晝夜節律是機體為適應24 h波動的內外環境變化而演化出的生理調節機制，對包括免疫系統在內的機體眾多生理和病理過程發揮重要作用。中性粒細胞作為人體循環中最主要的免疫細胞，其數量和表型也表現出明顯的晝夜波動的規律。越來越多的研究顯示，中性粒細胞晝夜節律的細胞機制和分子機制與疾病相關。該文結合與中性粒細胞晝夜節律相關的最新研究，從骨髓中中性粒細胞的招募、中性粒細胞的老化及其對機體各組織的浸潤等方面對其作簡要介紹，并從干預中性粒細胞老化相關趨化因子、時間療法等角度討論基于中性粒細胞晝夜節律相關機制的治療前景。
引用本文： 陳騰達, 李東澤, 賈禹, 李芳卉, 曾銳. 中性粒細胞的晝夜節律研究進展. 華西醫學, 2022, 37(3): 468-472. doi: 10.7507/1002-0179.202109317 復制
地球自轉產生的晝夜變化給所有生物體提供了一種內在的節律，這種節律似乎是生物體為適應每日周期性環境變化而進化產生的，用以維持自身生理功能在適當的范圍內波動。在哺乳動物中，晝夜節律的調控中心位于下丘腦前部的視交叉上核，通過神經和激素對外周進行調節[1-2]。研究顯示，復雜的免疫系統其細胞成分和功能同樣存在晝夜節律的變化[3-4]。在人類和動物體內的粒細胞、單核細胞和淋巴細胞的循環數量都表現出晝夜波動[5]。幾乎所有類型的免疫細胞中都存在調控細胞節律的基因表達[6-7]，提示免疫細胞中存在功能性、內源性的節律。同時有研究表明，許多免疫過程也受到外源性的晝夜節律基因調控[8]。與免疫細胞數量和功能的變化相一致，炎癥相關性疾病表現出晝夜節律特點，如冠狀動脈性心臟病患者在清晨具有更高的斑塊破裂事件發生率[9]，類風濕關節炎患者清晨關節僵硬更明顯，同時促炎細胞因子水平更高[10]。中性粒細胞占人體循環中白細胞總數的50%～70%，而隨著近年來相關研究的深入，對其的認識早已超出單純針對病原體的免疫防御細胞，而發現其廣泛參與全身多種生理和病理過程[11-12]。本文結合中性粒細胞晝夜節律相關研究的新進展和新發現，主要討論中性粒細胞的晝夜節律特性及其與疾病相關的重要意義。
1 骨髓招募中性粒細胞的晝夜節律特征
中性粒細胞主要在骨髓中通過粒細胞生成過程產生，各種因子的復雜相互作用決定了未成熟祖細胞向髓系的分化[13]。骨髓中具有中性粒細胞池，在穩態和應激條件下釋放中性粒細胞入血。由于中性粒細胞本身具有細胞毒性，因此中性粒細胞生成和釋放入循環中的數量必須受到嚴格的控制，在這種控制下人體每日生成2×1011個中性粒細胞并緩慢釋放入血，中性粒細胞在血液中經過6～8 h浸潤至組織或回到骨髓中進行清除[14]。因此，骨髓中晝夜變化的信號對中性粒細胞的釋放和清除發揮了重要作用。
有研究顯示，骨髓中的趨化因子CXC配體（C-X-C motif chemokine ligand，CXCL）12作用于中性粒細胞的趨化因子CXC受體（C-X-C motif chemokine receptor，CXCR）4，促使中性粒細胞儲備于骨髓中[15]。而骨髓CXCL12水平受下丘腦神經信號晝夜更替的調節，在白天，在骨髓中的交感神經系統分支通過β3腎上腺素能受體信號傳遞信號至骨髓基質細胞促進CXCL12的釋放；在夜間，來自副交感神經系統的膽堿能信號抑制小鼠交感神經系統的腎上腺素能活性[16]。有研究證據表明，CXCL12的波動釋放是血液中中性粒細胞數量晝夜變化的基礎，如使用CXCR4受體拮抗劑可以促使人、小鼠和獼猴的中性粒細胞從骨髓中釋放入血[17]。此外，髓系細胞CXCR4基因缺失的小鼠表現為顯著的中性粒細胞增生，并且不再出現晝夜波動[18]。
