中性粒細胞及其相關因子與血管內皮功能障礙的研究進展

徐明星綜述 劉文秀，趙德超審校

炎性反應在機體抵抗外來有害物質入侵時可發揮重要作用，但過度的炎性反應常參與血管內皮功能障礙的發生發展。中性粒細胞是常見的炎性細胞，可以產生各種炎性因子，如中性粒細胞彈性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)、中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)等，最近，中性粒細胞及其相關因子也被認為是重要的血管內皮功能障礙標志物。血管內皮細胞具有分泌介質、增殖、分化等功能，是保證機體各器官正常運行不可缺少的組織學基礎。當血管內皮功能發生障礙時，會導致許多疾病如冠心病、高血壓、心力衰竭、動脈瘤等的發生[1-4]。基于此，本文將重點對中性粒細胞及其炎性因子與血管內皮功能發生障礙及其相關疾病進展分析討論，旨在為臨床診治及預后指導提供理論基礎。

1 中性粒細胞與血管內皮功能障礙

中性粒細胞是人體中最活躍的炎性反應細胞之一，在很多疾病的免疫反應中都發揮了重要作用。Zhu等[5]研究了中性粒細胞與胃癌來源的間充質干細胞之間的相互作用，結果發現，在體外間充質干細胞可誘導中性粒細胞促進內皮細胞形成管狀結構。這是由于腫瘤細胞能調節嗜中性粒細胞的趨化性，主要通過p38依賴性的方式誘導中性粒細胞的募集和激活。中性粒細胞的乙酰透明質酸片段可響應PI3K/Akt途徑的信號傳導，導致血管生成增加，表明中性粒細胞對血管內皮細胞的功能發揮有一定的指導作用。此外，中性粒細胞作為免疫細胞可及時清除血管內的病原微生物，當中性粒細胞的免疫功能過強或者過度蓄積時可能會引起血管受損，Kono等[6]發現中性粒細胞過度激活會引發肺血管內皮損傷。目前許多與中性粒細胞相關的炎性指標也逐漸成為臨床上的熱議話題，如中性粒細胞與淋巴細胞比值(neutrophil-to-lymphocyte tatio，NLR)等。臨床研究發現NLR值與血管內皮功能呈明顯的負相關[7]，表明中性粒細胞與血管內皮功能存在一定聯系，并可能引起其功能障礙的發生。

還有一些基礎研究也支持并證實了上述觀點。Weber等[8]研究了大鼠模型中脫氧核糖核酸酶Ⅰ與血管內皮功能障礙和炎性反應的關系，其利用體外循環心臟手術誘發大鼠的全身炎性反應，使中性粒細胞活化并分泌相關炎性因子，進一步促進細胞間黏附分子表達，致使內皮細胞活化并導致了血管內皮組織損傷。使用脫氧核糖核酸酶Ⅰ后，中性粒細胞介導的血管內皮功能障礙和炎性反應明顯減輕。還有研究發現，中性粒細胞可干預小鼠肺微血管內皮損傷[9]。這2個動物模型支持現有的臨床研究結論，盡管動物體內中性粒細胞分布情況與人體存在差異，但仍然可以認為中性粒細胞可引起血管內皮功能障礙的發生。

2 中性粒細胞相關因子與血管內皮功能障礙

血管內皮功能障礙不僅涉及中性粒細胞的積極參與，中性粒細胞產生的炎性因子如NETs、NE、MPO、ROS等也在其中發揮了重要的調節作用。現對這些相關因子的作用進行歸納。

2.1 NETs 在機體對抗外來有害生物的炎性反應中，NETs起到一定的促進作用，但過量的蓄積可引起組織損傷，未被及時清除的NETs可引起血管內皮受損，并導致內皮功能障礙[10-11]。可溶性細胞間黏附分子是內皮細胞活化和損傷的重要生物標志物，NETs與可溶性細胞間黏附分子的水平高度相關，NETs通過上調黏附分子和促炎細胞因子的表達來促進體內和體外的內皮細胞活化。脫氧核糖核酸酶Ⅰ處理的大鼠NETs被有效降解，從而減少了內皮細胞的活化和組織/內皮的損傷，脫氧核糖核酸酶Ⅰ處理的大鼠內皮功能的改善強烈支持NETs破壞內皮的假說[8]。雖然NETs的體內作用無法在體外完全復制，但上述實驗強有力地說明了NETs在血管內皮功能中有重要影響。

