中性粒細胞與急性胰腺炎

韓菲 路國濤

揚州大學附屬醫(yī)院消化內(nèi)科胰腺中心,揚州胰腺病重點實驗室,揚州 225001

【提要】 中性粒細胞活化和持續(xù)浸潤是AP胰腺損傷和炎癥反應的主要決定因素之一。本文闡述中性粒細胞在AP中的最新研究進展,聚焦中性粒細胞的活化、募集、浸潤、遷移、逆向遷移及中性粒細胞胞外陷阱等在AP中的作用,為未來精準靶向中性粒細胞治療AP的新策略提供理論依據(jù)。

中性粒細胞是人體血液循環(huán)中數(shù)量最多的免疫細胞,主要具有趨化性、吞噬作用、抗菌作用、脫顆粒和中性粒細胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)等生物學功能[1-2],也可介導膿毒癥、AP、COVID-19、自身免疫性疾病等多種疾病的炎癥發(fā)作期的組織損傷。其中AP是一種突發(fā)的、多變的胰腺局部或彌漫性的炎癥性疾病,可能進展為合并嚴重的全身炎癥反應、胰腺壞死和多器官功能衰竭的SAP,其發(fā)病機制與炎癥反應和免疫應答激活息息相關。免疫細胞介導的機體過度炎癥反應是SAP發(fā)生、進展的關鍵[3]。胰腺組織中性粒細胞募集是AP發(fā)展的關鍵因素。AP時,募集浸潤至胰腺組織的中性粒細胞通過釋放活性氧[4]、酶[5-6]、腫瘤壞死因子-α[7]等,促進腺泡細胞死亡,導致胰腺組織損傷。本文結合筆者團隊對中性粒細胞在AP發(fā)病機制中的研究及文獻報道,闡述中性粒細胞活化、募集、浸潤、遷移、逆向遷移和NETs在AP發(fā)生和發(fā)展中的作用,為精準靶向中性粒細胞早期治療AP的新策略提供理論依據(jù)。

一、中性粒細胞活化、募集與AP

中性粒細胞活化、募集為AP炎癥損傷中同時發(fā)生的過程,在AP炎癥損傷的發(fā)生、進展和消退中起著重要作用。AP損傷早期,中性粒細胞穿過血管內(nèi)皮細胞時即出現(xiàn)部分活化,募集至損傷胰腺組織,隨后中性粒細胞表面受體與促炎信號相結合,誘導信號級聯(lián)反應導致其完全活化。而在活化的動態(tài)過程中,中性粒細胞受體與內(nèi)皮細胞配體相互作用,促進中性粒細胞滾動、黏附、爬行和遷移,最終浸潤至各臟器組織,介導胰腺局部組織和遠隔多臟器損傷[2,8]。現(xiàn)有的證據(jù)顯示,活化T細胞核因子3、整合素淋巴細胞功能相關抗原-1以及多種趨化因子受體或配體(CXCR2、CXCL4、CXCL2等)介導了AP中性粒細胞的活化募集[9-13]。多項臨床研究也證實,AP患者外周血中性粒細胞早期激活標志物CD69、中性粒細胞活化標志物髓過氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)表達均顯著升高[14-15],揭示了中性粒細胞活化、募集與AP患者早期診斷、治療和臨床預后具有密切相關性[16-17]。

此外,研究表明AP小鼠胰腺組織浸潤的中性粒細胞的數(shù)量顯著增高,且中性粒細胞為AP小鼠胰腺組織內(nèi)最早募集、浸潤數(shù)量最多的免疫細胞[18]。大量動物實驗已證實,浸潤的中性粒細胞產(chǎn)生氧自由基加重AP并導致機體局部及全身并發(fā)癥[19],而中性粒細胞耗竭可使AP小鼠胰腺和肺組織中MPO活性降低、小鼠胰腺及肺組織的炎性損傷減輕[20]。清除浸潤胰腺組織的中性粒細胞也可顯著降低AP小鼠胰蛋白酶原活化,減輕胰腺組織損傷[21]。筆者所在課題組分別使用急性炎癥消退階段產(chǎn)生的生物活性產(chǎn)物保護素D1(programmed death 1,PD-1)[22]和白細胞抗原6超基因家族成員CD177重組蛋白[23]干預AP小鼠模型后,發(fā)現(xiàn)AP小鼠胰腺組織內(nèi)中性粒細胞的募集、浸潤顯著減少,小鼠胰腺組織損傷及炎癥反應顯著減輕。

