中性粒细胞在慢性鼻窦炎发病机制中的研究进展

张晏林，樊建刚,2△

(1.遵义医科大学,贵州 遵义 563000; 2.四川省医学科学院·四川省人民医院耳鼻咽喉头颈外科,四川 成都 610041)

鼻窦炎的定义为与鼻阻、鼻腔充血、流涕、面部疼痛以及嗅觉减退等症状相关的鼻腔和鼻窦的炎症，如果炎症和症状持续超过12周，则称为慢性鼻窦炎(chronic rhinosinusitis, CRS)；CRS是一种由上皮细胞、淋巴细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞等多种结构细胞和免疫细胞等参与调节的鼻窦黏膜的炎症性疾病，产生包括细胞因子、趋化因子和免疫球蛋白在内的炎症介质[1]。CRS不仅在西方国家是上呼吸道最常见的疾病之一，在亚洲也越来越普遍。亚洲CRS患者病理类型以Th1/Th17介导的中性粒细胞浸润为主[2]。中性粒细胞增多影响CRS患者的治疗效果。可能导致对糖皮质激素治疗反应不良[3]。一项前瞻性研究显示，在接受指南推荐、糖皮质激素和内镜手术治疗的患者中，除了嗜酸性炎症外，显著的中性粒细胞炎症也与难治性CRS有关[4]。由此可见中性粒细胞在CRS病理生理过程中具有重要作用，故本文就目前中性粒细胞在CRS发病机制中的作用做一综述。

1 中性粒细胞的起源、活化和死亡

中性粒细胞是血液循环中数量最多的白细胞，在先天免疫系统反应中起关键作用，同时也是参与炎症反应的终末分化吞噬细胞的同质群体。它的产生来自位于骨髓静脉窦的造血索，粒细胞集落刺激因子是主要调节因子[5]。最初的中性粒细胞招募级联是通过内皮细胞表面的改变而启动的，炎症介质(如细胞因子、白三烯和组胺)是由组织内的白细胞在遇到病原体时释放；此外，内皮细胞也可以通过检测病原体的模式识别受体直接激活[6]。ELR-CXC趋化因子(即在氨基末端CXC基序之前含有谷氨酸-亮氨酸-精氨酸基序的CXC趋化因子)在中性粒细胞活化中具有重要但非唯一的作用，趋化因子通过CXCR2发出信号，激活中性粒细胞，促进它们与内皮细胞的粘附[7],而后中性粒细胞开始延伸假足穿过内皮细胞表面并开始运动。在某些条件下，一些成熟的中性粒细胞可能会在骨髓外增殖，在组织中长期存活。更长的寿命可能允许中性粒细胞在组织中进行更复杂的活动，例如有助于炎症的解决或形成适应性免疫反应，但可能导致正常细胞损伤。在生理条件下，中性粒细胞主要从肝、脾和骨髓的循环中清除。中性粒细胞也可以在脉管系统中死亡，并被固定在肝脉管中的库普弗细胞(肝脏常驻巨噬细胞)清除；库普弗细胞或树突状细胞对凋亡中性粒细胞的清除主要受白介素-23(IL-23)-IL-17-粒细胞集落刺激因子细胞因子轴的调节[8]。

2 中性粒细胞在CRS中的致病机制

2.1 中性粒细胞在CRS中的炎症机制CRS中炎症内型分为1型(T1)、2型(T2)、3型(T3)，同时存在具有多种炎症内型的患者亚群，其特征是T1、T2和/或T3标志物同时升高。T1与IFN-g信号和由T细胞(TH1和CD81)、抗原呈递细胞和自然杀伤细胞控制的病毒感染相关。T2伴有明显的嗜酸性粒细胞增多，并存在高水平的T2细胞因子，如IL-5和IL-13，也是美国和欧洲最为常见的炎症内型。T3由中性粒细胞、TH17细胞等控制，与中性粒细胞炎症密切相关，研究发现T3 慢性鼻窦炎不伴鼻息肉患者(CRSsNP)中大量中性粒细胞趋化因子、激活因子和受体升高，这表明中性粒细胞不仅在体内积累，而且在T3 CRSsNP中高度激活。与T2相反，此炎症内型中CRSsNP发生率显著高于慢性鼻窦炎伴鼻息肉(CRSwNP)，T3与细菌感染的相关性最强，提示此类患者可能对抗生素治疗敏感[9,10]。

