综述：中性粒细胞胞外陷阱（NETs）在感染和疾病中的释放：诊断与预后的关键指标

《European Journal of Pharmacology》：Neutrophil Extracellular Traps (NETs) Extrusion in Infection and Diseases: A Hallway for Diagnosis and Prognosis

NETosis是一种由中性粒细胞释放的胞外DNA陷阱机制，通过捕获和清除病原体发挥抗菌作用，但其过度积累与清除障碍会导致血栓、炎症等疾病。本文系统分析了NETs的形成机制、生物诱导子及受体、在器官损伤中的作用，并探讨了其在心血管疾病、癌症等中的双刃剑效应及潜在治疗靶点。

　　

穆罕默德·哈桑·纳西尔（Muhammad Hassan Nasir）|阿尼克·乌尔·雷赫曼（Aneeq Ur Rehman）|玛丽娜·宾特·尤索夫（Marina Bt Yusoff）|玛丽亚姆·伊萨克（Mariyam Ishaq）|阿利亚·阿尔卡蒂布（Alyaa Alkhateeb）|阿纳斯塔西娅·D·什科迪娜（Anastasiia D. Shkodina）|伊斯拉·努尔（Isra Noor）|坦泽尔·胡玛（Tanzeel Huma）|扎伊纳布·宾蒂·阿尼斯（Zainab Binty Anis）|乌代·Y.H. 阿卜杜拉（Uday Y.H. Abdullah）|阿提夫·阿明·贝格（Atif Amin Baig）

苏丹扎伊纳尔阿比丁大学（UniSZA）医学院，地址：Jalan Sultan Mahmud 20400，瓜拉登嘉楼，登嘉楼达鲁尔伊曼，马来西亚

摘要

一种名为NETosis的新机制能够释放中性粒细胞的细胞外陷阱（NETs），使中性粒细胞能够捕获微生物病原体并通过抗菌蛋白将其清除。NETs在微生物致病过程中起着重要作用，并与自身免疫、血管阻塞、心血管疾病、肺部疾病、代谢疾病和癌症有关。由于NETs对病理过程的双重影响，过去二十年里这一机制一直存在争议。已有许多研究探讨了NETs的益处和危害。本文旨在深入理解NETs的诱导机制及其诱导因素，揭示感染过程中产生的NETosis类型及其后果。NETs的积累及其清除失衡会促进疾病的发展，导致严重感染。尽管NETs结构有助于阻止病原体的扩散，但在某些病理情况下仍观察到其清除作用。关于NETs的免疫调节功能及其潜在信号机制，仍有许多未解之谜，需要进一步的实验研究来评估其分子机制和医疗应用，以实现既能利用NETs又能避免其负面影响的潜在治疗目标。

引言

中性粒细胞是人类先天免疫系统中的重要髓系白细胞，占白细胞的70%左右。它们在感染部位早期聚集，作为初始防御线杀死病原体（de Bont等人，2019年）。中性粒细胞缺乏的患者更容易受到真菌和细菌感染，且难以清除这些感染。成熟的中性粒细胞与未成熟的中性粒细胞的区别在于其胞质颗粒和核的叶状结构（Hoffbrand，2025年）。它们含有多种有效的抗菌物质。成熟的中性粒细胞在血液中循环，并在激活宿主免疫细胞、内皮细胞和受损的上皮细胞后被招募到感染部位（de Oliveira等人，2016年）。在感染部位被招募后，中性粒细胞会通过级联信号增强抗菌活性，以响应促炎因子（如细胞因子、真菌β-葡聚糖和细菌抗原）（Mayadas等人，2014年）。中性粒细胞的两种抗菌机制是吞噬作用（通过吞噬病原体进行细胞内杀伤）和脱颗粒作用（释放有效颗粒分子）。2004年，科学家发现了一种新的中性粒细胞策略：释放带有抗菌蛋白的线状中性粒细胞染色质。这一现象被称为NETosis，因其形成的细胞外陷阱（NETs）而得名（Brinkmann等人，2004年；de Bont等人，2019年）。NETs中的大量DNA来自细胞核，但这些线状结构还包含线粒体DNA（mtDNA）（Brinkmann等人，2004年）。NETs通过捕获难以被吞噬的大体积病原体来提高中性粒细胞的移动性和杀菌效率。NETs可预防细菌、真菌、病毒和寄生虫感染（Abdallah等人，2012年；Brinkmann等人，2004年；Saitoh等人，2012年；Urban等人，2006年）。

1996年，Takei等人通过研究phorbol-12-myristate-13-acetate（PMA）对中性粒细胞死亡和激活的影响时发现了NETs（Takei等人，1996年）。他们观察到不同于坏死和凋亡的独特形态变化，表明中性粒细胞存在另一种死亡途径。这种新途径中，中性粒细胞失去叶状核结构，DNA解聚，随后核膜和细胞膜在活性氧（ROS）的作用下破裂。因此，中性粒细胞死亡时会以NETs的形式释放整个核DNA（Delgado-Rizo等人，2017a；Takei等人，1996年）。后来Brinkmann等人阐明了NETosis的机制，并发现其具有杀菌效果（Brinkmann等人，2004年）。

自NETs被发现以来，由于其在不同感染情况下的多样效应，NETosis的机制仍存在争议。最近的研究表明，NETs可能导致血栓形成、自身免疫、自身炎症和代谢疾病，反映了其不良后果（Delgado-Rizo等人，2017a）。因此，本文旨在阐明NETosis的分子机制、其在感染、疾病和障碍中的作用、生物诱导因素和受体、对器官的影响以及未来的研究方向。

