综述精读 | 中性粒细胞从保护到致病的多种作用 | Nat.Immunol.

Basic Information

• 英文标题： The diverse roles of neutrophils from protection to pathogenesis
• 中文标题：中性粒细胞从保护到致病的多种作用
• 发表日期：20 November 2024
• 文章类型：Review Article
• 所属期刊：Nature Immunology
• 文章作者：Rana Herro | H. Leighton Grimes
• 文章链接：https://www.nature.com/articles/s41590-024-02006-5

Abstract

Para_01

1. 中性粒细胞是血液中最丰富的白细胞，构成先天免疫的关键部分。
2. 它们在骨髓中生成，在稳态条件下进入血液循环，巡逻组织并寻找潜在的病原体，通过吞噬作用、细胞内降解、释放颗粒和形成胞外陷阱迅速摧毁这些病原体。
3. 因此，中性粒细胞是参与抗菌防御的重要效应细胞。
4. 然而，中性粒细胞也可能具有致病性。
5. 新兴数据表明，它们在组织修复和纤维化方面具有关键功能。
6. 此外，与其他先天免疫细胞类似，中性粒细胞的状态受其微环境的影响。
7. 值得注意的是，这包括肿瘤对中性粒细胞的利用。
8. 中性粒细胞可以经历转录和表观遗传重编程，从而导致或调节炎症和损伤。
9. 也有可能在骨髓中生成具有特定功能的不同中性粒细胞亚群。
10. 理解中性粒细胞的可塑性和替代细胞状态将有助于解决其矛盾的作用。
11. 这篇综述总结了关于中性粒细胞保护性与致病性功能的最新关键发现；详细描述了特定表型的中性粒细胞亚群及其在稳态和疾病中的作用。

Main

Para_01

1. 中性粒细胞是先天免疫反应的首批应答者和重要组成部分，能够快速而多样的发挥功能以对抗入侵病原体并维持组织稳态。
2. 它们在免疫监视和宿主防御中的关键作用突显了其作为‘免疫守护者’的地位。
3. 它们通过吞噬作用、细胞内降解、释放颗粒和形成胞外陷阱来摧毁病原体。
4. 事实上，中性粒细胞拥有令人惊叹的抗菌肽和防御素武器库，并部署一系列氧化机制以消灭病原体。
5. 中性粒细胞内的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶复合物激活后会产生具有杀菌特性的活性氧（ROS），如超氧阴离子和过氧化氢。
6. 此外，中性粒细胞会形成中性粒细胞胞外陷阱（NETs），这是一种由染色质和抗菌蛋白组成的网状结构，用于捕捉和中和胞外病原体。
7. 除了保护作用外，中性粒细胞还能发挥致病功能，导致组织损伤、炎症和自身免疫病理。
8. 本文深入探讨了中性粒细胞在疾病状态中的复杂作用，包括年龄诱导的骨质疏松症、心脏纤维化和癌症，重点在于其功能和表型异质性。

Fig. 1: Pathogenic and protective activities of neutrophils.

• 当中性粒细胞产生对组织有毒的活性氧（ROS）、促炎、促血管生成和促纤维化介质时，它们可以具有致病性，从而促进多个器官的损伤和纤维化，并持续引发炎症和癌症。
• 相反，中性粒细胞通过吞噬作用和中性粒细胞胞外陷阱（NETosis）来杀死细菌和清除感染细胞，从而保护机体免受感染。
• 它们还可以通过依赖T细胞或不依赖T细胞的方式增强对癌症的杀伤作用，同时巡逻组织并发挥免疫监视功能以恢复稳态。

Neutrophil heterogeneity and trained immunity

Para_01

1. 以前，中性粒细胞被认为是一个同质的细胞群体。现在普遍认识到，中性粒细胞表现出显著的表型和功能多样性。
2. 这种异质性通过具有独特表型标志、转录谱和功能特性的不同中性粒细胞亚群表现出来。
3. 理解它们的可塑性有助于预测其保护性与致病性活动，揭示潜在的治疗靶点和管理这些复杂疾病的战略。
4. 环境因素可以影响中性粒细胞的异质性。事实上，微生物挑战或疫苗接种可以促进髓系细胞群体对后续相同或不同病原体感染的高度反应。
5. 这一过程被称为‘训练免疫’。为了延长中性粒细胞在血液中的有限寿命并增强其对后续挑战的积极反应，训练免疫会影响骨髓中的造血干细胞和祖细胞池。
6. 用β-葡聚糖（一种常见的训练免疫诱导剂）处理小鼠会导致髓系祖细胞的扩增。
7. 与训练免疫相关的髓系细胞产量增加有助于对二次挑战如脂多糖（LPS）暴露产生有益反应，并提供对抗化疗引起的骨髓抑制的保护作用。
8. 因此，训练免疫被认为在骨髓的造血干细胞水平上起作用，促进髓系生成的有利适应。这与外周组织中成熟髓系细胞的功能变化形成对比。

