引用本文： 徐俊杰, 茅曉楠, 程銳, 張明順. 中性粒細胞胞外誘捕網與非感染性肺部疾病的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2020, 19(5): 515-519. doi: 10.7507/1671-6205.201807048 復制
中性粒細胞是機體免疫防御系統中的一條重要防線，參與機體的免疫反應。病原體感染機體時，中性粒細胞通過吞噬、脫顆粒來抵抗侵襲，形成吞噬體后，在內部通過還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸形成具有高濃度的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和抗菌蛋白來殺滅病原微生物[1]。Brinkmann 等[2]發現，當受到病原體刺激后，活化的中性粒細胞可以釋放出非濃縮染色質形成網狀支架，對病原體進行包圍及限制，這一過程稱為中性粒細胞胞外誘捕網（neutrophil extracellular traps，NETs）的形成。NETs 是由 DNA 骨架、組蛋白、顆粒成分以及胞漿蛋白組成的網狀物，其能夠網羅、殺傷病原體從而參與機體自身免疫應答，維護機體健康。體內外實驗研究證實，NETs 不僅可捕獲并清除細菌、真菌、寄生蟲和螺旋體等病原體[3]，甚至可捕獲人類免疫缺陷病毒等，通過髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）和 α 防御素殺滅并清除人類免疫缺陷病毒[4]。近年的研究表明，NETs 的產生是一把雙刃劍，在感染性肺部疾病中，NETs 可發揮抗感染免疫功能，但在形成時間、部位及數量上存在異常的 NETs 可以造成自身組織和器官損傷[5]。此外，NETs 形成過多或清除障礙會引發或加重某些非感染性肺部疾病，如肺囊性纖維化（cystic fibrosis，CF）及急性肺損傷（acute lung injury，ALI）等。因而研究 NETs 及其與肺部疾病間的關系對疾病的預防和治療具有重要意義。本文將對 NETs 與非感染性肺部疾病間的關系進行綜述。
1 NETs 概述
1.1 NETs 的形成
2004 年，Brinkmann 等[2]研究發現，中性粒細胞將染色質和顆粒蛋白排出胞外捕獲和殺傷病原體，命名為中性粒細胞胞外誘捕。2007 年 Steinberg 等[6]將中性粒細胞這種介于凋亡和壞死的死亡方式命名為 NETosis，其不會發出 eat—me 信號，并且細胞有典型的死亡過程，是中性粒細胞免疫應答的一種。目前研究發現 NETs 的產生有 3 種模式：自殺式 NETs、細胞核 DNA 釋放式 NETs 和線粒體 DNA 釋放式 NETs。
1.1.1 自殺式 NETs
主要過程包括核膜的破裂、染色體的解聚、顆粒蛋白及細胞質中蛋白質的嵌入，整個過程非常迅速（僅需 2～4 h），并且不需要半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的參與，也不伴隨染色體 DNA 的片段化[7]。Delgado-Rizo 等[8]研究表明，此種類型 NETs 的產生起始于中性粒細胞受到炎癥刺激后通過蛋白激酶 C 激活 Raf/MERK/ERK 信號轉導通路激活煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶，進而刺激 ROS 的產生，使得組蛋白在肽酰基精氨酸脫亞胺酶 4（peptidyl arginine deiminase type Ⅳ，PAD4）的作用下向瓜氨酸化組蛋白的轉變，并導致核染色體的解聚。Jorch 等[9]研究指出 ROS 是自殺式中性粒細胞產生 NETs 的必要條件。同時，胞內鈣離子濃度升高，其作為 PAD4 的輔酶加速 PAD4 介導的核染色體解聚。此外，細胞質內嗜天青顆粒會釋放中性粒細胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和 MPO，進入細胞核，進一步促進染色體解螺旋，隨后核膜破裂，染色體釋放入細胞質，并被顆粒蛋白和細胞質蛋白加以修飾，最終細胞膜裂解，NETs 釋放到細胞外。此過程依賴于 ROS 的產生及 PAD4 介導的核染色體解聚。
