胎儿肝脏中性粒细胞储存池：揭示新生儿出生后中性粒细胞激增的关键来源

这篇研究揭示了胎儿肝脏作为新生儿出生后中性粒细胞（Neutrophils）激增的主要来源。通过大鼠和小鼠模型，作者发现中性粒细胞在妊娠晚期通过粒细胞集落刺激因子（G-CSF）依赖性方式在胎儿肝脏积累，并在出生后12小时内迅速释放。转录组分析显示，肝脏中性粒细胞在产后3小时上调诱导型一氧化氮合酶（iNOS/Nos2），其药理抑制可显著减弱中性粒细胞激增。这一发现为早产儿中性粒细胞反应减弱提供了潜在机制解释，对新生儿败血症（EOS）的防治具有重要启示。

　　

摘要

中性粒细胞作为先天免疫系统的关键组分，在哺乳动物新生儿出生后24小时内会经历外周血数量的急剧上升，但其来源长期未知。本研究首次明确胎儿肝脏是驱动这一“出生后中性粒细胞激增”现象的主要储存池。在大鼠和小鼠模型中，肝脏中性粒细胞通过G-CSF依赖性机制在妊娠晚期积累，并在产后12小时内迅速释放。转录组和药理学干预揭示了iNOS介导的动员机制，为早产儿免疫缺陷提供了新见解。

引言

新生儿败血症（EOS）是围产期死亡的主因之一，其发生常伴随中性粒细胞减少或激增缺失。尽管骨髓被认为是成体中性粒细胞的主要来源，但本研究通过时序分析发现，骨髓粒细胞生成在出生后24小时（P1）才被激活，而中性粒细胞激增在出生后6小时即达峰值，提示存在其他来源。

材料与方法

研究采用大鼠和小鼠模型，通过流式细胞术、组织免疫染色、体内成像（IVIS）和RNA测序（RNA-seq）等技术，系统分析了胎儿肝脏、骨髓和外周血中的中性粒细胞动态。关键实验包括：

1. 时序流式分析：定量不同发育阶段中性粒细胞比例及成熟度标志物（如RP-1^hi/lo）；

2. BrdU标记增殖实验：揭示骨髓和肝脏造血祖细胞（HSPCs）的增殖差异；

3. G-CSF中和抗体干预：验证其对胎儿肝脏中性粒细胞积累的调控作用；

4. iNOS抑制剂（L-NAME/1400W）实验：明确其对中性粒细胞激增的抑制作用。

结果

1. 中性粒细胞激增的时空特征

   • 大鼠外周血中性粒细胞数量在出生后6小时从484/μL升至1109/μL，而骨髓中性粒细胞比例在P1前无显著变化（图1, 2）。

   • 肝脏中性粒细胞数量在妊娠最后一天（e20-e21）增加3.5倍，产后6小时即显著减少（图3E），与激增时间窗吻合。

2. 胎儿肝脏的造血程序

   • 小鼠胎儿肝脏中，粒细胞-单核细胞祖细胞（GMPs）在e12-e14高增殖（BrdU⁺率60%-70%），随后分化为成熟中性粒细胞（Ly6G^hi），其比例在e15-e17增加50倍（图4）。

   • G-CSF中和抗体使e17胎儿肝脏中性粒细胞减少40%，而脐血管中G-CSF（Csf3）表达在e19-e21显著上调（图4K），提示血管内皮来源的G-CSF驱动肝脏粒细胞生成。

3. 出生后肝脏中性粒细胞的迁移机制

   • 体内成像显示，Lys-EGFP小鼠肝脏荧光信号在产后12小时内衰减，而口腔区域信号增强（图5A-B），提示中性粒细胞向外周迁移。

   • 转录组分析发现，产后3小时肝脏中性粒细胞上调Nos2（iNOS），其蛋白产物通过剪切形式（70 kDa）短暂增加（图7A-B）。抑制iNOS可使大鼠中性粒细胞激减少50%，同时肝脏中性粒细胞滞留（图7D）。

讨论

本研究揭示了胎儿肝脏作为“中性粒细胞储存池”的生理意义：

1. 发育经济学：肝脏在妊娠晚期通过高效定向分化（GMPs→中性粒细胞）建立免疫储备，弥补骨髓造血未成熟的缺陷；

2. 临床关联：早产儿因肝脏储备不足可能导致EOS风险升高，而G-CSF或iNOS调控可能成为干预靶点；

3. 进化视角：肝脏来源的中性粒细胞激增可能是哺乳动物应对出生后微生物暴露的保守策略。

局限与展望

1. 人类胎儿肝脏是否具有相同机制需进一步验证；

2. 剖宫产与自然分娩对激增的影响需在大动物模型中评估；

3. iNOS上游激活信号（如缺氧）与中性粒细胞组织特异性功能的关联值得探索。

这项研究为理解围产期免疫编程提供了全新视角，并为改善早产儿预后开辟了潜在干预路径。