Para_02

1. 为了描绘中性粒细胞成熟、功能和命运决定的全面转录景观，无论是处于稳态还是细菌感染期间，单细胞 RNA 测序揭示了超过 25,000 个不同分化阶段和成熟的中性粒细胞存在八个具有独特分子特征的中性粒细胞亚群。
2. 值得注意的是，三个成熟的外周血中性粒细胞亚群源自骨髓中不同的成熟中性粒细胞亚群。
3. 在已知和未表征的转录因子的共同指导下，中性粒细胞在其穿越这一转录景观的过程中逐渐获得抗菌能力，这代表了一种精细进化的机制，以微调有效的但平衡的中性粒细胞反应。
4. 此外，细菌感染会显著改变中性粒细胞群体的遗传结构，修改亚群之间的动态转变，并使中性粒细胞具备增强的功能，而不影响其整体异质性。
5. 这些发现建立了一个参考模型和一个广泛框架，用于研究与中性粒细胞相关的疾病机制，识别生物标志物和确定潜在的治疗靶点，达到单细胞分辨率。
6. 最近，Das 及其合作者展示了预先暴露于脂多糖（LPS）如何训练先天免疫系统，通过促进间质巨噬细胞和中性粒细胞富集吞噬和细胞杀伤相关基因集（如 Cxcl9、Cxcl10、Lgals3），以抵御铜绿假单胞菌。
7. 在预先暴露于 LPS 并感染铜绿假单胞菌的小鼠中检测到肺泡巨噬细胞显著减少。
8. 这与高吞噬活性的中性粒细胞群体积累相对应，该群体表达酰氧基酰水解酶（AOAH）。
9. AOAH 有助于去除 LPS 脂质 A 部分的次级脂肪酰链，降低其毒性。
10. 此外，LPS 治疗增加了 Ly6G+CD14+ 中性粒细胞产生干扰素-γ (IFNγ)，这对于细菌清除和宿主防御至关重要。
11. 尽管训练免疫对感染有益，但在自身免疫等情况下可能导致异常的炎症活动。
12. 虽然普遍认为中性粒细胞的转录活性低于其他髓系细胞，但这两项先前的研究开始打破这一观念，强调中性粒细胞在环境线索刺激下迅速发生的转录重编程。
13. 它们具有适应基因组可及性并改变转录谱的能力，在各种免疫紊乱中表现出表型和功能异质性。

Granulopoiesis

Para_01

1. 中性粒细胞是短命的细胞，它们作为非活性细胞不断释放到血液中。
2. 在炎症期间，外部信号如粒细胞集落刺激因子（G-CSF）或CXCL12可以导致骨髓中的中性粒细胞迅速释放到感染部位，在那里它们被激活以增强细胞毒性和寿命，最终经历凋亡。
3. 未被激活的中性粒细胞会经历衰老，并在暴露于CXCL12后返回骨髓，在那里它们经历凋亡。
4. 粒细胞生成是一个在骨髓微环境中严格调控的过程，涉及多个分化和成熟阶段。
5. 了解控制粒细胞生成的机制对于阐明中性粒细胞在健康和疾病中的生产和功能至关重要。
6. 在稳态条件下，造血干细胞产生两个主要谱系：由T细胞和B细胞组成的淋巴谱系，以及包括中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞和其他髓系细胞的髓系谱系。
7. 造血干细胞分化为共同髓系祖细胞（CMPs），后者进一步分化为粒细胞-巨噬细胞祖细胞（GMPs）和巨核细胞-红细胞祖细胞。
8. GMPs进一步分化为髓母细胞，然后经过几个成熟阶段形成成熟的中性粒细胞。
9. 髓系和淋巴系祖细胞状态定义了一个非层次化的网络，该网络决定了最终的功能承诺。

Para_02

1. 由于造血干细胞（HSCs）位于骨髓的特定微环境中，它们从基质细胞、细胞因子和生长因子接收到不同的信号，这些信号调节其自我更新和分化。
2. DEL1 是一种分泌型细胞外基质蛋白，是 HSC 微环境中的关键组成部分和调节因子。
3. DEL1 由 HSC 微环境中的多种细胞成分表达，包括动脉内皮细胞、CXCL12 丰富的网状细胞和成骨细胞系细胞。
4. DEL1 在维持 HSC 微环境的正常功能中起重要作用，通过调控长期 HSC 的增殖和分化，尤其是向髓系谱系的分化。
5. 在小鼠中，DEL1 缺乏导致长期 HSC 增殖减少，尤其是在正常条件下以及由造血细胞移植、G-CSF 治疗或炎症引起的应激下，对髓系生成的影响尤为显著。
6. DEL1 诱导的 HSC 增殖和向髓系谱系的承诺是通过存在于造血祖细胞上的 β3 整合素介导的。
7. DEL1 在 HSC 微环境中的这一新功能突显了它在应激期间调节髓系生成的关键作用。

Para_03

1. Evrard 及其合作者最初使用质谱流式细胞术和基于细胞周期的分析将骨髓来源的中性粒细胞分为三个亚群：即增殖的中性粒细胞前体（preNeu），其进一步分化为非增殖的幼稚中性粒细胞和成熟中性粒细胞。
2. 转录组分析和功能分析表明，preNeu 细胞需要 C/EBPε 转录因子进行生成，并且随着它们的成熟，增殖程序被迁徙和效应功能所取代。
3. 为了确保在微生物和肿瘤应激下的供应，紧急髓系造血会扩大 preNeu 细胞的数量。
4. Cebpe 的基因缺失导致单核细胞和中性粒细胞的特化完全阻断（但不影响树突状细胞）发生在 GMP 门下游的祖细胞中。
5. 除了 C/EBPε 外，C/EBP 家族的其他成员，如 C/EBPα 和 C/EBPβ 以及 STAT3 也调节髓系造血。
6. Cebpa 靶向破坏的小鼠表现出中性粒细胞分化的选择性阻断。
7. 在感染期间，机体的防御机制依赖于骨髓粒细胞祖细胞的快速动员。
8. ‘稳态’ 粒细胞生成依赖于 C/EBPα，而紧急粒细胞生成的精确转录机制则依赖于 C/EBPβ。
9. 细胞因子治疗或真菌感染会导致粒细胞祖细胞中 C/EBPβ 转录本的上调，而 C/EBPε 在粒细胞祖细胞中保持不变。
10. 此外，C/EBPβ 缺陷的祖细胞在体外和体内均显示出应急诱导的粒细胞生成减少。
11. 值得注意的是，与 C/EBPα 相比，C/EBPβ 对增殖的抑制较弱，强调了它在紧急粒细胞生成中的关键作用，这需要粒细胞前体的分化和增殖。
12. 此外，参与中性粒细胞分化的其他因素包括 PU.1 和 GATA1。
13. GMPs 中 Spi1（编码 PU.1）的缺失不会导致 CMPs 中的中性粒细胞过度产生。
14. 人类多能干细胞中 GATA1 的缺失增加了中性粒细胞的分化产量和成熟度。
15. 此外，CRISP-seq 扰动分析显示，虽然 C/EBPα 调节进入所有髓系命运，但 PU.1 缺乏会阻止后期向粒细胞命运的分化。