二、中性粒細胞逆向遷移與AP

傳統(tǒng)意義上中性粒細胞遷移是從血液到組織,但募集浸潤至胰腺組織的中性粒細胞也可通過反向跨內(nèi)皮細胞遷移的方式回到循環(huán)系統(tǒng)中,從而引起全身炎癥和對其他遠端器官的組織損傷,此過程為AP相關的中性粒細胞逆向遷移[2]。逆向遷移的中性粒細胞產(chǎn)生并釋放活性氧的功能顯著增強,加劇了機體全身炎癥反應和其他器官組織損傷[24]。研究顯示,在AP小鼠模型及AP患者外周血中均發(fā)現(xiàn)了反向跨內(nèi)皮細胞遷移的中性粒細胞,且其與AP引起的肺損傷嚴重程度呈正比[25]。交界黏附分子-C(junctional adhesion molecule-C, JAM-C)在促進反向跨內(nèi)皮細胞遷移的中性粒細胞中起關鍵作用。與正常組織比較,AP小鼠損傷胰腺組織內(nèi)JAM-C水平下調(diào),且其表達水平與中性粒細胞逆向遷移增加和肺損傷嚴重程度呈負相關[25]。敲除JAM-C可誘導中性粒細胞逆向遷移增加,且AP小鼠出現(xiàn)更嚴重的肺損傷和全身炎癥[25]。此外,抑制神經(jīng)肽P物質(zhì)介導蛋白激酶C-α/絲裂原活化蛋白激酶(PKC-α/MAPK)通路從而阻斷白三烯B4產(chǎn)生,可顯著抑制逆向遷移的中性粒細胞從而減輕AP小鼠相關肺損傷[26]。整體而言,中性粒細胞逆向遷移在AP中的作用研究較少,具體分子機制和干預靶點等尚不明確,有待闡明。

三、NETs形成與AP

NETs是由活化的中性粒細胞通過向細胞外釋放由組蛋白、蛋白酶及顆粒蛋白組裝在脫聚的染色質(zhì)支架上的細胞外網(wǎng)狀結構[27],形成過程受多種信號通路的調(diào)控,如還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)等[28]。研究顯示,NETs廣泛介導AP炎癥反應、加劇AP嚴重程度。Merza等[29]首先發(fā)現(xiàn)在AP患者及小鼠外周血中發(fā)現(xiàn)NETs水平顯著升高,在胰腺組織中觀察到NETs明顯形成,并證實NETs通過激活腺泡細胞胰蛋白酶原活化加重胰腺組織損傷,誘發(fā)過度炎癥反應介導遠隔臟器損傷。多項臨床研究顯示,NETs形成水平與AP臨床預后呈正相關。筆者所在課題組發(fā)現(xiàn)CD177及成孔蛋白gasdermin D可介導中性粒細胞NETs形成,且循環(huán)血中性粒細胞CD177及gasdermin D水平與NETs水平、AP臨床預后密切相關,同樣顯示了NETs在AP臨床預后的關鍵作用[23,30]。

動物實驗顯示,脫氧核糖核酸酶預處理降解、抑制NETs形成過程重要的酶——肽基精氨酸脫亞胺酶4(peptidyl arginine deiminase 4, PAD4)活性或其他關鍵信號通路均可顯著抑制體內(nèi)NETs形成,減輕AP小鼠胰腺組織損傷,降低胰腺組織組蛋白表達水平[29,31]。筆者團隊前期研究發(fā)現(xiàn),在AP小鼠模型中給予鳶尾素、PD-1和CD177重組蛋白等干預均可有效抑制小鼠胰腺組織內(nèi)PAD4的表達,減少細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生,從而減少胰腺組織內(nèi)NETs形成并顯著改善AP小鼠胰腺損傷[23,30,32]。需要注意的是,近年來研究發(fā)現(xiàn)胰管中NETs的積累可能是導致胰管阻塞的另一種潛在機制,從而驅(qū)動胰腺炎癥發(fā)生[33]。

綜上所述,中性粒細胞廣泛參與了AP的發(fā)生和發(fā)展,影響AP患者預后。既往研究主要集中于中性粒細胞活化募集、NETs形成在AP中的作用,而對于中性粒細胞逆向遷移、中性粒細胞與其他細胞間交互作用等研究較少。此外,迄今尚缺乏有效的靶向中性粒細胞治療AP的臨床干預手段。未來研究可聚焦于中性粒細胞干預靶點篩選和臨床轉(zhuǎn)化,或探尋基于中性粒細胞的新型細胞療法,以期促進AP臨床診治療效,降低AP患者病死率。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突