中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)在肺部疾病中的研究進(jìn)展

董慶華 尹建運(yùn) 蘇 杭 黃 莉 丁 霞 倪 倩▲

1.蘭州大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅蘭州 730000；2.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院小兒腎病科，甘肅蘭州 730000；3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院小兒呼吸科，甘肅蘭州 730000

近年來，人們發(fā)現(xiàn)中性粒細(xì)胞相關(guān)的一個新機(jī)制：中性粒細(xì)胞受到刺激后失去內(nèi)膜，并隨之產(chǎn)生一種染色質(zhì)纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)被稱為中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)（neutrophil extracellular traps，NETs）。NETs 以細(xì)胞外DNA 為骨架，其間鑲嵌有組蛋白、中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、α-防御素、NADPH 氧化酶和髓過氧化物酶[1]。NETs 產(chǎn)生的過程被稱為中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)凋零（neutrophil extracellular traps apoptosis，NETosis）。NETs 最初作為中性粒細(xì)胞的第二種抗菌機(jī)制被發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為其完善了中性粒細(xì)胞的抗菌作用，然而越來越多的研究顯示，肺部疾病過程中NETs 的過度產(chǎn)生可能與疾病的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。

1 NETs 的形成

目前認(rèn)為中性粒細(xì)胞的NETosis 有兩種模式：①裂解性NETs。中性粒細(xì)胞被刺激后，NADPH 氧化酶通過PKC 和Raf-MEK-ERK 信號通路激活，并隨后產(chǎn)生活性氧簇；之后，肽?；彼崦搧啺访? 被激活，促進(jìn)組蛋白瓜氨酸化引起染色質(zhì)解聚。并且，髓過氧化物酶和彈性蛋白酶從細(xì)胞質(zhì)嗜天青顆粒中釋放，然后易位到細(xì)胞核，促進(jìn)染色質(zhì)進(jìn)一步解聚；隨后，核膜破裂，釋放染色質(zhì)到細(xì)胞質(zhì)中，與胞質(zhì)蛋白混合[2]；最后，NETs 被釋放，中性粒細(xì)胞死亡。②非裂解性NETs。其形成是通過Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）2 和TLR4 獨(dú)立于NAPDH 氧化酶激活的補(bǔ)體受體識別刺激誘導(dǎo)的[3]；此外，釋放NETs 后的中性粒細(xì)胞仍保持細(xì)胞核膜和胞膜的完整性，保留了對病原微生物的趨化作用及吞噬能力，并且壽命沒有受到影響。

2 NETs 與急性肺部疾病

NETs 在細(xì)菌、病毒、真菌早期感染過程中均有一定積極作用。雖然NETs 可以保護(hù)宿主免受微生物的侵害，但過度的NETosis 可能對宿主有害[1]。隨著研究的深入，越來越多的學(xué)者認(rèn)為NETs 的產(chǎn)生在肺部急性感染過程及后續(xù)的膿毒癥增加發(fā)病率和死亡率的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用[4]。

2.1 NETs 在急性感染中的作用

急性感染過程中，中性粒細(xì)胞在接受刺激后誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，尤其是NETs 的形成，可直接激活和損傷內(nèi)皮細(xì)胞，削弱內(nèi)皮屏障完整性。研究發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重相關(guān)感染性疾病患者中白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β 和NETs 可能會形成前饋環(huán)[5]；并且，CLEC5A 和TLR2 可能作為NETs 形成的重要靶點(diǎn)，在SARS-CoV-2 誘導(dǎo)的肺部炎癥中起到關(guān)鍵作用[6]。除了直接損傷內(nèi)皮細(xì)胞外，NETs 還可以通過影響肺泡上皮細(xì)胞自噬而促進(jìn)急性肺損傷的發(fā)展[7]。此外，NETs 中細(xì)胞外DNA 及組蛋白等可以作為損傷相關(guān)分子模式，通過TLR 和NOD 樣受體信號通路激活免疫細(xì)胞，組蛋白還有助于高水平IL-6、IL-10、腫瘤壞死因子-α 的形成[8-9]。總的來說，必須意識到NETs 可能在急性感染的同時甚至更早就開始發(fā)揮它的直接損傷作用，并且可以通過影響細(xì)胞自噬促進(jìn)病情發(fā)展，但單純地加速NETs 的分解似乎并不明智，可能會導(dǎo)致其他有毒顆粒蛋白的釋放。