Para_04

1. 中性粒细胞可以根据环境信号参与不同的死亡途径。这些途径包括凋亡、NETosis（中性粒细胞胞外陷阱形成）、铁死亡、坏死性凋亡和焦亡。
2. 中性粒细胞的内在凋亡依赖于细胞色素c激活的caspase-9/caspase-3。外在凋亡则是在肿瘤坏死因子（TNF）家族成员与死亡结构域（如TRAIL、FAS或TNFR1）结合后，依赖于NADPH氧化产生的活性氧（ROS）。
3. 相反，不同于非溶细胞性NETosis，自杀性NETosis始于中性粒细胞内肌动蛋白细胞骨架结构的解体，随后是核去分叶化，导致染色质去浓缩并与颗粒细胞质成分混合。这一过程是溶细胞性的，并最终导致质膜破裂，将NETs释放到细胞外环境中并杀死中性粒细胞。
4. NETosis可以由许多因素触发，如病原体、LPS、免疫复合物、补体C3、胆固醇晶体、特定的细胞因子如白细胞介素（IL）-8和TNF，以及药物如佛波酯、钙离子载体和钾离子载体。关键激酶如AKT、PI3K和PKC，这些激酶参与ROS生成，调节NETosis。
5. Gasdermin E（GSDME）在中性粒细胞溶细胞性焦亡死亡中起着关键作用。老化中性粒细胞中GSDME的精细切割和激活由蛋白酶-3和caspase-3调控，最终导致焦亡。
6. 有趣的是，GSDME缺乏不会影响中性粒细胞的整体存活率；相反，它特异性地阻碍焦亡，并使中性粒细胞死亡转向凋亡，从而通过巨噬细胞对凋亡中性粒细胞的增强吞噬作用来减弱炎症反应。
7. 在一个临床上相关的酸吸入引起的肺损伤模型中，中性粒细胞特异性删除GSDME促进炎症消退，并减轻肺损伤。
8. 因此，通过调节中性粒细胞死亡方式，GSDME控制宿主的炎症结果，成为感染性和炎症性疾病的一个有前景的治疗靶点。
9. 另外，在一个无菌损伤模型中，浸润的中性粒细胞表现出令人惊讶的有益和修复功能。它们清除并再生肝脏中热损伤的血管，并不在损伤部位死亡。相反，它们迁回血液循环，返回肺部进行重新编程，然后通过CXCR4到达骨髓。

In the blood vessels

Para_01

1. 中性粒细胞对于抗菌防御是必不可少的。
2. 最近，位于中性粒细胞质膜上的机械传感器 PIEZO1 被证明在内皮迁移过程中通过诱导尖峰状 Ca2+ 信号发挥关键作用。
3. 这种机械感知机制显著增强了中性粒细胞进入组织时的杀菌功能。
4. 选择性删除多形核白细胞中的 PIEZO1 的小鼠在清除细菌方面表现出显著缺陷，且其肺部更容易受到严重的铜绿假单胞菌感染。
5. 然而，将 PIEZO1 激活的多形核白细胞过继转移到铜绿假单胞菌感染的小鼠肺部，可显著改善中性粒细胞的细菌清除表型。
6. 进一步研究发现，PIEZO1 将内皮迁移期间激活的机械信号传递给上调 NOX4，这是增强中性粒细胞杀菌活性的关键因素。

Para_02

1. 细胞表面的RNA可能也参与了中性粒细胞通过其糖基残基穿过内皮细胞迁移的过程，这些糖基残基有助于与内皮细胞的粘附。
2. 糖基化RNA在中性粒细胞中容易表达，并主要定位于细胞表面。
3. 尽管有这种定位，它们通过伴侣蛋白与RNA结合而出人意料地稳定，从而保护它们免受RNase降解。
4. 糖基部分保持暴露并结合到内皮细胞上的P-选择素。
5. 糖基化RNA对于中性粒细胞募集到炎症部位至关重要。
6. 这些内在因素（细胞表面RNA）在调节中性粒细胞募集方面的新颖作用非常非传统。
7. 传统上，像PECAM和CD99这样的分子被证明在炎症期间中性粒细胞穿过内皮细胞迁移的关键步骤中起着附加调控作用。
8. 在FVB/n小鼠中，抑制PECAM功能会阻止中性粒细胞在穿过内皮细胞之前停滞，而抑制CD99功能则阻止白细胞通过内皮细胞连接，类似于体外的人类细胞。
9. 相反，在C57BL/6小鼠中，针对PECAM和CD99的阻断抗体使中性粒细胞在内皮细胞基底膜和亚内皮基底膜之间停滞。

