中性粒細(xì)胞胞外捕獲網(wǎng)防御機(jī)制的研究進(jìn)展

謝何昕，魯文賡，司琳清，袁思琦，周繼偉，姚旭東

（黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，黑龍江大慶 163319）

中性粒細(xì)胞胞外捕獲網(wǎng)（neutrophil extracellular traps，NETs）是起源于細(xì)胞核的非高密度染色質(zhì)纖維[1]。中性粒細(xì)胞（PMN）由于其大部分呈分葉狀核，小部分呈桿狀，又被稱為多形核白細(xì)胞。作為最豐富的白細(xì)胞類型，PMN在骨髓中發(fā)育成熟并釋放到外周血液中，在外周血中循環(huán)約6～8 h，在組織中可存活數(shù)天。PMN可通過(guò)吞噬、脫顆粒和產(chǎn)生NETs對(duì)抗入侵的微生物[2-3]。NETs可殺死多種病原體，如細(xì)菌、真菌和寄生蟲(chóng)，同時(shí)還可防止微生物擴(kuò)散。PMN作為主要的抗菌和吞噬細(xì)胞，作為先天免疫系統(tǒng)的第一道防線起到重要作用[4]。

PMN能夠迅速到達(dá)早期的炎癥感染部位并擊敗微生物病原體，其消滅病原體的機(jī)制除了吞噬作用，還包括NETs的產(chǎn)生和釋放。NETs的釋放有兩種主要途徑，分別為：中性粒細(xì)胞的炎性死亡方式（NETosis）細(xì)胞死亡途徑[1]，其始于核脫孔和核膜的解體，細(xì)胞極化喪失、染色質(zhì)去濃縮和質(zhì)膜破裂釋放NETs。NETosis細(xì)胞非溶解性形式，可以獨(dú)立于細(xì)胞死亡發(fā)生，涉及染色質(zhì)的分泌排出并伴隨顆粒蛋白脫顆粒釋放NETs。在NETosis最后階段中，其核膜破裂，核染色質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)[5-6]，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶產(chǎn)生活性氧（ROS），觸發(fā)髓過(guò)氧化物酶（MPO），MPO刺激中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶（NE）從顆粒中易位，NE可促進(jìn)組蛋白導(dǎo)致質(zhì)膜通透性增加使NETs釋放到細(xì)胞外空間。同時(shí)NETs的異常激活也會(huì)導(dǎo)致自身免疫損傷等[7],并參與自身免疫等相關(guān)疾病。文章針對(duì)中性粒細(xì)胞的激活和NETs釋放在疾病中的作用展開(kāi)討論，以期為相關(guān)研究及應(yīng)用提供參考。

1 NETs形成分子機(jī)制

NETs可殺死細(xì)菌，此過(guò)程由NETosis觸發(fā)，目前被認(rèn)為是一種為壞死的獨(dú)特程序性死亡，即一種壞死樣的中性粒細(xì)胞死亡形式。此外，其非溶解性NETosis可在短時(shí)間內(nèi)釋放NETs[8]。雖然NETosis與NETs密切相關(guān)，但并非所有NETs形成均需要細(xì)胞死亡過(guò)程。根據(jù)細(xì)胞死亡命名委員會(huì)組織規(guī)定，術(shù)語(yǔ)“NETosis”應(yīng)該只適用于細(xì)胞死亡，而非基于NETs形成的存在[9]。在金葡萄球菌感染期間的PMN檢測(cè)到了非溶解性的NETosis，即在非溶解性期間，PMN并未發(fā)生死亡。NETosis具有兩種機(jī)制：經(jīng)典或細(xì)胞死亡途徑的NETosis以及非溶解性的NETosis。所有形式及過(guò)程均極其相似，但其刺激和最終結(jié)果均不相同[10]。

細(xì)胞死亡途徑的NETosis由各種配體激活TOLL樣受體（TLRs）和補(bǔ)體受體（CRs）觸發(fā)，如佛波酯（PMA），其抗體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中釋放Ca的下游信號(hào)通路[11]；NETs形成后質(zhì)膜破裂，導(dǎo)致NETs在數(shù)小時(shí)內(nèi)釋放到細(xì)胞外空間。非溶解性途徑NETosis是最近被描述的新途徑，依賴革蘭氏陰性菌脂多糖（LPS）刺激[12]，導(dǎo)致caspase-4/11的激活以及GSDMD裂解為GSDMD-P30。其中，GSDMD-P30在核膜、顆粒膜和質(zhì)膜破裂中起到至關(guān)重要的作用。NETosis已經(jīng)被證明可被特異性分子模式激活，如脂多糖（LPS）、TOLL樣受體（TLRs）、激活血小板和補(bǔ)體蛋白等。

NETosis形成的主要的生物學(xué)步驟包括細(xì)胞核膜破裂、染色質(zhì)逐漸去凝固、NE的轉(zhuǎn)移、組蛋白的加工和合成，最終形成了NETs[13-17]。NETs的形成可通過(guò)微生物和內(nèi)源性刺激促進(jìn)[18]；同時(shí)，NETosis可通過(guò)佛波酯（PMA）和白介素8（IL-8）化學(xué)刺激物刺激PMN觸發(fā)[19]。肖敏[20]研究顯示，PMA刺激中性粒細(xì)胞產(chǎn)生大量ROS，進(jìn)而引起產(chǎn)生NETs；由缺乏NADPH氧化酶的慢性肉芽腫性疾?。╟hronic granulomatous disease，CGD）的患者分離出的中性粒細(xì)胞經(jīng)PMA刺激后無(wú)法產(chǎn)生NETs，表明NETs的形成依賴NADPH氧化酶催化生成ROS。肺炎鏈球菌α烯醇化酶（α-enolase）刺激中性粒細(xì)胞30 min后即釋放NETs，且此過(guò)程不產(chǎn)生ROS。因此，不同誘因誘導(dǎo)PMN產(chǎn)生NETs可能存在不同的分子機(jī)制。

