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中性粒细胞胞外诱捕网研究进展和启示

更新时间:2009-03-28

中性粒细胞是人体内数量最多的免疫细胞,并且是第一线的防御细胞。中性粒细胞可通过吞噬作用、脱颗粒作用杀灭病原微生物[1]。2004年,Brinkmann V等[2]首次发现中性粒细胞还可以通过一种全新的行为杀灭病原体:当中性粒细胞与病原体相遇时,中性粒细胞释放出网状结构的物质,将病原体捕获并杀灭。这种网状结构主要骨架是构成染色质的DNA和组蛋白以及从嗜中性颗粒释放出来的抗菌肽。这种网状结构称为中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil extracellular traps ,NETs),NETs形成常伴中性粒细胞的死亡,这种形成且伴随中性粒细胞死亡的过程称之为NETosis。中性粒细胞在免疫病原体的终末阶段,以一种及其悲壮的方式自毁并释放其细胞核中的染色质、组蛋白等物质作为最后的武器杀灭敌人。虽然NETs对人体抵抗病原体入侵发挥着积极作用,但病原体也通过各种途径逃逸NETs的捕杀,NETs本身对机体也是一把双刃剑。本文主要从NETs的形成、免疫机制、病原体对NETs的逃逸机制、NETs引起的病理损伤等方面介绍NETs研究的进展和启示。

1 组蛋白参与NETs的免疫过程

中性粒细胞以NETosis为代价,限制并杀灭病原体。通过体外实验,NETs的杀菌特性已经被清晰地展示出来:捕捉,限制扩散,被暴露于抗菌因子,被杀灭。这些抗菌因子包括人们所熟知的来自中性粒细胞嗜中性颗粒的抗菌肽,还有人们并未预料到的组蛋白。其实,早已有研究表明组蛋白是强有力的抗菌因子。组蛋白如何有效实施其抗菌行为一直是个未解之谜。最新的研究证实中性粒细胞组蛋白精氨酸残基瓜氨酸化修饰后,细胞染色质结构变得松弛,呈现去致密化结构[3];另外,中性粒细胞弹性蛋白酶在染色质去致密化中所起的作用也被阐明[8],这种丝氨酸蛋白酶能够裂解组蛋白,而组蛋白的裂解可能也与染色质的去致密化有关,这种染色质的去致密化是NETs形成的中心环节。因此,NETs的形成让组蛋白有了发挥杀菌功能的机会。

2 NETosis并不是细胞凋亡的另一个称呼

NETosis和凋亡是两个完全不同的过程。两个过程最显著的不同点就是细胞核的变化。核膜的崩解,染色质的膨胀和去致密作用是NETosis的特点,抗菌肽从嗜中性颗粒释放出来,混入、黏附于松散的染色质;随着质膜的破裂崩解,以上成分从中性粒细胞释放出来,即 NETs[4]。在机体受到微生物的威胁或出现类败血症反应时,NETosis程序启动,一方面可增强宿主防御功能,另一方面可导致炎症损伤。相比之下,细胞凋亡的特点是DNA的碎裂和细胞核的浓缩,而没有质膜崩解和NETs的释放,这一过程没有防疫功能,但也不会导致炎性损伤,反而有助于减轻炎症。 还有一种细胞死亡的程序叫做坏死,DNA并不从细胞核释放出来,但是细胞核失去了其叶状形态。NETosis、凋亡和坏死都是细胞死亡过程,但NETosis显然与另外两种细胞死亡机制明显不同。但最近的研究发现,NETs释放后中性粒细胞不一定死。Yousefi等[5]在一项研究中发现,中性粒细胞被粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)致敏,再用脂多糖(LPS)或 C5a激活并释放线粒体源NETs,依然有生物学活性。利用嗜酸性粒细胞进行相同的实验呈现相同的现象。因此Yousefi等认为只释放线粒体源DNA而保留核DNA则细胞可保留其功能。然而,yipp等人[6]的研究质疑这一推测,在他们的研究中发现,释放核DNA形成NETs后,中性粒细胞仍然有活性。这些嗜中性粒细胞接受金黄色葡萄球菌的刺激后就进入了一个快速NETosis机制,NETs通过囊泡机制释放。这些研究中所使用的刺激不同,因此,中性粒细胞接受刺激不同,可能发生不同形式的NETosis。

