中性粒細(xì)胞在穩(wěn)態(tài)和病理狀態(tài)下的免疫調(diào)節(jié)作用

葉雨 黃榮 代艷

作者單位：廣西醫(yī)科大學(xué)（530000）

19 世紀(jì)時(shí)期，免疫學(xué)家已經(jīng)證實(shí)了多核白細(xì)胞可以遷移到受感染的組織，并捕獲和消滅微生物［1］。這些結(jié)果隨即引發(fā)一系列關(guān)于粒細(xì)胞在感染和急性炎癥中的研究［2］。在這期間，我們?cè)诎准?xì)胞生物學(xué)方面的研究取得了很大進(jìn)展?，F(xiàn)已知，中性粒細(xì)胞來(lái)源于骨髓中前體細(xì)胞，積累于骨髓中，并以晝夜節(jié)律的形式釋放到外周血中。粒細(xì)胞具有快速遷移到受損組織和吞噬以及釋放蛋白酶的功能，這些功能使得中性粒細(xì)胞具有強(qiáng)大的防御能力。當(dāng)血液循環(huán)中的中性粒細(xì)胞遇到危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，會(huì)利用上述功能在組織中巡邏并做出攻擊反應(yīng)，然而防御反應(yīng)過(guò)度則會(huì)破壞血管。或許是為了減少這種損傷效應(yīng)的原因，中性粒細(xì)胞的壽命很短，每天都會(huì)被機(jī)體清除。近年來(lái)發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞在共生菌群中的顯著影響，以及在健康組織中可以調(diào)節(jié)正常的炎癥狀態(tài)。中性粒細(xì)胞作為組織損傷和傷口愈合過(guò)程中是必不可少的天然免疫細(xì)胞，越來(lái)越多的證據(jù)表明，腫瘤浸潤(rùn)性中性粒細(xì)胞在癌癥的發(fā)展、進(jìn)展和對(duì)治療的抵抗中發(fā)揮重要作用。

1 粒細(xì)胞的異質(zhì)性

造血系統(tǒng)中的髓系和淋巴系細(xì)胞由具有明顯表型和功能特征的亞群組成。例如，已鑒定出的多種單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞亞群，它們具有獨(dú)特的轉(zhuǎn)錄譜，決定了它們?cè)诜€(wěn)態(tài)和免疫反應(yīng)期間的功能。通過(guò)炎癥條件下產(chǎn)生的生存信號(hào)延長(zhǎng)壽命也可能增加中性粒細(xì)胞表型和功能變化的能力，并解釋中性粒細(xì)胞的異質(zhì)性。例如，炎癥過(guò)程中組織缺氧會(huì)導(dǎo)致嗜中性粒細(xì)胞的低氧誘導(dǎo)因子依賴(lài)性激活，直接影響嗜中性粒細(xì)胞的殺菌活性［3］。同樣，在囊性纖維化氣道的低氧、低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境中，中性粒細(xì)胞進(jìn)行代謝重編程，觸發(fā)促生存機(jī)制，獲得明顯的表型和功能特性。由于被招募到炎癥組織中的中性粒細(xì)胞遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他白細(xì)胞，因此中性粒細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞因子在炎癥反應(yīng)中的總體影響應(yīng)該是顯著的。除細(xì)胞因子外，中性粒細(xì)胞從頭合成的蛋白延伸到膜受體，這可能會(huì)進(jìn)一步改變中性粒細(xì)胞的異質(zhì)性和功能［4］。一方面，中性粒細(xì)胞基因的表達(dá)在表觀遺傳學(xué)水平上受到染色質(zhì)組蛋白修飾的控制，如甲基化或乙?；@個(gè)過(guò)程密切影響基因轉(zhuǎn)錄。另一方面，中性粒細(xì)胞表現(xiàn)出一種細(xì)胞特有的非編碼調(diào)控區(qū)域模式，即參與調(diào)控基因表達(dá)的元素。有趣的是，人類(lèi)白細(xì)胞介素（IL）-6 在Toll 樣受體（TLR-8）配體作用后的表達(dá)涉及染色質(zhì)重塑和非編碼調(diào)節(jié)元件（如增強(qiáng)子）活性的增加［5］。

2 穩(wěn)態(tài)中的粒細(xì)胞亞群

在人類(lèi)中，CD177 中性粒細(xì)胞的一部分已被鑒定［6］為協(xié)同表達(dá)膜結(jié)合蛋白酶3，這是一種絲氨酸蛋白酶［6］，通常位于初級(jí)顆粒中。蛋白酶-3 的表達(dá)需要CD177 分子的表達(dá)，從而促進(jìn)CD177 中性粒細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)［7］。當(dāng)膜蛋白酶-3被確定為抗中性粒細(xì)胞胞漿抗體（ANCA）依賴(lài)性血管炎的抗原時(shí)，CD177-蛋白酶-3 在循環(huán)中性粒細(xì)胞中相互作用的可變性和在個(gè)體內(nèi)的表達(dá)變得極為重要［22］。因此，在ANCA 依賴(lài)性血管炎患者中，中性粒細(xì)胞共表達(dá)蛋白酶3和CD177 的水平升高，并與復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)［8］。Olfactomedin-4（OLFM4）存在于20%～25%的人循環(huán)中性粒細(xì)胞的嗜中性粒細(xì)胞特異性顆粒中。雖然該蛋白在中性粒細(xì)胞中的具體功能尚不清楚，但中性粒細(xì)胞來(lái)源的OLFM4 被認(rèn)為可以誘導(dǎo)自身免疫反應(yīng)［9］。中性粒細(xì)胞在無(wú)病狀態(tài)下主要調(diào)節(jié)急性炎癥，平衡機(jī)體，在血液中循環(huán)，大量存在同時(shí)短暫生存之后2-3 天內(nèi)死亡。

