郝 建(綜述)，何先弟(審校)

(蚌埠醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院ICU，安徽 蚌埠 233000)

中性粒細(xì)胞是血細(xì)胞中壽命最短的終末分化細(xì)胞，也是運(yùn)動(dòng)活潑、吞噬積極、胞質(zhì)內(nèi)富含毒性顆粒的炎性細(xì)胞，在機(jī)體的非特異性免疫防御中起重要作用。臨床上最常見(jiàn)的炎癥性疾病，究其發(fā)生與發(fā)展的細(xì)胞、分子機(jī)制都與中性粒細(xì)胞密切相關(guān)[1]。中性粒細(xì)胞凋亡后被完整地吞噬而不釋放細(xì)胞內(nèi)容物，從而可以減少中性粒細(xì)胞介導(dǎo)的機(jī)體炎癥損害，中性粒細(xì)胞的凋亡過(guò)程影響著炎癥的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。中性粒細(xì)胞凋亡有其特定的分子及代謝基礎(chǔ)，受機(jī)體多種因子的調(diào)節(jié)，與多種信號(hào)途徑有關(guān)，是炎癥消散的關(guān)鍵，也是機(jī)體自我限制炎性反應(yīng)的一種重要方式。

1 中性粒細(xì)胞凋亡的特征

中性粒細(xì)胞來(lái)源于骨髓的造血干細(xì)胞，在骨髓中分化發(fā)育后，進(jìn)入血液或組織。中性粒細(xì)胞是血細(xì)胞中壽命最短的終末分化細(xì)胞，也是機(jī)體最主要的炎性細(xì)胞。中性粒細(xì)胞凋亡分為兩種方式，一種是自發(fā)性凋亡，同其他的血細(xì)胞和組織細(xì)胞在凋亡的發(fā)生機(jī)制上有所不同，中性粒細(xì)胞從分化成熟開(kāi)始，就啟動(dòng)自發(fā)性凋亡程序；另一種是同其他細(xì)胞一樣，可能被某些因素(如Fas/FasL、腫瘤壞死因子/腫瘤壞死因子受體、細(xì)胞因子受體、饑餓等)激發(fā)誘導(dǎo)而加速其凋亡的進(jìn)程[2-3]。中性粒細(xì)胞凋亡是一個(gè)受多基因調(diào)控和眾多細(xì)胞因子及其他多種因素調(diào)節(jié)的復(fù)雜過(guò)程，在炎癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中起著至關(guān)重要的作用[4-6]。

2 中性粒細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制

中性粒細(xì)胞凋亡在炎性疾病演變過(guò)程中起重要作用，但中性粒細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制目前尚不完全清楚。最近研究表明，許多基因參與中性粒細(xì)胞凋亡的調(diào)節(jié)，凋亡中性粒細(xì)胞的內(nèi)在生化改變和細(xì)胞表面分子標(biāo)志物改變，是吞噬細(xì)胞識(shí)別，清除的基礎(chǔ)[7-9]。中性粒細(xì)胞凋亡的表達(dá)調(diào)控著細(xì)胞的命運(yùn)，細(xì)胞凋亡時(shí)有基因的不正常表達(dá)。Fas、FasL和p53在多數(shù)凋亡的中性粒細(xì)胞均有表達(dá)，與此相反，c-myc的表達(dá)減少[10]。在中性粒細(xì)胞懸液中應(yīng)用抗人Fas單抗可以促進(jìn)凋亡，而應(yīng)用抗FasL抗體卻有相反的作用。中性粒細(xì)胞之間的Fas和FasL的相互作用誘導(dǎo)的Fas的活化是中性粒細(xì)胞自發(fā)凋亡的機(jī)制之一。

