中性粒细胞胞外杀菌网络与肿瘤关系的研究进展

贾旭钊，贾雨楠，王小峰

（大连医科大学附属第一医院：1老年医学科，2妇产科，辽宁大连116011；3陕西省渭南市中心医院神经外科，陕西渭南714000）

·综述·

中性粒细胞胞外杀菌网络与肿瘤关系的研究进展

贾旭钊1，贾雨楠2，王小峰3

（大连医科大学附属第一医院：1老年医学科，2妇产科，辽宁大连116011；3陕西省渭南市中心医院神经外科，陕西渭南714000）

中性粒细胞是外周血中数量最多的一种白细胞，其在非特异性免疫应答中起重要作用．目前，中性粒细胞胞外杀菌网络（NETs）作为一种新的中性粒细胞作用机制逐渐被报道，其由核酸物质和颗粒蛋白组成，灭菌效率高于其他机制．免疫系统参与肿瘤的发生发展，但NETs与肿瘤关系的报道较少且存在分歧，可能具有抗肿瘤和促肿瘤的双重作用．本文总结了NETs在肿瘤进程中已被证明的作用，及其在治疗中的潜在机制．

中性粒细胞胞外杀菌网络；肿瘤；中性粒细胞

0 引言

中性粒细胞（neutrophils）又称分叶核白细胞（polymorphonuclear neutrophils，PMNs），其胞质内含有许多弥散分布的细小的特有颗粒，细胞核呈杆状或2～5分叶状，叶与叶间有细丝相连，是机体抵御细菌等病原体入侵的第一道防线，在非特异性免疫应答中起重要作用［1－2］．2004年，Brinkmann等［3］发现了由核酸物质和颗粒蛋白组成的一种网状结构为中性粒细胞新的杀菌机制，称之为中性粒细胞胞外杀菌网络（Neutrophil extracellular traps，NETs）．中性粒细胞在诱导因子刺激下于炎症部位形成大量NETs，它可在局部提供高浓度的抗菌分子，捕获并杀死多种病原体，快速控制病菌在体内引起的感染，参与免疫反应，并且抗菌效率高于其他机制［3－5］．NETs在肿瘤发生过程中可能存在双重作用：一方面，基于NETs抗肿瘤机制猜测下，NETs可能直接杀伤肿瘤细胞或激活免疫反应系统，从而杀伤肿瘤细胞，抑制肿瘤的进展；另一方面，NETs可能促进了肿瘤细胞的转移和免疫逃逸，或在肿瘤细胞和免疫细胞之间形成物理屏障，从而促进肿瘤的发生发展．

1 免疫系统和肿瘤的关系

免疫系统识别和杀灭肿瘤细胞的过程称为肿瘤免疫监视，同时其也可能促进肿瘤的发生发展［6］．Dunn等［7－8］提出了在肿瘤进程中免疫系统发挥作用的理论，称为“免疫编辑”．该理论指出，免疫系统和肿瘤的关系复杂多变，而主要进程分为三个阶段［9－10］．第一阶段称为免疫监视，此时机体建立对肿瘤的免疫应答，在此阶段无任何临床症状，免疫系统有效地消除了肿瘤对正常组织的损害［7］．第二阶段是免疫系统对肿瘤细胞的持续攻击，随着肿瘤细胞不断增殖，免疫系统逐渐被抑制，达到免疫平衡，在此阶段尚无临床症状，可逐渐出现组织损害［7，9］．在第三阶段中，肿瘤细胞有效地逃逸了免疫识别，并阻止免疫系统对其抑制，出现对免疫监视的逃逸和进一步的组织损害，可伴发临床症状及表现．

中性粒细胞为免疫细胞的重要组成部分，通常认为其主要与抗感染有关，而在抗肿瘤方面无相关性．但目前有研究表明，中性粒细胞可能影响肿瘤发生的每个阶段，其中T淋巴细胞、自然杀伤细胞、树突细胞和巨噬细胞在抗肿瘤反应作用中起主要作用［11］．中性粒细胞对肿瘤的影响尚不十分明确，基于小鼠模型的实验将中性粒细胞分为抗肿瘤的N1型和导致肿瘤发生的N2型．N1型通过活性氧簇（reactive oxy⁃gen species，ROS）或抗体依赖的细胞介导的细胞毒性作用（antibody⁃dependent cell⁃mediated cytotoxicity，ADCC）直接对肿瘤细胞产生细胞毒性，刺激CD⁃8＋T细胞和树突细胞等其他免疫活性细胞并表达肿瘤抗原．N2型则通过不同机制促进肿瘤生长，包括细胞外基质重建、促进肿瘤浸润和转移、血管和淋巴管再生以及产生致瘤细胞因子（如表皮生长因子、转化生长因子⁃β、血小板衍生因子和血管内皮生长因子等）影响免疫抑制［11－12］．

