肝硬化患者中性粒细胞免疫功能障碍的研究进展
2021-03-29张国远田彩云胡晗林世德
张国远,田彩云,胡晗,林世德
2017年全球疾病负担报告显示,每年约有132万人死于各种原因所致肝硬化及其他慢性肝病[1]。肝硬化患者容易并发感染,约38%的肝硬化患者在疾病进展过程中并发严重细菌感染,加快了肝硬化病程进展,影响疾病转归;而且肝硬化所致急、慢性肝衰竭患者并发感染后死亡率更是高达50%[2-3]。导致肝硬化患者感染的重要原因是免疫功能缺陷[4]。中性粒细胞是人体感染时主要的固有免疫效应细胞,其杀菌机制包括:吞噬、释放抗菌物质以及形成和释放中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)[5]。既往研究表明,肝硬化患者中性粒细胞不仅数量减少[6]、寿命缩短[7],而且其功能也存在不同程度的损伤,包括趋化、吞噬、呼吸爆发、形成和释放NETs等功能[8-10];且上述研究还表明中性粒细胞的数量减少与功能损伤是导致肝硬化患者易发感染的重要原因。目前发现肝硬化患者中性粒细胞功能损伤可能与循环血液中细菌产物和炎性细胞因子增加、被氧化修饰的白蛋白增加、中性粒细胞还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)缺陷等相关[11-13],但中性粒细胞功能损伤是可逆的[14],这使得针对改善中性粒细胞功能的药物开发十分有前景。益生菌[15]、辛伐他汀[16]、白蛋白[12]、免疫制剂(胸腺素等)[17]、褪黑素等药物对于改善肝硬化患者中性粒细胞功能效果明显[18],但仍需进一步针对其功能损伤机制进行研究,进而发掘出更深层次的药物治疗靶点。导致肝硬化的病因众多,以病毒性肝炎及酒精所致肝硬化最常见,两者体内中性粒细胞免疫功能均有明显损伤,本文将从不同病因间共同存在的损伤机制及上述两个病因特有损伤机制对肝硬化患者中性粒细胞数量减少及功能损伤进行综述,以期为肝硬化患者中性粒细胞免疫功能损伤的机制探索及治疗提供新思路。
1 中性粒细胞功能
中性粒细胞是人体血液中主要的固有免疫细胞群,是机体抵抗病原微生物感染的第一道防线,中性粒细胞减少症及慢性肉芽肿病等疾病表明中性粒细胞对于机体免疫是必不可少的[19-22]。骨髓中的中性粒细胞分为干细胞池、有丝分裂池及有丝分裂后池[23],各池细胞的增殖、存活[24]、分化、动员、运输[25]均受粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony stimulating factor,G-CSF)的调控,分裂后池的中性粒细胞在CXC趋化因子受体2(CXCR2)的介导下从骨髓释放进入外周循环[26],随后在炎症部位经过黏附内皮细胞、血管迁移、外渗和间质迁移等过程进入组织发挥功能[27]。中性粒细胞要发挥吞噬和杀灭病原体的功能首先要在趋化刺激因子化学浓度梯度的作用下趋化至感染部位,这一过程主要受GTPases Rho家族成员的调节[28],中性粒细胞的趋化功能对外界刺激极其敏感,肝硬化、糖尿病[29]和败血症[30]等患者中性粒细胞趋化功能均明显减退。中性粒细胞表面免疫球蛋白G-Fc段受体(FcγRⅠ、FcγRⅡa)被激活后,在膜脂质、细胞内信号级联和细胞骨架重排等机制的介导下吞噬颗粒和病原体后形成吞噬体,随后在吞噬溶酶体中通过氧非依赖机制和氧依赖机制杀灭病原体[31]。