3 活性氧(ROS)促进NETs形成

NETs的形成与活性氧的产生密切相关,而活性氧的产生又是 NADPH氧化酶活化后的作用结果。NADPH氧化酶基因缺陷的慢性肉芽肿(CGD)患者容易遭受严重感染,从其体内分离出来的中性粒细胞不能形成NETs,但用H2O2刺激后能产生NETs[7]。髓过氧化物酶(MPO)是活性氧产生过程中的另外一种关键酶,这种酶缺乏也能导致NETs形成障碍[8]。Parker等研究表明 MPO是佛波酯(PMA)刺激依赖的 NETosis(PMA-stimulated NETosis)所必须,阻断 MPO 可以降低PMA-stimulated NETosis水平,MPO基因缺陷者的中性粒细胞PMA-stimulated NETosis形成障碍,而只需正常 MPO 3%的活性就足以驱动PMA-stimulated NETosis。Parker[9] 等还发现NETs上附着有MPO存在,并且只有在存在MPO和H2O2的情况下 NETs才具备杀菌功能,因此推测NET-MPO-H2O2系统产生的HOCl与杀菌作用关系密切。以上这些证据显示活性氧在NETs形成过程中起着关键作用。

在传统逻辑中,“类比推理是根据两个(或两类)对象在一系列属性上相同或相似,而且已知其中的对象还具有其他特定属性,由此推出另一个对象也具有同样的其他特定属性的结论。[2]”在这个定义中,类比的对象可以是个别的事物,也可以是一类事物,还可以是两种观点或理论。这种对类比对象的描述是简单的定性说明,缺乏细致的分析。类比所依据的是事物属性方面的相似性,没有进一步探讨类比对象在结构上的相似性。可见国内逻辑学领域对类比推理研究还相对薄弱,既缺乏深耕也较少远拓,尤其是对人工智能中类比推理的研究成果关注不够。

4 细菌对NETs并非完全无能为力

[5]Yousefi S, Mihalache C, Kozlowski E, et al. Viable neutrophils release mitochondrial DNA t o form neutrophil extracellular traps[J]. Cell Death Differ,2009,16(11):1438–1444。

5 NETs是一把双刃剑

治疗后,患者呼吸困难、心率改善明显,生命体征平稳,平均动脉压、动脉血气分析具有明显好转,为显效;患者呼吸频率、心率、生命体征有所改善,平均动脉压、动脉血气分析有一定好转,为有效;患者呼吸频率、心率、生命体征、平均动脉压、动脉血气分析没有任何变化,为无效;治疗后,患者死亡,为死亡。总有效率=显效率+有效率。

综上所述,NETs的形成是一个独特的和令人着迷的免疫学现象,对NETs的分析能让我们更深入的洞悉生物学的原理,细胞的死亡、染色质结构的调控、核膜的崩解、膜的行为动力学特征等。然而,中性粒细胞是一种短命的终末分化细胞,很难从基因水平进行操控,随着新技术的发展,NETs形成的机制必将得以更深入的阐述。NADPH氧化酶同系物在全身各器官都有广泛的表达,活性氧作为信号分子的观念被普遍接受。今后对NETs的研究重点将是解密活性氧在NETs形成过程中的作用机制。病原体针对NETs的免疫逃逸现象证明了NETs在天然免疫中的重要作用,深入研究病原体逃逸NETs的分子机制,也可以为感染性疾病的防治提供新的研究方向。另外,NETs是一把双刃剑,体内过度形成NETs与许多疾病病理过程有关。因此,要保证有效杀灭病原体且损伤最小化,及必须对 NETs形成进行适度调控,这是NETs基础研究与临床结合的重要结合点。

[1]夏杰,王蓉.病原体逃逸中性粒细胞胞外诱捕网机制[J].微生物学杂志,2015,35(6):86-89.

参考文献:

[2]Brinkmann V, Reichard U, Goosmann C, et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria[J].Science, 2004(303):1532–1535.

存货预算的编制为企业用于采购及仓储方面提供了使用标准及界限,是成本管理的重要内容。在当前的粮食仓储企业中,很多企业的存货预算编制工作的地位较低,导致预算管理缺乏可控性、可靠性,无法充分发挥预算管理的实际效用,成本管理方面存在一定的风险[5]。在一部分企业中,预算数据的来源缺乏真实性,部分预算人员并没有对当前的市场环境进行充分的调研,导致预算与实际脱轨,使预算管理的准确度降低。

[8] Papayannopoulos V, Metzler KD, Hakkim A, Zychlinsky A. Neutrophil elastase and myelop eroxidase regulate the formation of neutrophil extr acellular traps[J]. J Cell Biol,2010,191(3):677-91.

[4]周剑涛,何香,夏瑾燕.细胞外诱捕网介导的抗微生物途径[J].生物学通报,2009,44(6):17-18.

