中性粒細胞在炎癥性腸病中的作用研究

冉桃菁，李明松

南方醫科大學南方醫院消化科，廣東廣州 510515

炎癥性腸病包括克羅恩病和潰瘍性結腸炎是消化道的慢性非特異性炎癥反應性疾病，目前研究表明其發生可能與遺傳易感性、腸道免疫異常、腸道屏障功能的破壞和腸道菌群失調等因素相關。炎癥發生時，中性粒細胞作為一線的免疫細胞從循環系統募集到腸道炎癥部位，清除病原體。但在病理情況下功能紊亂的中性粒細胞壽命顯著延長且持續激活，不斷釋放出各種酶和毒性物質引起的組織損傷進一步。近年來研究表明中性粒細胞在炎癥性腸病中的作用尚存在爭議，該文將綜述近年來中性粒細胞和炎癥性腸病之間相互關系的研究，為炎癥性腸病的免疫相關的病因機制及治療奠定基礎。

1 中性粒細胞相關炎癥反應因子

中性粒細胞在炎癥反應中聚集、活化，釋放ROS、多種細胞因子等炎癥相關因子和介質，通過相關信號傳導通路形成一系列級聯反應，調節人體抗炎和促炎反應，維持人體穩態。在中性粒細胞成熟的過程中形成三種顆粒物質，初級顆粒最后組成了髓過氧化物酶（MPO）,中性粒細胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和溶酶體，而次級顆粒即特異性顆粒組成了大量不同產物，例如乳鐵蛋白、膠原粒（MMP-8），第三種顆粒物質則包括白明膠酶（MMP-9）。當上述細胞產物在合適的時間產生在合適的部位，便會發揮有利的作用，反之將會對機體造成損傷。

1.1 活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）

ROS是生物有氧代謝過程中的一種副產物，包括氧自由基，非氧自由基以及過氧化氫等。在急性炎癥反應中，ROS通過對DNA、蛋白質及脂類進行修飾殺死細菌，并促進炎性因子到達炎癥部位，介導免疫細胞相互激活發揮免疫作用。而在IBD慢性炎癥中，ROS通過正反饋，使釋放至炎癥部位的炎性因子不斷誘導ROS產生從而進一步加重宿主的腸道組織損傷。目前相關研究發現實驗動物及患者體內的ROS水平明顯升高，而通過抗氧化劑的治療，可明顯減輕炎癥性腸病的活動度。NOX1是ROS的主要來源之一，炎癥性腸病中上皮細胞內的高濃度的TNF‐a可促進NOX1產生，刺激NADPH氧化酶的表達和ROS的增加。IBD患者體內長時間氧化應激與抗氧化的失衡，使得過量的ROS通過與腫瘤相關基因、轉錄因子的相互作用，導致基因錯配和異常甲基化，最終使得IBD相關性腸癌的發生[1]。但ROS在炎癥性腸病的疾病發生、發展過程中起到的作用仍然存在爭議，ROS除了第一時間殺傷外來入侵的病原體，在后期炎癥消退及創傷修復過程中還發揮重要作用。研究表明中性粒細胞產生的ROS可通過增加局部氧清除率制造一個缺氧微環境從而介導炎癥的緩解。

1.2 中性粒細胞外誘捕網 (neutrophil extracellular traps，NETs)

NETs由中性粒細胞釋放到胞外空間而形成，以解聚的DNA網狀結構為為骨架，含有組蛋白、MPO、與組織蛋白酶G等具有殺菌及促炎癥作用的蛋白質。研究表明，IBD患者的腸道組織中檢測到了大量釋放的NETs[2]，表明隨著炎癥性腸病中性粒細胞的活化，更多的NETs被釋放到組織中發揮捕殺病原體的作用。另外研究發現炎癥性腸病患者機體處于高凝狀態，易導致血栓形成，而中性粒細胞所釋放產物NETs在炎癥性腸病中除了發揮強大的病原體殺滅作用，還能捕獲凝固相關因子，促進血栓形成[3]。網狀結構的NETs也為血小板和紅細胞的粘附及纖維蛋白沉積提供了場所。研究發現抗H2A/H2B-DNA等染色質抗體，DNases可發揮抗血栓形成作用，使得NETs也逐漸作為抗血栓形成的作用靶點[4]。

1.3 基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteases，MMP-9）

MMP是一組有共同生化性質的降解細胞外基質的酶，可通過刺激細胞外基質（ECM）釋放相關促炎細胞因子和趨化因子從而擴大炎癥反應。在潰瘍性結腸炎中MMP可通過損傷基底膜，改變黏膜屏障通透性，激活促炎因子和調節血管生成因子等多種途徑破壞黏膜屏障的保護功能。其中MMP-9作為人體內最重要的蛋白酶之一，在UC患者腸道組織中其蛋白表達量，mRNA水平及血漿中的濃度明顯高于健康對照組，而最近研究發現，在UC患者糞便中MMP-9的水平與疾病的臨床活動度、內鏡下表現及組織病理學活動度呈正相關，在評估黏膜炎癥的嚴重程度中發揮重要作用[5]。動物實驗和一期臨床試驗都提示通過基因敲除或抑制MMP-9的表達，可以明顯減輕小鼠模型和潰瘍性結腸炎病人的腸道炎癥損傷，而GS-5745則可通過同時抑制MMP-9的活化和催化反應更為高效的抑制MMP-9在疾病中的作用[6]。而MMP-9產生的內皮抑制素（endostatin）可抑制VEGF而產生抗血管生成作用，進而促進炎癥的緩解并發揮保護作用[7]。