氧非依赖机制主要依靠溶酶体酶、组织蛋白酶等杀灭病原体,而氧依赖机制则依赖于NADPH氧化酶介导产生的活性氧(reactive oxygen species,ROS)及超氧阴离子发挥杀灭病原体的作用,因产生ROS及超氧阴离子的过程需要消耗大量氧气,所以这一过程又称呼吸爆发[32]。急性肝衰竭患者中性粒细胞呼吸爆发基线水平明显升高[33],产生的大量ROS可以损伤血管内皮细胞,并且放大体内炎性反应、增加组织损伤,过度激活中性粒细胞[34],氧非依赖机制中的脱颗粒作用亦可因此而损伤。中性粒细胞还可以响应白介素(IL)-8、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等促炎因子刺激形成及释放NETs,这一过程需要NADPH氧化酶复合物的介导[35],NADPH氧化酶在其生成、调控中发挥着重要作用。但目前对于NETs是发挥预防细菌扩散还是杀菌功能尚有争议,且对于中性粒细胞形成及释放NETs后是否死亡也说法不一[36]。另外,中性粒细胞产生的NETs对自身组织有潜在的破坏能力[37],这可能与某些疾病发病机制存在联系。目前在肝硬化患者中发现中性粒细胞不仅数量减少、寿命缩短,而且趋化、吞噬、呼吸爆发、形成和释放NETs等功能也存在明显的损伤。
本文背景:
各种病因所致慢性肝炎发展至肝硬化阶段时,患者发生感染的风险明显升高。中性粒细胞是固有免疫的主要效应细胞,肝硬化患者中性粒细胞趋化、吞噬、呼吸爆发、形成和释放中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs)的功能均存在损伤,且内毒素血症、高氨血症可能是导致中性粒细胞功能损伤的原因。近年来关于肝硬化患者免疫功能损伤的研究越来越多,已成为一大研究热点,进一步探索中性粒细胞功能损伤的具体原因和机制以及改善措施可以极大地丰富肝硬化免疫学方面的理论,为临床工作中肝硬化患者的治疗提供坚实的理论依据。
本文要点:
在结合近年来研究的基础之上,首次总结了不同病因肝硬化患者中性粒细胞数量减少及寿命缩短的原因及机制,从病毒性肝炎相关性肝硬化、酒精性肝硬化及不同病因的共同损伤机制方面阐述了肝硬化患者中性粒细胞趋化、吞噬、呼吸爆发、形成和释放NETs功能损伤的原因和机制,同时也总结了益生菌、抗病毒药物、辛伐他汀、白蛋白、褪黑素、免疫制剂、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、补锌等改善中性粒细胞功能的措施,对临床工作具有一定指导价值。
2 肝硬化患者中性粒细胞数量减少及寿命缩短
无论病因如何,肝硬化患者普遍存在外周血中性粒细胞减少的情况,且是肝硬化患者免疫功能障碍中的重要一环[38],而针对中性粒细胞寿命的研究局限于酒精性肝硬化患者。
2.1 病毒性肝炎相关性肝硬化 乙型肝炎相关性肝硬化门脉高压患者外周血白细胞减少被认为与多种因素相关,其中最主要的仍然是脾功能亢进,占所有患者的80.5%[6,38]。既往研究发现肝硬化患者脾功能亢进及中性粒细胞凋亡增加影响了中性粒细胞数量[39],而最新的研究对其进行了深化,可总结为中性粒细胞释放减少和破坏增加,释放减少的原因包括肝硬化脾功能亢进患者脾脏中CXC趋化因子配体12(CXCL12)表达增加而抑制骨髓释放中性粒细胞[26,40],但需要明确CXCL12表达增加存在于骨髓当中,以及肝炎病毒对骨髓造血的直接抑制作用和诱导型一氧化氮合酶(iNOS)对中性粒细胞骨髓动员的抑制作用[38,41]。