中性粒細胞
——組織修復的啟動者

蔡卜磊 楊璐穎 王樂 曹鋒 鮑涵 劉亞 佘建禎 孔亮

710032 西安, 口頜系統重建與再生全國重點實驗室, 國家口腔疾病臨床醫學研究中心, 陜西省口腔疾病臨床醫學研究中心, 空軍軍醫大學第三附屬醫院頜面外科

組織修復是一個復雜有序的動態過程。組織損傷后,機體將啟動一系列反應機制進行自我修復,包括免疫細胞的募集,受損細胞的清除,干細胞等修復相關細胞的遷移,損傷區細胞的增殖分化以及細胞外基質的沉積和重塑等[1]。這些階段的精確調控很大程度上依賴于免疫細胞的作用,而機體反應多是以級聯放大反應向下傳導的,因此早期免疫細胞對修復結局的影響可能更大[2]。

中性粒細胞是一種多形核白細胞,是體內最豐富的免疫細胞,約占人體血液中所有白細胞的 60%至70%,也是先天性免疫的第一反應者。它們對抗入侵病原體的殺菌功能已得到了充分證實,包括吞噬作用、釋放細胞毒性顆粒物、產生活性氧(reactive oxygen senthesis,ROS)和形成中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extrocellular traps,NETs)等。但在此過程中,中性粒細胞引發的急性炎癥也會導致細胞外基質的降解和組織損傷,并抑制組織再生[3-4]。因此,多年來,中性粒細胞一直被認為是一種引發急性炎癥的急性炎癥細胞。近年來,隨著研究的深入,大量證據表明中性粒細胞在組織修復和再生中也發揮著重要作用。作為最早被募集到損傷部位的細胞,他們在組織損傷部位啟動的初始炎癥對組織修復的效果影響重大[5]。本團隊最早發現了中性粒細胞在骨損傷/再生初期介導了干細胞及其他免疫細胞的募集,并在后續觸發了修復相關細胞的增殖、血管網絡的重建和細胞外基質的重塑等多個組織修復重要進程[5-7]。

本文重點關注了中性粒細胞在組織修復領域的新興作用,并從組織損傷后中性粒細胞如何被募集與激活、如何促進局部血管網絡形成,如何參與組織修復并最終影響組織修復結局這4 個方面概述中性粒細胞在組織修復過程中的關鍵作用(圖1)。

注:以骨組織損傷修復為例: ①組織損傷后,受損細胞釋放損傷相關分子模式(DAMPs),直接募集中性粒細胞,同時誘導局部巨噬細胞等免疫細胞釋放白介素8(IL8)等趨化因子及受損內皮細胞釋放白介素33(IL-33),IL-33與IL-8等趨化因子產生趨化因子梯度,引導中性粒細胞的局部浸潤; ②進入損傷區的中性粒細胞通過基質金屬蛋白酶(MMP)打通壞死區的屏障,清除細胞碎片; ③合適濃度的IL8可以促進大量N2極化的中性粒細胞募集至缺損區, N2型中性粒細胞分泌的促血管生成因子(VEGF)、金屬蛋白酶9(MMP9)、成纖維細胞生長因子(FGF2)等,其中FGF2會刺激內皮細胞產生MMPs,促進內皮細胞及血管外周細胞的遷移,重建受損區的血管網絡,而且N2中性粒細胞可釋放基質細胞衍生因子(SDF-1)募集骨髓間充質干細胞(BMSCs)參與組織修復再生; ④中性粒細胞作為一種“短命”的細胞,其參與修復后的結局有壞死、NETosis、凋亡和反向遷移,細胞的結局對組織修復的結局影響巨大,其中,中性粒細胞反向遷移重新進入脈管系統,穿過肺部后回到骨髓,在骨髓中被清除被認為是最利于組織修復第一種結局。本圖使用BioRender.com創建圖1 中性粒細胞在無菌損傷組織修復中的作用

