中性粒细胞：从保护到致病的多种作用

中性粒细胞：从保护到致病的多种作用

中性粒细胞是血液中最丰富的白细胞，作为先天免疫的关键组成部分，在抗菌防御中发挥重要作用。然而，近年来的研究发现，中性粒细胞不仅具有保护性功能，还可能引发组织损伤、炎症和自身免疫病理等致病作用。本文将从多个角度探讨中性粒细胞的复杂功能及其在疾病中的作用。

基本信息

• 英文标题：The diverse roles of neutrophils from protection to pathogenesis
• 中文标题：中性粒细胞从保护到致病的多种作用
• 发表日期：2024年11月20日
• 文章类型：综述文章
• 所属期刊：Nature Immunology
• 文章作者：Rana Herro | H. Leighton Grimes

中性粒细胞的保护性和致病性作用

中性粒细胞是先天免疫反应的首批应答者和重要组成部分，能够快速而多样的发挥功能以对抗入侵病原体并维持组织稳态。它们通过吞噬作用、细胞内降解、释放颗粒和形成胞外陷阱来摧毁病原体。事实上，中性粒细胞拥有令人惊叹的抗菌肽和防御素武器库，并部署一系列氧化机制以消灭病原体。

• 当中性粒细胞产生对组织有毒的活性氧（ROS）、促炎、促血管生成和促纤维化介质时，它们可以具有致病性，从而促进多个器官的损伤和纤维化，并持续引发炎症和癌症。
• 相反，中性粒细胞通过吞噬作用和中性粒细胞胞外陷阱（NETosis）来杀死细菌和清除感染细胞，从而保护机体免受感染。
• 它们还可以通过依赖T细胞或不依赖T细胞的方式增强对癌症的杀伤作用，同时巡逻组织并发挥免疫监视功能以恢复稳态。

中性粒细胞的异质性和训练免疫

以前，中性粒细胞被认为是一个同质的细胞群体。现在普遍认识到，中性粒细胞表现出显著的表型和功能多样性。这种异质性通过具有独特表型标志、转录谱和功能特性的不同中性粒细胞亚群表现出来。环境因素可以影响中性粒细胞的异质性。事实上，微生物挑战或疫苗接种可以促进髓系细胞群体对后续相同或不同病原体感染的高度反应。这一过程被称为‘训练免疫’。

中性粒细胞的生成和死亡

中性粒细胞是短命的细胞，它们作为非活性细胞不断释放到血液中。在炎症期间，外部信号如粒细胞集落刺激因子（G-CSF）或CXCL12可以导致骨髓中的中性粒细胞迅速释放到感染部位，在那里它们被激活以增强细胞毒性和寿命，最终经历凋亡。未被激活的中性粒细胞会经历衰老，并在暴露于CXCL12后返回骨髓，在那里它们经历凋亡。

中性粒细胞在不同组织中的作用

在血管中

中性粒细胞对于抗菌防御是必不可少的。最近，位于中性粒细胞质膜上的机械传感器 PIEZO1 被证明在内皮迁移过程中通过诱导尖峰状 Ca2+ 信号发挥关键作用。这种机械感知机制显著增强了中性粒细胞进入组织时的杀菌功能。

在肺部

中性粒细胞释放大量促炎性细胞因子、趋化因子和脂质介质，这些物质招募并激活其他免疫细胞到感染或组织损伤的部位。中性粒细胞为免疫细胞（如肺泡巨噬细胞）提供发育信号，塑造其寿命，并在维持肺部稳态和免疫监视中发挥重要作用。

在骨中

在骨质疏松期间，尚不清楚由于骨髓中免疫细胞的年龄相关改变引起的炎症老化是否导致骨丢失。当中性粒细胞在肿瘤中表达转化生长因子（TGF）β1，或在哮喘患者的呼吸道、正常肠道以及炎症老化引起的骨质疏松的骨髓中时，它们共表达CCR5。

在心脏中

中性粒细胞在心血管疾病中发挥病理功能。使用低钾血症结合心肌梗死（MI）诱导的小鼠突发性心脏死亡模型，中性粒细胞耗竭通过调节脂钙素-2减少了室性心动过速的负担，脂钙素-2是一种已知可增加心肌细胞中ROS的防御蛋白。

在肿瘤微环境中

中性粒细胞在响应肿瘤细胞或周围免疫细胞表达的趋化因子时被招募到肿瘤微环境中。在肿瘤微环境中，中性粒细胞被称为肿瘤相关中性粒细胞（TANs）。TANs表现出表型和功能上的异质性，具有促肿瘤和抗肿瘤特性，具体取决于环境和肿瘤类型。

结论

中性粒细胞是一群异质性的细胞。它们通过表观遗传、转录组和蛋白质组的重新编程，能够高效地对其环境作出反应，从而发挥多样的功能，无论是保护性还是致病性。在稳态下，中性粒细胞的更新和补充通过宿主介导的反应与感染之间的微妙平衡不断维持。这种平衡的破坏会直接影响循环中的中性粒细胞数量、细胞迁移以及对感染的反应。中性粒细胞的耗竭可能是有害的；然而，删除致病性的中性粒细胞亚群是有益的。因此，分离这些功能多样的细胞以选择性地靶向亚群是至关重要的，增强保护性的同时抑制致病状态。描绘调控其发育、生存和功能的关键转录因子，无论是在稳态还是疾病期间，对于控制其可塑性和改善治疗策略至关重要，使中性粒细胞能够发挥保护和修复作用。

本文原文来自Nature Immunology，由生信菜鸟团专栏收录。