除了CXCR4/CXCL12外，CXCR2同樣在中性粒細胞的晝夜波動中發揮了重要的功能。CXCR2基因表達降低會導致中性粒細胞儲存于骨髓中，并具有部分抑制CXCR4信號傳導的功能[15]。而CXCR2的配體CXCL1和CXCL2是由骨髓的成骨細胞和內皮細胞表達釋放的，并且受粒細胞集落刺激因子、血小板生成素等激素刺激表達上調[15]。這些研究結果提示驅動骨髓中性粒細胞釋放受到多重嚴格控制，且所有這些機制都可能以類似CXCL12的方式受到晝夜節律的調控，中性粒細胞自身以外的環境因素也對調節穩態條件下骨髓中性粒細胞向組織的募集發揮重要作用。
2 中性粒細胞自身節律特性及其生理意義
循環中中性粒細胞的壽命較短，一般認為不超過24 h[19]。血液中的中性粒細胞不僅數量上存在晝夜節律波動，同時在表型上也具有差異，這種相對于新鮮成熟中性粒細胞的差異通常采用“老化(aging)”來定義[20]。中性粒細胞的老化表現為細胞表面受體CXCR4表達增加，CXCR2和選擇素-L（CD62L）表達降低，老化細胞在上午占比高，夜間占比少[16, 20]。既往有研究顯示，老化細胞表達CXCR4受體的增加是其返回骨髓清除的重要機制[21]，但目前尚未完全清楚這種晝夜變化的生理影響及其潛在的分子機制。
一項采用抗生素治療小鼠的模型研究顯示，中性粒細胞老化是由外源性、微生物來源和Toll樣受體-4依賴信號控制的，但這些控制因素與實際的晝夜變化沒有明顯關聯，因此研究結果與晝夜節律的相關性并不明確[22]。而根據Adrover等[18]的研究，中性粒細胞的老化本質上是由細胞核心時鐘基因ARNTL（aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator like）或BMAL1（brain and muscle Arnt-like protein-1）控制的，并依賴于CXCR2和CXCR4信號的相互作用。具體來講，中性粒細胞內源性生成的BMAL1調節CXCL2的晝夜節律表達，通過自分泌方式作用于CXCR2信號通路，促進轉錄和表型變化，誘導中性粒細胞老化，而血漿中晝夜變化的CXCL12作用于CXCR4發揮抑制老化的效應。因此，中性粒細胞的老化似乎是由內源性的細胞分子時鐘和外源性的CXCR4信號調控。由于相同的趨化因子受體控制中性粒細胞從骨髓釋放和老化的過程，這似乎表明骨髓中性粒細胞的CXCR4信號占主導作用且可能具有保護骨髓避免中性粒細胞活化產生細胞毒性的功能，但有待進一步的研究來探討。該研究還有一個有趣的發現，在穩態條件下，老化的中性粒細胞優先從循環到健康組織中進行清除，而新鮮細胞優先被招募到炎癥部位，這是由于中性粒細胞隨著時間的推移老化，其表面微絨毛結構逐漸丟失，后者為炎癥反應時中性粒細胞在內皮選擇素介導下貼血管壁滾動過程所必需，而老化的中性粒細胞到健康組織的清除是不需要滾動過程的[18]。該研究還進一步采用白假絲酵母菌感染小鼠誘導全身性的膿毒癥模型，該模型針對腎臟的感染主要由局部浸潤的中性粒細胞進行抵抗。