Las NETs (trampas extracelulares de neutrófilos) son estructuras clave del sistema inmunitario innato, formadas por ADN, histonas y proteínas que los neutrófilos liberan en un proceso llamado NETosis. Estas cadenas reticulares extracelulares tienen como función principal atrapar y neutralizar microorganismos, impidiendo su propagación y concentrando agentes antimicrobianos en su entorno. Este mecanismo permite eliminar los patógenos con eficacia, minimizando el daño a las células del huésped.
Además de su papel protector, las NETs están implicadas en diversos procesos patológicos, incluidos trastornos autoinmunes como el lupus eritematoso sistémico, la artritis reumatoide y la psoriasis, así como en enfermedades no infecciosas como la diabetes o el cáncer.
Se ha observado que las NETs también contienen proteínas antimicrobianas específicas, como la mieloperoxidasa, la elastasa o la lactoferrina, que potencian su acción microbicida. Estas trampas pueden inmovilizar una gran variedad de patógenos, incluyendo bacterias, hongos y parásitos, e incluso se ha sugerido que ayudan a eliminar estructuras de gran tamaño, como las hifas fúngicas, que no pueden ser fagocitadas. También se ha documentado que otras células como eosinófilos y mastocitos pueden generar trampas extracelulares similares, aunque se trata de una característica predominante en neutrófilos.
Estructura y composición Las NETs están formadas por:
Histonas H2A, H2B, H3 y H4
Cromatina descondensada: estructura física de la red extracelular donde quedarán atrapados los microorganismos.
Proteínas granulares de los neutrófilos: se encuentran dentro de los gránulos de los neutrófilos y tienen actividad antimicrobiana. Elastasa de neutrófilos (NE): serinoproteasa. Participa en la degradación de la matriz extracelular y en la descondensación de la cromatina durante la NETosis. Mieloperoxidasa (MPO): enzima oxidativo. Genera especies reactivas de oxígeno (ROS) y ayuda en la descondensación de la cromatina. Proteinasa 3 (PR3): proteasa. Presenta actividad antimicrobiana directa.
Proteínas citosólicas. Calprotectina: complejo de dos proteínas (S100A8/S100A9) que actúa como agente secuestrador de nutrientes. Tiene actividad antimicrobiana, ya que quelata metales esenciales para la supervivencia bacteriana. Lactoferrina: inhibe el crecimiento bacteriano retirando el hierro necesario para la supervivencia de las bacterias.
Cabe destacar que la composición de las NETs varía según el estímulo utilizado, ya que se han identificado 330 proteínas presentes en su composición, pero solo 74 están presentes en todas las condiciones.
Funciones de las NETs
Captura y eliminación de patógenos: las proteínas presentes en las NETs (NE, PR3, CG, etc.) tienen actividad antiviral y pueden mitigar eficazmente al agente patógeno en concentraciones que no afectan a la célula huésped.
Presentación de autoantígenos: en el caso de enfermedades autoinmunes, las NETs exponen componentes nucleares y citoplasmáticos que pueden dar lugar a la producción de autoanticuerpos.
Participación en procesos de trombosis: las NETs pueden activar plaquetas y factores de coagulación que favorecen la formación de trombos.
Modulación de la respuesta inmunitaria: interacción de las NETs con células inmunitarias que permite amplificar o mitigar su acción.
NETosis El concepto de NETosis surgió gracias a Steinberg y Grinstein en el año 2007. Este término hace referencia al proceso inmunológico mediante el cual los neutrófilos liberan trampas extracelulares (NETs) para capturar y destruir patógenos. A pesar de esta primera definición de NETosis, actualmente se han descrito varios tipos de NETosis. miniaturadeimagen|433x433px|Esquema de las trampas extracelulares de neutrófilos NETs representativa de las dos vías principales: NETosis suicida o lítica (con muerte celular) y NETosis vital o no lítica (sin muerte celular). Figura creada con Biorender. En primer lugar, la NETosis suicida, también conocida como NETosis lítica o dependiente de la NADPH oxidasa, implica la muerte del neutrófilo tras la liberación de las NETs. Este proceso comienza con la descondensación de la cromatina, la delobulación nuclear, la pérdida del envoltorio celular y la despolarización de la célula, y finalmente la rotura de la membrana plasmática, lo que conlleva la muerte del neutrófilo. En este caso, la muerte por NETosis se caracteriza por la pérdida de las membranas intracelulares antes de que se pierda la integridad de la membrana plasmática.
Por otro lado, la NETosis vital es una forma no lítica de NETosis que implica la expulsión de cromatina y la liberación de gránulos proteicos, sin que ello conlleve la muerte celular.
La NETosis mitocondrial, en cambio, es un proceso rápido, no letal y regulado por ROS, que implica canales de potasio, SIRT1 y OPA1.
Por lo tanto, en términos generales, la NETosis es el proceso mediante el cual los neutrófilos dan lugar a la liberación de cromatina y proteínas, con o sin muerte celular, ampliando así la definición inicial del concepto.
Se han identificado múltiples inductores fisiológicos de este proceso celular, entre ellos infecciones bacterianas, fúngicas, parasitarias y víricas, como el VIH, entre otras. Por otro lado, especies reactivas de oxígeno como el peróxido de hidrógeno, la formación del complejo antígeno-anticuerpo (Ag-Ac) o el LPS también pueden inducir la muerte por NETosis.
Cambios morfológicos en la Netosis Para llevar a cabo la liberación de NET, los neutrófilos sufrirán cambios morfológicos, allanándose y adhiriéndose al sustrato. Posteriormente la cromatina se descondesará, el núcleo perderá su estructura lobular y las membranas interna y externa se desprenderán una de otra mientras los gránulos se desintegran.