2.2 NE Gueant等[12]研究NE在COVID-19患者發生多臟器衰竭機制中發揮的作用，結果發現，COVID-19患者尸檢樣本提示NE可能參與了血管損傷發生發展，與其他中性粒細胞相關因子共同作用。此外，國外學者使用皰疹病毒建立小鼠肺動脈內膜受損模型，研究發現小鼠肺血管平滑肌內有較高的NE水平[13]。這些研究提示NE可能是導致血管內皮功能障礙的關鍵因子。

2.3 MPO 除了NE外，MPO也是與血管內皮功能障礙相關的中性粒細胞產生的炎性因子。持續的高血壓狀態會使機體血管內部承受過大的剪切力，可導致血管內有豐富的中性粒細胞浸潤，最終導致血管損傷，MPO是該過程的生物標志物[14]。國外學者Etwebi等[15]分析了在小鼠受損的血管內皮中，鈣依賴蛋白鈣蛋白酶與MPO的關系，研究發現MPO可降低一氧化氮的生成，并使炎性細胞與小鼠血管之間的黏附力度增加，從而加劇血管損傷。總之，不難發現MPO參與了血管內皮功能障礙的病理生理學基礎。

2.4 ROS 中性粒細胞的其他常見相關因子如ROS等也在血管內皮損傷中起作用。ROS持續蓄積時可導致血管氧化應激反應的發生，進一步誘發血管損傷。Badran等[16]發現抗氧化劑可能對高血壓治療有幫助，由此猜想抗氧化劑減輕血管損傷的機制可能是由于抑制了ROS的作用；研究還發現ROS干預了血管平滑肌細胞不同表型之間的轉換，這說明ROS對血管內皮細胞的生理作用有著一定的影響。

3 中性粒細胞及其相關因子與內皮功能障礙性疾病

中性粒細胞及其相關因子是反映機體內皮功能障礙的潛在間接標志物，它們相互作用，導致不同的病理生理途徑被活化。同時，內皮功能障礙是許多疾病如急性冠狀動脈綜合征(ACS)、心力衰竭、高血壓、動脈瘤等的發生基礎，并在疾病的發生、發展過程中起到重要作用。

3.1 冠心病 中性粒細胞可釋放ROS、NTEs等因子，它們可引起冠狀動脈血管發生氧化應激反應，從而引起內皮受損、動脈硬化等，最終導致冠心病形成。NETs富含細胞毒性組蛋白，可穿透血管內皮的平滑肌細胞并導致其死亡。這種情況反復發生時，該過程可使纖維帽變薄。使用含屏蔽細胞毒性組蛋白氨基末端(介導細胞毒性的基序)的陽離子電荷的肽，可減輕血管斑塊不穩定，減少心絞痛發作[17]。冠心病是最常見危害患者生存的疾病之一，它的病理生理涉及炎性反應發生。冠心病可分為穩定型心絞痛、不穩定型心絞痛、非ST段抬高型心肌梗死、ST段抬高型心肌梗死。有研究報道，中性粒細胞可通過改變自身表型參與不同型冠心病的發病過程[18]。Rossi等[19]的一項前瞻性多中心隊列研究，有2 034例ACS患者接受經皮冠狀動脈介入治療(percutaneous coronary intervention，PCI)，分析炎性生物標志物和GRACE評分在患者ACS發作后對心源性死亡和急性腎損傷的預測價值，結果發現中性粒細胞計數及其相關因子有助于預測ACS患者預后。ACS患者經PCI后會出現NETs的釋放，這可以促使炎性反應的發生和微血栓的形成，造成微血管阻塞，導致圍手術期心肌梗死的發生。Vaidya等[20]發現使用炎性反應抑制劑能夠抑制ACS患者經PCI后NETs的形成，改善ACS患者預后。NLR是中性粒細胞在臨床應用的常見代表指標，國內外多項基礎和臨床試驗可以證明NLR與ACS的發生發展、嚴重程度分型、預后預測等方面相關[21-23]。這些報道都證明了中性粒細胞及其分泌的炎性因子在冠心病中有著重要作用。