結果顯示，中性粒細胞的正常老化進程促進其向組織浸潤，野生型小鼠對白假絲酵母菌感染的抵抗力表現出與老化的中性粒細胞數量波動同步的晝夜節律，而與中性粒細胞總數無關，敲除CXCR4基因的小鼠（中性粒細胞始終表現為老化）對感染的抵抗力明顯增強，且老化或新鮮的中性粒細胞在產生活性氧和分泌細胞因子等能力方面相似，提示中性粒細胞老化是通過影響跨血管向組織的浸潤（而非改變后續殺傷機制）調控正常組織對病原菌的抵抗能力[18]。同時，該研究采用缺血再灌注導致的心肌梗死模型，以確保血管炎癥無既往中性粒細胞的浸潤，從而探討中性粒細胞老化與血管炎癥的關系。結果顯示，與感染相似，心肌梗死的面積也具有節律特點，清晨的梗死面積更大，夜間較小，敲除CXCR4基因小鼠的梗死面積明顯增加，而敲除BMAL1基因小鼠的梗死面積明顯減小，提示老化的中性粒細胞在循環中駐留是有害的，可促進血管炎癥和損傷[18]。此外，還有研究發現老化中性粒細胞的CXCR2表達逐漸減少，這與細胞內的顆粒含量和中性粒細胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps，即細胞受刺激后DNA被擠壓出細胞，結合組蛋白構成細胞骨架網絡，聚集自身的多種蛋白酶和血漿中的蛋白、細胞等，形成的一個抗菌、促炎的網絡）的形成能力降低相關，即老化的中性粒細胞的促炎特性降低[23]。這些現象表明，老化意味著中性粒細胞的晝夜節律從炎癥到穩態的變化，在平衡機體對病原體抵抗力和避免組織損傷上起重要作用。然而，這些炎癥特性與部分小鼠研究的報道明顯矛盾[22]，與人老化中性粒細胞的黏附、產生活性氧和吞噬能力的增加也不同[6]，因此這些研究結論差異的原因仍需進一步探討。
3 組織中性粒細胞的晝夜變化特點
中性粒細胞通常被認為主要在骨髓、脾臟、肝臟中清除，近期的研究顯示，中性粒細胞在穩態下可以浸潤到多種健康組織，包括肺、腸道、白色脂肪組織、皮膚、骨骼肌等[12]。其中值得注意的是，中性粒細胞在大多數非感染健康組織中的浸潤遵循晝夜節律模式，夜間達到峰值，但腸道、肝臟和白色脂肪組織沒有檢測到晝夜節律波動[12]，目前對其生理意義和功能仍難以解釋。
中性粒細胞在肺組織的浸潤具有嚴格的晝夜節律，防御定植細菌的需要可能解釋了人和小鼠的肺微循環中存在大量中性粒細胞池的原因[24]。肺也被認為是中性粒細胞的中轉站，誘導其表型改變，增加CXCR4的表達，進而促使中性粒細胞從損傷的組織中返回至骨髓，避免炎癥的過度放大[25]。肺泡細胞表達趨化因子招募中性粒細胞受外源性BMAL1晝夜節律基因調控[26]。此外，肺部浸潤的中性粒細胞被發現具有促血管生成的作用[27]。在骨髓以外的造血和淋巴組織中（如脾臟），中性粒細胞已被發現能促進B細胞的成熟、分化和抗體產生[26]。不同成熟階段的中性粒細胞被認為也在脾臟中發揮抗菌功能，并促進鏈球菌肺炎的清除[28]。近期一項研究表明，淋巴結中的主要組織相容性復合體Ⅱ陽性的中性粒細胞與樹突狀細胞和巨噬細胞相互作用，能調節T細胞的活性[29]。鑒于中性粒細胞有節律地向肝臟、脾臟和淋巴結募集[5]，可以猜測這些器官的適應性免疫和抗菌特性或許同樣受中性粒細胞的節律調節，但這也需要進一步的研究。
中性粒細胞的節律性募集也與各種炎癥病理過程的晝夜節律表現相關。在心肌缺血模型中，中性粒細胞在夜間浸潤加重，導致心肌損傷增加[30]。在心肌缺血再灌注模型中，清晨誘導的模型導致的梗死面積較大[18, 31]。這與上述中性粒細胞節律性的老化相關，同時也受晝夜節律基因CLOCK（clock circadian regulator）和腸道微生態的影響[32-33]。總之，這些研究揭示了中性粒細胞浸潤不同組織的節律在治療炎癥性疾病方面具有潛在的價值。
