中性粒細(xì)胞與急性胰腺炎

韓菲 路國(guó)濤

揚(yáng)州大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科胰腺中心,揚(yáng)州胰腺病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,揚(yáng)州 225001

【提要】 中性粒細(xì)胞活化和持續(xù)浸潤(rùn)是AP胰腺損傷和炎癥反應(yīng)的主要決定因素之一。本文闡述中性粒細(xì)胞在AP中的最新研究進(jìn)展,聚焦中性粒細(xì)胞的活化、募集、浸潤(rùn)、遷移、逆向遷移及中性粒細(xì)胞胞外陷阱等在AP中的作用,為未來(lái)精準(zhǔn)靶向中性粒細(xì)胞治療AP的新策略提供理論依據(jù)。

中性粒細(xì)胞是人體血液循環(huán)中數(shù)量最多的免疫細(xì)胞,主要具有趨化性、吞噬作用、抗菌作用、脫顆粒和中性粒細(xì)胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)等生物學(xué)功能[1-2],也可介導(dǎo)膿毒癥、AP、COVID-19、自身免疫性疾病等多種疾病的炎癥發(fā)作期的組織損傷。其中AP是一種突發(fā)的、多變的胰腺局部或彌漫性的炎癥性疾病,可能進(jìn)展為合并嚴(yán)重的全身炎癥反應(yīng)、胰腺壞死和多器官功能衰竭的SAP,其發(fā)病機(jī)制與炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答激活息息相關(guān)。免疫細(xì)胞介導(dǎo)的機(jī)體過(guò)度炎癥反應(yīng)是SAP發(fā)生、進(jìn)展的關(guān)鍵[3]。胰腺組織中性粒細(xì)胞募集是AP發(fā)展的關(guān)鍵因素。AP時(shí),募集浸潤(rùn)至胰腺組織的中性粒細(xì)胞通過(guò)釋放活性氧[4]、酶[5-6]、腫瘤壞死因子-α[7]等,促進(jìn)腺泡細(xì)胞死亡,導(dǎo)致胰腺組織損傷。本文結(jié)合筆者團(tuán)隊(duì)對(duì)中性粒細(xì)胞在AP發(fā)病機(jī)制中的研究及文獻(xiàn)報(bào)道,闡述中性粒細(xì)胞活化、募集、浸潤(rùn)、遷移、逆向遷移和NETs在AP發(fā)生和發(fā)展中的作用,為精準(zhǔn)靶向中性粒細(xì)胞早期治療AP的新策略提供理論依據(jù)。

一、中性粒細(xì)胞活化、募集與AP

中性粒細(xì)胞活化、募集為AP炎癥損傷中同時(shí)發(fā)生的過(guò)程,在AP炎癥損傷的發(fā)生、進(jìn)展和消退中起著重要作用。AP損傷早期,中性粒細(xì)胞穿過(guò)血管內(nèi)皮細(xì)胞時(shí)即出現(xiàn)部分活化,募集至損傷胰腺組織,隨后中性粒細(xì)胞表面受體與促炎信號(hào)相結(jié)合,誘導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致其完全活化。而在活化的動(dòng)態(tài)過(guò)程中,中性粒細(xì)胞受體與內(nèi)皮細(xì)胞配體相互作用,促進(jìn)中性粒細(xì)胞滾動(dòng)、黏附、爬行和遷移,最終浸潤(rùn)至各臟器組織,介導(dǎo)胰腺局部組織和遠(yuǎn)隔多臟器損傷[2,8]。現(xiàn)有的證據(jù)顯示,活化T細(xì)胞核因子3、整合素淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1以及多種趨化因子受體或配體(CXCR2、CXCL4、CXCL2等)介導(dǎo)了AP中性粒細(xì)胞的活化募集[9-13]。多項(xiàng)臨床研究也證實(shí),AP患者外周血中性粒細(xì)胞早期激活標(biāo)志物CD69、中性粒細(xì)胞活化標(biāo)志物髓過(guò)氧化物酶(myeloperoxidase, MPO)表達(dá)均顯著升高[14-15],揭示了中性粒細(xì)胞活化、募集與AP患者早期診斷、治療和臨床預(yù)后具有密切相關(guān)性[16-17]。

此外,研究表明AP小鼠胰腺組織浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞的數(shù)量顯著增高,且中性粒細(xì)胞為AP小鼠胰腺組織內(nèi)最早募集、浸潤(rùn)數(shù)量最多的免疫細(xì)胞[18]。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí),浸潤(rùn)的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基加重AP并導(dǎo)致機(jī)體局部及全身并發(fā)癥[19],而中性粒細(xì)胞耗竭可使AP小鼠胰腺和肺組織中MPO活性降低、小鼠胰腺及肺組織的炎性損傷減輕[20]。清除浸潤(rùn)胰腺組織的中性粒細(xì)胞也可顯著降低AP小鼠胰蛋白酶原活化,減輕胰腺組織損傷[21]。筆者所在課題組分別使用急性炎癥消退階段產(chǎn)生的生物活性產(chǎn)物保護(hù)素D1(programmed death 1,PD-1)[22]和白細(xì)胞抗原6超基因家族成員CD177重組蛋白[23]干預(yù)AP小鼠模型后,發(fā)現(xiàn)AP小鼠胰腺組織內(nèi)中性粒細(xì)胞的募集、浸潤(rùn)顯著減少,小鼠胰腺組織損傷及炎癥反應(yīng)顯著減輕。

