文献速递

中性粒细胞NETs通过捕获和杀死病原体以实现机体防御。第一关于NETs的研究发现，NETs通过传递高浓度的局部抗菌分子，实现隔离和杀死病原体的功能。随后的研究证实体内也会生成NETs以捕获细菌。在活体体内显微镜下观察到肝窦内的NETs能捕获大肠杆菌，且破坏NETs会促使细菌全身性扩散。此外，利用脱氧核糖核酸酶（DNase）干预金黄色葡萄球菌感染的小鼠后，有助于细菌从感染部位扩散至循环系统。同样的，在体内和体外实验中均能观察到真菌和病毒被NETs捕获。人源NETs和感染小鼠肺内NETs均能捕获白曲霉和烟曲霉；PMA激活的人源NETs也能在体外捕获HIV-1病毒，这一过程可被DNase抑制。到目前为止NETs结合/捕获病原体的分子机制尚不清楚，但越来越多的证据表明这种结构具有杀菌能力。一些体外研究发现，NETs杀死病原体依赖于其杀菌成分（如组蛋白）。此外，中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）能精准靶向定位福氏志贺氏菌的细菌毒力因子，最终在体外环境下杀死细菌。NETs内含有钙保护蛋白，其抑制作用降低了NETs的体外抗真菌活性。

与其他重要的机制相似，病原体也进化出了对抗和/或破坏NETs产生的能力，以实现生存。一些早期的NETs研究表明病原微生物中的DNA酶是一种毒力因子，会协助其逃离NETs的捕获，以增强传播性。此外，病原体释放的毒力因子具有抑制或诱导NETs的选择性作用。最近研究表明，金黄色葡萄球菌生物膜释放的致孔白细胞素PVL和HlgAB能诱导中性粒细胞死亡并释放其中的NETs。这究竟是一种裂解型NETs生成，还是单纯由孔重组分子引起的中性粒细胞裂解，目前尚无定论。然而，无论是体外还是体内实验中的慢性皮肤感染模型均显示，NETs释放过程与金黄色葡萄球菌生物膜的保持度二者具有相关性。

1. 急性炎症

感染期间，过度的NETs释放可能会造成组织损伤。最早的NETs研究表明，激活态血小板可以诱导中性粒细胞生成NETs，并导致大肠杆菌感染后的内皮损伤和器官损伤。其他研究也证实了NETs会造成组织损伤这一观点。急性呼吸窘迫综合征（ARDS）是一种广泛的炎症性肺损伤疾病，严重时可危及生命，常见的诱因为中性粒细胞与病原体的相互作用。用DNase I进行干预，或部分缺失PAD4（PAD4+/-）均可减少NETs的释放，从而减少细菌引起的急性肺损伤并提高生存率，而完全缺乏PAD4（PAD4-/-）将完全抑制NETs生成并减少肺损伤，但细菌负荷和炎症水平也随之相应增加。另有研究表明NETs中的组蛋白可能是造成内皮和上皮细胞损伤的毒性成分，NETs对肺上皮细胞的细胞毒性会随着组蛋白被抑制而降低，但并不受DNA被抑制的影响。在耐甲氧西林金黄色葡萄球菌的血流感染中，NETs可能诱导肝脏损伤，且DNase治疗也仅能减少部分损伤，这是由于DNase无法降解通过von Willebrand因子附着在血管壁上的组蛋白。事实上，在PAD4-/-和Elane-/-（NE-/-）小鼠中，金黄色葡萄球菌诱导的组织损伤几乎不存在，因为这些小鼠的中性粒细胞根本无法释放NETs。这些数据证实了在NADPH氧化酶依赖性的NETs生成中，NE会降解NETs中的N端组蛋白尾，且这一过程只适用于裂解型的NETs生成。与裂解型NETs生成相比，非裂解型的NETs释放对内皮细胞具有更强的免疫刺激作用，提示N端组蛋白尾可能对宿主细胞具有细胞毒性。组蛋白还参与循环系统中微聚集体的生成。胞外组蛋白激活TLR通路，导致凝血酶产生和血小板激活，并产生会损伤器官的微聚集物。此外，NETs在脓毒症患者和小鼠的循环系统中参与了血栓形成，这是一种新出现的血管闭塞和器官损伤的非典型机制。

中性粒细胞及其NETs在脓毒症中的作用仍不清楚。众所周知，中性粒细胞无法迁移到感染性病灶与病原体传播及脓毒症发病相关。然而，全身性的中性粒细胞激活会导致它们在继发性器官（如肺）中积累，从而通过包括NETs在内的机制造成周围器官损伤。因此，抑制NETs是一把双刃剑。重组人源DNA酶可以降解NETs，但同时会使细菌的清除时间延长，并加速小鼠的多重感染型脓毒症病理进程。PAD4-/-小鼠对脂多糖（LPS）诱导的内毒素血症表现出一定的保护作用，提示NETs在该模型中造成组织损伤（当然LPS并不具有生物活性使该模型具有局限性）。此外，当PAD4缺陷小鼠暴露于多种病原体时，对脓毒症并无保护作用。用DNA酶或组蛋白抗体对小鼠进行干预，同时结合抗生素，能减少了多重感染脓毒症小鼠的器官损伤，并提高生存率。此外，含NETs的高迁移率族蛋白B1（HMGB-1）通过激活caspase-1能诱导腹膜巨噬细胞焦亡（细胞死亡的一种形式）。以上研究表明，抗菌药和NETs活性抑制剂的联合使用可能是最小化NETs在脓毒症中造成组织损伤的策略，且面对大量且多样的毒性产物时，单用DNase似乎不足以减少组织损伤。