4 針對中性粒細胞相關晝夜節律特性的治療
目前針對中性粒細胞的治療主要是整體上改善其抗病原體的功能，而過去幾年的研究揭示了中性粒細胞不同亞群的差異，及僅針對特定致病亞群治療的可能性[11]。在關節炎小鼠中，阻斷粒細胞集落刺激因子受體信號能抑制中性粒細胞的聚集并減少局部產生的促炎細胞因子，以延緩疾病的進展，而不影響其抗菌能力[34]。β1腎上腺素能受體拮抗劑美托洛爾通過干擾中性粒細胞的募集和中性粒細胞-血小板的交互作用，減少急性心肌梗死后的梗死面積[35]。這些例子提示針對中性粒細胞存在更多的治療可能，鑒于晝夜節律對中性粒細胞的重要影響，基于其晝夜節律來制定某些疾病的靶向治療方案成為值得進一步探索的方向。
如上所述，中性粒細胞在老化過程中伴隨著表型和功能變化，老化意味著中性粒細胞從炎癥到穩態的變化，此過程中的相關趨化因子及其受體具有潛在治療價值。如CXCR2促進中性粒細胞胞外陷阱的釋放，其拮抗劑可通過抑制該過程以改善慢性阻塞性肺疾病患者的肺功能[36]。感染狀態下，機體會出現中性粒細胞CXCR4表達下調，以動員骨髓更多細胞[37]，相應地，使用CXCR4拮抗劑可以通過促進肺部中性粒細胞的釋放和抑制其返回骨髓清除，而使循環中的中性粒細胞升高，增強對病原體的抵抗[17]。一項近期的研究中，研究者在不同時間徹底結扎小鼠冠狀動脈以觀察中性粒細胞晝夜節律與其長期預后關系，結果顯示，心肌梗死24 h后循環中的中性粒細胞的表型和節律基因表達喪失了晝夜節律性波動，在循環中老化中性粒細胞數量達峰值時結扎冠狀動脈的小鼠，其梗死面積更大，病死率更高，梗死部位浸潤了更多的老化中性粒細胞，這表明梗死后正常節律的喪失及老化細胞返回骨髓清除減弱是心肌梗死在特定時間加重的重要機制[38]。此外，在梗死部位浸潤的中性粒細胞表面，CXCL2、CXCR2增加而CXCR4減少，使用CXCL2拮抗劑可以改善心肌梗死后心臟的病理性增大和心肌收縮力降低，這為治療心肌梗死后的慢性心力衰竭提供了新的思路[38]。
中性粒細胞是腫瘤微環境的重要組成部分，研究顯示其同時具有促癌和抑癌作用[39]，但總體上其浸潤增加與預后不良相關[40]，對中性粒細胞晝夜節律相關受體的調控同樣具有潛在治療價值。如有研究顯示，髓系細胞特異性敲除CXCR4可動員更多的骨髓中性粒細胞，從而提高白細胞介素-8水平，增強自然殺傷細胞對腫瘤的殺傷力[41]。抑制CXCR4受體可減少中性粒細胞浸潤而發揮抗癌作用[42]。但另一方面，抑制CXCR4受體可影響腫瘤微環境中浸潤的老化中性粒細胞返回骨髓清除，從而促進腫瘤生長和轉移[43]。鑒于腫瘤微環境中中性粒細胞的作用復雜，這方面的治療應用仍需更多研究支持。
此外，一些臨床相關晝夜節律的研究已提示利用時間生理特征進行治療的重要性，如在癌癥或哮喘等疾病中，在一天中的特定時間給藥，往往能提高治療成功率[44]。一項靶向干預中性粒細胞和單核細胞晝夜節律的動脈粥樣硬化病變研究顯示，夜間定時阻斷趨化因子CC受體-2信號可以抑制髓系細胞向動脈募集，并減少動脈粥樣硬化損傷，但在白天的阻斷并沒有此效應[45]，提示針對中性粒細胞的時間-藥理學特性即時間療法（chronotherapy）或許具有治療潛力。
5 小結