2.2 NETs 在膿毒癥中的作用

在膿毒癥期間中性粒細(xì)胞的壽命延長、遷移受損使其無法到達(dá)炎癥部位，但中性粒細(xì)胞的全身激活會通過NETs、活性氧和細(xì)胞因子的釋放導(dǎo)致嚴(yán)重的血管炎癥，進(jìn)一步引起肺臟、肝臟和腎臟等器官的組織損傷。在NETs 促進(jìn)血栓形成機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外DNA 和組蛋白提供了一個支架來募集紅細(xì)胞、血小板、白細(xì)胞和血漿蛋白，從而形成一個正反饋回路，增加體內(nèi)和體外血栓形成[10]。此外，NETs 還可以觸發(fā)內(nèi)皮重新編程為促炎和促血管生成表型，破壞內(nèi)皮細(xì)胞的糖萼并增加內(nèi)皮通透性，誘導(dǎo)抗凝系統(tǒng)的降解，上調(diào)促凝血內(nèi)皮細(xì)胞表型的表達(dá)[11-12]。雖然，凝血功能障礙貫穿膿毒癥的病理、生理進(jìn)展，但目前針對膿毒癥誘發(fā)凝血功能障礙的治療僅以對癥治療為主，尚無公認(rèn)的有效抗凝策略。NETs 及其成分的干預(yù)措施有望成為疾病治療的新方向。

事實上，NETs 過度產(chǎn)生不僅會促進(jìn)疾病的發(fā)展，而且其作為抗菌物質(zhì)也存在一定的缺陷。NETs 的抗菌活性在清除生物膜細(xì)菌方面無效，使得耐甲氧西林金黃色葡萄球菌可以通過使中性粒細(xì)胞向形成NETs傾斜從而實現(xiàn)免疫逃避[13]。最近的研究還發(fā)現(xiàn)，支原體可以誘導(dǎo)NETs 釋放，并分泌核酸酶裂解NETs 的DNA 支架，以此獲取復(fù)制必需的核苷酸前體，從而促進(jìn)感染[14]。這表明NETs 不僅可能會增強(qiáng)生物膜感染，而且還可能會為病原體的復(fù)制提供原料。

3 NETs 與慢性肺部疾病

中性粒細(xì)胞炎癥作為慢性氣道疾病的一個特征，被認(rèn)為是最難以理解和靶向治療的；然而高達(dá)50%的癥狀性哮喘、60%～80%的慢性阻塞性肺疾?。╟hronic obstructive pulmonary diseases，COPD）和70%的支氣管擴(kuò)張可能被歸類為中性粒細(xì)胞炎癥[15-17]。NETosis 作為中性粒細(xì)胞炎癥中的重要組成成分，也被認(rèn)為參與了慢性氣道炎癥和肺實質(zhì)破壞。

3.1 NETs 在哮喘中的作用

哮喘是成人和兒童中最常見的慢性呼吸道疾病之一。通常認(rèn)為，它是由Th-2 細(xì)胞介導(dǎo)的，以嚴(yán)重嗜酸性粒細(xì)胞炎癥為特征的過敏性疾病。然而，非嗜酸性粒細(xì)胞性哮喘存在一大亞群，其中中性粒細(xì)胞是活躍的參與者，在其發(fā)病機(jī)制中起重要作用。Chen 等[18]研究表明，NETs 可以刺激巨噬細(xì)胞分泌IL-1β，促進(jìn)中性粒細(xì)胞在氣道中的浸潤，浸潤的中性粒細(xì)胞反過來產(chǎn)生NETs，NETs 可以放大NETs 和巨噬細(xì)胞引起的組織損傷，誘導(dǎo)和加重中性粒細(xì)胞哮喘。最近的研究還提出，NETs 可能與患者對吸入型皮質(zhì)類固醇的無反應(yīng)有關(guān)[19]。總之，以上研究表明哮喘患者中可能存在NETs 的過度生成，特別在激素不敏感哮喘的患者中NETs 可能發(fā)揮重要作用。

3.2 NETs 在COPD 中的作用

在COPD 患者中，持續(xù)的NETs 形成已被觀察到。對COPD 患者的痰液樣本進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，無論患者處于穩(wěn)定期還是急性加重期，痰液中NETs 水平均明顯升高[20]。COPD 患者的炎癥反應(yīng)中IL-6 反式信號轉(zhuǎn)導(dǎo)扮演了重要的作用，而流感嗜血桿菌誘導(dǎo)的NETosis 被確定為可溶性IL-6 受體水平升高的潛在機(jī)制[21]。Shin 等[22]還在哮喘-COPD 重疊的患者中發(fā)現(xiàn)了表達(dá)Ig 樣凝集素F 的中性粒細(xì)胞，這些表達(dá)了Ig樣凝集素F 的中細(xì)粒細(xì)胞上通過產(chǎn)生高水平的半胱氨酰白三烯和NETs 來加重2 型和3 型氣道炎癥。