iNOS诱导产生过量的NO下调CXCR2的表达是肝硬化患者外周血中性粒细胞数量降低较新颖的机制,肝硬化患者体内细菌脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)的升高增加了中性粒细胞Toll样受体的激活,并导致循环中细胞因子及趋化因子水平升高,iNOS大量表达,从而通过上述机制减少骨髓造血细胞向外周血迁移[41-42]。中性粒细胞破坏增加的原因则包括以下几点:首先是肝硬化患者脾脏单核吞噬细胞因外周血内毒素及IL-6、TNF-α、干扰素γ(IFN-γ)等炎性因子增加而过度活化[38,43],从而大量破坏中性粒细胞;其次是持续的内质网应激对中性粒细胞的破坏,如丙型肝炎病毒相关性肝硬化患者体内脂肪酸合酶(fatty acid synthetase,FAS)的表达被抑制[44],而FAS的抑制可能通过破坏钙平衡诱发内质网应激及分化抑制,进而明显减少循环中的中性粒细胞[45-46];中性粒细胞破坏增加还与iNOS高表达产生大量的NO存在联系[42,47],NO/iNOS可以通过增加ROS生成及激活Caspase 8介导的线粒体凋亡途径增加中性粒细胞凋亡[47]。
2.2 酒精性肝硬化 酒精性肝硬化患者红细胞降低比非酒精性肝硬化患者更常见[48]。酒精对骨髓具有直接的毒性作用,可造成骨髓造血基质中细胞的空泡化以及细胞凋亡[49-50],且酒精代谢产生的乙醛等产物对中性粒细胞毒性作用明显,可以影响中性粒细胞生成、增殖、分化及骨髓对中性粒细胞的储存作用[51-53],明显降低血液循环中中性粒细胞的数量。另外脾功能亢进、中性粒细胞凋亡增加、外周血各种氧化应激因子增加[38]、内质网应激通路的持续激活[46]均可参与酒精性肝硬化患者中性粒细胞减少机制,虽然后两者需体内试验进行验证,但酒精性肝硬化患者体内存在各种氧化应激因子增加和内质网应激持续激活的证据显示两者可能在中性粒细胞数量减少方面也起了重要作用[38,46]。
目前对于肝硬化患者中性粒细胞寿命的研究局限于酒精性肝硬化患者。中性粒细胞属于终末分化细胞,一般在血液中循环12~18 h后进入脾脏、肝脏或骨髓,停留1~2 d后自发凋亡并被单核吞噬细胞清除[54]。体内使用氘标记的方法表明,在稳态条件下人类中性粒细胞的循环寿命可达5.4 d[55],但有学者基于氘在体内的动力学对这一结果提出了质疑[56]。代偿期酒精性肝硬化患者外周血液循环中中性粒细胞寿命明显缩短,t1/2可缩短至4~6 h,明显短于正常对照组的8~10 h[7]。因为目前对中性粒细胞t1/2的研究所采用的标记方法均有一定缺陷(主要是离体操作及标志物的毒性),所以目前关于中性粒细胞寿命的研究尚未达成共识,迫切需要更加准确、客观的标记方法重新试验,特别是在患者体内存在病原体感染时:病原微生物可以通过Toll样受体和髓样分化因子88介导信号通路而加速中性粒细胞衰老[57],肝硬化患者肠道屏障功能减弱[58],循环中性粒细胞可能更易受到病原体的影响而加速衰老。但是中性粒细胞寿命缩短并非均是肝硬化患者的不利因素,如急性肝衰竭患者中性粒细胞产生的ROS增加可以加剧组织细胞的损伤[33],而中性粒细胞寿命缩短无异于是一种对周围组织的保护机制。同时肝硬化患者体内1型干扰素等炎性因子延长还可以延长中性粒细胞寿命,以对抗病原体入侵及延长中性粒细胞在炎症部位发挥作用的时间[59],所以中性粒细胞寿命缩短可能在损伤肝硬化患者中性粒细胞免疫功能的同时降低了其对组织的损伤作用。