免疫系統的晝夜節律被認為是平衡機體對抗外界病原微生物和避免自身組織免疫炎癥過度放大的重要生理機制。中性粒細胞作為人體免疫系統最龐大的細胞群體，其多重節律特征逐漸被研究者們認識，并使我們對機體的復雜調控機制增加了新的理解。鑒于越來越多的研究報道了中性粒細胞晝夜節律與心血管疾病、自身免疫病、腫瘤等疾病的關聯，干預中性粒細胞的晝夜節律可能提供新的疾病治療和預防措施，這也將是未來的研究熱點。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
地球自轉產生的晝夜變化給所有生物體提供了一種內在的節律，這種節律似乎是生物體為適應每日周期性環境變化而進化產生的，用以維持自身生理功能在適當的范圍內波動。在哺乳動物中，晝夜節律的調控中心位于下丘腦前部的視交叉上核，通過神經和激素對外周進行調節[1-2]。研究顯示，復雜的免疫系統其細胞成分和功能同樣存在晝夜節律的變化[3-4]。在人類和動物體內的粒細胞、單核細胞和淋巴細胞的循環數量都表現出晝夜波動[5]。幾乎所有類型的免疫細胞中都存在調控細胞節律的基因表達[6-7]，提示免疫細胞中存在功能性、內源性的節律。同時有研究表明，許多免疫過程也受到外源性的晝夜節律基因調控[8]。與免疫細胞數量和功能的變化相一致，炎癥相關性疾病表現出晝夜節律特點，如冠狀動脈性心臟病患者在清晨具有更高的斑塊破裂事件發生率[9]，類風濕關節炎患者清晨關節僵硬更明顯，同時促炎細胞因子水平更高[10]。中性粒細胞占人體循環中白細胞總數的50%～70%，而隨著近年來相關研究的深入，對其的認識早已超出單純針對病原體的免疫防御細胞，而發現其廣泛參與全身多種生理和病理過程[11-12]。本文結合中性粒細胞晝夜節律相關研究的新進展和新發現，主要討論中性粒細胞的晝夜節律特性及其與疾病相關的重要意義。
1 骨髓招募中性粒細胞的晝夜節律特征
中性粒細胞主要在骨髓中通過粒細胞生成過程產生，各種因子的復雜相互作用決定了未成熟祖細胞向髓系的分化[13]。骨髓中具有中性粒細胞池，在穩態和應激條件下釋放中性粒細胞入血。由于中性粒細胞本身具有細胞毒性，因此中性粒細胞生成和釋放入循環中的數量必須受到嚴格的控制，在這種控制下人體每日生成2×1011個中性粒細胞并緩慢釋放入血，中性粒細胞在血液中經過6～8 h浸潤至組織或回到骨髓中進行清除[14]。因此，骨髓中晝夜變化的信號對中性粒細胞的釋放和清除發揮了重要作用。
有研究顯示，骨髓中的趨化因子CXC配體（C-X-C motif chemokine ligand，CXCL）12作用于中性粒細胞的趨化因子CXC受體（C-X-C motif chemokine receptor，CXCR）4，促使中性粒細胞儲備于骨髓中[15]。而骨髓CXCL12水平受下丘腦神經信號晝夜更替的調節，在白天，在骨髓中的交感神經系統分支通過β3腎上腺素能受體信號傳遞信號至骨髓基質細胞促進CXCL12的釋放；在夜間，來自副交感神經系統的膽堿能信號抑制小鼠交感神經系統的腎上腺素能活性[16]。有研究證據表明，CXCL12的波動釋放是血液中中性粒細胞數量晝夜變化的基礎，如使用CXCR4受體拮抗劑可以促使人、小鼠和獼猴的中性粒細胞從骨髓中釋放入血[17]。此外，髓系細胞CXCR4基因缺失的小鼠表現為顯著的中性粒細胞增生，并且不再出現晝夜波動[18]。