NETosis及其类型

NETosis类似于吞噬作用和脱颗粒作用，是中性粒细胞杀死入侵病原体的方式。中性粒细胞释放解聚的线状NETs，通过其中的抗菌蛋白捕获并中和病原体（Brinkmann等人，2004年；McDonald等人，2012年；Urban等人，2009年）。NETs是由解聚的粘性DNA构成的结构，在NETosis过程中体积可扩大3到5倍。这些NETs含有多种蛋白质。

NETs的分子机制

哺乳动物外周血中最常见的白细胞是中性粒细胞，它们是机体对抗病原体的第一道防线（Humphry和Armstrong，2022年）。中性粒细胞通过吞噬作用、脱颗粒作用和NETosis来杀死入侵的病原体（Gierlikowska等人，2021年）。NETs由覆盖有组蛋白和来自胞质颗粒的抗菌蛋白的DNA纤维组成，这些成分混合在细胞质中并释放出来。

NETs的生物诱导因素

NETs在血栓形成（Brinkmann和Zychlinsky，2007年；Matoszka等人，2012年）、纤维化疾病（Remijsen等人，2011年）、心血管疾病（Fuchs等人，2007年）和败血症（Brinkmann和Zychlinsky，2012年；Zawrotniak和Rapala-Kozik，2013年）等疾病的发病机制中起关键作用。NETs/NETosis可作为防御机制，在细胞外空间捕获并杀死细菌。然而，NETs也可能带来不良后果。

NETosis受体

NETs中的蛋白质成分负责杀死被捕获的微生物，从而恢复宿主的正常功能（Brinkmann和Zychlinsky，2012年）。中性粒细胞表面的受体（模式识别受体，PPRs）在触发细胞信号传导以产生细胞因子或趋化因子之前识别刺激，从而启动针对病原体的反应（Thomas和Schroder，2013年）。多种受体参与NETosis的形成，每种受体都有不同的作用。

微生物感染中的NETs形成

研究表明，NETs的形成与革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌及病毒有关（Branzk和Papayannopoulos，2013年；Delgado-Rizo等人，2017b）。

NETs在器官损伤中的作用

NETs通过释放含有来自中性粒细胞胞质颗粒的杀菌蛋白的染色质改变物来发挥重要的抗菌作用。这些NETs可以捕获不同微生物，防止其在体内扩散，从而增强宿主的防御机制。NETs的形成通常伴随着细胞死亡。

NETs对宿主的影响

当研究患有慢性肉芽肿病（CGD）的患者血液中的中性粒细胞时，发现NETs在宿主防御中起重要作用。这些患者的NADPH氧化酶发生突变，无法产生ROS。CGD患者常出现反复炎症，其中最常见的是曲霉菌感染。尽管基因治疗可以恢复中性粒细胞生成NETs的能力，但它们仍无法产生NETs（Bianchi等人，2009b）。

与NETs相关的疾病

NETosis的激活需要特定的刺激和机制。一些疾病和障碍与NETs的过度形成及其清除机制缺陷有关，包括炎症性疾病、自身免疫病理和血管或导管阻塞（Vorobjeva和Chernyak，2020b）。NETs对心血管疾病、炎症性疾病、自身免疫疾病和代谢障碍等疾病的发病率和死亡率有显著影响。

NETs的临床和诊断意义

NETosis标志物在心肌梗死和中风的发展中具有潜在价值，可作为诊断指标或治疗靶点。循环中的双链DNA水平升高与STEMI患者的梗死面积和ST段抬高相关。在接受经皮冠状动脉介入治疗的STEMI患者中，冠状动脉双链DNA水平比其他标志物更敏感。NETs在各个阶段都被检测到。

结论

现有证据表明，NETs的过度形成、清除功能障碍及其持续激活在多种临床情况下对疾病进程起着关键作用。NETs逐渐被视为疾病预后的新生物标志物，其在致病机制中的潜力为治疗提供了新的方向。系统性炎症是癌症的特征，炎症标志物可能在疾病诊断中发挥作用。

作者贡献声明 玛丽娜·宾特·尤索夫（Marina Bt Yusoff）：撰写初稿。 玛丽亚姆·伊萨克（Mariyam Ishaq）：撰写初稿。 阿利亚·阿尔卡蒂布（Alyaa Alkhateeb）：撰写初稿。 阿纳斯塔西娅·D·什科迪娜（Anastasiia D. Shkodina）：撰写初稿。 穆罕默德·哈桑·纳西尔（Muhammad Hassan Nasir）：撰写、审稿和编辑，概念构思。 阿尼克·乌尔·雷赫曼（Aneeq Ur Rehman）：撰写、审稿和编辑。 阿提夫·阿明·贝格（Atif Amin Baig）：撰写、审稿和编辑，监督，概念构思。 伊斯拉·努尔（Isra Noor）：撰写初稿。 坦泽尔·胡玛（Tanzeel Huma）：撰写初稿。

未引用的参考文献

Endut A等人，2010年。

伦理批准和参与同意

本研究不涉及患者数据，不适用。

数据与材料的可用性

本研究未生成任何数据。

资金支持

本研究未获得公共、商业或非营利机构的任何资助。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

我们感谢苏丹扎伊纳尔阿比丁大学和拉合尔大学提供期刊数据库的访问权限。