中性粒细胞胞外诱捕网及其在肺部炎症性疾病中的作用研究进展

杨霞，宁宗

(广西医科大学第一附属医院，南宁530021)

2004年，Brinkmann等首次报道了一种新型的中性粒细胞抗菌方式，即中性粒细胞胞外诱捕网 (NETs)。其主要由组蛋白、DNA和弹性蛋白酶以及髓过氧化物酶(MPO)等酶类构成，在机体抗感染防御过程中发挥至关重要的作用[1]。当机体受到病原微生物入侵时，NETs可以借助于其特殊的以DNA为主体的纤维丝网状结构来快速、有效的捕获病原体，限制炎症扩散，发挥强大的免疫防御等功能[2]。最新研究发现，NETs与炎症相关性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤等的发生发展过程密切相关，已成为临床研究的焦点和热点问题之一[3，4]。但NETs作为一把“双刃剑”，其形成和降解的失衡会影响疾病的最终转归，异常过度形成的NETs会加剧局部组织器官的进一步损害[5]。现就NETs及其在肺部炎症性疾病中的作用研究进展综述如下。

1 NETs的形成、降解与信号通路

1.1 NETs的形成与降解 NETs的形成与降解过程复杂，目前仍未完全阐明。研究发现，诸多因素可以诱导中性粒细胞形成NETs，如病原微生物(细菌、病毒等)、12-十四酸佛波酯-13-乙酸盐(PMA)、脂多糖(LPS)、白细胞介素8(IL-8)、高迁移率族蛋白B1(HMGB1)等[6～8]。最新研究发现，血清淀粉样蛋白A(SAA)可在体外促使中性粒细胞产生NETs[9]，其作用机制与SAA可以诱导中性粒细胞形成活性氧簇(ROS)密切相关；再者，活化的FCγ受体Ⅲb(FCγRⅢb)可以显著诱导NETs的形成[10]。另一方面，NETs的降解亦受多因素的影响。作为DNA骨架所构成的复合物， 研究发现脱氧核糖核酸酶(DNase)在NETs 的降解过程中发挥至关重要的作用[11]。Qiu等[12]通过分离小鼠血清，观察小鼠血清DNase Ⅰ对NETs的降解情况，结果发现予以烟草烟雾暴露后小鼠血清对NETs的降解能力显著减弱。此外，研究发现抗双链DNA抗体水平与NETs的降解过程密切相关，参与系统性红斑狼疮的发生发展过程[13]。

1.2 NETs形成的信号通路 当机体受到侵害时，中性粒细胞大量聚集，启动炎症反应，导致机体炎症失衡；而中性粒细胞的激活又会引起ROS的大量产生，导致出现氧化应急状态。此过程中可以涉及多种信号通路的参与。研究发现，NETs 可以被多种物质所诱导，比如机体内源性产物以及病原体来源的分子信号等。而且，不同刺激物所涉及的机制亦不尽相同。Toll样受体(TLRs)是进化中一个保守的模式识别受体(PRRs) 家族。TLRs受体主要存在于巨噬细胞和中性粒细胞表面，其激活可以导致巨噬细胞和中性粒细胞分泌大量致炎性细胞因子[14]。研究发现，TLR4/NF-κB信号通路参与机体的致炎过程，TLR4可以识别抗原相关性分子模式，促进大量致炎性细胞因子如IL-6、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等分泌，进而启动免疫应答反应[15]。此外，NETs成分(组蛋白/DNA复合物)亦可诱导血小板高表达的TLR4受体，并将其趋化至肺组织，激活中性粒细胞，参与NETs生成的调控[16]。这些提示TLR-4作为炎症反应网络系统中急性炎症损伤的扳机点，参与NETs生成的调控过程。另外，调控NETs网形成的信号途径亦与Raf-MEK-ERK途径有关[17]。NETs网通过NADPH蛋白酶和RAF-MEK-ERK信号途径引起细胞核核包膜和颗粒膜溶解，导致DNA与颗粒状抗微生物蛋白质结合，进而排至细胞外发挥作用。研究发现，在中性粒细胞弹性蛋白酶基因敲除的小鼠体内无法形成NETs[18]；此外，中性粒细胞内源性抑制物抑制中性粒细胞，亦可阻断NETs的形成[4]。

2 NETs在肺部炎症性疾病中的作用

2.1 急性肺损伤(ALI)/急性呼吸窘迫综合征(ARDS) ALI是由多种诱因所引起的以急性、进行性呼吸功能不全为特点的一种常见的临床危重症，其严重阶段表现为ARDS，主要表现为呼吸窘迫和进行性低氧血症。由于其病因及发病机制复杂，目前病死率依旧居高不下，严重影响患者的生命质量[19]。尽管进行了不懈的临床和实验研究，ALI/ARDS的发病机制仍未完全阐明。目前认为，ALI的发生发展过程与过度炎症反应密切相关[20]。其中，NETs在ALI/ARDS致病机制中发挥着关键性作用[21]。张玥等[22]采用盲肠结扎穿孔手术制备脓毒症动物模型，结果发现脓毒症小鼠血浆中NETs的含量明显升高，且与肺组织病理学改变相符合，血浆NETs的含量与肺组织的损伤程度相关。上述结果提示，大量的NETs是脓毒症小鼠肺组织损伤的重要原因之一。Keshari等[23]研究发现，全身性炎症反应综合征患者血清中炎症细胞因子，如IL-1β、TNF-β和 IL-8 等可以与NETs一起协同介导ALI的发生发展过程。此外，最新研究也进一步阐明，维持NETs的动态平衡对ALI的预防具有重要的指导作用[24]，可能成为潜在的治疗靶点。

2.2 慢性阻塞性肺疾病(COPD) COPD是一种以不完全可逆的气流阻塞为主要特征的慢性肺部炎症性疾病，其发病机制目前尚无完全阐明，但与长期暴露在烟草烟雾环境及吸入有害气体、有害颗粒等所致的慢性气道炎症密切有关。临床研究发现，在稳定期COPD患者痰中可检测到大量NETs的形成，且与患者的肺功能损害程度密切相关[25]，提示NETs在COPD的慢性气道炎症中发挥关键性作用。Obermayer等[26]研究发现，COPD患者痰中检测到的胞外DNA与体外诱导中性粒细胞产生的NETs结构相似，进一步证实了NETs参与COPD慢性气道炎症的病理生理过程。

2.3 其他肺部炎症性疾病 目前研究显示，NETs与多种肺部炎症性疾病如囊性纤维化(CF)、微生物病原体感染性疾病等相关。CF可以影响身体多处器官，其中以肺部所受的影响最为严重。Marcos等[27]发现，在CF内发现了NETs存在的证据。治疗方面，采用DNase靶向消除NETs亦可以达到治疗CF的目的[28]。但是，另有研究显示在流感病毒感染所致继发性细菌感染时，流感病毒不仅可以诱导NETs的大量产生，而且还可以显著增强细菌的增殖能力，上述双重感染必然导致更多的NETs形成以及肺组织病变的进一步加重。因此，NETs的过度表达对肺部炎症的发生和发展具有重要的作用[29]。

综上所述，作为继中性粒细胞吞噬、分泌相关细胞因子以及脱颗粒等作用之后的新型有效的抗菌屏障，NETs能够调节生理性的免疫防御，限制感染的扩散，在机体的抗感染防御机制中发挥关键性的作用，与各种肺部炎症性疾病如ALI/ARDS、COPD等的发生发展过程密切相关。尽管目前其作用机制尚不明确，但相信随着研究的不断深入开展，NETs极有可能为肺部炎症性疾病的临床防治提供新的靶点和方法。