1.4 中性粒細胞彈性蛋白酶（Neutrophil elastase，NE）

NE是中性粒細胞溶酶體內最主要的一種可降解幾乎所有細胞外基質的中性蛋白酶，作為最具破壞力的酶之一，NE同時具有防御、促分泌和炎癥放大作用。有研究表明在炎癥活動期的IBD患者血清中的NE明顯高于非炎癥活動期的患者，因此NE可作為一項臨床檢驗指標用于區分炎癥活動期和非活動期的IBD患者。而另有研究表明UC患者血清中NE高于CD患者，因此NE同樣可以用于UC和CD的鑒別。在NETs形成過程中NE從嗜苯胺藍顆粒轉移到細胞核降解組蛋白并促進染色體解凝，并進一步與解凝的染色體和MPO組成了NETs。NE可通過PAR-1,NF-kappaB,和p53依賴的信號通路誘導上皮細胞的凋亡，破壞腸道的黏膜屏障。中性粒細胞在腸道黏膜遷移過程中產生的NE可降解鈣黏素E,β連環蛋白等維持細胞及組織完整性的跨膜蛋白，從而破壞腸道上皮完整性。ONO-5046作為NE的特異性抑制劑已經在前期的動物實驗中證實可延緩炎癥性腸病的疾病發展[8]。

2 中性粒細胞誘導腸道炎癥緩解

在急性感染中，中性粒細胞通過招募其余炎癥細胞，脫顆粒作用，氧化應激及形成NET促進炎癥反應并清除入侵病原體。但現在越來越多的研究證實除了促炎作用，中性粒細胞可通過分泌相應的細胞因子，抑制其自身的趨化，促進自身及促炎細胞的清除誘導炎癥消退，重建組織生理結構及功能，在組織修復及再生過程發揮重要作用。

2.1 膜聯蛋白A1(AnxA1)

AnxA1是一種內源性糖皮質激素相關蛋白質，在炎癥事件中發揮重建機體穩態的重要作用。凋亡的中性粒細胞所表達的AnxA1進一步促進中性粒細胞的凋亡，誘導巨噬細胞的吞噬作用并抑制中性粒細胞在內皮層的粘附和遷移。AnxA1通過促進鈣離子內流，使促凋亡蛋白BAD去磷酸化強化中性粒細胞的凋亡作用[9]，進而減輕老化的中性粒細胞導致的組織損傷。而巨噬細胞可通過吞噬凋亡的中性粒細胞抑制其活性并阻止機體組織暴露于中性粒細胞內容物的毒害作用，最近研究表明AnxA1–ALX/FPR2信號通路在調節巨噬細胞聚集、識別及清除凋亡的中性粒細胞過程中發揮重要作用[10]。AnxA1及其擬肽可通過FPR2受體及抑制ERK信號通路提高中性粒細胞的在內皮上的翻滾速度，進而降低其內皮細胞粘附性[11]。

2.2 脂類介質

越來越多的研究表明由多不飽和脂肪酸轉化而來的脂類介質，例如脂聯素類，消退素和保護素作為炎癥活動的“剎車信號”可促進中性粒細胞的清除，誘導巨噬細胞吸收凋亡細胞及微生物，調節固有免疫從而維持機體穩態。有研究發現重度UC患者體內結腸組織脂聯素的生成缺乏，而脂聯素類似物的攝入很大程度上可緩解DSS或者TNBS誘導的小鼠腸道炎癥反應。脂聯素可通過調節白介素等趨化因子和細胞因子的表達從而抑制中性粒細胞的趨化能力及跨膜運動，小劑量阿司匹林正是通過脂聯素系統抑制環氧合酶2（COX-2）釋放前列腺素從而發揮抗炎作用。消退素也可通過上述機制緩解炎癥發展，有研究表明消退素D1可通過降低炎癥反應對自噬作用的損傷并恢復自噬潮有效緩解炎癥[12]。腸道上皮組織中消退素D1可通過直接與ALX/FPR2受體作用促進c-Myc降解從而降低炎癥性腸病相關腸癌發生的幾率[13]。保護素D1n-3DPA同消退素D5n-3DPA類似可減少炎癥性腸病中性粒細胞的遷移，促炎細胞因子的分泌并在缺血再灌注過程中發揮保護作用[14]。

3 結語

最近越來越多的研究證據表明中性粒細胞在IBD的疾病發生、發展過程中起到“雙重”作用，在機體發生感染時，中性粒細胞能及時清除入侵微生物，然而未被及時清除的中性粒細胞可導致組織的進一步損傷。而凋亡的中性粒細胞可通過激活巨噬細胞并釋放相關細胞因子抑制其自身的趨化作用，促進自身的清除，最終導致炎癥消退。中性粒細胞作用的雙重性使得在中性粒細胞相關的生物制劑研究中，人們往往觀測到不同的結果。而如何觀測并控制中性粒細胞的雙重性，使其在炎癥性腸病的治療中發揮重要作用還有待進一步研究。