中性粒細(xì)胞凋亡與白細(xì)胞介素(interleukin，IL)1β轉(zhuǎn)化酶家族密切相關(guān)。IL-1β轉(zhuǎn)化酶家族既能促進(jìn)新合成的pro-IL-1β轉(zhuǎn)化為有活性的IL-1β，又能裂解細(xì)胞內(nèi)維持結(jié)構(gòu)和功能的基質(zhì)蛋白，通過(guò)激活家族內(nèi)其他成員介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞凋亡與Ⅰ型環(huán)腺苷酸依賴性蛋白激酶的激活有關(guān)，且通過(guò)含半胱氨酸的胱天蛋白酶3(caspase-3)上游激活，而使環(huán)腺苷酸依賴性蛋白激酶發(fā)揮作用，研究還發(fā)現(xiàn)雖然并不是所有的caspase都在中性粒細(xì)胞上表達(dá)，但是caspase-3活性可在凋亡的中性粒細(xì)胞上被檢測(cè)到，并與形態(tài)和生化變化同步，證實(shí)了caspases的重要性[11-13]。也有研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用脂多糖、粒細(xì)胞集落刺激生物因子可使caspases和IL-1β在中性粒細(xì)胞上表達(dá)增加，從而使中性粒細(xì)胞凋亡表達(dá)趨緩，這種凋亡延遲作用可因阻斷蛋白質(zhì)的合成和應(yīng)用酪氨酸激酶而減弱[14]。

3 中性粒細(xì)胞凋亡的信號(hào)途徑

調(diào)控中性粒細(xì)胞凋亡的途徑主要包括胞外刺激、胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及核內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄的活化，其中以胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)為中性粒細(xì)胞凋亡的主要途徑[15-16]。中性粒細(xì)胞凋亡的信號(hào)途徑是在多種外界因素的作用下，受自身多種基因調(diào)控、眾多細(xì)胞因子參與、多條途徑獨(dú)立或交聯(lián)而形成的復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。目前的研究報(bào)道，關(guān)于中性粒細(xì)胞凋亡的信號(hào)途徑主要包括Fas/FasL通路、p38絲裂原激活蛋白激酶(mitogen activated protein kinase，MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路、p53依賴性通路、核因子κB存活蛋白通路、磷脂酰肌醇3-羥激酶(phosphoinositide-3-kinase PI3K)-Akt通路、胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路等。

3.1Fas/FasL信號(hào)途徑 Fas(CD95/APO-1)是腫瘤壞死因子/神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體家族。Fas蛋白N端在膜外，其配體結(jié)合前聚集域，在結(jié)合配體前即促使Fas自身三聚體化；C端在膜內(nèi)，有一段與細(xì)胞凋亡信號(hào)的傳遞密切相關(guān)的“死亡結(jié)構(gòu)域”，它由長(zhǎng)80個(gè)氨基酸的序列組成[17]。FasL為Ⅱ型跨膜糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子家族成員，有278個(gè)氨基酸長(zhǎng)，由胞質(zhì)區(qū)、跨膜區(qū)和胞膜外區(qū)組成。Fas/FasL信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑以Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白為其連接分子，F(xiàn)as與FasL結(jié)合可迅速激活相關(guān)蛋白酶的水解活性。中性粒細(xì)胞通過(guò)表達(dá)Fas和FasL，調(diào)控細(xì)胞凋亡，保持自身數(shù)量的穩(wěn)定。

3.2p38MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 MAPK是細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)傳遞者，參與了多種生理過(guò)程的調(diào)節(jié)。MAPK信號(hào)通路是多級(jí)激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，包括三個(gè)關(guān)鍵的激酶：MAPK、促分裂原活化的蛋白激酶激酶和促分裂原活化的蛋白激酶激酶激酶。真核細(xì)胞中已確定出4條MAPK 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，即胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶通路、c-Jun氨基端激酶通路、p38通路及胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶5通路[18]。其中p38信號(hào)途徑是MAPK家族中的重要組成部分，細(xì)胞外的多種應(yīng)激如放射線、紫外線、熱激蛋白、促炎因子、特定抗原等，可使p38MAPK活化。p38MAPK在凋亡、細(xì)胞因子產(chǎn)生、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)等方面起著重要作用，激活p38MAPK可能促進(jìn)中性粒細(xì)胞凋亡。

