综述:低密度中性粒细胞(LDNs)与其他免疫细胞在炎症机制中的相互作用

【字体: 时间:2025年04月11日 来源:Molecular Medicine 6

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  本文是一篇关于低密度中性粒细胞(LDNs)的综述,主要探讨了 LDNs 的起源、发展和异质性,及其在系统稳态和疾病中的作用,重点阐述了 LDNs 与其他免疫细胞的相互作用,还讨论了针对 LDNs 的潜在治疗策略,对深入了解炎症相关疾病有重要意义。

  

LDNs 生物学

起源、发展和异质性

在健康个体中,低密度中性粒细胞(LDNs)在从外周血单核细胞(PBMC)分离出的细胞中占比约 5% 或更少。但在生理稳态被破坏的情况下,如自身免疫性疾病、癌症、严重感染和创伤时,LDNs 水平会升高。最近研究还发现 LDNs 与神经炎症有关,在多发性硬化症和视神经脊髓炎谱系障碍(NMOSD)患者中,LDNs 水平显著高于健康人。在神经精神性系统性红斑狼疮(SLE)中,LDNs 可通过多种机制导致神经炎症。
目前认为 LDNs 主要有两个来源:部分来自正常密度中性粒细胞(NDNs)的脱颗粒和 / 或中性粒细胞胞外陷阱(NETs)释放(非裂解方式),部分来自骨髓中中性粒细胞祖细胞和 / 或未成熟中性粒细胞的提前释放。不同来源的 LDNs 具有不同的特征,从 NDNs 衍生的 LDNs 多为成熟且活化的中性粒细胞,而源自骨髓紧急粒细胞生成的 LDNs 主要是未成熟细胞。研究证实,体内同时存在未成熟和成熟的 LDNs,且它们的比例和功能会随生理和病理环境变化。

测量方法

测量 LDNs 的主要技术之一是密度梯度离心法,利用 LDNs 较低的浮力密度,使其在离心后位于较低密度部分,通常在 Ficoll - Hypaque 或 Percoll 界面上方、血浆和 PBMC 层之间。最初,研究人员通过 Giemsa - Wright 染色或苏木精 - 伊红(H&E)染色后在载玻片上计数 LDNs,但该方法耗时费力。随后,基于 LDNs 独特的表面标记,可使用流式细胞术在 PBMC 组分中识别和量化 LDNs,常用标记包括 CD15、CD16 和 CD66b 等,结合其他与活化和成熟状态相关的表面标记,还能进一步对 LDNs 进行功能表征。

LDNs 与其他免疫细胞在疾病机制中的相互作用

LDNs - 血小板相互作用

血小板是无核细胞,在止血和免疫调节中起关键作用。近期研究发现,与 NDNs 相比,血小板更易黏附到 LDNs 表面。多项研究表明,在 SLE、癌症等疾病及健康状态下,血小板可能优先与 LDNs 相互作用,或被 LDNs 内化。例如,在银屑病中,LDN - 血小板相互作用与血管损伤和疾病严重程度相关;在 SARS - CoV - 2 感染中,LDNs 增加会使结合的血小板和 NETs 形成增多,增加组织损伤和血栓形成风险;在狼疮患者中,LDN - 血小板聚集体增多与肾炎有关。此外,血小板激活可能导致中性粒细胞脱颗粒,增加 LDNs 在 PBMC 组分中的频率,提示中性粒细胞脱颗粒可能是 NDNs 转化为 LDNs 的潜在机制,但血小板与 LDNs 结合的具体机制及对疾病进展的贡献仍有待深入研究。

LDNs - 巨噬细胞相互作用

虽然中性粒细胞与巨噬细胞间存在细胞间通讯,但直接研究 LDNs 与巨噬细胞关系的报道较少。在 SLE 患者中,LDNs 生成 NETs 的能力显著增强,LDN - 衍生的 NETs 可激活狼疮巨噬细胞中的 NLRP3 炎性小体,形成炎症恶性循环。研究发现,LDN NETs 中泛素化蛋白水平较低,导致 SLE 巨噬细胞对其产生的钙流增加反应最低。此外,酒精性肝炎(AH)患者 PBMCs 中的 LDNs 数量明显高于健康人,且酒精相关的 LDNs 为成熟中性粒细胞,功能存在缺陷,如静息 ROS 水平降低、吞噬能力减弱、自发 NET 形成增加等,这些特点有助于解释 AH 患者炎症增加和易感染的机制,也表明 LDNs 在不同病理条件下功能表型不同。