2.2 中性粒细胞破坏鼻黏膜上皮细胞屏障上皮屏障功能的丧失在CRS的发病机制中起着极其重要的作用，其缺失的紧密连接允许过敏原、细菌、细菌源抗原和其他病原体相关分子模式进入窦间质组织。上皮屏障主要由紧密连接蛋白(occludin和claudin-1)、闭锁小带蛋白-1、连接黏附分子A以及上皮细胞钙黏蛋白(epitheli-cadherin,E-cadherin)5种蛋白组成。上皮屏障功能障碍启动并促进CRS的炎症和免疫反应。屏障功能的丧失使上皮下成分更容易受到抗原暴露，并引发免疫反应[11]。Pothoven等[12]发现中性粒细胞可能通过产生抑瘤素来破坏鼻息肉上皮屏障，证明了中性粒细胞是CRSwNP中抑瘤素的主要来源，由粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子促进中性粒细胞抑瘤素产生，而不是IL-25、IL-33或胸腺基质淋巴生成素。

2.3 中性粒细胞在CRS中的招募在CRS中，鼻腔上皮细胞是中性粒细胞趋化因子的重要来源，在柴油尾气颗粒、细菌或炎症刺激下鼻腔上皮细胞分泌CXCL8。此外，成纤维细胞、中性粒细胞和肥大细胞也可在不同诱因刺激下在鼻腔组织中产生CXCL1、CXCL2和CXCL8[13]。Kim等[14]发现韩国CRSsNP患者钩状突起黏膜样品中CXCL1、CXCL2和CXCL8的表达高于对照组。Tsai等[15]报道了与对照组相比，CXCL1和CXCL8在CRSsNP黏膜中高表达。这些研究共同揭示了CXCL家族成员在CRS中招募中性粒细胞的关键作用。

IL-17A通过促进中性粒细胞相关趋化因子(如CXCL1和CXCL8)的产生参与黏膜中性粒细胞的募集和保留[16]。相关研究表明亚洲CRSsNP或CRSwNP患者的IL-17A水平较对照组升高[2,9]。IL-36γ主要由鼻上皮细胞产生，可诱导中性粒细胞趋化因子CXCL1、CXCL2和CXCL8的产生，而IL-17A可促进IL-36γ的产生；IL-17A还可显著上调血清淀粉样蛋白A的产生，进而促进CRSwNP中的中性粒细胞向上皮细胞趋化[14，17]。

2.4 中性粒细胞在CRS炎症和组织重塑中的作用CRSsNP、嗜酸性和非嗜酸性CRSwNP表现出不同的组织重塑模式。CRSsNP表现为高度纤维化，CRSwNP则表现为组织水肿。然而，与嗜酸性CRSwNP相比，非嗜酸性CRSwNP水肿更少，纤维化更严重。CRS中转化生长因子-β2阳性细胞的数量与肌成纤维细胞的数量和纤维连接蛋白的表达水平呈正相关，而中性粒细胞是CRS中转化生长因子-β2的主要来源[18]。因此，中性粒细胞可能通过产生转化生长因子-β2促进CRS的组织纤维化，尤其是在CRSsNP和非嗜酸性CRSwNP中。

干扰素γ (IFN-γ)作为经典的Th1细胞因子之一，不仅在先天免疫对抗病原体中发挥重要作用，而且在调节白细胞趋化、成熟和分化的适应性免疫中也发挥重要作用。据报道，亚洲国家CRS患者的IFN-γ水平较高[19]。最近研究发现，IFN-γ除在T细胞、NK细胞和B细胞表达外，在CRSsNP和CRSwNP中也可表达，其中，中性粒细胞是CRS中表达IFN-γ的主要免疫细胞类型，表明中性粒细胞在CRS的炎症过程中发挥重要作用。

Wang等最近的一项研究发现，无论是CRSsNP还是CRSwNP，在组织中性粒细胞上均高表达IL-36受体，而这种受体在血液中性粒细胞上无法检测到。IL-36-γ属于新近发现的IL-36细胞因子家族，被归为IL-1家族。IL-36-γ结合由IL-36受体和辅受体IL-1R辅助蛋白组成的特异性IL-36受体复合物，可导致核因子kappa B激活，随后产生IL-6和CXCL8[20]。