Para_03

1. 之前的研究表明，时钟基因 Bmal1 能够协调中性粒细胞的时间编程。
2. 从骨髓释放的中性粒细胞表达高水平的 CD62L，这些水平在一天中逐渐下降，与 CXCR4 的增加成反比，直到它们被清除。
3. 这一中性粒细胞‘老化’的过程被认为受到肠道微生物群通过 Toll 样受体和 MYD88 信号通路的影响。
4. 微生物群的耗竭显著减少了循环中老化的中性粒细胞数量，并改善了镰状细胞病或内毒素诱导的败血性休克模型中的炎症、病理和组织损伤。
5. 因此，认为微生物群调节了一种促进疾病发展的中性粒细胞亚群。
6. 最近的研究表明，BMAL1 可以调控中性粒细胞的老化。
7. BMAL1 作为一个内部计时器，通过调节 CXCL2 表达来诱导依赖于 CXCR2 的中性粒细胞转录和迁移特性的昼夜变化。
8. CXCR4 对抗这些昼夜变化，有利于夜间中性粒细胞从血管中稳态地移出，从而增强组织中的抗菌活性。
9. 经过基因改造以持续老化中性粒细胞的小鼠对感染具有抵抗力。
10. 然而，持续存在于血管中的老化中性粒细胞使小鼠更容易发生血栓炎症和死亡。
11. 因此，由内在时钟基因 Bmal1 驱动的中性粒细胞昼夜分布协调免疫防御和血管保护。

In the lung

Para_01

1. 中性粒细胞释放大量促炎性细胞因子、趋化因子和脂质介质，这些物质招募并激活其他免疫细胞到感染或组织损伤的部位。
2. 值得注意的是，中性粒细胞与树突状细胞、巨噬细胞和淋巴细胞相互作用，从而影响免疫反应的启动和消退。
3. 中性粒细胞为免疫细胞（如肺泡巨噬细胞）提供发育信号，塑造其寿命，并在维持肺部稳态和免疫监视中发挥重要作用。
4. 与来自骨髓的间质巨噬细胞不同，肺泡巨噬细胞起源于胎儿肝脏单核细胞，并通过自我更新维持，且来自循环单核细胞的贡献有限。
5. 具体来说，新生儿中性粒细胞提供一种跨二十烷类代谢物，12-HETE，这种物质对于肺发育过程中肺泡巨噬细胞的自我更新和维持是必需的。
6. 12-HETE 的缺失会减少成年肺中的肺泡巨噬细胞数量，增强前列腺素 E2 依赖的老化，并增加由 LPS 或病毒性呼吸道感染引起的肺损伤的易感性。
7. 这种复杂的产前编程依赖于中性粒细胞产生的跨二十烷类物质以实现终身自我更新。

Para_02

1. 前列腺素 E2 在驱动肺驻留中性粒细胞（CD11b高、Ly6G高、CD14高、SCA1高、CD62L低、CXCR4高、CD101高）的生成中起着关键作用，这些中性粒细胞具有独特的免疫抑制特性，通过蛋白激酶 A 和谷氨酰胺转氨酶 2（TGM2）途径发挥作用。
2. 这些肺驻留中性粒细胞表达高水平的主要组织相容性复合体 II 类分子，但没有抗原呈递能力。
3. 它们具有调节功能，可以防止肺泡壁受损，并且在转录谱上（NR4A3高、NR4A2高和 TGM2高）与血液或骨髓来源的中性粒细胞不同。
4. 与骨髓来源的中性粒细胞相比，它们的基础 IL-6 表达水平更高，并且对 LPS 的反应产生的 TNF 较少。
5. 它们的趋化迁移能力也较弱。
6. 前列腺素 E2 通过引发抗凋亡活性来延长它们在肺部的寿命。
7. 来自 TGM2 缺陷小鼠的中性粒细胞在对 LPS 反应时释放高水平的炎症细胞因子，并导致显著加重的损伤。
8. 因此，肺驻留中性粒细胞负向调节肺部炎症，以保护肺部免受感染或炎症刺激引起的进一步损害。