LDNs - T 淋巴细胞相互作用

T 淋巴细胞(T 细胞)是适应性免疫的主要细胞成分,在免疫反应中起关键作用。LDNs 对 T 细胞的影响存在争议,部分研究认为 LDNs 抑制 T 细胞增殖和反应性,但也有研究发现不同情况下 LDNs 对 T 细胞有不同作用。
G - CSF 诱导的 LDNs 可抑制 T 细胞,这与过氧化氢(H?O?)的产生有关。在癌症相关免疫反应中,癌症患者体内 LDNs 数量和比例显著增加,如胃肠道癌症术后、转移性乳腺癌患者等。癌症相关 LDNs 可通过多种机制抑制 T 细胞功能,如表达 PD - L1 抑制 T 细胞增殖和细胞毒性,增强 NET 形成促进肿瘤细胞存活和转移等。不过,LDNs 的抑制能力与其成熟状态有关,不同癌症类型中特定 LDNs 亚群对 T 细胞的抑制作用仍需进一步研究。
在脓毒症中,脓毒症患者 PBMCs 中 LDNs 比例显著高于健康人,且脓毒性休克患者的 LDNs 数量更多、表型更成熟。脓毒症相关 LDNs 通过介导 CD3 ζ 链下调和精氨酸酶表达,代谢 L - 精氨酸,抑制 T 细胞功能,添加精氨酸酶抑制剂可恢复 T 细胞增殖。
在结核病中,活动性结核病患者外周血中 LDNs 数量明显增加,体外实验表明 LDNs 可显著抑制 T 细胞增殖,且这种抑制作用与 IL - 10 无关,还可通过高表达的 PD - L1 抑制 T 细胞产生 IFN - γ,降低 T - SPOT.TB 检测的阳性率。
在 COVID - 19 中,患者 PBMCs 中 LDNs 比例显著增加,尤其是在疾病早期和重症患者中。体外实验显示,LDNs 可抑制自体 T 细胞增殖,导致淋巴细胞减少和免疫反应减弱,还可自发产生 NETs,造成肺内皮损伤和血管阻塞,因此 LDNs 可作为监测 COVID - 19 病情和进展的补充临床指标。
在肥胖中,严重肥胖个体的 LDNs 数量和频率增加,但肥胖诱导的 LDNs 对 T 细胞增殖抑制作用不明显,提示其可能具有促炎能力但免疫抑制功能未完全激活。
此外,新生儿和慢性移植物抗宿主病(cGVHD)患者中的 LDNs 具有激活的免疫表型,可促进 T 细胞增殖和细胞因子分泌,这与其他疾病中 LDNs 对 T 细胞的抑制作用不同,体现了 LDNs 与 T 细胞相互作用的复杂性和环境依赖性。与 NDNs 相比,LDNs 对 T 细胞功能的调节机制更为多样,涉及 H?O?产生、精氨酸酶释放和 PD - L1 表达等多种途径。

LDNs - B 淋巴细胞相互作用

在 SLE 中,LDNs 在 I 型干扰素(IFN)产生和促炎活动中起作用。B 淋巴细胞(B 细胞)中 DNA 结合蛋白 ARID3a 的表达与 IFNα 的产生和 SLE 疾病严重程度相关,ARID3a 也在 LDNs 中表达,且其在 LDNs 中的表达与 SLE 疾病活动指数相关性更强。但目前尚不清楚 ARID3a 是否调节 IFN 生成,或 IFN 是否刺激 B 细胞和 LDNs 中 ARID3a 的表达,也不确定 LDNs 是否直接与 B 淋巴细胞相互作用及具体机制。

针对 LDNs 的治疗潜力

虽然中性粒细胞在抵御病原体方面发挥重要作用,但 LDNs 在许多炎症和自身免疫性疾病中数量增加且具有促炎特性。针对致病性 LDNs 亚群的靶向治疗有望减轻组织损伤和炎症,同时保留中性粒细胞在宿主防御和免疫稳态中的关键作用。然而,目前存在诸多挑战,如确定致病性 LDNs 的特异性标记、调节 LDNs 生成和减少 NETs 形成等,LDNs 的异质性和表面标记与其他中性粒细胞亚群的重叠也增加了开发选择性疗法的难度。
目前针对 LDNs 的研究主要集中在抑制 NETs 形成,已有研究表明,抑制线粒体 ROS 可减少 LDN - 衍生的 NETs 形成,改善小鼠狼疮相关肾损伤,但相关药物并非特异性针对 LDNs。第一代 Janus 激酶(JAK)抑制剂托法替尼在降低 SLE 患者 LDNs 和循环 NETs 水平方面显示出一定疗效,但仍需进一步研究其对其他致病性 LDNs 亚群的有效性。
此外,研究发现 LDNs 水平与头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)和非小细胞肺癌(NSCLC)免疫治疗的耐药性相关,高 LDNs 水平患者的无进展生存期更短。联合 JAK 抑制和抗 PD - 1 治疗在转移性 NSCLC 患者中显示出良好疗效,为克服 LDN - 介导的免疫治疗耐药性提供了潜在策略,但目前该联合治疗对 LDNs 的影响尚未明确评估。

结论和展望

现有数据表明,LDNs 通过与血小板结合、调节 T 细胞和激活巨噬细胞等方式与免疫细胞相互作用,这种复杂动态的相互作用凸显了 LDNs 在免疫调节中的关键作用,为理解免疫系统的生理功能和多种疾病的发病机制提供了重要线索。
进一步研究应致力于确定与不同疾病中致病性 LDNs 相关的特异性生物标志物和治疗靶点,阐明其与其他免疫细胞相互作用的具体途径和分子机制。随着该领域研究的不断发展,LDNs 在炎症性疾病治疗中的潜力将逐渐显现,有望开发出更有效、靶向性更强且安全的治疗方法,减少 LDNs 的有害影响,同时保留其他中性粒细胞亚群在宿主防御和免疫稳态中的有益作用。
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