中性粒细胞胞外诱捕网在肺部疾病中的研究进展

董庆华 尹建运 苏 杭 黄 莉 丁 霞 倪 倩▲

1.兰州大学第二临床医学院，甘肃兰州 730000；2.兰州大学第二医院小儿肾病科，甘肃兰州 730000；3.兰州大学第二医院小儿呼吸科，甘肃兰州 730000

近年来，人们发现中性粒细胞相关的一个新机制：中性粒细胞受到刺激后失去内膜，并随之产生一种染色质纤维网状结构，这个结构被称为中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs）。NETs 以细胞外DNA 为骨架，其间镶嵌有组蛋白、中性粒细胞弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、α-防御素、NADPH 氧化酶和髓过氧化物酶[1]。NETs 产生的过程被称为中性粒细胞胞外诱捕网凋零（neutrophil extracellular traps apoptosis，NETosis）。NETs 最初作为中性粒细胞的第二种抗菌机制被发现，认为其完善了中性粒细胞的抗菌作用，然而越来越多的研究显示，肺部疾病过程中NETs 的过度产生可能与疾病的严重程度密切相关。

1 NETs 的形成

目前认为中性粒细胞的NETosis 有两种模式：①裂解性NETs。中性粒细胞被刺激后，NADPH 氧化酶通过PKC 和Raf-MEK-ERK 信号通路激活，并随后产生活性氧簇；之后，肽酰基精氨酸脱亚胺酶4 被激活，促进组蛋白瓜氨酸化引起染色质解聚。并且，髓过氧化物酶和弹性蛋白酶从细胞质嗜天青颗粒中释放，然后易位到细胞核，促进染色质进一步解聚；随后，核膜破裂，释放染色质到细胞质中，与胞质蛋白混合[2]；最后，NETs 被释放，中性粒细胞死亡。②非裂解性NETs。其形成是通过Toll 样受体（Toll-like receptor，TLR）2 和TLR4 独立于NAPDH 氧化酶激活的补体受体识别刺激诱导的[3]；此外，释放NETs 后的中性粒细胞仍保持细胞核膜和胞膜的完整性，保留了对病原微生物的趋化作用及吞噬能力，并且寿命没有受到影响。

2 NETs 与急性肺部疾病

NETs 在细菌、病毒、真菌早期感染过程中均有一定积极作用。虽然NETs 可以保护宿主免受微生物的侵害，但过度的NETosis 可能对宿主有害[1]。随着研究的深入，越来越多的学者认为NETs 的产生在肺部急性感染过程及后续的脓毒症增加发病率和死亡率的发病机制中起着至关重要的作用[4]。

2.1 NETs 在急性感染中的作用

急性感染过程中，中性粒细胞在接受刺激后诱导氧化应激，尤其是NETs 的形成，可直接激活和损伤内皮细胞，削弱内皮屏障完整性。研究发现，严重相关感染性疾病患者中白细胞介素（interleukin，IL）-1β 和NETs 可能会形成前馈环[5]；并且，CLEC5A 和TLR2 可能作为NETs 形成的重要靶点，在SARS-CoV-2 诱导的肺部炎症中起到关键作用[6]。除了直接损伤内皮细胞外，NETs 还可以通过影响肺泡上皮细胞自噬而促进急性肺损伤的发展[7]。此外，NETs 中细胞外DNA 及组蛋白等可以作为损伤相关分子模式，通过TLR 和NOD 样受体信号通路激活免疫细胞，组蛋白还有助于高水平IL-6、IL-10、肿瘤坏死因子-α 的形成[8-9]。总的来说，必须意识到NETs 可能在急性感染的同时甚至更早就开始发挥它的直接损伤作用，并且可以通过影响细胞自噬促进病情发展，但单纯地加速NETs 的分解似乎并不明智，可能会导致其他有毒颗粒蛋白的释放。

2.2 NETs 在脓毒症中的作用

在脓毒症期间中性粒细胞的寿命延长、迁移受损使其无法到达炎症部位，但中性粒细胞的全身激活会通过NETs、活性氧和细胞因子的释放导致严重的血管炎症，进一步引起肺脏、肝脏和肾脏等器官的组织损伤。在NETs 促进血栓形成机制的研究中发现，细胞外DNA 和组蛋白提供了一个支架来募集红细胞、血小板、白细胞和血浆蛋白，从而形成一个正反馈回路，增加体内和体外血栓形成[10]。此外，NETs 还可以触发内皮重新编程为促炎和促血管生成表型，破坏内皮细胞的糖萼并增加内皮通透性，诱导抗凝系统的降解，上调促凝血内皮细胞表型的表达[11-12]。虽然，凝血功能障碍贯穿脓毒症的病理、生理进展，但目前针对脓毒症诱发凝血功能障碍的治疗仅以对症治疗为主，尚无公认的有效抗凝策略。NETs 及其成分的干预措施有望成为疾病治疗的新方向。

事实上，NETs 过度产生不仅会促进疾病的发展，而且其作为抗菌物质也存在一定的缺陷。NETs 的抗菌活性在清除生物膜细菌方面无效，使得耐甲氧西林金黄色葡萄球菌可以通过使中性粒细胞向形成NETs倾斜从而实现免疫逃避[13]。最近的研究还发现，支原体可以诱导NETs 释放，并分泌核酸酶裂解NETs 的DNA 支架，以此获取复制必需的核苷酸前体，从而促进感染[14]。这表明NETs 不仅可能会增强生物膜感染，而且还可能会为病原体的复制提供原料。

