арзуманян Г.М. и др., JRS, 2020, DOI: 10.1002/jrs.5844