2 NETs和肿瘤的关系

2．1 NETs的组成NETs由核酸物质和颗粒蛋白组成，不含其他细胞骨架蛋白［3］．核酸物质主要为DNA，是NETs的主体部分．颗粒蛋白则包含由弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、髓过氧化酶等组成的来自中性粒细胞的嗜天青颗粒（原发颗粒），由乳铁蛋白、明胶酶等组成的继发颗粒和三级颗粒．在透射电镜中显示，NETs周围无任何膜状结构包围，而且未在NETs中发现颗粒膜蛋白CD63、胞质的膜联蛋白（Annexin I）、肌动蛋白、微管蛋白以及其他各种胞质的标志性蛋白存在［3，13］．

2．2 影响NETs生成的因素NETs通常在炎症部位大量产生，并提高局部抗菌分子浓度，从而起到免疫抗菌作用．NETs形成过程是不同于细胞凋亡和坏死的一种新的细胞死亡程序，称之为NETosis［5］，其特征为细胞内的染色体去浓缩化和核膜的崩解．目前已发现，除细菌、真菌、原生动物、HIV、病毒等病原体外，一些化学或生物因子如氟波醇（phorbol nyristate acetate，PMA）、白介素⁃8（IL⁃8）、脂多糖（LPS）、活化的血小板、ROS、补体因子5a（comple⁃mentary 5a，C5a）、碳酸酐酶抑制剂（carbonic anhy⁃drase inhibitor，CaI）、葡聚糖（β⁃glucan，BG）、葡萄糖氧化酶（glucose oxidase，GO）等也可诱发NETosis，影响NETs的形成［3，5，14－16］．

2．3 NETs对肿瘤的双重作用非特异性免疫应答中NETs的发现使众多学者重新研究中性粒细胞在肿瘤中的作用［3，17－19］．且目前关于NETs对肿瘤作用的观点较少且存在分歧．有推测NETs通过直接杀伤癌细胞或激活免疫系统从而对抗肿瘤，然而，细胞外网状结构却可能使肿瘤更易转移从而起到促进肿瘤的作用．NETs的发现者指出在尤文氏肉瘤患者中，与肿瘤相关联的中性粒细胞具有形成细胞外网状结构的能力，只有在发生转移的肿瘤患者中才能够发现NETs．NETs和蛋白酶能使细胞外基质退化，从而促进肿瘤细胞转移．此外，NETs可因基质金属蛋白酶⁃9（matrix metalloprotein，MMP⁃9）抑制肿瘤细胞衰老的作用而促进肿瘤生长，MMP⁃9还可促进肿瘤的新生血管生成．在肺癌转移细胞中，发现MMP⁃9具有促进肿瘤细胞转移的作用［20－22］．NETs还可能在肿瘤细胞和免疫细胞之间形成物理屏障，同时还可抑制其他免疫细胞的正常生物功能，进而促进肿瘤的发展．

NETs在一些恶性肿瘤中具有高表达性，在肺癌和骨肉瘤患者中可以发现NETs结构．在一些乳腺癌、非小细胞型肺癌和慢性粒细胞白血病的小鼠模型中，中性粒细胞具备形成和释放NETs的高表达性［23－24］．进一步研究表明，NETs中的大量成分也对肿瘤细胞具有毒性．其中，过氧化物酶（MPO）可杀死恶性黑色素瘤细胞并抑制其生长，组蛋白能够破坏上皮细胞继而使肿瘤血管破裂出血，防御素可调节肿瘤细胞溶解，NETs还能重新召集肿瘤环境中的树突状细胞而抑制血管生成［17，23，25－26］．

2．4 NETs与肿瘤相关疾病的关系肿瘤同肺炎、腹膜炎及败血症一样，都可因转移而明显增加死亡率．许多研究结果显示NETs可促进肿瘤转移［19，24，27］．原发肿瘤手术的操作可增加血液中肿瘤细胞的数量．此外，肿瘤手术或化疗常伴随炎症反应［28－29］．研究发现，LPS诱导炎症形成的NETs可使肺癌细胞粘附于肝脏的几率增加50%，而肝脏恰是肺癌最常见的转移部位［27］．中性粒细胞和／或NETs看起来像是一个桥梁，将肿瘤细胞和靶器官内皮细胞连接在一起．在肺癌小鼠模型中已经证明NETs位于微血管中并捕获肿瘤细胞DNA［24］．NETs作用于肿瘤转移的病理机制与其在全身感染中的病理机制一样，可成为治疗的靶向目标．