Para_03

1. 无论肺中性粒细胞位于毛细血管和血管内还是软组织中，仍然是知识上的一个关键空白。
2. 在稳态下，中性粒细胞可以在肺微血管中找到。
3. 这些边缘化的中性粒细胞延长了它们在肺微血管中的通过时间，以依赖于 CD11b 的方式爬行在毛细血管壁上，而不是在组织实质中。
4. 因此，它们不被认为是组织驻留的中性粒细胞，并通过 CXCR4 信号维持在 CXCL12 阳性的生态位中。
5. 这些中性粒细胞迅速吞噬被隔离到肺上皮的病原体，提供了一个血管防御生态位。
6. 除了抗菌作用外，它们还调节肺内皮细胞的增殖。
7. 此外，在早期年龄、基因毒性损伤和病毒感染期间，边缘化中性粒细胞的耗竭会损害肺部的血管生成，并在放射后损害造血恢复。
8. 另一方面，肺实质中含有大量的血管外组织驻留中性粒细胞。
9. 这些中性粒细胞保护肺上皮免受入侵病原体的侵害，但也导致慢性炎症性疾病。
10. 在严重创伤或失血性休克患者中，如急性呼吸窘迫综合征 (ARDS)，肺损伤被认为是由肺血管中中性粒细胞的积聚引起的。
11. 这些激活的中性粒细胞离开受损组织并遵循预编程的稳态路径到达肺部的过程在 ARDS 中失调。
12. 此外，不受控制的中性粒细胞炎症可导致类固醇难治性哮喘和其他炎症性和纤维性肺疾病，如慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化、支气管扩张症和 α-1 抗胰蛋白酶缺乏症。
13. 中性粒细胞在肺部的一个有趣的有害作用涉及线粒体损伤相关分子模式（mito-DAMP）心磷脂，它阻止 IL-10 的产生，通过 PPARγ SUMOylation 引起持续性炎症，从而导致抑制性 NCOR–HDAC3 复合物招募到 IL10 启动子，但不影响 TNF 启动子，在细菌性肺炎期间。
14. HDAC 抑制增加 IL-10 并将平衡转向消退而非炎症。
15. 或者，肺中性粒细胞可以发挥有益功能。
16. 它们经历凋亡并暴露磷脂酰丝氨酸，这是‘吃我’信号，导致修复性巨噬细胞的吞噬。
17. 它们可以通过吞噬细胞碎片来清除损伤部位的促炎介质，允许血管生成和坏死组织的移除。
18. 它们表达诸如金属蛋白酶 MMP9 等修复分子，能够降解 DAMPs、HMGB1 和 HSP90，从而减少进一步招募炎症细胞。
19. 中性粒细胞减少的小鼠的肺在机械通气诱导的肺损伤后的修复延迟，表现为高水平的炎症介质如 TNF、IFNγ 和 MIP2，同时 MMP9 减少，类似于需要通气的中性粒细胞减少性 ARDS 患者。
20. MMP9 的给药改善了中性粒细胞减少小鼠的机械通气诱导的肺损伤引起的组织损伤。
21. 其他参与肺修复的中性粒细胞介质包括 NADPH 氧化酶，这在慢性肉芽肿病的背景下至关重要，还有许多其他介质。
22. 此外，中性粒细胞可以保护小鼠免受致命的呼吸道细菌感染，并保护人类免受急性呼吸衰竭。
23. 在铜绿假单胞菌感染后，中性粒细胞独特地表达抗菌蛋白 galectin-3，这是 LPS 介导保护的关键参与者。
24. 存活的急性呼吸衰竭患者的气管吸引物中 galectin-3 水平高于非存活患者。

In the bone

Para_01

1. 在骨质疏松期间，尚不清楚由于骨髓中免疫细胞的年龄相关改变引起的炎症老化是否导致骨丢失。
2. 当中性粒细胞在肿瘤中表达转化生长因子（TGF）β1，或在哮喘患者的呼吸道、正常肠道以及炎症老化引起的骨质疏松的骨髓中时，它们共表达CCR5。
3. TGFβ1+CCR5+ 中性粒细胞在老年小鼠的骨髓中的频率增加，并通过降解TRAF3导致骨吸收。
4. 值得注意的是，TGFβ1通过促进TRAF3降解诱导与年龄相关的骨丢失。
5. 删除TGFβRII受体或拮抗性阻断CCR5可以减少骨髓中TGFβ1+CCR5+ 中性粒细胞的频率，并增加骨量，支持中性粒细胞在引起与年龄相关的骨丢失中的致病作用。

Para_02

1. 由于 TGFβ1 是组织纤维化的中心调节因子，研究这一群 TGFβ1+CCR5+ 中性粒细胞是否解释了为何衰老是系统性硬化等纤维化疾病的重要风险因素是非常有趣的。
2. 此外，在中性粒细胞性哮喘的情况下，患者对吸入性糖皮质激素等标准治疗有抵抗，检查美国食品药品监督管理局批准的 CCR5 抑制剂马拉维若是否可以消除表达 TGFβ1 的促纤维化中性粒细胞亚群并提高其对糖皮质激素的敏感性将非常重要。
3. 事实上，戈泰尔及其同事在重度哮喘模型中显示，马拉维若可以减少气道高反应性。

In the heart

Para_01

1. 中性粒细胞在心血管疾病中发挥病理功能。
2. 突发性心脏死亡主要是由于心肌缺血引起，表现为室性心动过速和心室颤动，具有高发病率和高致死率，治疗方法仅限于除颤。
3. 使用低钾血症结合心肌梗死（MI）诱导的小鼠突发性心脏死亡模型，中性粒细胞耗竭通过调节脂钙素-2减少了室性心动过速的负担，脂钙素-2是一种已知可增加心肌细胞中ROS的防御蛋白。
4. 骨髓来源白细胞中脂钙素-2的缺失模拟了中性粒细胞耗竭，并减少了心律失常的负担。
5. 在这个模型中，通过阻断CSF1R或基因删除Ccr2导致的巨噬细胞耗竭增加了心律失常，表明巨噬细胞对室性心动过速有保护作用。
6. 与这些数据一致，中性粒细胞衍生的髓过氧化物酶（MPO）通过氧化蛋白修饰表现出促纤维化活性，调节心房颤动。
7. 用血管紧张素II预处理以诱发白细胞活化的MPO缺陷小鼠，其基质金属蛋白酶活性降低，心房颤动和纤维化程度也较野生型小鼠减轻。
8. 心房颤动患者血浆中的MPO水平升高，表明这种中性粒细胞衍生的酶与心脏纤维化的病理生理密切相关，无论是在小鼠还是人类中。