除了CXCR4/CXCL12外，CXCR2同樣在中性粒細胞的晝夜波動中發揮了重要的功能。CXCR2基因表達降低會導致中性粒細胞儲存于骨髓中，并具有部分抑制CXCR4信號傳導的功能[15]。而CXCR2的配體CXCL1和CXCL2是由骨髓的成骨細胞和內皮細胞表達釋放的，并且受粒細胞集落刺激因子、血小板生成素等激素刺激表達上調[15]。這些研究結果提示驅動骨髓中性粒細胞釋放受到多重嚴格控制，且所有這些機制都可能以類似CXCL12的方式受到晝夜節律的調控，中性粒細胞自身以外的環境因素也對調節穩態條件下骨髓中性粒細胞向組織的募集發揮重要作用。
2 中性粒細胞自身節律特性及其生理意義
循環中中性粒細胞的壽命較短，一般認為不超過24 h[19]。血液中的中性粒細胞不僅數量上存在晝夜節律波動，同時在表型上也具有差異，這種相對于新鮮成熟中性粒細胞的差異通常采用“老化(aging)”來定義[20]。中性粒細胞的老化表現為細胞表面受體CXCR4表達增加，CXCR2和選擇素-L（CD62L）表達降低，老化細胞在上午占比高，夜間占比少[16, 20]。既往有研究顯示，老化細胞表達CXCR4受體的增加是其返回骨髓清除的重要機制[21]，但目前尚未完全清楚這種晝夜變化的生理影響及其潛在的分子機制。
一項采用抗生素治療小鼠的模型研究顯示，中性粒細胞老化是由外源性、微生物來源和Toll樣受體-4依賴信號控制的，但這些控制因素與實際的晝夜變化沒有明顯關聯，因此研究結果與晝夜節律的相關性并不明確[22]。而根據Adrover等[18]的研究，中性粒細胞的老化本質上是由細胞核心時鐘基因ARNTL（aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator like）或BMAL1（brain and muscle Arnt-like protein-1）控制的，并依賴于CXCR2和CXCR4信號的相互作用。具體來講，中性粒細胞內源性生成的BMAL1調節CXCL2的晝夜節律表達，通過自分泌方式作用于CXCR2信號通路，促進轉錄和表型變化，誘導中性粒細胞老化，而血漿中晝夜變化的CXCL12作用于CXCR4發揮抑制老化的效應。因此，中性粒細胞的老化似乎是由內源性的細胞分子時鐘和外源性的CXCR4信號調控。由于相同的趨化因子受體控制中性粒細胞從骨髓釋放和老化的過程，這似乎表明骨髓中性粒細胞的CXCR4信號占主導作用且可能具有保護骨髓避免中性粒細胞活化產生細胞毒性的功能，但有待進一步的研究來探討。該研究還有一個有趣的發現，在穩態條件下，老化的中性粒細胞優先從循環到健康組織中進行清除，而新鮮細胞優先被招募到炎癥部位，這是由于中性粒細胞隨著時間的推移老化，其表面微絨毛結構逐漸丟失，后者為炎癥反應時中性粒細胞在內皮選擇素介導下貼血管壁滾動過程所必需，而老化的中性粒細胞到健康組織的清除是不需要滾動過程的[18]。該研究還進一步采用白假絲酵母菌感染小鼠誘導全身性的膿毒癥模型，該模型針對腎臟的感染主要由局部浸潤的中性粒細胞進行抵抗。結果顯示，中性粒細胞的正常老化進程促進其向組織浸潤，野生型小鼠對白假絲酵母菌感染的抵抗力表現出與老化的中性粒細胞數量波動同步的晝夜節律，而與中性粒細胞總數無關，敲除CXCR4基因的小鼠（中性粒細胞始終表現為老化）對感染的抵抗力明顯增強，且老化或新鮮的中性粒細胞在產生活性氧和分泌細胞因子等能力方面相似，提示中性粒細胞老化是通過影響跨血管向組織的浸潤（而非改變后續殺傷機制）調控正常組織對病原菌的抵抗能力[18]。同時，該研究采用缺血再灌注導致的心肌梗死模型，以確保血管炎癥無既往中性粒細胞的浸潤，從而探討中性粒細胞老化與血管炎癥的關系。