中性粒細胞胞外誘捕網在肺部疾病中的研究進展

董慶華 尹建運 蘇 杭 黃 莉 丁 霞 倪 倩▲

1.蘭州大學第二臨床醫學院，甘肅蘭州 730000；2.蘭州大學第二醫院小兒腎病科，甘肅蘭州 730000；3.蘭州大學第二醫院小兒呼吸科，甘肅蘭州 730000

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

1 NETs 的形成

目前認為中性粒細胞的NETosis 有兩種模式：①裂解性NETs。中性粒細胞被刺激后，NADPH 氧化酶通過PKC 和Raf-MEK-ERK 信號通路激活，并隨后產生活性氧簇；之后，肽酰基精氨酸脫亞胺酶4 被激活，促進組蛋白瓜氨酸化引起染色質解聚。并且，髓過氧化物酶和彈性蛋白酶從細胞質嗜天青顆粒中釋放，然后易位到細胞核，促進染色質進一步解聚；隨后，核膜破裂，釋放染色質到細胞質中，與胞質蛋白混合[2]；最后，NETs 被釋放，中性粒細胞死亡。②非裂解性NETs。其形成是通過Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）2 和TLR4 獨立于NAPDH 氧化酶激活的補體受體識別刺激誘導的[3]；此外，釋放NETs 后的中性粒細胞仍保持細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，越來越多的學者認為NETs 的產生在肺部急性感染過程及后續的膿毒癥增加發病率和死亡率的發病機制中起著至關重要的作用[4]。

2.1 NETs 在急性感染中的作用

急性感染過程中，中性粒細胞在接受刺激后誘導氧化應激，尤其是NETs 的形成，可直接激活和損傷內皮細胞，削弱內皮屏障完整性。研究發現，嚴重相關感染性疾病患者中白細胞介素（interleukin，IL）-1β 和NETs 可能會形成前饋環[5]；并且，CLEC5A 和TLR2 可能作為NETs 形成的重要靶點，在SARS-CoV-2 誘導的肺部炎癥中起到關鍵作用[6]。除了直接損傷內皮細胞外，NETs 還可以通過影響肺泡上皮細胞自噬而促進急性肺損傷的發展[7]。此外，NETs 中細胞外DNA 及組蛋白等可以作為損傷相關分子模式，通過TLR 和NOD 樣受體信號通路激活免疫細胞，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揮它的直接損傷作用，并且可以通過影響細胞自噬促進病情發展，但單純地加速NETs 的分解似乎并不明智，可能會導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胞的壽命延長、遷移受損使其無法到達炎癥部位，但中性粒細胞的全身激活會通過NETs、活性氧和細胞因子的釋放導致嚴重的血管炎癥，進一步引起肺臟、肝臟和腎臟等器官的組織損傷。在NETs 促進血栓形成機制的研究中發現，細胞外DNA 和組蛋白提供了一個支架來募集紅細胞、血小板、白細胞和血漿蛋白，從而形成一個正反饋回路，增加體內和體外血栓形成[10]。此外，NETs 還可以觸發內皮重新編程為促炎和促血管生成表型，破壞內皮細胞的糖萼并增加內皮通透性，誘導抗凝系統的降解，上調促凝血內皮細胞表型的表達[11-12]。雖然，凝血功能障礙貫穿膿毒癥的病理、生理進展，但目前針對膿毒癥誘發凝血功能障礙的治療僅以對癥治療為主，尚無公認的有效抗凝策略。NETs 及其成分的干預措施有望成為疾病治療的新方向。

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

3 NETs 與慢性肺部疾病

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

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。通常認為，它是由Th-2 細胞介導的，以嚴重嗜酸性粒細胞炎癥為特征的過敏性疾病。然而，非嗜酸性粒細胞性哮喘存在一大亞群，其中中性粒細胞是活躍的參與者，在其發病機制中起重要作用。Chen 等[18]研究表明，NETs 可以刺激巨噬細胞分泌IL-1β，促進中性粒細胞在氣道中的浸潤，浸潤的中性粒細胞反過來產生NETs，NETs 可以放大NETs 和巨噬細胞引起的組織損傷，誘導和加重中性粒細胞哮喘。最近的研究還提出，NETs 可能與患者對吸入型皮質類固醇的無反應有關[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 可能發揮重要作用。

3.2 NETs 在COPD 中的作用

在COPD 患者中，持續的NETs 形成已被觀察到。對COPD 患者的痰液樣本進行研究發現，無論患者處于穩定期還是急性加重期，痰液中NETs 水平均明顯升高[20]。COPD 患者的炎癥反應中IL-6 反式信號轉導扮演了重要的作用，而流感嗜血桿菌誘導的NETosis 被確定為可溶性IL-6 受體水平升高的潛在機制[21]。Shin 等[22]還在哮喘-COPD 重疊的患者中發現了表達Ig 樣凝集素F 的中性粒細胞，這些表達了Ig樣凝集素F 的中細粒細胞上通過產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現顯示NETs 參與的慢性炎癥反應的認識，也證明了NETs 作為新型治療靶點的巨大前景。因此，有針對性地上調、下調、破壞或保護已經形成的NETs 可能會成為未來呼吸系統疾病的新療法。

4 NETs 與腫瘤相關肺疾病

直到近幾年，中性粒細胞在癌癥免疫學中受到的關注才變得更加廣泛。腫瘤微環境中產生的NETs 在維持腫瘤微環境及轉移性癌癥的播散中起重要作用。在乳腺癌肺轉移的研究中發現，乳腺癌細胞分泌組織蛋白酶C 可通過CTSC-PR3-IL-1β 軸調節中性粒細胞的募集和NETs 的形成從而降解血小板反應蛋白-1促進乳腺癌肺轉移[23]。此外，有研究表明，NETs 可以通過下調MIR503HG 的表達來激活NF-κB/NLRP3通路，從而促進非小細胞肺癌轉移，研究首次確定了NETs 通過對炎癥小體的激活促進癌癥轉移的作用[24]。另一項研究表明，化療期間形成的NETs 可以通過轉化生長因子-β 的激活賦予癌細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境與轉移性癌癥的播散，并且減少或預防癌癥轉移過程中的化療耐藥性，但無法評估人體內靶向治療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，目前已經提出了針對組蛋白及中性粒細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及同時降解這些產物帶來的后果。

臨床上常見的一些藥物也被發現可能對NETs的形成或降解起到一定作用，合理地運用這些藥物可能對疾病的預后帶來有利的影響。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細胞凋亡和細胞死亡來促進中性粒細胞存活減少NETs 的形成，減輕中性粒細胞在COPD 等炎癥性疾病中大量募集和活化引起的嚴重組織損傷[28]。研究發現，糖皮質激素可以減少NETs 形成[29]。表明糖皮質激素可能對減少NETs 的形成起到一定作用。在支氣管擴張癥和哮喘中，低劑量阿奇霉素治療與12 個月內痰液中NETs 的顯著降低有關[30]。

6 總結與展望

雖然目前的研究表明，NETs 可能在呼吸系統某些疾病的發病機制中起到一定作用，而且人體既然已經進化出了這個系統，表明NETs 的產生已被選擇，并且體外實驗結果很可能不能真實代表體內情況。因此，需要研究出能夠精確調控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物也可能帶來相應的副作用。除此之外，更多的臨床試驗研究NETs 在疾病發作、進展和消退期間的影響是非常必要的，可為開發潛在的治療干預措施提供重要貢獻。

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