越來越多的炎癥通路的發(fā)現(xiàn)顯示NETs 參與的慢性炎癥反應(yīng)的認(rèn)識，也證明了NETs 作為新型治療靶點(diǎn)的巨大前景。因此，有針對性地上調(diào)、下調(diào)、破壞或保護(hù)已經(jīng)形成的NETs 可能會成為未來呼吸系統(tǒng)疾病的新療法。

4 NETs 與腫瘤相關(guān)肺疾病

直到近幾年，中性粒細(xì)胞在癌癥免疫學(xué)中受到的關(guān)注才變得更加廣泛。腫瘤微環(huán)境中產(chǎn)生的NETs 在維持腫瘤微環(huán)境及轉(zhuǎn)移性癌癥的播散中起重要作用。在乳腺癌肺轉(zhuǎn)移的研究中發(fā)現(xiàn)，乳腺癌細(xì)胞分泌組織蛋白酶C 可通過CTSC-PR3-IL-1β 軸調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的募集和NETs 的形成從而降解血小板反應(yīng)蛋白-1促進(jìn)乳腺癌肺轉(zhuǎn)移[23]。此外，有研究表明，NETs 可以通過下調(diào)MIR503HG 的表達(dá)來激活NF-κB/NLRP3通路，從而促進(jìn)非小細(xì)胞肺癌轉(zhuǎn)移，研究首次確定了NETs 通過對炎癥小體的激活促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移的作用[24]。另一項研究表明，化療期間形成的NETs 可以通過轉(zhuǎn)化生長因子-β 的激活賦予癌細(xì)胞對化療藥物的耐藥性[25]。

綜上所述，針對NETs 的靶向治療可能限制腫瘤微環(huán)境與轉(zhuǎn)移性癌癥的播散，并且減少或預(yù)防癌癥轉(zhuǎn)移過程中的化療耐藥性，但無法評估人體內(nèi)靶向治療NETs 會帶來怎樣的后果。因此，需要更多的臨床試驗來推動該方面的進(jìn)展。

5 針對NETs 的治療措施

近年來，NETs 中的顆粒蛋白組分也被越來越多的研究證實可能在肺部疾病中發(fā)揮作用。然而，臨床目前提出的DNase 治療僅只是簡單地切碎NETs 的DNA 骨架部分減少了損傷。雖然，目前已經(jīng)提出了針對組蛋白及中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶的治療[26-27]；但還需要更多的研究來明確使用這些藥物的時機(jī)及同時降解這些產(chǎn)物帶來的后果。

臨床上常見的一些藥物也被發(fā)現(xiàn)可能對NETs的形成或降解起到一定作用，合理地運(yùn)用這些藥物可能對疾病的預(yù)后帶來有利的影響。一種新型吸入磷酸二酯酶4 抑制劑被證明可以通過減少自發(fā)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞死亡來促進(jìn)中性粒細(xì)胞存活減少NETs 的形成，減輕中性粒細(xì)胞在COPD 等炎癥性疾病中大量募集和活化引起的嚴(yán)重組織損傷[28]。研究發(fā)現(xiàn)，糖皮質(zhì)激素可以減少NETs 形成[29]。表明糖皮質(zhì)激素可能對減少NETs 的形成起到一定作用。在支氣管擴(kuò)張癥和哮喘中，低劑量阿奇霉素治療與12 個月內(nèi)痰液中NETs 的顯著降低有關(guān)[30]。

6 總結(jié)與展望

雖然目前的研究表明，NETs 可能在呼吸系統(tǒng)某些疾病的發(fā)病機(jī)制中起到一定作用，而且人體既然已經(jīng)進(jìn)化出了這個系統(tǒng)，表明NETs 的產(chǎn)生已被選擇，并且體外實驗結(jié)果很可能不能真實代表體內(nèi)情況。因此，需要研究出能夠精確調(diào)控NETs 釋放和降解的方法，而不僅僅是通過降解DNA 加速其代謝，因為組蛋白及其他產(chǎn)物也可能帶來相應(yīng)的副作用。除此之外，更多的臨床試驗研究NETs 在疾病發(fā)作、進(jìn)展和消退期間的影響是非常必要的，可為開發(fā)潛在的治療干預(yù)措施提供重要貢獻(xiàn)。

利益沖突聲明：本文所有作者均聲明不存在利益沖突。