結果顯示，與感染相似，心肌梗死的面積也具有節律特點，清晨的梗死面積更大，夜間較小，敲除CXCR4基因小鼠的梗死面積明顯增加，而敲除BMAL1基因小鼠的梗死面積明顯減小，提示老化的中性粒細胞在循環中駐留是有害的，可促進血管炎癥和損傷[18]。此外，還有研究發現老化中性粒細胞的CXCR2表達逐漸減少，這與細胞內的顆粒含量和中性粒細胞胞外陷阱（neutrophil extracellular traps，即細胞受刺激后DNA被擠壓出細胞，結合組蛋白構成細胞骨架網絡，聚集自身的多種蛋白酶和血漿中的蛋白、細胞等，形成的一個抗菌、促炎的網絡）的形成能力降低相關，即老化的中性粒細胞的促炎特性降低[23]。這些現象表明，老化意味著中性粒細胞的晝夜節律從炎癥到穩態的變化，在平衡機體對病原體抵抗力和避免組織損傷上起重要作用。然而，這些炎癥特性與部分小鼠研究的報道明顯矛盾[22]，與人老化中性粒細胞的黏附、產生活性氧和吞噬能力的增加也不同[6]，因此這些研究結論差異的原因仍需進一步探討。
3 組織中性粒細胞的晝夜變化特點
中性粒細胞通常被認為主要在骨髓、脾臟、肝臟中清除，近期的研究顯示，中性粒細胞在穩態下可以浸潤到多種健康組織，包括肺、腸道、白色脂肪組織、皮膚、骨骼肌等[12]。其中值得注意的是，中性粒細胞在大多數非感染健康組織中的浸潤遵循晝夜節律模式，夜間達到峰值，但腸道、肝臟和白色脂肪組織沒有檢測到晝夜節律波動[12]，目前對其生理意義和功能仍難以解釋。
中性粒細胞在肺組織的浸潤具有嚴格的晝夜節律，防御定植細菌的需要可能解釋了人和小鼠的肺微循環中存在大量中性粒細胞池的原因[24]。肺也被認為是中性粒細胞的中轉站，誘導其表型改變，增加CXCR4的表達，進而促使中性粒細胞從損傷的組織中返回至骨髓，避免炎癥的過度放大[25]。肺泡細胞表達趨化因子招募中性粒細胞受外源性BMAL1晝夜節律基因調控[26]。此外，肺部浸潤的中性粒細胞被發現具有促血管生成的作用[27]。在骨髓以外的造血和淋巴組織中（如脾臟），中性粒細胞已被發現能促進B細胞的成熟、分化和抗體產生[26]。不同成熟階段的中性粒細胞被認為也在脾臟中發揮抗菌功能，并促進鏈球菌肺炎的清除[28]。近期一項研究表明，淋巴結中的主要組織相容性復合體Ⅱ陽性的中性粒細胞與樹突狀細胞和巨噬細胞相互作用，能調節T細胞的活性[29]。鑒于中性粒細胞有節律地向肝臟、脾臟和淋巴結募集[5]，可以猜測這些器官的適應性免疫和抗菌特性或許同樣受中性粒細胞的節律調節，但這也需要進一步的研究。
中性粒細胞的節律性募集也與各種炎癥病理過程的晝夜節律表現相關。在心肌缺血模型中，中性粒細胞在夜間浸潤加重，導致心肌損傷增加[30]。在心肌缺血再灌注模型中，清晨誘導的模型導致的梗死面積較大[18, 31]。這與上述中性粒細胞節律性的老化相關，同時也受晝夜節律基因CLOCK（clock circadian regulator）和腸道微生態的影響[32-33]。總之，這些研究揭示了中性粒細胞浸潤不同組織的節律在治療炎癥性疾病方面具有潛在的價值。
4 針對中性粒細胞相關晝夜節律特性的治療