Para_02

1. 在心肌梗死中，中性粒细胞来源的 S100A8/S100A9 放大了粒细胞生成。
2. 心肌梗死后，由于 CXCL12–CXCR4 信号传导中断，中性粒细胞迅速被招募到梗死部位，释放警报素 S100A8/S100A9，这些警报素被认为可以结合 TLR4 并通过 NLRP3/炎性体激活诱导 IL-1β 分泌。
3. 中性粒细胞来源的 IL-1β 通过骨髓中的造血干细胞和祖细胞上的 IL1R1 发出信号，并以细胞自主的方式刺激粒细胞生成。
4. 通过基因删除或药理抑制破坏 S100A8/S100A9–NLRP3–IL-1β 信号传导可抑制心肌梗死引起的粒细胞生成并改善心脏功能。
5. 在急性冠状动脉综合征患者中，高嗜中性粒细胞计数与主要不良心血管疾病结果相关，突显了中性粒细胞在心脏中的有害作用。

Para_03

1. 中性粒细胞在心脏中也可以起到有益的作用，通过吞噬组织和细胞碎片促进心肌修复。
2. 中性粒细胞分泌蛋白酶，这些蛋白酶对于细胞外基质蛋白质的降解和坏死心肌细胞的清除是必需的。
3. 凋亡中性粒细胞的清除有助于在出胞作用期间消炎，并诱导具有修复功能的巨噬细胞表型，导致免疫抑制细胞因子如转化生长因子β1和白细胞介素-10的分泌，以及促解决脂质介质如脂氧素A4、解决素E1和核纤层蛋白A1的分泌。
4. 此外，死亡的中性粒细胞可以清除化学引诱剂和细胞因子而不产生生物学效应，从而干扰它们对活细胞的信号传导。

Para_04

1. 中性粒细胞在心脏病中的相反功能可以归因于其可塑性。
2. 在心肌梗死（MI）中，已鉴定出两种中性粒细胞亚群：促炎性的‘N1’亚群，高表达CCL3、IL-1β、IL-12a和TNF；以及抗炎性的‘N2’亚群，表达CD206和IL-10。
3. N1中性粒细胞占主导地位，并且与梗死壁变薄正相关，这是由于金属蛋白酶MMP12和MMP25的表达增加所致。
4. N1中性粒细胞可以在体外通过IFNγ和LPS刺激生成，而N2中性粒细胞则由IL-4诱导，在缺血心脏微环境中局部形成，而在血液中不存在。
5. 在心肌梗死诱导的小鼠心脏中还鉴定出Ly6GhiCXCR2+和Ly6GloCCR2+两个中性粒细胞亚群。
6. 这两个亚群似乎分别与缺血心脏中的N1和N2中性粒细胞相吻合。测试它们是否属于同一亚群将是一件有趣的事情。
7. 最后，利用适配子蛋白质组学方法，根据SiglecF表达，进一步鉴定了缺血性心脏中的两个主要中性粒细胞亚群。
8. SiglecFhi中性粒细胞富集了ICAM1和TNF，增强了吞噬功能和ROS产生。SiglecFlo中性粒细胞则富集了SLPI和IFTIM1表达。
9. 这些中性粒细胞是否对应于N1和N2亚群，以及中性粒细胞在心脏中时间极化后的功能后果仍需进一步阐明。

In the tumor microenvironment

Para_01

1. 中性粒细胞在响应肿瘤细胞或周围免疫细胞表达的趋化因子时被招募到肿瘤微环境中。
2. 在肿瘤微环境中，中性粒细胞被称为肿瘤相关中性粒细胞（TANs）。
3. TANs表现出表型和功能上的异质性，具有促肿瘤和抗肿瘤特性，具体取决于环境和肿瘤类型。
4. 人和小鼠的TANs包括四个亚群：未成熟中性粒细胞、促肿瘤中性粒细胞（抗肿瘤中性粒细胞和表达一组干扰素刺激基因的中性粒细胞）。
5. 保护性与致病性TANs的功能总结见表2。
6. 有趣的是，干扰素刺激的Ly6Ehi中性粒细胞作为抗PD-1治疗反应的潜在血液生物标志物。
7. 这些中性粒细胞由肿瘤内在激活的STING信号通路诱导，并且可以通过IL-12b依赖的细胞毒性T细胞活化部分提高对原本无反应肿瘤的抗PD-1治疗敏感性。
8. 在非小细胞肺癌和黑色素瘤患者中，Ly6Ehi中性粒细胞能够准确预测免疫治疗反应。
9. 这表明可以使用Ly6Ehi中性粒细胞作为功能性生物标志物，在小鼠和人类中指导癌症免疫治疗的治疗决策。
10. 促肿瘤TANs以免疫抑制和促血管生成功能为特征，促进肿瘤生长、侵袭和转移。

Table 1 Genotypic comparison between human and mouse TANs 表1 人类和小鼠TANs的基因型比较

Table 2 Summary of friendly versus foe functions of TANs in the tumor microenvironment 表2 肿瘤微环境中TANs的友好功能与敌对功能总结

Para_02

1. 癌症通常伴有中性粒细胞向肿瘤的浸润和血液中的扩张，这与不良预后相关。
2. 通过释放两种与NET相关的蛋白酶——中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）和基质金属蛋白酶9（MMP9），中性粒细胞可以降解层粘连蛋白，从而通过激活整合素α3β1通路唤醒休眠的癌细胞。
3. 针对重塑后的层粘连蛋白的抗体可以防止癌细胞的觉醒。
4. TGFβ使肿瘤相关中性粒细胞（TANs）极化为促肿瘤表型。
5. TGFβ阻断减缓肿瘤生长，同时增加中性粒细胞向肿瘤微环境的浸润和CD8反应的激活。
6. 将TGFβ阻断与中性粒细胞耗竭相结合会削弱抗肿瘤效果，并减少肿瘤内的CD8激活。
7. 中性粒细胞可以通过TNF、CD40激动剂和肿瘤结合抗体的联合作用被利用来根除肿瘤并减少转移。
8. 这会导致补体激活，其中C5a激活中性粒细胞以促进白三烯B4的产生，随后通过黄嘌呤氧化酶刺激ROS的产生，导致氧化损伤和不依赖T细胞的肿瘤清除。