3.3p53依賴性通路 p53基因是一種抗癌基因，基因組DNA長(zhǎng)約20 kb，當(dāng)DNA受到損傷時(shí)急劇增加，使細(xì)胞周期進(jìn)一步運(yùn)轉(zhuǎn)受到抑制。p53被認(rèn)為是最重要的介導(dǎo)細(xì)胞凋亡基因[20]。大量研究表明，p53參與細(xì)胞生長(zhǎng)、分化及死亡的調(diào)控，與細(xì)胞凋亡有密切關(guān)系。p53介導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在調(diào)節(jié)細(xì)胞正常生命活動(dòng)中起重要作用，它與細(xì)胞內(nèi)其他信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路間的聯(lián)系十分復(fù)雜，其中p53參與調(diào)控的基因已超過(guò)160種。目前公認(rèn)p53蛋白參與的細(xì)胞凋亡通路有2條，即死亡受體通路和線粒體凋亡通路[19]。p53通過(guò)Bax/Bcl-2、Fas/Apol、胰島素樣生長(zhǎng)因子-BP3等蛋白調(diào)控細(xì)胞凋亡，通過(guò)腫瘤壞死因子受體等死亡信號(hào)受體途徑誘導(dǎo)凋亡。Bcl-2可阻止從線粒體釋放出來(lái)的凋亡形成因子(如細(xì)胞色素C等)而發(fā)揮抗凋亡功能；Bax可與位于線粒體上的電壓依賴性離子通道作用，介導(dǎo)細(xì)胞色素C的釋放；p53可通過(guò)Bax的表達(dá)水平上調(diào)，Bcl-2的表達(dá)下調(diào)，共同促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

3.4核因子κB存活蛋白途徑 核因子κB蛋白家族是一種具有多效性的轉(zhuǎn)錄因子，包括5個(gè)亞單位：Rel(cRel)、p65(RelA,核因子κB3)、RelB和p50(核因子κB1)、p52(核因子κB2)。細(xì)胞因子、細(xì)菌脂多糖等相關(guān)刺激均與核因子κB的活化有關(guān)，核因子κB調(diào)控參與早期的免疫反應(yīng)和炎性反應(yīng)各階段的許多分子，包括腫瘤壞死因子α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶、環(huán)加氧酶2、趨化因子、黏附分子、集落刺激因子等。研究發(fā)現(xiàn)，多種核因子κB抑制劑能促進(jìn)體外培養(yǎng)人血中性粒細(xì)胞的自發(fā)性凋亡，且呈現(xiàn)出時(shí)間依賴性和劑量依賴性，而對(duì)腫瘤壞死因子α誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞凋亡具有協(xié)同效應(yīng)[20]。核因子κB是調(diào)節(jié)控制中性粒細(xì)胞凋亡的重要的轉(zhuǎn)錄因子，炎性介質(zhì)所導(dǎo)致的中性粒細(xì)胞凋亡的延遲與核因子κB的激活有關(guān)。

3.5PI3K-Akt 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑 PI3K是由相對(duì)分子質(zhì)量110×103的催化亞基與85×103的調(diào)節(jié)亞基組成的二聚體蛋白，PI3K是一個(gè)復(fù)雜的大家族，根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為三類：Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，Ⅰ型PI3K又分為IA和IB兩個(gè)亞型，他們分別從G蛋白連接受體和酪氨酸激酶連接受體傳遞信號(hào)。PI3K信號(hào)參與繁殖、分化、凋亡和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)等多種代謝調(diào)節(jié)。Akt能直接使多種轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，作為PI3K信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路下游的一個(gè)效應(yīng)分子，通過(guò)對(duì)這些轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控，可以阻止凋亡基因的表達(dá)和加強(qiáng)抗凋亡基因的表達(dá)，從而使細(xì)胞存活。

4 中性粒細(xì)胞凋亡的檢測(cè)方法

中性粒細(xì)胞作為急性炎癥的重要指標(biāo)之一，其凋亡與體外循環(huán)、全身炎性反應(yīng)密切相關(guān)。中性粒細(xì)胞凋亡介導(dǎo)炎性反應(yīng)終止。中性粒細(xì)胞數(shù)量的檢測(cè)常規(guī)采用外周血白細(xì)胞計(jì)數(shù)，亦可進(jìn)行骨髓涂片、采用趨化試驗(yàn)和吞噬功能檢查，但這些都不能反映中性粒細(xì)胞吞噬殺滅病原體的復(fù)雜過(guò)程。采用流式細(xì)胞儀測(cè)定中性粒細(xì)胞的凋亡率，利用全血細(xì)胞計(jì)數(shù)儀測(cè)定中性粒細(xì)胞數(shù)量，利用酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定血漿彈性蛋白酶水平，利用透射電鏡觀察中性粒細(xì)胞凋亡細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化，從各個(gè)環(huán)節(jié)找出中性粒細(xì)胞功能失調(diào)的原因，為臨床診斷由中性粒細(xì)胞減少和功能失調(diào)所造成的疾病提供幫助[21]。