1 組織損傷區中性粒細胞的募集

組織損傷后,損傷區將釋放一系列分子信號,包括來自受損細胞啟動的損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns,DAMP)或外來侵入物引發的病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMP),使得循環中的中性粒細胞迅速募集到損傷部位[8]。作為涌入損傷區的第一波免疫細胞,中性粒細胞表面表達多種受體,包括G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptor,GPCR)、Fc受體、黏附受體、細胞因子受體和模式識別受體等,并通過這些受體對損傷和感染進行識別和反應[9-10]。

PAMP被免疫細胞識別后,經細胞內信號轉導途徑誘導核轉錄因子活化,導致巨噬細胞、中性粒細胞產生分泌IL-1、IL-6、TNF-α等細胞因子,引發具有強烈中性粒細胞浸潤的急性炎癥來抵御外來侵入物的同時造成組織損傷[11-12]。其中兩種重要的方式為大量釋放核糖核酸外的網絡狀結構NET,限制微生物擴散以及釋放髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)等的脫顆粒作用殺滅/抑制微生物[13]。

而DAMP引發的中性粒細胞募集級聯反應是一個受到機體精細調控的過程,在中性粒細胞參與(無菌性)組織損傷修復的過程中,不同募集因子會引發不同的免疫反應,甚至同一因子的不同刺激濃度都可能導致導致不同的組織修復結局[4]。從損傷組織釋放的 DAMP 可直接募集中性粒細胞,這些DAMP分子包括DNA、組蛋白、高遷移率蛋白B1(high mobility group box 1 protein,HMGB1)、N-甲酰基肽、三磷酸腺苷(ATP)、白細胞介素-1α(IL-1α)等[14]。這些DAMP可以作為化學引誘劑,通過激活中性粒細胞表面受體GPCRs快速募集中性粒細胞至損傷區[10]。此外,受損細胞釋放的DAMPs也可以激活周圍組織駐留細胞(包括巨噬細胞、樹突細胞和內皮細胞)并誘導其釋放大量的趨化分子引導中性粒細胞向損傷區募集,包括生物活性脂類代謝物、N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸(N-formyl methionyl-leucyl-phenylalanine,fMLP,第一個被發現的白細胞趨化性肽)、補體成分以及多種細胞因子[4,15]。早期涌入損傷區的中性粒細胞通過清除壞死的細胞/組織和促進血管網絡構建,為組織修復早期微環境的構建打下良好基礎,是組織損傷修復中的關鍵環節[16]。

1.1 白細胞介素8(IL-8,CXCL8)

IL-8過去又稱中性粒細胞趨化因子,是已知的對中性粒細胞趨化活性最強的細胞因子,可由多種細胞釋放[17-18]。損傷區細胞釋放DAMPs后,誘導局部組織細胞和局部巨噬細胞等免疫細胞釋放IL-8等強效中性粒細胞趨化因子。損傷區釋放的IL-8可以與細胞壁和細胞外基質上的糖胺聚糖結合,從而產生趨化因子梯度,通過與2 個異三聚體G蛋白偶聯受體CXCR1和CXCR2結合,引導中性粒細胞的局部浸潤,這種血管內細胞外基質結合的趨化因子梯度可高達650 μm[19-20]。而最新的研究還發現只有適當濃度的IL-8才能誘導小鼠肌內異位軟骨內成骨,IL-8濃度過低無法引導再生,IL-8濃度過高甚至會造成局部組織破壞,造成這一結果的原因可能與中性粒細胞的募集后的極化方向(激活水平)直接相關[7]。

此外,IL-8還可通過引導血管內皮細胞和內皮前體細胞遷移加速新血管的形成以及誘導干細胞軟骨向分化等促進組織修復的功能也被逐漸被發現[21-22]。

1.2 白細胞介素-33(IL-33)