综上,无论是病毒性肝炎还是酒精引起的肝硬化,中性粒细胞数量减少是多方面因素共同作用的结果,其中前者主要是因乙型肝炎病毒、CXCL12、iNOS对骨髓的抑制以及单核吞噬细胞持续激活、持续内质网应激对中性粒细胞破坏增加,而后者中性粒细胞主要受酒精毒性作用的影响。中性粒细胞减少症这一疾病表明中性粒细胞数量减少会使患者感染风险明显增加[60],肝硬化患者中性粒细胞数量减少可能是导致免疫功能障碍的重要原因。酒精性肝硬化患者中性粒细胞寿命因体内病原体的影响而缩短,在降低对组织损伤作用的同时也损伤了中性粒细胞免疫功能。
3 肝硬化患者中性粒细胞趋化、吞噬、呼吸爆发、形成和释放NETs功能损伤
既往研究发现,无论是代偿期还是失代偿期肝硬化患者,中性粒细胞趋化、吞噬以及受刺激后呼吸爆发功能均明显降低[8,9,11,61],且与患者 90 d 及 1 年预后相关[62]。随着医学技术的发展,研究发现中性粒细胞趋化速度在IL-6、IL-8、IL-10等促炎因子大量增加时降低[63],最近研究还发现肝硬化患者中性粒细胞NETs形成及释放均明显降低[10,64],提示肝硬化患者中性粒细胞趋化、吞噬、呼吸爆发、形成和释放NETs功能均存在损伤,且与疾病严重程度呈正相关。
3.1 不同病因肝硬化患者中性粒细胞功能损伤的共同原因及机制 肝硬化患者因体内各种氧化应激因素增加而导致趋化因子及趋化因子受体表达降低,同时锌缺乏损伤了中性粒细胞趋化功能。内毒素增加通过激活Toll样受体[41]、刺激iNOS增加NO的产生而降低中性粒细胞CXCR2的表达以及内皮细胞和中性粒细胞黏附分子水平,导致中性粒细胞趋化功能降低和迁移失败[42],这是目前对Toll样受体激活如何影响趋化功能最好的解答。对于常并发败血症的肝硬化患者来说[33],内毒素对中性粒细胞趋化功能的影响与LPS浓度相关,趋化功能损伤可能只存在于高剂量LPS组,较低剂量则可以诱导中性粒细胞产生耐受,超低剂量(1 μg/L)甚至可以决定中性粒细胞的定向迁移[65]。此外,内源性膜联蛋白A1(AnxA1)在肝硬化患者中表达降低也可能通过趋化因子受体4(CXCR4)/CXCL12途径降低中性粒细胞趋化功能[66-67]。针对肝硬化患者普遍存在的锌缺乏来说,其对中性粒细胞趋化功能的损伤可能与钙卫蛋白和锌螯合减少以及锌缺乏后胞内信号传导损伤有关[68-70]。
在不同病因肝硬化患者中性粒细胞吞噬、呼吸爆发功能损伤的共同原因中,血液循环中内毒素、IL-6、TNF-α升高及高氨血症、低钠血症等均是已知因素[39],最新研究显示多种因素对中性粒细胞的过度活化耗竭了中性粒细胞吞噬和呼吸爆发功能[12,69,71]。造成肝硬化患者中性粒细胞过度活化的新原因包括以下5点:(1)失代偿期肝硬化患者血液循环中人类非巯基白蛋白1(HNA1)增加,并通过诱导单核细胞及中性粒细胞p38-MAPK的磷酸化、提高体内多种促炎因子水平而触发全身炎症反应[12],持续大量地激活体内中性粒细胞[71];(2)肝硬化患者中性粒细胞高表达EGF样结构的黏蛋白样激素受体2(EMR2)且与疾病严重程度呈正相关,高表达EMR2的中性粒细胞被充分激活且凋亡率增加[72-73];(3)肝硬化患者血液循环中血小板与中性粒细胞、单核细胞以及T淋巴细胞形成