5 中性粒細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義

中性粒細(xì)胞是炎性反應(yīng)的重要標(biāo)志，在炎性反應(yīng)的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中起著至關(guān)重要的作用。正常生理情況下，中性粒細(xì)胞的增殖與凋亡保持動(dòng)態(tài)平衡，既有利于機(jī)體的防御反應(yīng)，又有利于炎性反應(yīng)的消散。適度地調(diào)控中性粒細(xì)胞凋亡信號(hào)或改變某些細(xì)胞信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，對(duì)于治療創(chuàng)傷、控制炎癥具有重要的意義[22]。采用有效方法調(diào)節(jié)炎性反應(yīng)，可以提高機(jī)體存活率，改善預(yù)后，增強(qiáng)治療效果。中性粒細(xì)胞凋亡是終止中性粒細(xì)胞介導(dǎo)炎性反應(yīng)的重要生物途徑，研究中性粒細(xì)胞凋亡機(jī)制有利于了解機(jī)體炎癥作用機(jī)制；研究中性粒細(xì)胞凋亡對(duì)機(jī)體的影響為藥物研發(fā)、臨床研究感染/炎性損傷等疾病的治療提供深入的理論指導(dǎo)。

6 小 結(jié)

中性粒細(xì)胞的轉(zhuǎn)歸直接影響著炎癥的進(jìn)展情況，它有兩種轉(zhuǎn)歸：凋亡和壞死。凋亡是對(duì)機(jī)體損傷最小的清除方式，也是促進(jìn)其炎癥消除的重要機(jī)制。凋亡的中性粒細(xì)胞內(nèi)雖然含有害物質(zhì)，但在功能上卻處于和外界隔離的狀態(tài)。如果凋亡延遲的中性粒細(xì)胞不能被巨噬細(xì)胞及時(shí)吞噬清除，接下來(lái)的中性粒細(xì)胞繼發(fā)性壞死可能會(huì)進(jìn)一步加大炎性反應(yīng)。適時(shí)適度地干預(yù)中性粒細(xì)胞凋亡的中間環(huán)節(jié)有可能成為治療膿毒癥新的措施。在炎癥早期從較高水平上對(duì)中性粒細(xì)胞的凋亡過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，可能對(duì)炎癥的控制達(dá)到較好的效果。核因子κB是中性粒細(xì)胞凋亡中的具有調(diào)控促炎因子基因表達(dá)作用的重要轉(zhuǎn)錄因子，是極具潛力的新型抗炎靶點(diǎn)。適度地應(yīng)用特異性的核因子κB抑制劑可能為膿毒癥的治療提供抗生素外的新型治療方法。

[1] Blagitz MG,Souza FN,Santos BP,etal.Function of milk polymorphonuclear neutrophil leukocytes in bovine mammary glands infected with Corynebacterium bovis[J].J Dairy Sci,2013,96(6):3750-3757.

[2] Dengler V,Downey GP,Tuder RM,etal.Neutrophil Intercellular Communication in Acute Lung Injury:Emerging Roles of Microparticles and Gap Junctions[J].Am J Respir Cell Mol Biol,2013.[Epub ahead of print].

[3] Osorio JS,Trevisi E,Ballou MA,etal.Effect of the level of maternal energy intake prepartum on immunometabolic markers,polymorphonuclear leukocyte function,and neutrophil gene network expression in neonatal Holstein heifer calves[J].J Dairy Sci,2013,96(6):3573-3587.

[4] Kalimo H,del Zoppo GJ,Paetau A,etal.Polymorphonuclear neutrophil infiltration into ischemic infarctions:myth or truth?[J].Acta Neuropathol,2013,125(3):313-316.