IL-33是白細胞介素-1家族成員之一,由內皮細胞、上皮細胞、成纖維細胞、角質細胞、巨噬細胞等多種細胞分泌,在機體免疫中發揮關鍵作用[23]。組織損傷時,內皮細胞的屏障功能和完整性受到破壞,IL-33會作為“警報信號”被損傷的內皮細胞大量釋放[23]。IL-33通過激活ST2受體,在促進中性粒細胞粘附的同時加強其募集[24]。此外,IL-33可以激活局部血管下的肥大細胞和T細胞,肥大細胞在激活后產生TNF、IL-1和IL-6等細胞因子,以增加內皮細胞上ICAM-1的表達來促進中性粒細胞的粘附,并通過釋放CXCL1、CXCL2、CXCL8等趨化因子增強中性粒細胞的募集[23,25-28]。IL-33可募集并激活T細胞,T細胞通過接觸依賴機制,在中性粒細胞的引導下分化為 Foxp3+CD4+調節性T細胞,調節局部免疫反應的同時分泌 IL-8 來募集中性粒細胞[29]。激活的中性粒細胞又可釋放CCL-5等趨化因子募集T細胞進一步分泌IL-8來募集中性粒細胞,從而形成正向聯級放大反應,維持損傷區中性粒細胞的濃度,為組織修復早期提供充足的細胞學基礎[30]。組織修復中形成的級聯放大反應為組織修復所需多種功能細胞的時空募集創造了條件,進一步提示在損傷修復早期進行調控是一種更高效的治療策略。然而,組織修復又是復雜的,其中形成的級聯放大反應在后期是如何被調控和抑制的,目前仍不清楚,但已發現如級聯放大反應調控不當則會造成中性粒細胞的過度活化,最終導致器官纖維化[31]。

2 組織損傷區中性粒細胞促進血管網絡重建

損傷區的血管網絡重建是組織修復過程中的關鍵環節,新生血管網絡參與臨時肉芽組織的形成,為損傷組織的修復再生提供養分,也為循環干細胞的遷移募集提供路徑[32-33]。血管網絡重建是一個受環境信號高度調節的動態過程[32],而越來越多的證據表明,中性粒細胞可通過改建損傷區細胞外基質和構建再生微環境促進損傷區血管網絡重建,從而促進組織修復。

2.1 中性粒細胞通過基質金屬蛋白酶打通損傷區屏障

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)是由一系列蛋白溶解酶組成且結構高度保守的一類酶,因其依賴于鋅或鈣等金屬離子而得名,其中MMP9是目前已知在改建基質及促進血管形成方面具有非常重要作用的MMPs家族成員之一[34]。 MMP9不僅可以通過降解細胞外基質,將細胞外基質改建成更利于細胞遷移、增殖和血管生成的低密度原始狀態,而且 MMP9還可以通過降解細胞外基質,釋放與細胞外基質結合的VEGF和其他生長因子,促進血管生成及組織生長[35]。而作為最早到達損傷區的中性粒細胞,能將高活性的MMP9輸送到組織損傷區,加速局部細胞外基質的改建及血管網絡的再通[34]。2015年的《Science》有報道發現,中性粒細胞在肝組織損傷中可以通過分泌多種MMPs打通損傷肝臟周圍屏障,引導新生血管長入損傷區,最終促進損傷肝臟的修復[36]。因此,中性粒細胞在組織損傷早期通過分泌大量高活性MMP9打通損傷區與正常組織之間的屏障的同時引導新生血管長入損傷區域,為修復相關細胞進入損傷區創建通道。MMP9還可并改建損傷區的細胞外基質,將細胞外基質改建為較為疏松的原始狀態,為損傷區血管網絡構建及組織再生創造良好局部微環境。

2.2 中性粒細胞通過激活VEGF促進血管網絡構建

中性粒細胞是機體不可或缺的促血管網絡構建的免疫細胞之一。有研究在小鼠損傷模型中發現,最早進入損傷區的中性粒細胞和局部的內皮細胞均會高表達血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF), 加速血管網絡構建[37]。而當耗竭中性粒細胞時損傷局部的血管生成因子被完全抑制,內皮細胞也不再表達VEGF[38]。說明中性粒細胞一方面可以直接分泌促血管生成因子VEGF,另一方面可以誘導內皮細胞產生VEGF,使局部高表達VEGF,加速血管網絡構建,進而促進損傷修復。