的复合物数量明显增加[74],血小板-中性粒细胞复合物中的中性粒细胞被持续激活,静息呼吸爆发和吞噬功能也保持在较高的水平[74-76],选择性血小板输注可增加这种复合物的形成,同时增加血小板激活标志物(可溶性CD4配体)的表达[74];(4)肝硬化患者体内前列腺素E2(PGE2)明显增加可以抑制巨噬细胞的吞噬杀菌作用,且肝硬化患者白蛋白水平降低放大了这种免疫抑制[77],PGE2通过拮抗中性粒细胞前列腺素EP2受体(EP2R)增加了中性粒细胞ROS的产生并促进单核细胞分泌细胞因子,持续过度地激活中性粒细胞[78],但另有研究发现PGE2水平升高对乙型肝炎病毒的复制具有抑制作用[79],且PGE2可能具有缓解四氯化碳诱导的肝纤维化的作用[80],所以仍需辨证地看待肝硬化患者PGE2的增加;(5)锌缺乏也可能导致钙卫蛋白因与锌螯合减少而过度放大体内炎性反应[81],持续激活中性粒细胞,当然锌缺乏也可能是通过影响细胞内信号传导而影响中性粒细胞功能[69-70]。总之,以上5种因素持续激活中性粒细胞并最终导致其呼吸爆发功能耗竭[82],同时导致吞噬和脱粒缺陷[8]。
NETs是新近发现的中性粒细胞胞外抗感染的主要方式,在共同机制中肝硬化患者中性粒细胞形成和释放NETs的ROS依赖途径缺陷、自噬降低及环磷酸腺苷(cAMP)的直接抑制损伤了其形成和释放NETs的功能[83-85]。形成和释放NETs功能的ROS依赖途径缺陷主要是因锌缺乏导致ROS依赖途径的下游信号不能正常传导[84]。自噬降低是因肝硬化患者血小板降低并减少了活化的血小板向中性粒细胞呈递高迁移率族蛋白1(HMGB1),从而降低中性粒细胞中自噬体的形成,最终影响NETs的生成[85],但这需要进行肝硬化患者的体内试验。明显增加的PGE2和EP2通过与EP4Gαs受体耦联产生cAMP,直接抑制了中性粒细胞NETs的形成[86]。
目前关于肝硬化患者中性粒细胞功能损伤的原因及机制研究主要集中在共同损伤原因及机制层面。高浓度内毒素及AnxA1导致趋化因子及趋化因子受体表达降低而损伤了中性粒细胞趋化功能,是肝硬化患者免疫功能障碍中比较重要的环节,但因为中性粒细胞大量浸润至炎症部位可对正常组织造成损伤,所以需要客观评价肝硬化患者中性粒细胞趋化功能的降低。另外,现有证据支持肝硬化患者HNA1、EMR2、血小板-中性粒细胞复合物、PGE2增加等因素对中性粒细胞的过度刺激耗竭了中性粒细胞吞噬和呼吸爆发功能,是导致中性粒细胞功能损伤的重要原因。锌缺乏和血小板降低导致的ROS依赖途径缺陷及自噬降低是肝硬化患者形成和释放NETs功能损伤的主要原因,也是肝硬化患者易感染的新因素,此外锌缺乏还损伤了中性粒细胞趋化、吞噬和呼吸爆发功能。
3.2 病毒性肝炎相关性肝硬化 病毒性肝炎是国内最常见的肝硬化病因,部分损伤机制与上述共同损伤机制相同,但导致损伤的原因却是这一病因独有的。
与上述机制类似,多种因素导致的趋化因子及趋化因子受体表达降低损伤了中性粒细胞趋化功能,但导致趋化因子及趋化受体表达降低的IL-4和IL-13[87]、IL-8[88]、可溶性B7-H3(sB7-H3)[89-90]水平升高等因素均只存在于病毒性肝炎相关性肝硬化患者体内,且影响的趋化因子和趋化因子受体略有不同,IL-4、IL-13、IL-8下调CXC趋化因子受体1(CXCR1)和 CXCR2的表达[91],sB7-H3则下调CXCR2、Mac-1及CXC趋化因子配体2(CXCL2)的表达[92];后者虽缺乏体内直接研究,但上述证据表明其对病毒性肝炎相关性肝硬化患者中性粒细胞趋化功能降低起关键作用[92]。此外,IL-27的增加也仅存在于病毒性肝炎相关性肝硬化患者体内,IL-27对中性粒细胞的骨髓动员及趋化作用具有直接抑制作用[93-94]。