3 NETs 与慢性肺部疾病

中性粒细胞炎症作为慢性气道疾病的一个特征，被认为是最难以理解和靶向治疗的；然而高达50%的症状性哮喘、60%～80%的慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary diseases，COPD）和70%的支气管扩张可能被归类为中性粒细胞炎症[15-17]。NETosis 作为中性粒细胞炎症中的重要组成成分，也被认为参与了慢性气道炎症和肺实质破坏。

3.1 NETs 在哮喘中的作用

哮喘是成人和儿童中最常见的慢性呼吸道疾病之一。通常认为，它是由Th-2 细胞介导的，以严重嗜酸性粒细胞炎症为特征的过敏性疾病。然而，非嗜酸性粒细胞性哮喘存在一大亚群，其中中性粒细胞是活跃的参与者，在其发病机制中起重要作用。Chen 等[18]研究表明，NETs 可以刺激巨噬细胞分泌IL-1β，促进中性粒细胞在气道中的浸润，浸润的中性粒细胞反过来产生NETs，NETs 可以放大NETs 和巨噬细胞引起的组织损伤，诱导和加重中性粒细胞哮喘。最近的研究还提出，NETs 可能与患者对吸入型皮质类固醇的无反应有关[19]。总之，以上研究表明哮喘患者中可能存在NETs 的过度生成，特别在激素不敏感哮喘的患者中NETs 可能发挥重要作用。

3.2 NETs 在COPD 中的作用

在COPD 患者中，持续的NETs 形成已被观察到。对COPD 患者的痰液样本进行研究发现，无论患者处于稳定期还是急性加重期，痰液中NETs 水平均明显升高[20]。COPD 患者的炎症反应中IL-6 反式信号转导扮演了重要的作用，而流感嗜血杆菌诱导的NETosis 被确定为可溶性IL-6 受体水平升高的潜在机制[21]。Shin 等[22]还在哮喘-COPD 重叠的患者中发现了表达Ig 样凝集素F 的中性粒细胞，这些表达了Ig样凝集素F 的中细粒细胞上通过产生高水平的半胱氨酰白三烯和NETs 来加重2 型和3 型气道炎症。

越来越多的炎症通路的发现显示NETs 参与的慢性炎症反应的认识，也证明了NETs 作为新型治疗靶点的巨大前景。因此，有针对性地上调、下调、破坏或保护已经形成的NETs 可能会成为未来呼吸系统疾病的新疗法。

4 NETs 与肿瘤相关肺疾病

直到近几年，中性粒细胞在癌症免疫学中受到的关注才变得更加广泛。肿瘤微环境中产生的NETs 在维持肿瘤微环境及转移性癌症的播散中起重要作用。在乳腺癌肺转移的研究中发现，乳腺癌细胞分泌组织蛋白酶C 可通过CTSC-PR3-IL-1β 轴调节中性粒细胞的募集和NETs 的形成从而降解血小板反应蛋白-1促进乳腺癌肺转移[23]。此外，有研究表明，NETs 可以通过下调MIR503HG 的表达来激活NF-κB/NLRP3通路，从而促进非小细胞肺癌转移，研究首次确定了NETs 通过对炎症小体的激活促进癌症转移的作用[24]。另一项研究表明，化疗期间形成的NETs 可以通过转化生长因子-β 的激活赋予癌细胞对化疗药物的耐药性[25]。

综上所述，针对NETs 的靶向治疗可能限制肿瘤微环境与转移性癌症的播散，并且减少或预防癌症转移过程中的化疗耐药性，但无法评估人体内靶向治疗NETs 会带来怎样的后果。因此，需要更多的临床试验来推动该方面的进展。

5 针对NETs 的治疗措施

近年来，NETs 中的颗粒蛋白组分也被越来越多的研究证实可能在肺部疾病中发挥作用。然而，临床目前提出的DNase 治疗仅只是简单地切碎NETs 的DNA 骨架部分减少了损伤。虽然，目前已经提出了针对组蛋白及中性粒细胞弹性蛋白酶的治疗[26-27]；但还需要更多的研究来明确使用这些药物的时机及同时降解这些产物带来的后果。

临床上常见的一些药物也被发现可能对NETs的形成或降解起到一定作用，合理地运用这些药物可能对疾病的预后带来有利的影响。一种新型吸入磷酸二酯酶4 抑制剂被证明可以通过减少自发细胞凋亡和细胞死亡来促进中性粒细胞存活减少NETs 的形成，减轻中性粒细胞在COPD 等炎症性疾病中大量募集和活化引起的严重组织损伤[28]。研究发现，糖皮质激素可以减少NETs 形成[29]。表明糖皮质激素可能对减少NETs 的形成起到一定作用。在支气管扩张症和哮喘中，低剂量阿奇霉素治疗与12 个月内痰液中NETs 的显著降低有关[30]。

6 总结与展望

虽然目前的研究表明，NETs 可能在呼吸系统某些疾病的发病机制中起到一定作用，而且人体既然已经进化出了这个系统，表明NETs 的产生已被选择，并且体外实验结果很可能不能真实代表体内情况。因此，需要研究出能够精确调控NETs 释放和降解的方法，而不仅仅是通过降解DNA 加速其代谢，因为组蛋白及其他产物也可能带来相应的副作用。除此之外，更多的临床试验研究NETs 在疾病发作、进展和消退期间的影响是非常必要的，可为开发潜在的治疗干预措施提供重要贡献。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。