2.3 促進血管網絡構建的中性粒細胞亞型

近年來,腫瘤病理學定義了兩種中性粒細胞亞型,其在表型和功能存在差異:抗腫瘤形成的N1表型和促腫瘤形成的N2表型;又根據它們脫顆粒、釋放細胞因子和遷移的能力,分為促炎型(N1)和抗炎型(N2),其中有免疫調節作用的N2中性粒細胞在血管重塑階段發揮重要作用[39-42]。盡管目前對于中性粒細胞極化的具體機制還有待進一步明確,但研究發現N2型中性粒細胞分泌的促血管生成因子VEGF、MMP9、FGF2等顯著高于N1型,其中FGF2會刺激內皮細胞產生MMPs,并促進內皮細胞及血管外周細胞的遷移,表明存在專門執行促進血管生成的中性粒細胞亞群[43]。2017年《Nat Biomed Eng》的研究表明,宿主的N2中性粒細胞在促進植入物與宿主之間的血管網絡構建中發揮這不可替代的作用,在將移植物植入小鼠體內后,耗竭宿主中性粒細胞則直接抑制植入物的血管化,而給宿主過繼輸入N2中性粒細胞后則可以完全恢復移植物的血管化[44]。隨著對中性粒細胞分群的進一步研究,近期甚至在人和小鼠中發現了促血管再生的特異性中性粒細胞分群CXCR4hiVEGFR+ CD49d+[38]。隨著研究深入,更多中性粒細胞的分型被發現,不同分型在機體中所發揮的精細功能也在不斷被發掘。隨著對人們中性粒細胞研究的深入,其在再生領域的關鍵作用將被進一步認識。

3 中性粒細胞促進組織損傷修復

隨著研究的深入,本課題組發現盡管在各個器官的結構和細胞類型上存在巨大差異,但中性粒細胞被發現幾乎在所有器官的組織修復中都發揮著重要作用[5]。目前認為其可能主要是通過清除損傷部位的組織碎片并分泌多種因子來促進血管網絡重建來促進組織修復的。

3.1 中性粒細胞在皮膚傷口愈合中的作用

傳統的觀點認為,由于皮膚上充滿了共生菌和病原菌,皮膚傷口似乎不太可能是無菌的,因此皮膚損傷總是會招募中性粒細胞而與損傷本身無關,并且其作為第一個到達損傷部位的細胞會通過其經典的吞噬與脫顆粒或產生ROS等功能來對抗感染的威脅[6]。然而,越來越多的實驗證實,中性粒細胞除了經典的殺菌功能外,還在促進皮膚傷口修復中也起著至關重要的作用。有臨床研究發現中性粒細胞減少的患者經常遭受傷口愈合受阻[3];同樣地,也有研究發現白細胞表面G蛋白偶聯的甲酰化肽受體(formyl-peptide receptors,FPR)缺陷小鼠的皮膚損傷模型中,損傷區因中性粒細胞募集數量顯著減少,從而表現出傷口愈合延遲,表明中性粒細胞在參與皮膚損傷修復中也發揮著其他功能[45]。同時,在中性粒細胞耗竭的小鼠模型中也發現,中性粒細胞耗竭會延遲老年小鼠的皮膚傷口愈合,而在注射粒細胞集落刺激因子(一種可刺激骨髓產生粒細胞并把它們釋放到血液中的糖蛋白)的老年小鼠中,這種皮膚愈合延遲的現象則被逆轉,表明中性粒細胞對皮膚具有重要的作用[46]。此外,對于人類來說,隨著年齡的增長,傷口愈合得更慢,這也與中性粒細胞功能下降同時發生中性粒細胞清除感染的效率降低直接相關[47]。因此,中性粒細胞在皮膚損傷愈合中的重要作用已經被證實,并且損傷區中性粒細胞的數量直接與皮膚愈合速度正相關。皮膚損傷后機體立即通過交感神經控制血管收縮,局部中性粒細胞也會通過形成Nets來促進血栓的形成來控制出血。隨后大量中性粒細胞被募集至損傷區參與宿主防御,同時中性粒細胞通過釋放VEGF或MMPs來與刺激血管生成和細胞增殖,同時也會分泌促進巨噬細胞M2極化的相關細胞因子,促進肉芽組織的形成,為成纖維細胞沉積膠原強化再生組織奠定基礎[6]。