Para_03

1. 相反，抗肿瘤的 TANs 可以在体外杀死肿瘤细胞，并且可以在早期阶段抑制肿瘤进展。
2. 这些 TANs 可以激活自然杀伤细胞和多种 T 细胞亚群，以促进抗肿瘤反应。
3. TANs 通过增加抗原呈递和 T 细胞共刺激来启动抗肿瘤免疫反应是其机制之一。
4. 此外，缓解肿瘤缺氧可以释放中性粒细胞的杀瘤潜力，这些中性粒细胞以 T 细胞非依赖的方式杀死肿瘤细胞。
5. 肿瘤缺氧的丧失减少了 NE 的表达，而 NE 是肿瘤细胞增殖所必需的，同时增加了 MMP9 和 NADPH-ROS 的产生。

Para_04

1. 在小鼠肿瘤和接受免疫检查点阻断治疗的黑色素瘤患者的活检样本中观察到广泛的中性粒细胞激活。
2. CD4+ T 细胞对黑色素瘤抗原的早期靶向识别和中性粒细胞激活都是完全消除肿瘤所必需的。
3. 负责杀伤抗原丢失变异体的招募的 TANs 通过诱导型一氧化氮合酶机制进行杀伤。
4. 它们表现出独特的基因型，高表达 CD14、CD117、IL-1Rβ、CD18、CD40、CD177、SiglecF、CD49d 和 CD16，同时降低 CD62L 和 CD206 的表达，与更活跃的表型一致。
5. T 细胞的初始激活及其随后介导的抗原阳性肿瘤细胞的清除表明适应性免疫在启动抗肿瘤反应中的核心作用。
6. 然而，随后 TANs 的涌入以清除抗原阴性肿瘤细胞暗示了先天免疫在维持并可能放大抗肿瘤反应中的互补功能。
7. 在非小细胞肺癌患者的肿瘤微环境中，CD14 高表达的中性粒细胞易受铁死亡影响。
8. 铁死亡诱导氧脂质的释放，限制了小鼠和人类的抗肿瘤 T 细胞反应，除了直接杀死耐药的癌细胞。
9. 在具有免疫能力的小鼠中，通过基因删除铁死亡所需的脂肪氧合酶 Alox12/Alox15 或通过 liproxstatin 1 药理抑制来破坏铁死亡，可以消除中性粒细胞的抑制活性，减少肿瘤负担，并与免疫检查点阻断协同抑制肿瘤生长。
10. 另一方面，功能获得研究表明，在具有免疫能力的小鼠中诱导铁死亡会促进肿瘤进展。
11. 因此，铁死亡构成了中性粒细胞用来调节肿瘤发生的一种独特的免疫抑制机制。

Para_05

1. 在脑中，TANs 特异性地浸润人类异柠檬酸脱氢酶 1 和 2 胶质瘤和脑转移瘤。
2. 大多数 TANs 在胶质瘤和脑转移瘤的小鼠模型中具有促肿瘤作用。
3. 与原发性胶质瘤相比，脑转移瘤中的中性粒细胞数量更高，这些脑 TANs 富含促炎通路，特别是通过核因子 kappa B 的 TNF 信号传导。
4. 来自患有脑转移瘤个体的循环中性粒细胞中的 ROS 升高，并在肿瘤微环境中被消除。
5. 脑 TANs 具有延长的存活时间（长达 48 小时），并表现出免疫抑制和促血管生成表型（VEGFα、THBD、ICAM1 和 S100A9）。
6. 脑 TANs 定位于 PD-1 表达的 CD8+ T 细胞和内皮细胞附近。
7. 肿瘤相关巨噬细胞分泌的 TNF 和铜蓝蛋白诱导脑 TANs。

Para_06

1. 中性粒细胞在癌症中的矛盾作用，无论是促肿瘤发生还是抗肿瘤发生，可能是由于肿瘤微环境影响中性粒细胞的成熟、激活和功能状态。
2. 由于中性粒细胞无法增殖，它们依赖于从骨髓迅速动员到外周组织以发挥其功能。
3. 鉴于存在多种状态的肿瘤相关中性粒细胞（TANs），重要的是要探讨肿瘤如何重新编程中性粒细胞，使其从初始成熟表型转变为具有特定表观遗传、转录组和蛋白质组表型，同时保留某些初始成熟特征，以发挥特定功能。
4. 最近，在小鼠和人类的肿瘤微环境中发现了三种不同的 TAN 状态：未成熟的 T1（CD101−）、成熟的 T2（CD101+），这两种状态最终都汇聚到第三种长期存在的 T3 人群，表达 dcTRAIL-R1 和高水平的 VEGFα，并且持续超过 5 天。
5. T3 中性粒细胞显著促进血管生成和肿瘤生长。
6. 消除 T3 或 VEGFα 均可抑制肿瘤生长。
7. T3 中性粒细胞占据缺氧和糖酵解的肿瘤生态位。
8. 在人类中，T3 标志物预测胰腺癌队列和其他实体瘤患者的不良预后。
9. 因此，短寿命的中性粒细胞可以通过表观遗传和转录重编程来调整其功能以适应肿瘤微环境。