既往研究显示乙型肝炎病毒对中性粒细胞呼吸爆发具有抑制作用[95],目前对于病毒性肝炎相关性肝硬化患者中性粒细胞吞噬及呼吸爆发功能损伤机制的研究集中在不同病因中性粒细胞功能损伤的共同机制层面。中性粒细胞IL-4受体激活及乙型肝炎病毒对ROS和自噬的抑制损伤了乙型肝炎病毒相关性肝硬化患者中性粒细胞形成和释放NETs的功能[91,96-97],其中IL-4受体的激活主要是因病毒性肝炎相关性肝硬化患者体内特有的IL-4/IL-13增加[87],可直接削弱中性粒细胞NETs形成的能力[91];乙型肝炎病毒对ROS和自噬的抑制则有赖于乙型肝炎病毒核心抗原(HBc)与乙型肝炎病毒e抗原(HBe),HBc与HBe不仅可以通过抑制ERK和p38MAPK的磷酸化水平而减少ROS的生成并抑制NETs的形成,而且可以通过增强mTOR信号通路活性而降低中性粒细胞自噬活性、抑制NETs的形成及释放[96-97]。
综上,病毒性肝炎相关性肝硬化患者体内IL-4、IL-13、IL-8及sB7-H3水平增加,并通过下调趋化因子及趋化因子受体的表达损伤中性粒细胞趋化功能,且IL-4和IL-13还可以通过激活IL-4受体抑制NETs的形成和释放,同时乙型肝炎病毒对ROS和自噬的抑制也损伤了中性粒细胞形成和释放NETs的功能。
3.3 酒精性肝硬化 Alpha Klotho共受体蛋白成纤维细胞生长因子23(FGF-23)明显增加及IL-33/ST2途径缺陷损伤了酒精性肝硬化患者中性粒细胞趋化功能,其中FGF-23可以增加酒精性肝硬化患者血清中可溶性Alpha Klotho及TNF-α水平,降低中性粒细胞趋化功能的同时增加肝硬化患者肝功能损伤发生风险及死亡率[98-100];IL-33/ST2途径缺陷则使得中性粒细胞中GRK2过表达且CXCR2水平降低[101],从而降低中性粒细胞趋化功能。
酒精、体内明显增加的人类非巯基白蛋白2(HNA2)持续激活中性粒细胞以及NADPH氧化酶活性降低损伤了酒精性肝硬化患者中性粒细胞吞噬及呼吸爆发功能[12-13,102]。酒精作为中性粒细胞功能损伤的危险因素,目前尚不清楚其损伤机制[102]。HNA2水平明显升高主要存在于酒精性肝硬化患者体内[12],可过度刺激CD36受体引起血小板过度活化[12,103],促进患者体内的炎性反应和中性粒细胞的活化,耗竭中性粒细胞功能;NADPH氧化酶活性降低则是因酒精性肝硬化患者体内中性粒细胞Akt/p38-MAPK信号减弱以及NADPH氧化酶本身结构存在缺陷[13,104],其中Akt/p38-MAPK信号减弱不仅可导致髓过氧化物酶释放不足而损伤中性粒细胞的杀菌活性,而且还可能通过影响NADPH氧化酶亚基p47磷酸化而导致NADPH活性降低,但均可通过Toll样受体7/8激活来逆转[104];酒精性肝硬化患者NADPH氧化酶的催化核心Flavocytochrome B558存在缺陷,主要是因血浆中增加的弹性蛋白酶对其降解以及依赖mTOR途径的翻译不足[13],明显降低了中性粒细胞吞噬及呼吸爆发功能,被认为是酒精性肝硬化患者易感染的新因素。