与M1/ M2巨噬细胞的分类类似，现在也提出了N1和N2中性粒细胞的概念。N1中性粒细胞表达IL-1β和IL-12炎症表型，N2中性粒细胞表达巨噬细胞甘露糖受体、精氨酸酶1、几丁质酶样3、IL-10和转化生长因子-β并与组织修复相关[21]。Pothoven等[12]发现粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和卵泡他汀样1能够诱导中性粒细胞从N1表现型向N2表现型转移。目前N1/N2分类缺乏实质证据，还需要进一步研究确认。

3 嗜中性CRS的精准治疗

CRS中的嗜酸性炎症是一种相对成熟的内型，以异常的2型反应为主。除了糖皮质激素治疗，许多生物疗法已被证实有效。相反，CRS中的中性粒细胞炎症仍然很不明确。糖皮质激素是CRS治疗的主要手段;然而，在Liao等的聚类研究中，提示中性粒细胞炎症对皮质类固醇治疗反应不佳[4]。研究发现口服强的松可以抑制2型细胞因子表达和嗜酸性炎症，而在中国CRSwNP患者中，口服强的松不能抑制17型细胞因子表达和嗜中性炎症。这提示CRSwNP中中性粒细胞增多与中国患者对口服皮质类固醇治疗的不良反应有关[3]。相关文献表明糖皮质激素除了抑制嗜酸性粒细胞外，还可防止中性粒细胞凋亡，促进中性粒细胞炎症反应[22]。

多项研究表明，生物膜与CRS相关，并可能与更严重的顽固性鼻窦疾病有关,抗生物膜疗法可能以类似于抗生素和益生菌的方式纠正“菌群失调(CRS患者和非CRS患者的微生物组不同)”，从而治疗CRS[23]。阻断中性粒细胞的转运或激活也可能是治疗CRS中性粒细胞炎症的一种策略，特别是CRSsNP和非嗜酸性CRSwNP。抑制中性粒细胞募集的策略可能包括阻断趋化因子受体(CXCR1和CXCR2拮抗剂)和抑制IL-36γ、IL-17A和白三烯B4。研究表明IL-17也可能直接激活并可能招募中性粒细胞进入气道，并且这种反应不会被地塞米松减弱[24]。此外，IL-17通过减少中性粒细胞的凋亡来提高这些细胞的活力。这些结果表明，靶向或阻断IL-17或其受体亚单位的治疗策略可能有利于中性粒细胞哮喘的治疗。一些临床试验评估了CXCR1和CXCR2拮抗剂和抑制剂对中性粒细胞炎症的影响，并报告了有希望的结果。例如，CXCR2拮抗剂(MK 7123)使用于COPD患者可降低中性粒细胞计数，降低血浆和痰液中的基质金属蛋白酶9和髓过氧化物酶水平，缓解疾病症状；双CXCR1/CXCR2拮抗剂SCH527123已被证明可有效降低轻度特应性哮喘患者循环和气道中的中性粒细胞水平[25]；抗IL-17A生物制剂(Brodalumab、ixekizumab和secukinumab)已获美国食品和药物管理局批准用于治疗银屑病(一种以中性粒细胞浸润增强为特征的皮肤病)[26]；IL-6和IL-1β阻断对关节炎和哮喘中性粒细胞炎症的积极作用，突出了靶向治疗以中性粒细胞炎症为特征的CRS的可能性[27]；新近研究证明免疫球蛋白替代疗法对其它治疗不敏感的有效[28]。然而这些药物治疗CRSsNP和非嗜酸性CRSwNP的临床疗效仍有待进一步研究。

4 总结

亚洲人群CRS主要发病机制为Th1/Th17混合介导的中性粒细胞浸润，研究中性粒细胞与CRS的关系对亚洲人群CRS的诊治大有裨益，尽管在世界范围内对中性粒细胞在CRS发病机制中作用的研究越来越多，包括研究不同细胞因子对中性粒细胞的作用，对中性粒细胞进行N1、N2分型阐述中性粒细胞表达的炎症表型，组织特异性中性粒细胞及其血液对应物之间的差异，但对中性粒细胞介导的CRS精准治疗的研究仍道阻且长。