中性粒细胞激活和脱颗粒在慢性气道疾病中的作用

中性粒细胞激活和脱颗粒在慢性气道疾病中的作用


2024年3月29日发(作者:华为s7pro参数)

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·699·

.国夕卜报道.

中性粒细胞激活和脱颗粒在慢性气道疾病中的作用

RichardLohLi

Cher安晓静洪群英

许多慢性气道疾病足以中性粒细胞参与为主的。这些疾

病包括慢性阻塞性肺疾病(chronic

obstructive

pulmonary

disease。c()PD),支气管哮喘(简称哮喘)的一些亚型。像激素

抵抗性哮喘和致死性哮喘。支气管扩张,囊性纤维化。闭塞性

细支气管炎。在COPD中,气道中中性粒细胞的数量与

COPD的严重程度和肺功能的降低相关D-z3。虽然最近一项

配对meta分析提示结果通常如此¨],但是似乎各研究组别

患者间存在很大的异质性。这些结果表明中性粒细胞参与

了COPD的发病,但具体的作用机制是不同的。本篇综述就

中性粒细胞的生物学特别是其激活在C()PD中的致病机制

展开讨论。

中性粒细胞的产生和生理转归

血液循环中的中性粒细胞的半衰期仅为6~8h,以外周

血中性粒细胞平均计数为(2.5~7.5)×109/L计算。这就需

要骨髓每天至少向血液释放(5~10)×10“中性粒细胞。它

们由共同的祖细胞如巨噬细胞分化而来。当通过对它们转

录谱的分析发现其拥有相当复杂的中性粒细胞转录组,它们

起源于多种的转录因子,蛋白质和受体表达…。与血小板和

红细胞不同。中性粒细胞随机地从骨髓、肝和脾中清除出血

循环,而与年龄无关。

2中性粒细胞的迁移

中性粒细胞“感知”吞噬诱饵的能力惊人,能在极细微的

趋化梯度下迁移。在C()l,D患者气道中的中性粒细胞主要

由白三烯B.(LTBl)/高亲和力的LTB4受体系统和白介素8

(IL-8)/趋化因子受体CXCRl和CXCR2系统来趋化。

Woolhouse和他的同事通过比较COPD患者中是否有口I抗

胰蛋白酶缺陷发现.有a。抗胰蛋白酶缺陷患者痰中含大量的

LTB4和IL-8[61。和II。一8相比,I。T&对所有的中性粒细胞

都有显著的趋化作用。但Maneechotesuwan和他的同事发

现,哮喘患者快速撤掉吸入的激素会使哮喘加剧.病情加重

前患者痰中的中性粒细胞和IL一8的浓度增加i6J,这和以前的

报道不同,当吸入的类固醇类药物量逐渐减少时,痰中嗜酸

粒细胞数目增加。

3中性粒细胞的激活和消退

触发中性粒细胞脱颗粒和呼吸爆发的过程分两个时相,

包括最初的“启动”以及紧随其后的“激活”。中性粒细胞在

最初接触诸如外源性表面活性物,活化的内皮细胞或者脂多

DOIl

10.3760/cma.j.issn.1673—436X.2009.01

1.016

作者单位;马来西亚Pcnang医学院内科(Richard

I.oh

Li

Cher),

200032上海。复旦大学附属中山医院呼吸科(安晓静、洪群英)

万方数据

糖等刺激后,在大多数促分泌剂的作用下,仅发生脱颗粒。

“启动”过程在血循环内发生。使中性粒细胞滞留在肺微血管

内。在诸如感染等次级刺激的作用下。它们被活化。随后被募

集进入组织内。如果没有受到进一步刺激,这些中性粒细胞

又恢复到“去启动”状态,并返回循环池中呈静止状态。这就

可以解释在某些状态下有大量的中性粒细胞在肺内积聚,但

未引起明显的肺损伤。虽然这种假设需更进一步的证实,但

我们在健康受试者身上发现,单次给予低剂量细菌脂多糖所

诱发的中性粒细胞性炎症是短暂的,主要表现为细胞的动

员,其分泌脱颗粒性介质的作用并未加强【7J。

中性粒细胞为体内专职的吞噬细胞,在被激活后。通过

脱颗粒过程释放细胞毒性和调节性介质。中性粒细胞拥有

大景的颗粒,这些颗粒中有大多数黏附分子、受体和诸如溶

菌酶和蛋白酶这类天然抗菌剂的前体物质。这些颗粒对胞

内的Ca”浓度的敏感性不同,从而使脱颗粒呈分级模式进

行…。吞噬作用依赖于多成分的NADPH氧化酶的激活,以

产生超氧阴离子和杀菌物质。既往认为在这个过程中释放

出的氧自由剂对摄入的病原体有直接的毒性作用,但现在发

现它的更主要作用在于间接调节吞噬小体内的环境,使之更

适于中性蛋白酶消化小泡内容物凹]。

当激活的中性粒细胞出现凋亡,即程序性死亡,中性粒

细胞性炎症开始消退。凋亡的中性粒细胞被活化的巨噬细

胞识别并吞噬。吞噬过程的一种机制是凋亡细胞表面的氧

化型磷酸化酰丝胺酸和巨噬细胞表面的B型清道夫受体

CD36相互作用‘”]。这种吞噬是安全有效清除有可能危害机

体的中性粒细胞的基本过程。它标志着炎症开始消退。

4中性粒细胞对气道和肺的损害

目前已有足够的提示中性粒细胞数的增加、活化作用的

增强和颗粒内标志性物质的释放是COPD可能的致病机

制…]。中性粒细胞产生的介质中,中性粒细胞弹性蛋白酶

(NE)被认为是最有可能的致病物质。NE作用底物广泛。它

可以降解多种结构和调节蛋白,像弹力蛋白。纤维连接蛋白,

胶原,a,抗胰蛋白酶和基质金属蛋白酶的组织抑制因子等。

但气道损伤和这些介质之间的因果关系有待进一步认证。

例如Fujimoto和他的同事发现C()PD的恶化与气道炎症分

子的增加有关。这些炎症分子不仅由中性粒细胞介导,嗜酸

粒细胞和肥大细胞也参与其中[1“。而在急性肺损伤(AI,I)

