中性粒细胞凋亡：强大的抗炎信号

陈恩丞 -


中性粒细胞是一种高度丰富的循环白细胞（机体每天产生超过100亿），经常第一个被招募到感染或无菌损伤部位。它们产生和释放强大的细胞毒性物质，参与宿主抵御细菌和真菌感染。中性粒细胞性炎症受到严格的控制，以限制所造成的“旁观者伤害”，凋亡是其中重要的途径。中性粒细胞的多种死亡模式
老化的中性粒细胞发生凋亡，是维持体内稳态的重要机制。其他特定情况也可诱导中性粒细胞凋亡，如，血清或抗体调理的病原体的吞噬作用和细胞内杀伤诱导专门的细胞分化程序，最终导致吞噬诱导的细胞死亡（phagocytosis-induced cell death，PICD）。鉴于中性粒细胞凋亡的抗炎性质，一旦感染被清除，这种机制非常适合促进组织修复。在没有病原体的情况下，自身免疫性疾病患者的体液（例如类风湿关节炎的滑液）中，存在丰富的不溶性抗体复合物（Insoluble immune complexes，iICs）、强大的促炎刺激，被中性粒细胞通过受体依赖性巨胞饮（efferocytosis）内化，免疫复合物还促进ROS依赖性中性粒细胞凋亡。

Cell Death Dis. 2021

免疫复合物诱导的中性粒细胞凋亡在机制上与PICD不同。这种抗炎机制可能与免疫复合物驱动的自身免疫性疾病有关，例如类风湿性关节炎和狼疮。此外，当类风湿因子（结合IgM的Fc区）暂时表达时，它可能参与清除多余的抗体并促进修复过程，从而产生大的循环免疫复合物。

1. 凋亡中性粒细胞

促胞葬作用和巨噬细胞极化


无论其诱导方式如何，通过维持其质膜的完整性，中性粒细胞凋亡为清除死细胞而不引起炎症提供了机会之窗。最后，中性粒细胞通过胞葬作用，促进巨噬细胞清除凋亡的中性粒细胞。胞葬作用不仅防止凋亡中性粒细胞的继发性坏死，且还具有抗炎作用，促进消退途径，并启动修复。

2. 凋亡中性粒细胞

释放 “Find-me”信号


巨噬细胞对凋亡细胞的识别是通过可溶性介质，或“找到我”信号，通常由凋亡细胞和/或细胞外囊泡主动释放。凋亡中性粒细胞释放的低浓度核苷酸ATP和UTP充当“找我”信号，与巨噬细胞P2Y2嘌呤能受体结合。脂质介质 LPC和1-磷酸鞘氨醇分别与巨噬细胞G2A和S1P1-5受体结合。

Cell Death Differ. 2016

除了作为化学引诱剂外，“find-me”信号还具有免疫调节功能，增强巨噬细胞的吞噬活性，并通过调节细胞因子的产生介导抗炎作用。最近对一系列凋亡免疫细胞进行的代谢组学分析表明，共享的核心代谢物以协同方式作为“找到我”信号起作用。

3. 凋亡中性粒细胞表达“吃我”信号


凋亡细胞在其表面也显示出突出的“吃我”信号。这些“吃我”信号被专门的吞噬受体识别，并触发内化。最突出的“吃我”信号是细胞外部膜脂质磷脂酰丝氨酸（PS）的外翻。活细胞的特征是磷脂不对称。翻转酶转运蛋白主动将PS限制在质膜的内小叶上。在凋亡细胞中，翻转酶以Caspase依赖性方式失活;同时，促翻转酶（scramblases）被激活，扰乱PS不对称性。PS 的识别可以通过 PS 受体直接进行，包括 BAI1 或 TIM（(T cell/transmembrane, immunoglobulin, and mucin)）家族受体。此外，Tyro/Axl/Mer（TAM）家族受体  通过可溶性桥接分子（如蛋白S和Gas6）间接识别PS。TAM受体活化还能引发额外的抗炎功能，抑制炎性细胞因子的产生，并促进巨噬细胞极化向替代或M2样表型。  除PS外，还存在许多“吃我”信号，例如钙网蛋白和Pentraxin 3;这些信号可能以细胞类型特异性方式表达，并与PS一起进一步促胞葬作用。