酒精性肝硬化患者形成和释放NETs功能的损伤主要是因NADPH氧化酶存在缺陷及酒精损伤[13,105]。NETs有一种依赖NADPH产生ROS的形成方式,并因释放NETs后细胞凋亡而被称为自杀性NETosis[36]。因此NADPH缺陷或者ROS不足均可介导NETs释放降低,而酒精性肝硬化患者体内NADPH氧化酶存在明显缺陷[13,103],会明显降低中性粒细胞NETs的形成,这可能是酒精性肝硬化患者NETs释放降低的主要机制。酒精导致中性粒细胞形成和释放NETs功能损伤的机制目前尚不清楚,可能与酒精直接毒性相关[105]。
总之,除共同损伤原因及机制外,酒精性肝硬化患者中性粒细胞趋化功能主要受FGF-23增加及IL-33/ST2途径缺陷的影响,而HNA2持续激活中性粒细胞以及NADPH氧化酶活性降低则是酒精性肝硬化患者中性粒细胞吞噬、呼吸爆发功能损伤的主要原因,另外NADPH氧化酶活性降低还可能是酒精性肝硬化患者NETs形成和释放降低的主要因素。最近研究还发现酒精对中性粒细胞呼吸爆发功能和NETs形成具有损伤作用,但具体机制尚不明了。
4 改善肝硬化患者中性粒细胞功能的措施
失代偿期肝硬化患者腹腔积液中性粒细胞吞噬、呼吸爆发功能损伤均可通过与自身血浆培养后恢复[14]。肝硬化患者NADPH氧化酶缺陷引发的ROS释放不足以及Akt/p38-MAPK信号减弱而导致的髓过氧化物酶释放不足均可以通过激活中性粒细胞或全血中Toll样受体7/8而逆转[13]。这些研究均提示肝硬化患者中性粒细胞功能损伤是可逆的,所以针对改善中性粒细胞功能的治疗十分有前景。已有学者总结认为G-CSF、白蛋白、益生菌及诺氟沙星对肝硬化患者中性粒细胞数量、趋化、吞噬及呼吸爆发功能均有改善作用[39],目前关于益生菌及白蛋白改善中性粒细胞功能的研究有了最新补充,即益生菌和白蛋白可以通过改善全身炎症反应而恢复中性粒细胞的呼吸爆发功能[15,106-107],其中白蛋白还可改善PGE2介导的单核细胞免疫抑制[77],但需要在中性粒细胞中验证;此外,白蛋白对HNA1介导的中性粒细胞功能损伤也有明显的改善效果[12],长期给予白蛋白治疗可以延长患者整体生存率[108]。
4.1 作用于不同病因肝硬化患者中性粒细胞功能共同损伤机制的改善措施 目前最主要的中性粒细胞功能共同损伤机制是肝硬化患者体内细菌产物及各种炎性因子持续激活中性粒细胞后耗竭其功能,最新研究发现给予肝硬化患者辛伐他汀[109]、免疫制剂(左旋咪唑、甘露聚糖肽、免疫球蛋白、胸腺素、参芪扶正注射液)[17]、褪黑素、血液净化措施以及益生菌和白蛋白均可明显降低全身炎症反应[11,15,18,106-107],从而减少对中性粒细胞的持续激活,一定程度恢复中性粒细胞的吞噬及呼吸爆发功能。另外,对败血症患者的研究显示,辛伐他汀还可以改善中性粒细胞形成和释放NETs功能和趋化功能[16],但需要在并发感染的肝硬化患者体内验证;褪黑素同样具有改善中性粒细胞趋化功能的作用,并可以降低氧化应激诱导的中性粒细胞凋亡[18]。锌缺乏普遍存在于肝硬化患者中,且锌缺乏对中性粒细胞各种功能的发挥均有明显影响[69],所以补锌是改善肝硬化患者中性粒细胞功能不可或缺的治疗方法[110]。最后,PI3K抑制剂和3次/周的30 min由低强度至高强度的体力锻炼也可逆转老年人中性粒细胞的趋化性,而且后者还可以改善中性粒细胞吞噬及呼吸爆发功能[111-112],是值得在肝硬化患者中尝试的治疗方式,尤其是老年患者。