和急性呼吸窘迫综合征中.NE和肺损伤之间有清楚的因果

关系,与COPD不同。Kodama和他的同事发现肺损伤越严

重的患者其血浆中的NE水平也越高,提示血浆中的NE可

被用来预测ALI的演变[1“。

细胞生物学研究发现NE主要贮存在嗜苯胺蓝颗粒中,

·700·

属于不易通过胞吐作用释放的初级囊泡,形成于中性粒细胞

成熟的晚期(像明胶酶和分泌颗粒)[1“。这就解释了为什么

激活的中性粒细胞只释放一小部分的NE(~2%)。因此,

NE真正释放来自中性粒细胞的死亡,而不是脱颗粒。对

ALI的研究似乎也支持这种观点。Naylor和他的同事最近

设计了一个非常巧妙的实验。把中性粒细胞和从临床分离出

的无被膜流感嗜血杆菌一起在体外孵育,并不能杀死这些病

原菌,但中性粒细胞坏死时释放的大量的像弹性酶这样的组

织毒素却可以杀灭这些细菌[1“。因流感嗜血杆菌在慢性肺

病患者中是常见感染细菌,这一结果和COPD关系密切。

中性粒细胞的存活时间延长进而使炎症过程延长被认

为是引起肺损伤机制的另一种假说。几项研究的一些结果

证明了这种情况发生的可能性。Walmsley和他的同事发现

低氧可以抑制由HIF-1口-依赖的核因子出活性介导的中性

粒细胞的凋亡[1“。这种低氧情况可出现在脓胸以及COPD

患者气肿腔隙。通过抑制其凋亡。中性粒细胞功能期被延

长,期间仍具吞噬和细胞毒活性。Pang和他的同事发现支气

管扩张患者痰液中的中性粒细胞可持续性分泌大量的IL-8

和IL-I卢,导致其在气管腔内的募集和活化被自身持续性激

活。而不依赖于炎症反应的起始刺激,在这种情况下也可导

致中性粒细胞的存活延长,持续的活化引起肺损伤[1”。最

近,Kirkham和他的同事发现人巨噬细胞在羰基或香烟作用

下可能通过氧化剂改变基质蛋白或分裂巨噬细胞消除受体,

从而改变细胞外基质蛋白。显著下稠其吞噬凋亡中性粒细胞

的能力[1“。此结果进一步支持吸烟和COPD病程演进密切

相关的观点。

另外的观点认为除先天免疫外,中性粒细胞也以其他方

式参与炎症。中性粒细胞可产生CXCLl0/y干扰素一诱导的

蛋白-10,这种蛋白作为重要的炎症趋化因子可活化自然杀伤

细胞和Thl细胞[I“,从而使这些细胞能够消化并向树突细

胞提呈抗原片段。事实上,一项研究发现成熟的中性粒细胞

可以“转分化”成巨噬细胞样细胞,能够在炎症部位参与消退

和修复[2…。这些发现提示中性粒细胞在调节先天免疫和获

得性免疫方面发挥着重要的作用。在健康受试者中,用加大

剂量的吸入细菌内毒素进行激发后。循环血流中CD4+和

CD8+细胞的比例发生了改变,提示优先募集分泌7干扰素

的T细胞可进入组织并且有发现在接下来的一周多的时间

内,它们仍将出现在血流中[2“。随后的研究表明,在健康受

试者再次吸入内毒素进行再激发4周后,其气道内的中性粒

细胞减少,提示中性粒细胞与先天免疫反应之后的获得性免

疫相关雎“。

尽管中性粒细胞在COPD发病中的作用尚有待进一步

证实,最近有发现CD8+T细胞也参与了COPD的发病.为

这两种免疫细胞在COPD中的关系提供了可信的假说[。“。

5结论

中性粒细胞功能显然是多样而复杂的,它在连接先天性

免疫和获得性免疫方面发挥着重要的作用。在慢性气道疾

病,特别是在COPD中的致病作用与它所具有的持续。活化

和消退”的特性有关。Curtis和他的同事在此基础上提出了

万方数据

Goldiloeks假说,并把它延伸到别的先天性免疫和获得性免

疫系统相关的细胞[2“。这种假说宣称,当获得性免疫反应存

在任何一种异常时肺部炎症即会过度和(或)时间延长,这种

异常包括当需要控制某种感染时获得性免疫无效或通过先

天免疫调节作用使肺部炎症过度或时间延长。针对中性粒

细胞的理想的治疗策略应是不损害其免疫防御作用的情况

下避免其潜在的破坏作用。这是一种精细的平衡,只有不断

了解中性粒细胞的细胞生物学功能,才能在不久的将来实现

这个想法。

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(收稿日期:2009—03—30)

简讯.

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