3.2 中性粒細胞在肝臟損傷修復中的作用

肝臟是一個具有強大再生能力的器官,因此經常被用來進行組織修復實驗。肝臟熱損傷模型表明,中性粒細胞是第一個到達損傷部位的細胞,通過打通損傷肝臟周圍屏障并引導新生血管長入損傷區促進損傷肝臟的修復[36]。中性粒細胞耗竭則會導致細胞碎片增加,血管重建延遲,最終影響肝臟愈合[48]。同樣地,最近的一項研究確定了中性粒細胞在急性肝損傷模型中的雙重作用,在早期由于損傷細胞需要被清除所以表現出了中性粒細胞誘發的損傷增加,但在修復階段耗竭中性粒細胞則會增加肝損傷[49]。也有研究發現中性粒細胞通過產生金屬蛋白酶促進纖維溶解來抑制慢性肝損傷的纖維化,促進損傷肝臟的修復[50]。顯然,中性粒細胞在保護肝臟及促進肝損傷修復中發揮非常重要的作用。

3.3 中性粒細胞在骨折愈合中的作用

骨折愈合一般可以分為血腫形成、血腫機化、骨痂改建和骨痂形成4 個不同階段[51]。目前已知在骨折血腫中存在大量中性粒細胞,這些細胞在骨折后幾分鐘內到達,其中包括來自循環的成熟中性粒細胞和來自骨髓的未成熟中性粒細胞[52]。研究發現局部應用粒細胞集落刺激因子來增加中性粒細胞的募集可顯著加速骨折愈合,而中性粒細胞的耗竭則會顯著抑制骨折愈合[53]。有研究在患者的骨折血腫中也發現了與纖維連接蛋白結合的大量中性粒細胞,由此作者提出了一種浸潤的中性粒細胞通過“產生緊急細胞外基質”促進骨折早期愈合的機制[54],也就是骨折后釋放的損傷信號分子DAMPs募集中性粒細胞率先到達組織損傷區域,可以通過吞噬病原體及組織或細胞碎片清理損傷區的微環境,隨后其通過形成Nets與血小板相互作用促進局部血腫的形成,隨后達到的中性粒細胞開始啟動對局部的細胞外基質的改建,通過建立血管網絡促進骨折愈合。近期關于骨組織內源性再生的研究也發現中性粒細胞趨化因子IL8可以直接誘導異位骨再生,主要是因為合適濃度的IL8可以促進大量N2極化的中性粒細胞募集至缺損區,并通過N2中性粒細胞釋放的基質細胞衍生因子-1(stromal cell derivecl factor-1,SDF-1)募集骨髓間充質干細胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)參與骨組織修復再生[7]。目前已有大量研究發現中性粒細胞通過改善骨折局部的炎癥、通過MMP9改建細胞外基質(血腫)、通過分泌干細胞募集因子募集干細胞及引導血管網絡構建等方式參與骨組織的損傷修復,但其在每個階段中的具體機制還有待進一步研究。骨是機體內為數不多的,可完成大范圍損傷修復并且做到完全修復(沒有纖維化等痕跡)的器官,而中性粒細胞本身即是由骨髓產生,并儲存與骨髓腔內的,在骨中的含量極為豐富,因此骨強大的修復能力是否與骨髓腔富含中性粒細胞相關,是個極有意思的話題,而且骨愈合不良以及相關疾病是否與中性粒細胞數量與質量的變化相關也值得深思。

4 組織損傷區中性粒細胞的歸宿

中性粒細胞清除方式有程序性死亡和反向遷移,它可以通過凋亡或壞死和隨后被巨噬細胞吞噬發生,或者通過反向遷移回到血管系統或通過排出到外部環境[55]。中性粒細胞的清除對于損傷區的炎癥消退級聯反應至關重要,直接影響了組織修復的結局[32]。