In the liver and peritoneal injuries

Para_01

1. 受损组织由细胞外基质蛋白的积累所替代，过量时会导致纤维化。这是由成纤维细胞激活和基质转移导致瘢痕形成所驱动的现象。
2. 在 LPS 诱导的损伤模型中，基质动员与表达 CD63、CD66b、FPR1 和 TNF 受体的活跃中性粒细胞群有关。
3. 抑制氨基肽酶、组织蛋白酶和金属蛋白酶 1–3、7–9 和 12–14 对 LPS 诱导损伤后的基质动员或中性粒细胞积累没有影响。
4. 相比之下，抑制弹性蛋白酶显著增加了肝脏和腹膜伤口中的基质动员和中性粒细胞数量。
5. 中性粒细胞依赖的基质转移独立于血管通透性。携带基质的中性粒细胞仅在受损器官的间质空间中检测到，而不是在血液中。
6. 使用炎症抑制剂（曲尼司特）和抗纤维化药物（羟基奎宁）抑制基质的新合成并不影响中性粒细胞将预先存在的基质转移到伤口中。
7. 中性粒细胞向伤口聚集是由白三烯脂氧素 A4 和趋化因子结合 CXCR2 和 CXCR4 以及一氧化氮协调的。阻断 CXCR2 和白三烯受体会废除中性粒细胞依赖的基质动员，而 CXCR4 抑制则没有效果。
8. 在肝表面局部应用脂氧素 A4 可以在没有损伤的情况下诱导中性粒细胞募集和基质转移。
9. 对从受伤肝脏中分离出的 25,000 个单细胞进行转录组分析显示，与健康肝脏相比，这些与伤口相关的中性粒细胞中整合素亚基 αM（ITGAM；编码 CD11b）显著上调。
10. 与伤口相关的中性粒细胞表现出显著的异质性，表明随着时间的推移逐渐成熟和分化（CXCR4 和 CD24a 逐步增加），伴随着凋亡因子和年龄相关基因的增加。
11. 中性粒细胞本身不合成基质。抑制整合素信号传导尽管存在中性粒细胞，但会减少基质转移。
12. 将整合素信号传导缺陷的中性粒细胞转移到缺乏中性粒细胞的受体后，再进行肝和腹膜损伤，未能将基质转移到伤口中，而野生型中性粒细胞则可以。
13. 中性粒细胞中的热休克因子阻止基质在伤口中播种，并为治疗纤维化提供了新的治疗机会。
14. 因此，中性粒细胞不仅仅是炎性细胞，还是纤维化细胞，可以在组织损伤后持续促进瘢痕形成。
15. 最近的一项研究检查了从新生到老龄小鼠不同阶段的中性粒细胞，发现 CXCL2 阳性巨噬细胞招募中性粒细胞以加重肝损伤。它们分泌 IL-1β 和 TNF 刺激 NET 形成。因此，靶向 CXCL2–CCR2 轴可能提供一种潜在的治疗策略来限制与年龄相关的肝损伤。
16. 在酒精性肝炎中，中性粒细胞计数与不良预后相关。在患有酒精相关性肝炎的小鼠和人类中，低密度中性粒细胞表现出耗竭表型，吞噬活性降低，由高密度中性粒细胞激活产生。后者在静息状态和 LPS 激活后表现出 ROS 产量增加。清除低密度和高密度中性粒细胞可防止小鼠的酒精相关性肝损伤和 NET 生成。G-CSF 治疗改善了疾病。
17. 确定了导管反应相关的中性粒细胞是胆管细胞增殖和伤口愈合反应缺陷的驱动因素。这些中性粒细胞在导管反应部位长时间停留，表现出吞噬活性降低和氧化爆发增加。清除中性粒细胞减轻了肝纤维化和血管生成。
18. 缺乏肽基精氨酸脱氨酶 4 和中性粒细胞弹性蛋白酶的中性粒细胞诱导胆管细胞增殖。
19. 在缺乏铜转运蛋白 ATP7B 的威尔逊病斑马鱼和小鼠模型中，中性粒细胞被招募到肝脏，药理刺激加重了肝缺陷。这些中性粒细胞表现出 N2 转录谱。靶向 TGFβ1、SOCS3 或 DNA 甲基转移酶可减少肝 N2 中性粒细胞，改善肝功能和纤维化。
20. 在肝脏中，中性粒细胞似乎主要发挥致病作用，无论是加剧炎症，还是导致组织损伤和纤维化。

Conclusion

Para_01

1. 中性粒细胞是一群异质性的细胞。
2. 它们通过表观遗传、转录组和蛋白质组的重新编程，能够高效地对其环境作出反应，从而发挥多样的功能，无论是保护性还是致病性。
3. 在稳态下，中性粒细胞的更新和补充通过宿主介导的反应与感染之间的微妙平衡不断维持。
4. 这种平衡的破坏会直接影响循环中的中性粒细胞数量、细胞迁移以及对感染的反应。
5. 中性粒细胞的耗竭可能是有害的；然而，删除致病性的中性粒细胞亚群是有益的。
6. 因此，分离这些功能多样的细胞以选择性地靶向亚群是至关重要的，增强保护性的同时抑制致病状态。
7. 描绘调控其发育、生存和功能的关键转录因子，无论是在稳态还是疾病期间，对于控制其可塑性和改善治疗策略至关重要，使中性粒细胞能够发挥保护和修复作用。