关于NETs的清除研究较少，有研究认为内源性DNase只是简单地分解NETs。然而，这可能会释放其中的毒性蛋白。也许还有其他的清除机制。源于健康非ARDS患者单核细胞的巨噬细胞能有效地吞噬NETs及凋亡的中性粒细胞。此外，AMP激活的蛋白激酶（一种在巨噬细胞中调节细胞能量产生的代谢传感器），或中和支气管-肺泡灌洗液中的HMGB1，均有利于巨噬细胞胞葬作用和NETs清除。这是限制ARDS中NETs诱发炎症反应并导致器官损伤的主要保护策略。

2. 慢性炎症

持续的中性粒细胞积聚及NETs释放也是一些慢性炎症疾病的特征。在囊性纤维化（CF）和慢性阻塞性肺疾病（COPD）等慢性呼吸系统疾病中，中性粒细胞及其NETs通过阻塞气道导致肺功能降低。肺部慢性感染和痰液内丰富的中性粒细胞蛋白及DNA（二者均为NETs组分）相关。在CF和COPD患者中均观察到持续的NETs生成，并与炎症及疾病严重程度相关。在CF和COPD患者中，反复感染十分常见，因此NETs到底是好是坏尚不明确。囊性纤维化过程中，患者肺部常存在铜绿假单胞菌，会诱导NETs的生成。但一些分离的铜绿假单胞菌对NETs具有耐药性，NETs可能诱导肺内的纤维化，并成为细菌的繁殖龛。CF受试者的中性粒细胞由于凋亡率减少而存活时间更长，会形成更多的NETs。NETs除了引起直接损伤外，还向巨噬细胞提供促炎刺激，使CF受试者的炎症反应增强。值得关注的是，吸入重组DNA酶治疗虽然有助于溶解CF患者的痰液，也能改善CF小鼠的肺功能，但应用DNA酶治疗会释放高活性酶和组蛋白等有毒分子，可能会造成肺上皮细胞损伤。因此，DNA酶用于辅助祛痰的疗效及副作用仍需进一步评估。

中性粒细胞及其NETs在自身免疫性疾病中也发挥关键作用。自身免疫性疾病是免疫系统对自身抗原不耐受的病理状态，会过度激活免疫应答，如自身抗体和自身反应性淋巴细胞。这种状态会使组织逐渐恶化，并最终导致器官衰竭和死亡。 NETs可能在自身免疫性疾病的起始阶段发挥重要作用，它将细胞内的内源性成分暴露给免疫系统，从而加剧炎症甚至导致自身抗体的产生。系统性红斑狼疮（SLE）和类风湿性关节炎患者血清和滑膜液中NETs水平均有升高。

在研究中，除了健康对照组外，SLE患者的循环系统内有明显的低密度粒细胞群，能增强自发产生NETs的能力。因此SLE患者血清中有高水平的抗核糖核蛋白及抗DNA抗体，类风湿性关节炎患者有针对瓜氨酸化蛋白的自身抗体，如组蛋白。

NETs在SLE中的作用十分复杂。在狼疮小鼠模型中，可以通过阻断线粒体ROS的产生来阻断NETs生成，以降低疾病的严重程度，但不表达NADPH氧化酶的小鼠会表现出更严重的病理状态。这一矛盾可以通过一项研究解释，该研究表明SLE患者循环系统内的NETs来源于非裂解型NETs的生成，而非裂解型NETs的生成与NADPH氧化酶无关。这同时也解释了为什么患有慢性肉芽肿疾病的个体无法通过NADPH氧化酶产生ROS，但仍能产生NETs，并有发展为SLE的倾向。此外，由于DNA酶损伤和DNA清除减少，部分SLE患者体内的NETs会积累。尽管这些疾病明确表明中性粒细胞来源的自身抗原是潜在的介质，但也有研究得出相反的结果。一旦疾病确定，靶向NETs治疗是否会成为一种可行的医疗干预手段依然有待研究。

确定一个过程并没有发生十分重要。实际上，在正常的伤口修复过程中，中性粒细胞参与其中但不产生NETs。受损细胞释放DAMPs后，中性粒细胞被募集到损伤部位清除细胞碎片。中性粒细胞的酶活性（激活血管内皮生长因子的基质金属蛋白酶）对于受损组织的血管重建和/或组织修复细胞的募集和激活很重要。中性粒细胞在发挥其功能后会被巨噬细胞清除，从而释放抗炎细胞因子，或者重新进入循环系统（这一过程被称为反向迁移），返回骨髓并凋亡。避免中性粒细胞积留在炎症部位至关重要，因为这会影响愈合过程。正常愈合过程中，中性粒细胞释放的NETs很少。尽管NETs聚集可能通过降解痛风小鼠模型中的细胞因子和趋化因子，利于炎症的消退，但NETs依然可能会阻碍糖尿病患者的伤口愈合。这一机制可以解释痛风患者由尿酸单钠晶体引起的急性炎症发作的自发缓解。

抑制NETs可能对某些疾病有好处，但免疫系统的进化是为了帮助人类生存，根据达尔文的进化理论，NETs的产生是自然选择的结果，因此，NETs的作用可能大于破坏。当然，许多的NETs不良影响均发生在由过去2至3代人的不良行为（富含脂肪的饮食、吸烟、酒精等）所引发的疾病中，使这些疾病成为“非自然疾病”。即便如此，我们仍然需要找到有效的方法来阻止NETs释放，而不是寄希望于通过单纯解决DNA来使组蛋白和蛋白酶立即失活。最后，我们的观点是，宿主已经进化到制造NETs来捕获和杀死病原体，而病原体也已经进化到产生DNA酶来阻碍这一重要的抗菌防御机制，这是十分重要的平衡。干扰这一途径可能会促使病原体不受宿主免疫的影响，产生不良后果。

返回搜狐，查看更多