4.1 壞死

壞死是一種劇烈的、不受控制的細胞死亡形式,表現為細胞腫脹、質膜破裂、線粒體超極化、氧化暴發和細胞內容物釋放。中性粒細胞壞死會釋放大量DAMP,激活免疫細胞上的Toll樣受體,以此誘導巨噬細胞和成纖維細胞中的NF-κB的激活,刺激IL-1、中性粒細胞活性趨化因子等促炎因子的產生,促使炎癥反應和局部組織損傷升級,而中性粒細胞壞死產物本身也會加重組織損傷[56-57]。為了處理這些壞死產物和減輕其對組織的損傷,機體會通過不同的方式進行處理。一種方式是通過吞噬細胞(如巨噬細胞)清除壞死細胞的殘留物,并吸收釋放的產物。另一種方式是通過炎癥調節機制來控制炎癥因子反應,促進組織修復[58]。

4.2 NETs

NETs是中性粒細胞的一種特殊死亡形式,NETs是中性粒細胞釋放的,由胞漿蛋白、顆粒蛋白等組蛋白組裝在濃縮的染色質支架上而形成的一種粘性胞外網狀結構,最初在宿主防御的背景下被發現,用于捕獲并殺死被困的病原體[59-60]。NETs介導的中性粒細胞死亡會釋放促炎因子和趨化因子,可導致大量活化的中性粒細胞和單核細胞募集到組織損傷區域,導致局部炎癥加重。受刺激的免疫細胞不斷積累,與持續產生的NETs相結合,形成血凝塊,嚴重情況下會引發彌散性血管內凝血(disseminated intravascular coagulation;DIC)[61]。有研究表明,過度的NETs可以促成一個失調的炎癥環境,不利于功能性組織愈合,甚至導致局部血栓形成和組織纖維化,進而加劇局部組織損傷[62]。

然而,對于組織損傷早期來說,NETs可以通過不同機制促進血凝塊形成。激活的NETs可以將參與血凝塊形成的效應蛋白集中起來,同時為血小板和紅細胞的粘附提供支架,血小板與DNA結合后被組蛋白激活,聚集形成血凝塊[63-65],為組織損傷的早期修復提供物質基礎(支架結構)。研究還發現損傷區中性粒細胞所釋放的NETs還能夠吸附和捕獲環境中的生長因子、細胞外基質蛋白以及其他促進骨愈合的細胞因子,為組織修復提供適宜的微環境[59]。最新研究還發現NETs本身還能夠作為一種支架結構,吸附和聚集礦化所需的礦物質和有機物質,促進骨骼和牙齒組織的形成[66]。隨著對NETs研究的深入,其在再生中的更多功能將被發現。

4.3 凋亡

凋亡是細胞為維持內環境穩定,由基因控制的一種程序性死亡方式。凋亡的中性粒細胞暴露在其表面的磷脂酰絲氨酸,被巨噬細胞識別誘導了一系列促消退級聯反應,包括釋放修復細胞因子,如轉化生長因子β(TGF-β)、白細胞介素10(IL-10)和VEGF,導致巨噬細胞重新編程為抗炎表型M2[32,67]。此外,巨噬細胞釋放分解素和脂氧素,進一步增強其對凋亡中性粒細胞的吞噬作用[68]。此外,由凋亡的中性粒細胞釋放的α防御素增加了巨噬細胞的吞噬能力,并抑制了它們對炎癥介質的釋放[69]。最近的研究也發現凋亡小體作為細胞凋亡的最終產物其在組織修復及炎癥控制中也具有非常重要的作用,組織損傷區的中性粒細胞的凋亡小體對于局部炎癥消退具有積極的作用,中性粒細胞通過凋亡的方式可以減緩局部炎癥,同時釋放的凋亡小體也可以作為損傷修復信號被巨噬細胞吞噬,促使巨噬細胞M2向極化來減輕局部炎癥并促進組織修復[70]。總的來說,凋亡是一種重要的、非炎癥性的死亡方式,是損傷區中性粒細胞控制炎癥消退的主要機制之一,對于促進組織修復有利。