二、中性粒細(xì)胞逆向遷移與AP

傳統(tǒng)意義上中性粒細(xì)胞遷移是從血液到組織,但募集浸潤(rùn)至胰腺組織的中性粒細(xì)胞也可通過(guò)反向跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移的方式回到循環(huán)系統(tǒng)中,從而引起全身炎癥和對(duì)其他遠(yuǎn)端器官的組織損傷,此過(guò)程為AP相關(guān)的中性粒細(xì)胞逆向遷移[2]。逆向遷移的中性粒細(xì)胞產(chǎn)生并釋放活性氧的功能顯著增強(qiáng),加劇了機(jī)體全身炎癥反應(yīng)和其他器官組織損傷[24]。研究顯示,在AP小鼠模型及AP患者外周血中均發(fā)現(xiàn)了反向跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移的中性粒細(xì)胞,且其與AP引起的肺損傷嚴(yán)重程度呈正比[25]。交界黏附分子-C(junctional adhesion molecule-C, JAM-C)在促進(jìn)反向跨內(nèi)皮細(xì)胞遷移的中性粒細(xì)胞中起關(guān)鍵作用。與正常組織比較,AP小鼠損傷胰腺組織內(nèi)JAM-C水平下調(diào),且其表達(dá)水平與中性粒細(xì)胞逆向遷移增加和肺損傷嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)[25]。敲除JAM-C可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞逆向遷移增加,且AP小鼠出現(xiàn)更嚴(yán)重的肺損傷和全身炎癥[25]。此外,抑制神經(jīng)肽P物質(zhì)介導(dǎo)蛋白激酶C-α/絲裂原活化蛋白激酶(PKC-α/MAPK)通路從而阻斷白三烯B4產(chǎn)生,可顯著抑制逆向遷移的中性粒細(xì)胞從而減輕AP小鼠相關(guān)肺損傷[26]。整體而言,中性粒細(xì)胞逆向遷移在AP中的作用研究較少,具體分子機(jī)制和干預(yù)靶點(diǎn)等尚不明確,有待闡明。

三、NETs形成與AP

NETs是由活化的中性粒細(xì)胞通過(guò)向細(xì)胞外釋放由組蛋白、蛋白酶及顆粒蛋白組裝在脫聚的染色質(zhì)支架上的細(xì)胞外網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[27],形成過(guò)程受多種信號(hào)通路的調(diào)控,如還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate,NADPH)等[28]。研究顯示,NETs廣泛介導(dǎo)AP炎癥反應(yīng)、加劇AP嚴(yán)重程度。Merza等[29]首先發(fā)現(xiàn)在AP患者及小鼠外周血中發(fā)現(xiàn)NETs水平顯著升高,在胰腺組織中觀察到NETs明顯形成,并證實(shí)NETs通過(guò)激活腺泡細(xì)胞胰蛋白酶原活化加重胰腺組織損傷,誘發(fā)過(guò)度炎癥反應(yīng)介導(dǎo)遠(yuǎn)隔臟器損傷。多項(xiàng)臨床研究顯示,NETs形成水平與AP臨床預(yù)后呈正相關(guān)。筆者所在課題組發(fā)現(xiàn)CD177及成孔蛋白gasdermin D可介導(dǎo)中性粒細(xì)胞NETs形成,且循環(huán)血中性粒細(xì)胞CD177及gasdermin D水平與NETs水平、AP臨床預(yù)后密切相關(guān),同樣顯示了NETs在AP臨床預(yù)后的關(guān)鍵作用[23,30]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,脫氧核糖核酸酶預(yù)處理降解、抑制NETs形成過(guò)程重要的酶——肽基精氨酸脫亞胺酶4(peptidyl arginine deiminase 4, PAD4)活性或其他關(guān)鍵信號(hào)通路均可顯著抑制體內(nèi)NETs形成,減輕AP小鼠胰腺組織損傷,降低胰腺組織組蛋白表達(dá)水平[29,31]。筆者團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn),在AP小鼠模型中給予鳶尾素、PD-1和CD177重組蛋白等干預(yù)均可有效抑制小鼠胰腺組織內(nèi)PAD4的表達(dá),減少細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生,從而減少胰腺組織內(nèi)NETs形成并顯著改善AP小鼠胰腺損傷[23,30,32]。需要注意的是,近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)胰管中NETs的積累可能是導(dǎo)致胰管阻塞的另一種潛在機(jī)制,從而驅(qū)動(dòng)胰腺炎癥發(fā)生[33]。

綜上所述,中性粒細(xì)胞廣泛參與了AP的發(fā)生和發(fā)展,影響AP患者預(yù)后。既往研究主要集中于中性粒細(xì)胞活化募集、NETs形成在AP中的作用,而對(duì)于中性粒細(xì)胞逆向遷移、中性粒細(xì)胞與其他細(xì)胞間交互作用等研究較少。此外,迄今尚缺乏有效的靶向中性粒細(xì)胞治療AP的臨床干預(yù)手段。未來(lái)研究可聚焦于中性粒細(xì)胞干預(yù)靶點(diǎn)篩選和臨床轉(zhuǎn)化,或探尋基于中性粒細(xì)胞的新型細(xì)胞療法,以期促進(jìn)AP臨床診治療效,降低AP患者病死率。

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