3.2 高血壓 持續高血壓會促進血管內皮受損、動脈粥樣硬化、血管功能障礙等的發生，炎性反應常參與高血壓的病理生理學基礎[24]。動脈硬化是老年人單純收縮期高血壓的主要原因。在各種動脈粥樣硬化體外模擬過程中，嗜中性粒細胞及其相關因子如NETs等可減少病變巨噬細胞的積累，部分地控制了巨噬細胞的遷移，干預了動脈硬化的形成[17]。此外，中性粒細胞及其相關因子也被發現在高血壓靶器官如心臟、腎臟等的損害中有一定相關性。中性粒細胞可釋放ROS促進心肌細胞肥大，MPO可通過激活絲裂原活化蛋白激酶，誘導成纖維細胞向肌成纖維細胞轉化，從而導致膠原生成上調[25]。NLR增高可作為出現微量白蛋白尿的獨立危險因素[26]。總之，中性粒細胞及其相關因子參與了高血壓及其靶器官損害的病理生理過程，并對其發生發展有一定的預測作用。

3.3 心力衰竭(HF) 心力衰竭和全身炎性反應是2個相互聯系、不斷發展、共存的過程[27]。MPO的釋放調節信號通路可導致組織和內皮損傷，最終引起心肌重構。Iqubal等[28]發現MPO與HF的嚴重程度相關。Zhang等[29]使用生物信息學分析心肌梗死后心力衰竭的潛在預測生物標志物和治療靶點，結果發現中性粒細胞、中性粒細胞相關免疫反應因子在心肌梗死發病機制中起重要作用。國外學者收集了61例急性心肌梗死患者血運重建成功后48 h內發生急性心力衰竭的患者資料發現，盡管NETs與缺血后急性心力衰竭患者的心肌恢復無關，但與心功能高低部分相關[30]。氧化應激和細胞凋亡在心力衰竭發病機制中起重要作用，ROS的過量蓄積可引起氧化應激發生，Lou等[31]采用腹主動脈橫斷縮窄法建立大鼠心力衰竭模型，發現減少氧化應激誘導的線粒體依賴性凋亡，可有效改善實驗小鼠的心臟功能。上述研究表明，心力衰竭與中性粒細胞等存在一定的關聯。

3.4 其他疾病 血管內皮功能出現異常后，可導致動脈瘤形成。Chu等[32]使用酶聯免疫吸附法檢測25例腦動脈瘤血管內成形術患者動脈中MPO的濃度，并建立了動脈瘤模型，在MPO基因敲除小鼠和野生型小鼠中研究了內源性MPO對腦動脈瘤形成和破裂的影響，并分析了MPO對內皮細胞炎性反應基因表達的影響，MPO可增加血管細胞黏附分子-1和細胞間黏附分子-1在內皮細胞中的表達，并在人腦動脈瘤中升高，也可增加小鼠腦動脈瘤的形成和破裂。國外有研究發現，中性粒細胞和NETs等對腹主動脈瘤的形成起到重要作用[33-34]。顱內動脈瘤破裂可能會造成患者死亡等嚴重后果，大多數的顱內動脈瘤在破裂之前很難被發現，有研究表明，中性粒細胞可對顱內動脈瘤破裂有一定的預測作用[35]。上述研究支持了中性粒細胞及其相關因子對動脈瘤有著重要影響的理論。

4 總結與展望

在最近幾年的研究中，大量臨床試驗與基礎實驗都報道了中性粒細胞及其相關因子在血管內皮功能障礙的發生、發展中起到重要作用，并且與以血管內皮功能受損為基礎的疾病也存在明顯的相關性。總之，未來應加強對中性粒細胞及其相關因子的重視，并積極尋找血管內皮功能障礙的治療新目標，為臨床診治提供強有力的證據。