目前針對中性粒細胞的治療主要是整體上改善其抗病原體的功能，而過去幾年的研究揭示了中性粒細胞不同亞群的差異，及僅針對特定致病亞群治療的可能性[11]。在關節炎小鼠中，阻斷粒細胞集落刺激因子受體信號能抑制中性粒細胞的聚集并減少局部產生的促炎細胞因子，以延緩疾病的進展，而不影響其抗菌能力[34]。β1腎上腺素能受體拮抗劑美托洛爾通過干擾中性粒細胞的募集和中性粒細胞-血小板的交互作用，減少急性心肌梗死后的梗死面積[35]。這些例子提示針對中性粒細胞存在更多的治療可能，鑒于晝夜節律對中性粒細胞的重要影響，基于其晝夜節律來制定某些疾病的靶向治療方案成為值得進一步探索的方向。
如上所述，中性粒細胞在老化過程中伴隨著表型和功能變化，老化意味著中性粒細胞從炎癥到穩態的變化，此過程中的相關趨化因子及其受體具有潛在治療價值。如CXCR2促進中性粒細胞胞外陷阱的釋放，其拮抗劑可通過抑制該過程以改善慢性阻塞性肺疾病患者的肺功能[36]。感染狀態下，機體會出現中性粒細胞CXCR4表達下調，以動員骨髓更多細胞[37]，相應地，使用CXCR4拮抗劑可以通過促進肺部中性粒細胞的釋放和抑制其返回骨髓清除，而使循環中的中性粒細胞升高，增強對病原體的抵抗[17]。一項近期的研究中，研究者在不同時間徹底結扎小鼠冠狀動脈以觀察中性粒細胞晝夜節律與其長期預后關系，結果顯示，心肌梗死24 h后循環中的中性粒細胞的表型和節律基因表達喪失了晝夜節律性波動，在循環中老化中性粒細胞數量達峰值時結扎冠狀動脈的小鼠，其梗死面積更大，病死率更高，梗死部位浸潤了更多的老化中性粒細胞，這表明梗死后正常節律的喪失及老化細胞返回骨髓清除減弱是心肌梗死在特定時間加重的重要機制[38]。此外，在梗死部位浸潤的中性粒細胞表面，CXCL2、CXCR2增加而CXCR4減少，使用CXCL2拮抗劑可以改善心肌梗死后心臟的病理性增大和心肌收縮力降低，這為治療心肌梗死后的慢性心力衰竭提供了新的思路[38]。
中性粒細胞是腫瘤微環境的重要組成部分，研究顯示其同時具有促癌和抑癌作用[39]，但總體上其浸潤增加與預后不良相關[40]，對中性粒細胞晝夜節律相關受體的調控同樣具有潛在治療價值。如有研究顯示，髓系細胞特異性敲除CXCR4可動員更多的骨髓中性粒細胞，從而提高白細胞介素-8水平，增強自然殺傷細胞對腫瘤的殺傷力[41]。抑制CXCR4受體可減少中性粒細胞浸潤而發揮抗癌作用[42]。但另一方面，抑制CXCR4受體可影響腫瘤微環境中浸潤的老化中性粒細胞返回骨髓清除，從而促進腫瘤生長和轉移[43]。鑒于腫瘤微環境中中性粒細胞的作用復雜，這方面的治療應用仍需更多研究支持。
此外，一些臨床相關晝夜節律的研究已提示利用時間生理特征進行治療的重要性，如在癌癥或哮喘等疾病中，在一天中的特定時間給藥，往往能提高治療成功率[44]。一項靶向干預中性粒細胞和單核細胞晝夜節律的動脈粥樣硬化病變研究顯示，夜間定時阻斷趨化因子CC受體-2信號可以抑制髓系細胞向動脈募集，并減少動脈粥樣硬化損傷，但在白天的阻斷并沒有此效應[45]，提示針對中性粒細胞的時間-藥理學特性即時間療法（chronotherapy）或許具有治療潛力。
5 小結
免疫系統的晝夜節律被認為是平衡機體對抗外界病原微生物和避免自身組織免疫炎癥過度放大的重要生理機制。中性粒細胞作為人體免疫系統最龐大的細胞群體，其多重節律特征逐漸被研究者們認識，并使我們對機體的復雜調控機制增加了新的理解。鑒于越來越多的研究報道了中性粒細胞晝夜節律與心血管疾病、自身免疫病、腫瘤等疾病的關聯，干預中性粒細胞的晝夜節律可能提供新的疾病治療和預防措施，這也將是未來的研究熱點。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。