[5] Bian Z,Guo Y,Luo Y,etal.CD47deficiency does not impede polymorphonuclear neutrophil transmigration but attenuates granulopoiesis at the postacute stage of colitis[J].J Immunol,2013,190(1):411-417.

[6] 王曉龍,周向東.核轉(zhuǎn)錄因子-κB抑制因子對(duì)中性粒細(xì)胞凋亡的影響[J].中國(guó)老年學(xué)雜志,2010,30(2):194-196.

[7] Kang JH,Kim SS,Yang MP.Effect of parenteral l-alanyl-l-glutamine administration on phagocytic responses of polymorphonuclear neutrophilic leukocytes in dogs undergoing high-dose methylprednisolone sodium succinate treatment[J].Am J Vet Res,2012,73(9):1410-1417.

[8] Shi H,Yu HJ,Wang HY,etal.Topical administration of peroxiredoxin-6 on the cornea suppresses inflammation and neovascularization induced by ultraviolet radiation[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2012,53(13):8016-8028.

[9] Yano J,Kolls JK,Happel KI,etal.The acute neutrophil response mediated by S100 alarmins during vaginal Candida infections is independent of the Th17-pathway[J].PLoS One,2012,7(9):e46311.

[10] Hsieh SC,Huang MH,Tsai CY,etal.The expression of genes modulating programmed cell death in normal human polymorphonuclear neutrophils[J].Biochem Biophys Res Commun,1997,233(3):700-706.

[11] Ma HJ,Huang XL,Liu Y,etal.Sulfur dioxide attenuates LPS-induced acute lung injury via enhancing polymorphonuclear neutrophil apoptosis[J].Acta Pharmacol Sin,2012,33(8):983-990.

[12] Hoelker M,Salilew-Wondim D,Drillich M,etal.Transcriptional response of the bovine endometrium and embryo to endometrial polymorphonuclear neutrophil infiltration as an indicator of subclinical inflammation of the uterine environment[J].Reprod Fertil Dev,2012,24(6):778-793.

[13] Reino DC,Palange D,Feketeova E,etal.Activation of toll-like receptor 4 is necessary for trauma hemorrhagic shock-induced gut injury and polymorphonuclear neutrophil priming[J].Shock,2012,38(1):107-114.

[14] Baines KJ,Simpson JL,Bowden NA,etal.Differential gene expression and cytokine production from neutrophils in asthma phenotypes[J].Eur Respir J,2010,35(3):522-531.

[15] Wood LG,Garg ML,Gibson PG.A high-fat challenge increases airway inflammation and impairs bronchodilator recovery in asthma[J].J Allergy Clin Immunol,2011,127(5):1133-1140.

[16] Scott HA,Gibson PG,Garg ML,etal.Airway inflammation is augmented by obesity and fatty acids in asthma[J].Eur Respir J,2011,38(3):594-602.

[17] Baines KJ,Simpson JL,Wood LG,etal.Systemic upregulation of neutrophil α-defensins and serine proteases in neutrophilic asthma[J].Thorax,2011,66(11):942-947.

[18] 張國(guó)明,王禹,李天德,等.應(yīng)激活化蛋白激酶在大鼠缺血后適應(yīng)中的變化及其對(duì)細(xì)胞凋亡影響的研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2009,38(6):611-619.

[19] Morton JP,Kantidakis T,White RJ.RNA polymerase III transcription is repressed in response to the tumour suppressor ARF[J].Nucleic acids research,2007,35(9):3046-3052.

[20] Chen A,Seifert HS.Neisseria gonorrhoeae-mediated inhibition of apoptotic signalling in polymorphonuclear leukocytes[J].Infection Immunity,2011,79(11):4447-4458.

[21] 吳國(guó)榮,陳國(guó)千,王春新,等.重癥監(jiān)護(hù)病房患者中性粒細(xì)胞VCS參數(shù)檢測(cè)的臨床意義[J].中華醫(yī)院感染學(xué)雜志,2011,19:4054-4056.

[22] 姜麗娜,李柏青,姚春艷,等.Th1型和Th2型細(xì)胞因子對(duì)人中性粒細(xì)胞吞噬結(jié)核桿菌活性的影響[J].中華微生物學(xué)和免疫學(xué)雜志,2010,30(6):576-580.