EMBO Rep. 2021

与凋亡中性粒细胞相比，活细胞在其表面显示“不吃我信号”，这会干扰巨噬细胞通过胞葬作用摄取它们。“不要吃我信号”甚至可以抵消PS显示细胞的内化。例如，“不要吃我”信号CD47与其巨噬细胞受体SIRPα结合，  通过采用磷酸酶SHP1/2干扰结合细胞的内化。4. 胞葬作用在巨噬细胞通过胞葬作用，吸收凋亡中性粒细胞后，凋亡细胞的降解随之而来。另外，胞葬作用也可通过LC3相关吞噬途径（短LAP/LC3-associated phagocytosis，一种非规范的自噬形式）发生。LAP 与促炎降解途径形成鲜明对比，吞噬作用后微生物通过该途径降解。LAP 利用吞噬细胞的自噬机制以抗炎方式降解内化的凋亡物质。在LAP中，LC3与吞噬体或“LAPosome”偶联，而不是产生自噬体。与经典自噬一样，LAP 最终导致凋亡代谢物释放到巨噬细胞中;它上调脂肪酸氧化，对胞葬作用抗炎性质至关重要。5. 中性粒细胞依赖性巨噬细胞重编程长期以来，胞葬作用被认为是非炎症性的。这是因为：

  • 它避免了中性粒细胞颗粒内容物的释放，限制了组织损伤，
  • 胞摄取凋亡中性粒细胞可诱导其产生抗炎细胞因子（例如TGF-β和IL-10），以牺牲促炎细胞因子（例如TNF，IL-1β和IL-12）为代价，换取促炎症消退介质（resolvins D1, D2, E4, lipoxin A4, maresin）。


这与微生物吞噬后观察到的促炎细胞因子谱形成鲜明对比，并形成了胞葬作用促进巨噬细胞极化促消退表型（也称为M2）的观点。从促炎细胞因子向抗炎细胞因子转换机制尚未阐明。最近的研究显示，巨噬细胞在胞葬作用后与代谢物感应核受体相结合，以微调抗炎过程并调节促炎和抗炎细胞因子的转录。

Cell Metab. 2020

凋亡细胞衍生代谢物被证明可以驱动吞噬相关基因（包括PS受体和桥接分子）的增强转录，进一步增加巨噬细胞胞葬作用。
6. 中性粒细胞细胞外囊泡近年来，细胞外囊泡（EV）已成为细胞在各种情况下相互交流的一种手段。中性粒细胞EV（有时也称为微囊泡或外泌体）是通过膜起泡产生的（以响应一系列刺激，包括趋化因子，细胞因子，细菌和炎症部位的细菌产物），它们含有膜受体、表面蛋白、活性中性粒细胞酶。EV可协调巨噬细胞的抗炎重编程，减少促炎细胞因子的产生，增加促消退细胞因子和脂质介质的产生，以及它们的胞葬能力。机制上，中性粒细胞EV重编程巨噬细胞的能力取决于它们对PS和annexin-1的暴露。annexin-1与巨噬细胞FRP2受体的结合，是TGF-β表达所必需的。EVs的PS暴露，调节了IL-1β，IL10和IL-12的巨噬细胞表达。此外，还需要PS与巨噬细胞MerTK结合以增强巨噬细胞的胞葬活性。7. 活性氧 （ROS）由于在中性粒细胞杀死微生物方面的基本功能，ROS对宿主免疫至关重要，但过量的ROS生成会对宿主造成氧化损伤，因此，ROS的生成受到严格控制。产生ROS的关键是NADPH氧化酶的活化，受到严格调控（涉及磷酸肌醇驱动的易位事件以及蛋白质磷酸化）。NADPH氧化酶组装在膜（通常是吞噬体或质膜）上，它由膜相关（gp91phox和p22phox）和胞质成分（p67phox，p47phox，p40phox）组成，存在活化（GTP负载）的Rac时，结合p67phox。一旦组装，NADPH氧化酶将NADPH衍生的电子转移到分子氧中，在细胞外部（可能是吞噬体的内部）产生超氧化物。ROS还具有抗炎功能，部分原因是它们在细胞凋亡中的关键作用。微生物的吞噬作用触发NADPH氧化酶的活化，进而促进PICD。

参考文献

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来源：闲谈 Immunology 2023-03-25

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