2 NETs在宿主防御作用

PMN因微生物的影響將形成NETs，NETosis成為一個(gè)防御大型微生物的重要途徑，在不同的NETsosis刺激物中，NETs結(jié)構(gòu)中防御蛋白的數(shù)量也不同。

2.1 NETs的抗菌作用

NETs能夠捕獲多種細(xì)菌并且防止其傳播。溫麗聯(lián)[21]研究發(fā)現(xiàn)，NETs的成分包含高濃度抗菌蛋白（組蛋白、彈性蛋白酶等）殺傷病原菌和一些顆粒狀酶，上述成分在細(xì)菌細(xì)胞膜的分解中起到至關(guān)重要的作用。許多微生物，如鏈球菌[22]可通過(guò)抑制PMN的激活干擾NETosis，使用某種膜覆蓋自身而逃避NETs。如金葡萄球菌具有一種特殊的酶[23]，可以將NETs介導(dǎo)模式改變?yōu)榧?xì)胞毒性分子，從而根除免疫細(xì)胞。

NETs是一把對(duì)抗細(xì)菌毒性因子的雙刃劍。雖然NETosis可以阻止一些小微生物或含有鞭毛的病原體所引起的感染，但對(duì)NETs具有降解因子，從而導(dǎo)致部分含內(nèi)切酶[24]的病原體引起感染。綜上所述，該過(guò)程在特定的條件下發(fā)生，主要取決于細(xì)菌的性質(zhì)和細(xì)菌毒力因子的產(chǎn)生。白色念珠菌通過(guò)與補(bǔ)體受體3（cr3）相互作用[25]，參與了脾臟氨酸激酶（SYK）和蛋白激酶C（PKC）信號(hào)通路中NOX的激活。此過(guò)程促進(jìn)了NE的易位、ROS產(chǎn)生和自噬，導(dǎo)致NETosis誘導(dǎo)和NETs的傳播。

2.2 NETs的抗寄生蟲(chóng)作用

在生物感染寄生蟲(chóng)的過(guò)程中，對(duì)宿主防御最重要的是免疫細(xì)胞，其中包括先天免疫細(xì)胞。以弓形蟲(chóng)為例，在感染急性期，PMN起到了關(guān)鍵的保護(hù)作用[26]；弓形蟲(chóng)感染成纖維細(xì)胞，通過(guò)非法入侵的方式破壞細(xì)胞膜降低原生動(dòng)物的活力。細(xì)胞松弛蛋白作為一種激動(dòng)劑蛋白，可阻斷寄生蟲(chóng)入侵細(xì)胞[27-29]，以利什曼原蟲(chóng)傳播為例，PMN通常產(chǎn)生一系列抗菌因子，如一氧化氮、NE和NETs，均具有主要的保護(hù)作用[30]。在蠕蟲(chóng)感染的過(guò)程中，免疫防御的主要角色包括先天免疫，對(duì)免疫的激活至關(guān)重要。寄生蟲(chóng)的大小剛好可被PMN或者巨噬細(xì)胞（macrophages）所吞噬，但蠕蟲(chóng)體積龐大，無(wú)法被吞噬消除[31]。

2.3 NETs的抗病毒作用

雖然目前針對(duì)病毒誘導(dǎo)NETs形成機(jī)制的相關(guān)研究較多，但對(duì)NETs抗病毒的免疫尚未完全闡明。NETs的釋放是對(duì)病毒引起的感染[32]，主要包括艾滋病病毒（HIV）、呼吸道合胞病毒（RSV）和新型冠狀病毒（SARS-COV-2）。有研究表明，NETs捕獲并且降低了HIV的病毒活性[33]。陸鵬等[34]研究發(fā)現(xiàn)，艾滋病嚴(yán)重疾病期，患者接受抗病毒治療前后PMN減少癥與發(fā)生機(jī)會(huì)性感染具有一定關(guān)系，PMN上TLR7和TLR8識(shí)別病毒核酸，進(jìn)而產(chǎn)生ROS和MPO衍生的氧化劑，形成NETs并消除艾滋病。

由RSV引起最常見(jiàn)的呼吸道疾病通常發(fā)展于幼兒和新生兒[35]，RSV對(duì)NETs的形成依賴TLR4、MSRK和ERK的激活，最終通過(guò)NOX產(chǎn)生ROS。在呼吸道合胞病毒感染期間，PMN被招募到肺部得以控制感染。因此，RSVF蛋白于PMN上的TLR4結(jié)合，觸發(fā)了NETs的釋放，使整個(gè)肺部充滿了NETs，損害組織功能[36]。

3 展望

近年來(lái)，隨著NETs的發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞再次成為研究熱點(diǎn)。中性粒細(xì)胞通過(guò)NETosis的方式投射細(xì)胞外陷阱的機(jī)制，中和病原體相關(guān)分子模式。NETs由細(xì)菌、真菌、病毒和寄生蟲(chóng)感染所釋放，其釋放受病原體的大小及生物毒力等因素影響，NETs通過(guò)其內(nèi)含的抗菌肽和諸多的酶系統(tǒng)進(jìn)行捕獲、抑制和殺滅病原微生物。NETs參與了炎癥和多種自身免疫調(diào)節(jié)疾病的發(fā)生發(fā)展，但關(guān)于NETs的主動(dòng)調(diào)節(jié)尚需進(jìn)一步研究，使之成為一個(gè)全新的治療炎癥和自身免疫調(diào)節(jié)疾病的策略。