4.2 病毒性肝炎相关性肝硬化改善措施 针对严重脾功能亢进的乙型肝炎相关肝硬化患者,脾下段切除能有更效地改善中性粒细胞数量[38]。另外,中性粒细胞功能缺陷降低了其清除乙型肝炎病毒的能力,而乙型肝炎病毒反过来又可以通过上述机制抑制中性粒细胞功能,如此又形成了一个恶性循环[96],所以抗病毒治疗是关键环节,即在消灭病毒的同时改善中性粒细胞数量及功能损伤,研究者今后可以在抗病毒和非抗病毒治疗的肝硬化患者中验证这一点。
4.3 酒精性肝硬化改善措施 针对酒精性肝硬化患者中性粒细胞IL-33/ST2途径缺陷以及暴露于内毒素中导致的吞噬及呼吸爆发功能损伤,分别可通过补充IL-33和阻断程序性细胞凋亡受体1(PD1)及T细胞免疫球蛋白黏蛋白域分子3(TIM3)来逆转,这也是酒精性肝硬化患者潜在的治疗靶点[101,113]。此外,戒酒不仅可消除酒精对骨髓造血以及中性粒细胞增殖分化的直接毒性作用[50-52],还可消除对中性粒细胞呼吸爆发及形成和释放NETs功能的影响[102,105],是不可或缺的治疗方式;但目前酒精性肝硬化患者中存在矛盾的是:与戒酒者相比,积极饮酒消除了中性粒细胞对细菌刺激的过度反应[114],这可能是因为饮酒量不同。
5 小结
肝硬化一直是一种医疗负担沉重的疾病,特别是并发细菌感染等并发症以后,中性粒细胞数量减少及功能损伤是导致其容易感染的重要原因。脾功能亢进仍然是肝硬化门脉高压患者中性粒细胞数量减少的主要原因,但中性粒细胞数量减少还受肝炎病毒、iNOS、酒精毒性等因素的影响。中性粒细胞趋化功能损伤主要是因多种因素降低了趋化因子及趋化因子受体的表达,这些因素包括肝硬化患者血液中普遍存在的高浓度内毒素、病毒性肝炎相关性肝硬化特有的IL-4、IL-13、sB7-H3增加及酒精性肝硬化特有的IL-33/ST2途径缺陷;现有证据支持肝硬化患者HNA1、EMR2、血小板-中性粒细胞复合物、PGE2增加等多种因素对中性粒细胞的过度刺激耗竭了其吞噬和呼吸爆发功能,而酒精性肝硬化则主要与NADPH氧化酶活性降低有关;肝硬化患者普遍存在的血小板减少和锌缺乏通过抑制自噬激活和ROS的产生而影响NETs形成及释放,其中锌缺乏还可损伤中性粒细胞趋化、吞噬及呼吸爆发功能,乙型肝炎病毒同样可抑制上述两个途径,而酒精性肝硬化则可能主要因NADPH氧化酶活性降低影响ROS产生而影响NETs形成与释放。肝硬化患者中性粒细胞功能损伤是可逆的,益生菌、抗病毒药物、辛伐他汀、白蛋白、褪黑素、免疫制剂、G-CSF、补锌治疗等可以改善肝硬化患者中性粒细胞的功能,这对于临床用药有一定指导作用,但还需根据中性粒细胞具体损伤机制进一步发掘。
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目前对肝硬化患者中性粒细胞的研究尚有较多空白,如针对中性粒细胞寿命的研究仅局限于酒精性肝硬化患者,酒精损伤中性粒细胞功能的具体机制尚未阐明,锌缺乏影响中性粒细胞功能的具体机制尚不了解等,较多的损伤机制也缺乏在肝硬化患者体内的直接研究,所以仍需要更深入地研究肝硬化患者中性粒细胞功能损伤的具体机制,为临床药物开发和治疗手段革新提供更深层次的理论基础。
作者贡献:张国远进行文章的构思及撰写、文献收集及整理;田彩云、胡晗进行文章的设计及修订;林世德负责文章的质量控制及审校,对文章整体负责,监督管理。
本文无利益冲突。