如同所有的炎症反应一样,NETs的形成如果失控就会产生可怕的后果。以前的研究证实血清DNA酶能够在血液中降解NETs,但如果这一过程被阻滞,体内就会产生一些自身抗体,而这些自身抗体与某些自身免疫性疾病密切相关,比如系统性红斑狼疮[11]。在肺部炎症期间,中性粒细胞通过NETosis释放出NETs,其组成成分,如瓜氨酸化组蛋白 3(CitH3)、中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)、髓过氧化酶(MPO)、抗菌肽和其他中性粒细胞蛋白酶等,不仅增加气道粘液的粘稠度,还加重肺部损伤,并且持续存在肺损伤与炎性反应的恶性循环[12]。动物实验也证明,适当清除NETs可以降低小鼠输血相关性急性肺损伤(TRALI)的死亡率[13]。因此,NETs介导的中性粒细胞胞内物质的释放引出几个重要问题:机体如何清除NETs?机体过度形成NETs会怎样?在某些情况下,NETs对机体弊大于利吗?这些问题与 NETs的调节机制和消退机制有关,这也是当前对 NETs研究的紧迫问题。

进化规律赋予了细菌多种有效的免疫逃逸本领,对NETs也不例外。某些链球菌可以分泌DNA酶,这种DNA酶已经证明可以在体外降解NETs中的DNA成分。试验证实,不能分泌DNA酶的基因变异菌种在感染老鼠体内基本没有毒力[1]。唾液酸(Sias)是一种表达于多细胞生物细胞表面九碳糖酸。人类中性粒细胞通过识别Sias来区分“敌我”。某些细菌(如B群链球菌、大肠杆菌 K1、脑膜炎奈瑟菌、空肠弯曲菌等)也表达Sias,后者反作用于中性粒细胞并减少中性粒细胞活性氧(ROS )和弹性蛋白酶(elastase)的产生,进而降低 NETs形成,达到免疫逃逸的目的[10]。细菌针对 NETs的免疫逃逸现象也强有力地了证实了NETs在天然免疫中的重要作用。

下横梁塔梁同步施工是塔柱施工至横梁底部时,塔柱停止施工,横梁对应力的塔桩节段与横梁同步施工。下横梁塔梁异步的施工,即塔柱先施工,在超过下横梁两个施工节段后再施工下横梁。

[7] Nikolaos G. Almyroudis, Melissa J. Grim m, Bruce A. Davidson,et al. NETosis and NAD PH oxidase: at the intersection of host defense, in flammation, and injury[J]. Front Immunol,2013(4):45.

[3]周剑涛,丁海峰,夏瑾燕.组蛋白瓜氨酸化介导中性粒细胞胞外诱捕网形成[J].生命的化学,2009,29(4) : 495-497.

[6]Yipp B. G,Petri B,Salina D,et al. Infection-induced NETosis is a dynamic process involving neutrophil multitasking in vivo[J]. Nat Med,2012,18(9):1386-1393

以《云南映象》为例来看,《云南映象》这部作品展现的是云南地区各个少数民族的生活状况,显现出人与自然之间极大的相容性。作品表现出的土著居民原生态的生存状况是当地居民与大自然和谐相处的真实图景,而这便蕴含着太极文化的精髓——天人合一。具体来说,《云南映象》体现了自然与神灵的对话,通过神灵的告诫,我们知道了大自然才是主导一切的力量,自然与神灵应该和谐相处,融为一体,而舞蹈便是送给大自然最好的礼物。因此这部舞蹈作品通过神灵告诫人们应该与自然和谐相处,充分体现了太极之道与自然之道。

[9] Heather Parker , Christine C.Winterbourn.Reactive oxidants and myeloperoxidase and their involvement in neutrophil extracellular traps[J]. Front Immunol, 2012(3):424.

近日发布关于预计业绩承诺无法完成并与业绩承诺方签订股权质押合同有关事项的风险提示性公告称,2018年4月,因斯诺实业原主要客户深圳市沃特玛电池有限公司出现偿债风险,导致市场销售不及预期。同时,受宏观经济环境及资金政策影响,斯诺实业经营情况受到负面影响,主要利润增长点石墨化项目建设进程延后。

[10].Carlin AF, et al. Molecular mimicry of host sialylated glycans allows a bacterial pathogen to engage neutrophil Siglec-9 and dampen the innate immune response[J]. Blood,2009(113):3333–3336.

[11]谢戬芳,陈俊伟,李小峰.中性粒细胞胞外诱捕网在系统性红斑狼疮发病机制中的作用[J].中国药物与临床,2016,16(3):350-352.

[12]Wartha F, Beiter K, Normark S, et al.Neutrophil extracellular traps: casting the NET over pathogenesis[J]. Curr Opin Microbiol, 2007(10):52–56.

[13]Caudrillier A, Kessenbrock K, Gilliss BM, et al. Platelets induce neutrophil extracellular traps in transfusion-related acute lung injury[J]. J Clin Invest,2012(122): 2661–2671.

 
夏杰,占玲,张丹,雷琴,王蓉
《黄冈职业技术学院学报》2018年第02期文献

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