3 病理狀態(tài)下的粒細(xì)胞亞群

粒細(xì)胞參與的病理狀態(tài)主要概括為兩大類(lèi)：一方面是炎癥，最初，從系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）和其他自身免疫性疾病患者中分離的中性粒細(xì)胞的異常群體表現(xiàn)出不同的密度特性［10］。中性粒細(xì)胞亞群的功能特征被稱(chēng)為低密度中性粒細(xì)胞（LDGs），顯示出促炎、活化的表型，I 型干擾素（IFNs）的生成加劇，吞噬能力降低［11］。在沒(méi)有刺激的情況下，人的LDGs 也非常容易形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這是該亞群內(nèi)皮細(xì)胞（EC）毒性增強(qiáng)的原因［12］。事實(shí)上，SLE 患者體內(nèi)產(chǎn)生的抗核糖蛋白抗體可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的凈釋放，導(dǎo)致樹(shù)突狀細(xì)胞的強(qiáng)烈活化和IFN-a 的產(chǎn)生［13］。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中存在的自我DNA 和抗菌肽導(dǎo)致自身抗體的產(chǎn)生，觸發(fā)正反饋回路，從而放大炎癥反應(yīng)。另一方面是癌癥，在腫瘤驅(qū)動(dòng)的炎癥中，多于兩種的不同的中性粒細(xì)胞亞群被描述具有拮抗作用。有人在小鼠中證實(shí)，腫瘤被腫瘤相關(guān)的中性粒細(xì)胞（TANs）浸潤(rùn)，其特征是細(xì)胞核多節(jié)段，促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生增加，并增強(qiáng)了腫瘤細(xì)胞的殺傷能力。有利于腫瘤生長(zhǎng)的N2 中性粒細(xì)胞和M2 巨噬細(xì)胞，其精氨酸酶活性升高，通過(guò)L-精氨酸的耗竭抑制T 細(xì)胞的增殖［14］。目前尚不清楚這些報(bào)道的原瘤中性粒細(xì)胞群是否具有共同的起源和功能。有文獻(xiàn)報(bào)道，IFN-β 參與了小鼠和人類(lèi)中性粒細(xì)胞向抗腫瘤表型的活化，這在基因缺陷小鼠模型和干擾素治療中得到了證實(shí)［15］。

由于技術(shù)上的障礙得以解決，人們逐漸發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞所具有的新功能。中性粒細(xì)胞的經(jīng)典觀點(diǎn)已經(jīng)不再適用于中性粒細(xì)胞生物學(xué)特性，因此以前所認(rèn)為的中性粒細(xì)胞的功能似乎是不完整的。最近描述的中性粒細(xì)胞的延長(zhǎng)壽命，它們從頭合成細(xì)胞因子的能力，以及在不同組織和器官中循環(huán)的能力，通過(guò)相互作用和調(diào)節(jié)先天和適應(yīng)性系統(tǒng)所產(chǎn)生的免疫反應(yīng)，擴(kuò)展了它們的免疫調(diào)節(jié)功能此外，這些最近發(fā)現(xiàn)的中性粒細(xì)胞的特性與越來(lái)越多的證據(jù)表明，中性粒細(xì)胞亞群的存在具有明顯的表型和功能特征。這確實(shí)是一個(gè)更新的觀點(diǎn)，中性粒細(xì)胞作為一個(gè)塑料細(xì)胞，可能部分解釋嗜中性粒細(xì)胞的異質(zhì)性。了解中性粒細(xì)胞的異質(zhì)性可能有助于開(kāi)發(fā)新的治療方法，在不損害免疫的情況下，專(zhuān)門(mén)針對(duì)致病性中性粒細(xì)胞亞群。

隨著研究的不斷進(jìn)展，中性粒細(xì)胞的在機(jī)體中的作用逐漸表現(xiàn)為兩面性，一方面它有抗炎癥，抗腫瘤的作用，但是另一方面在腫瘤進(jìn)展過(guò)程中，中性粒細(xì)胞逐漸趨于促腫瘤方向進(jìn)展，然而這其中的機(jī)制尚未解答。我們課題組在進(jìn)行膀胱癌的免疫微環(huán)境研究中發(fā)現(xiàn)，膀胱癌的生存率與腫瘤浸潤(rùn)性粒細(xì)胞是存在一定相關(guān)性的。我們可以用單細(xì)胞測(cè)序來(lái)做分析，對(duì)膀胱癌，正常組織，血液，以及淋巴分別做測(cè)序分析，鑒定粒細(xì)胞的特異性，接著對(duì)結(jié)果進(jìn)行免疫學(xué)鑒定，進(jìn)一步研究如何利用粒細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞免疫治療，為臨床上的疾病診斷、預(yù)后評(píng)估及精準(zhǔn)治療做出貢獻(xiàn)。