1865年，Armand Trousseau首先发现了自发性静脉血栓与肿瘤之间潜在的关系，随后研究表明血栓是肿瘤中最重要的并发症之一，在肿瘤患者死亡原因中居于第二位．根据Virchow理论，血流紊乱、血管壁病理改变和异常的血液成分可导致血栓形成［30］．一些研究者假设，在肿瘤形成的过程中，NETs是一个支架，其通过粘附血小板进而形成血栓［1－2］．在乳腺癌模型中，中性粒细胞伴随着肿瘤的生长，在疾病的终末期，当血浆中可以检测到NETs激活标志物时，机体会自发形成血栓，这些研究结论显示，在肿瘤中，NETs在血液中自发形成，可作为血栓形成的标志［2，23］．NETs被认为是肿瘤相关血栓发生的主要原因，并成为减少肿瘤患者血栓形成的新靶向目标［18］．

3 NETs在肿瘤治疗中的潜在应用

过去对肿瘤的研究多围绕在血浆游离DNA（cell⁃free DNA，cfDNA）和脱氧核糖核酸酶Ⅰ（De⁃oxyribonucleaseⅠ，DNaseⅠ）的改变，发现其对癌症发展有重要影响［31］．根据已明确的NETs的生物学功能，许多研究结果进一步解释了肿瘤发生的病理生理机制中有cfDNA和DNase I的参与．它们在大多数情况下成反比，cfDNA的增加通常伴有DNaseⅠ浓度的降低，这与肿瘤的进展和转移有关［2，23－24］．研究发现，在肺癌或胰腺癌中，DNaseⅠ有效地抑制转移并降低cfDNA［31］．在患病儿童和成人中给予重组人DNaseⅠ后，除了对肿瘤外没有任何副作用［32］．基于此，DNaseⅠ可以作为单一治疗方案或联合其他方案应用，目前，临床试验已经将DNaseⅠ用于头颈部肿瘤患者．另外，已经证明肽酰基精氨酸脱亚氨酶⁃4（peptidylarginine deiminases⁃4，PAD⁃4）在NETs的形成中起重要作用．在人和小鼠中，选择性PAD⁃4抑制剂能抑制NETs形成［33］．

还有一些尝试在活性氧通路中使用NETs相关酶抑制剂的试验，结果表明羧酸和四甲基哌啶这类抗氧化剂可以阻止人中性粒细胞中NETs的形成，并且推荐用于相关治疗［34］．但这一方法同时存在着抑制NETs的形成和释放而出现脓毒血症的风险．诱导小鼠脓毒血症的试验显示维生素C在阻止NETs的形成上具有重大意义．同样的结果在人类身上也得到了验证，在人血液中分离出用丙二醇甲醚醋酸酯预活化的中性粒细胞后，用维生素C刺激并没有形成NETs．在小鼠试验中，缺乏维生素C的小鼠具有自体吞噬、组蛋白瓜氨酸化增多及细胞凋亡抑制这些典型的NETs化表现．这些试验结果证实了先前关于维生素C在脓毒症中起保护作用的报道［35］．因此，维生素C可能影响肿瘤中NETs的形成，从而用于肿瘤的辅助治疗．

4 结语

NETs的发现是中性粒细胞生物学的新方向，其在肿瘤进展中的作用具有重大意义．目前NETs对肿瘤影响的研究结果仍存在争议，NETs可能直接杀伤或刺激免疫系统反应抑制肿瘤细胞，相反亦可能促进肿瘤细胞的转移和免疫逃逸．虽然目前的数据还不能有效地排除其中任一种可能，但可以指出中性粒细胞的活性在NETs的形成与癌症的关系中具有二元性．此类研究可能对非特异免疫应答机制对抗肿瘤的理解产生巨大的影响，以及发现对抗癌症新的治疗策略．同时，调节NETs的形成可能通过减少血栓形成降低癌症患者的死亡率．

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Research progress of relationship between neutrophil extracellular traps and tumor

JIA Xu⁃Zhao1，JIA Yu⁃Nan2，WANG Xiao⁃Feng3

FirstAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity：1Departments of Geratology，2Departments of Obsterics and Gyne⁃cology，Dalian 116011，China；3Department of Neurosurgery，Weinan Central Hospital，Weinan 714000，China

Neutrophils are the most numerous white blood cells in peripheral blood in the body，and they play an important role in non⁃specific immuneresponse．Neutrophilextracellulartraps（NETs）are a new neutrophil mechanism which was discovered recently．NETs are composed of DNA strands and neutrophil gran⁃ule proteins，and bacillus mortality of NETs is higher than that of other mechanisms．The immune system to participate in the devel⁃opment of tumor，but NETs may have a different relationship with tumor，potentially having the dual function of promoting and inhibiting them．This article summarizes the demonstrated func⁃tions of NETs in the process of tumor formation and their potential mechanism in tumor treatment．

neutrophil extracellular traps；tumor；neutrophil

R730．3

A

2095⁃6894（2017）03⁃81⁃04

2016－11－08；接受日期：2016－11－23

贾旭钊．E⁃mail：409259304＠qq．com

王小峰．硕士．研究方向：神经外科．E⁃mail：441975169＠qq．com