4.4 反向遷移

傳統觀點認為中性粒細胞只有1.5～8 h的壽命,然而最新研究發現中性粒細胞平均循環壽命可達5.4 d[71]。因此,人們也開始廣泛的認識到中性粒細胞并不總是在損傷部位死亡,而是可以離開損傷部位,返回到脈管系統,而中性粒細胞重新返回脈管系統的這一過程被稱為反向遷移。有研究利用活體成像技術,直接觀察到在無菌性肝損傷小鼠模型中,中性粒細胞重新進入脈管系統,穿過肺部,隨后上調SDF-1(CXCL12)的特異受體CXCR4(C-X-C motif chemokine receptor 4)的表達后回到骨髓,最后在骨髓中被清除[72]。此外,也有實驗證實在大鼠腎小球毛細血管損傷模型中,發現進入損傷區的腎小球毛細血管中的中性粒細胞,有多于70%能夠返回主循環,不在損傷部位發生凋亡[73]。以上結果均證明中性粒細胞的反向遷移是普遍存在的,通過控制損傷區中性粒細胞數量減輕局部炎癥反應。

C-X-C趨化因子配體1(C-X-C ligand 1,CXCL1)被認為是驅動中性粒細胞的反向遷移的關鍵細胞因子之一,有研究發現在中性粒細胞反向遷移階段血液中的CXCL1濃度增加,而該濃度可顯著促進中性粒細胞的反向遷移[74]。此外,巨噬細胞分泌的分泌骨髓源生長因子(myloid cell devived growth factor,MYDGF)也被認為是引導中性粒細胞反向遷移的關鍵細胞因子[75-76]。目前的研究認為,在反向遷移過程中多數中性粒細胞會通過主循環返回骨髓,其主要的機制是受到反向遷移驅動因子如CXCL1或MYDGF 的驅動,中性粒細胞首先返回脈管系統,回到脈管系統的中性粒細胞會高表達CXCR4,然后在CXCL12/CXCR4信號的調控下,反向遷移的中性粒細胞最終重新回到骨髓[72]。當然也有少部分中性粒細胞會通過循環進入其他組織,比如肺組織,與非損傷區的中性粒細胞相比,來自損傷區中性粒細胞會牢固附著在肺內皮細胞上,停留較長時間,引起肺部炎癥反應,嚴重時這些中性粒細胞會參與急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress cyndrome,ARDS)的發生,但目前這一具體機制還不十分清楚[72]。反向遷移可能是最高效和最符合生理的減少損傷區中性粒細胞數量主要方式之一,損傷區中性粒細胞的反向遷移這一過程可以快速減少N1型中性粒細胞數量,促進局部炎癥消退,為組織再生修復創造有利的微環境。而局部炎性的過度激活所造成的組織修復結局不良,可能就與反向遷移被抑制相關。

5 結論與展望

綜上所述,中性粒細胞在損傷區早期炎性發生、再生微環境的構建、組織修復再生以及局部炎癥消退中均發揮重要作用。損傷后伴隨的早期炎癥階段,中性粒細胞最早進入損傷區,通過消除侵入微生物和清除組織碎片為組織修復打基礎;其后,通過分泌MMPs改建損傷區細胞外基質并分泌多種細胞因子構建修復再生微環境,為隨后新血管的長入及干細胞募集創造條件;最后,部分中性粒細胞通過反向遷移離開損傷區域,部分中性粒細胞通過細胞凋亡促進局部巨噬細胞M2向分化,為局部炎癥水平的恢復做出貢獻(圖1)。在這些精密調控的修復階段,中性粒細胞的失調和失位均可能導致修復失敗。

過去十年是中性粒細胞生物學研究的黃金時代,中性粒細胞不再僅僅是引發急性炎癥和組織損傷的自殺性細胞,越來越多的研究發現其在組織的修復和再生中發揮關鍵作用。相信隨著對中性粒細胞生物學機制的深入研究,精準調控中性粒細胞的功能為器官修復、組織工程再生服務將是一種新的修復策略和思路。