Pasada una hora, la envoltura nuclear se disgregará en forma de vesículas y el nucleoplasma y el citoplasma formarán una masa homogénea.
Por último, las células adquiriran una forma redondeada y se contraerán rompiendo la membrana de la célula y su contenido será liberado formando las NETs. Sin embargo, las NETs se pueden liberar sin que la célula rompa la membrana plasmática.
Vía de activación de la Netosis La activación de la vía de la NETosis depende del ROS generado por la NADPH oxidasa. miniaturadeimagen|520x520px|Esquema de la vía de activación de la NETosis donde los neutrófilos liberan cromatina y enzimas para formar trampas extracelulares (NETs) que atrapan y eliminan patógenos. Figura creada con Biorender. Este proceso es iniciado por la unión de ligandos como microorganismos, estímulos endógenos, PAMPS, complejos inmunitarios entre otros, a sus correspondientes receptores situados en la membrana plasmática. Esto conlleva la activación de estos que a su vez activan una serie de quinasas como la MEK (MAPK/ERK quinasa), la proteína-cinasa C (PKC), la fosfoinosítidol 3 - cinasa (PI3K) y la proteína-cinasa B (AKT). Sin embargo, los mecanismos de activación de NADPH oxidasa para la formación de ROS no se conocen prácticamente. El principal mecanismo conocido por el que se activa la NADPH oxidasa está asociado a la fosforilación de sus subunidades mediante la proteína quinasa C (PKC) junto con otras quinasas como Raf, AKT, MEK y ERK en el caso de infecciones causadas por Helicobacter pylori o Entamoeba histolytica hecho que conlleva que la enzima se transloque a la membrana tal y como hemos comentado previamente. La cascada de señalización Raf-MEK-ERK así como la PKC estimulan la expresión de Mcl-1, la principal proteína antiapoptótica de los neutrófilos.
Se ha podido observar que la PI3K está implicada en la autofagia y los neutrófilos que no presenten la proteína ATG7 liberan menos NET. Así mismo se conoce que ROS induce autofagia
La NADPH oxidasa genera ROS y activa una mieloperoxidasa (MPO) que conduce a la activación y consiguiente translocación de elastasa (NE) desde los gránulos azurófilos del citosol hasta el núcleo del neutrófilo. Asimismo, se da la degradación del citoesqueleto de actina para bloquear la fagocitosis. Esto implica que las dos proteínas causen la proteólisis de las histonas y la descondensación de la cromatina.
Otra proteína que parece ser importante en la NETosis es la proteína DEK, la cual se piensa que podría tener una función similar a la proteína MPO en la descondensación de la cromatina. Cabe destacar que la NETosis es defectuosa en los neutrófilos de pacientes con síndrome de Papillon-Lefèvre, causado por mutaciones en la cisteína proteasa catepsina C (CTSC), que procesa la NE a su forma madura, lo cual lleva a pensar que la NE es una proteína que desempeña un papel importante en la activación de la NETosis.
La proteína arginina deiminasa tipo 4 (PAD4) es una enzima nuclear que citrulina los residuos de arginina de las histonas, convirtiendo los grupos amina en cetonas. Esto supone una modificación en la cromatina que implica su descondensación. Se para que PAD4 pueda actuar correctamente, se necesita un ambiente reducto, sin embargo, la inhibición de la NADPH oxidasa disminuye su actividad, y se ha observado que mediante peróxido de hidrógeno y calcio (activado por PKC), esta enzima se activa. Esto ha llevado a concluir que la acción de PAD4 probablemente ocurre posteriormente a la señalización de ROS y Ca2+. Aun así, todavía no se sabe si la citrulinación de histonas puede producirse independientemente de que la NE esté activa.
En cuanto a la supresión de la NETosis, la Dectina-1, un receptor fagocítico, inhibe la NETosis al entrar en contacto con microorganismos pequeños, promoviendo la formación de un fagosoma que recluta la NE dentro del núcleo. Por otro lado, receptores como Siglec-5 y Siglec-9 también suprimen la NETosis inhibiendo la generación de ROS y, con ello, la activación de PKC.
Via degradación NETs Durante una infección las NET se mantienen en la ubicación donde han sido liberadas durante varios días para posteriormente ser eliminadas mediante la DNAasa I (nucleasa plasmática) que degrada el DNA para una posterior fagocitosis por parte de los macrófagos. No se conoce con claridad el proceso de eliminación de las proteínas presentes en las NETs dado a su persistencia pasado la desaparición del DNA. Se intuye su degradación por mecanismos adicionales aún desconocidos.
Tipos de NETosi Existen tres tipos de NETosi las cuales se diferencian por: Estimulo iniciador, tiempo de respuesta, capacidad funcional de los neutrófilos y mecanismo de generación de las NETs.
NETosi vital La NETosi vital es aquella que no implica la muerte del neutrófilo y permite la conservación de su función en quimiotaxi y fagocitosis. Este tipo de NETosi se observa ante estimulación mediante patrones moleculares microbianos específicos reconocidos por la célula como el LPS de bacterias gramnegativas. Es una vía de respuesta rápida (menos de 30 minutos) permitiendo el control y la contención de infecciones locales. La respuesta está mediada por vías como TLR4 (Gramnegativos) o TLR2 y CR3 (grampositivos) destacando su activación independiente de ROS. Otro factor diferencial es el mecanismo de liberación del DNA el cual se hace mediante la formación de vesículas con DNA descondesado y proteínas nucleares que son excretadas sin perforación de la membrana plasmática.
NETosi suicida