1.1.2 細胞核 DNA 釋放式 NETs
Delgado-Rizo 等[8]研究表明 NETs 可通過細胞核 DNA 釋放，此過程約持續 5～60 min，中性粒細胞釋放 NETs，其細胞核膜和細胞膜的完整性不被破壞，Toll 樣受體和補體 C3 蛋白可觸發此種類型的 NETs。而且釋放 NETs 后的中性粒細胞仍具有吞噬病原體的能力，并且其壽命不受影響[8]。
1.1.3 線粒體 DNA 釋放式 NETs
此種類型的 NETs 發生于中性粒細胞受到粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、C5a 或脂多糖刺激的 15 min 以內，并且依賴于 ROS 的產生[8]。研究發現除中性粒細胞外，嗜酸性粒細胞、肥大細胞及巨噬細胞也能形成類似誘捕網，發揮一定的免疫功能[10]。
1.2 NETs 形成的刺激物
宿主來源或者某些外源的物質如細菌、真菌等均可以刺激中性粒細胞產生 NETs。如脂多糖可作用于血小板，通過活化中性粒細胞 Toll 樣受體-4（Toll-like receptors 4，TLR-4）進而產生 NETs。血清淀粉樣蛋白 A 也可以誘導 NETs 形成[11]，而一些炎性介質如腫瘤壞死因子 a、白細胞介素（interleukin，IL）-1B、IL-8 等也能誘導 NETs 的產生[12]。一些肺部疾病如 ALI 往往伴隨多種炎性介質的升高，這些炎性介質與 NETs 成分相互促進，會進一步加重肺組織損傷。此外，研究發現一些促炎細胞因子如巨噬細胞遷移抑制因子、中性粒細胞趨化因子等也是誘導 NETs 產生的強烈刺激物。
2 NETs 與非感染性肺部疾病
2.1 NETs 與 ALI
ALI 是非心源性的各種肺內外致病因素導致的肺泡上皮細胞及毛細血管內皮細胞損傷，造成彌漫性肺間質病變及肺泡水腫，導致急性低氧性呼吸功能不全，可進一步發展至急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）。Grommes 等[13]指出 ALI 的病理變化主要為大量中性粒細胞聚集和肺泡一毛細血管屏障破壞，而大量中性粒細胞聚集、活化、凋亡導致的炎癥反應失控是各種病因所致 ALI 的根本原因。研究發現 NETs 中的多種蛋白酶和抗菌肽 LL-37 可直接導致肺內皮細胞和上皮細胞的損傷。Saffarzadeh 等[14]通過小鼠動物實驗發現 NETs 的主要成分組蛋白可導致小鼠肺水腫及上皮細胞的壞死，使機體血氧飽和度降低，出現嚴重的呼吸功能障礙。而除組蛋白外，NETs 的其他成分，如 MPO 會導致肺泡/支氣管上皮細胞 DNA 的破壞，直接損傷肺組織[15]。
Czaikoski 等[16]通過膿毒癥引起 ALI 的小鼠模型發現在小鼠肺泡間隙和肺毛細血管網中有大量 NETs 的產生。此外，研究發現與健康對照組小鼠相比，膿毒癥引起的 ALI 進展為嚴重 ARDS 的小鼠血清中存在較高濃度的 NETs。同時 Luo 等[12]指出 NETs 與肺泡上皮和內皮細胞的損傷程度、炎性介質如 IL-8、腫瘤壞死因子 a 的濃度和血小板活化程度密切相關，提示 NETs 可能在 ALI 的病理過程中起重要作用。此外，Czaikoski 等[16]通過使用重組人脫氧核糖核酸酶（deoxyribonucleases，DNase）加抗生素來治療患膿毒癥的小鼠，發現肺組織損害較前明顯好轉，為 ALI 的治療提供了新思路。
適度的炎癥反應是肺部防止病原體入侵的主要方式，但過度炎癥反應會損害肺組織，導致免疫反應性肺部損傷，如急性非感染因素導致的 ARDS。盡管目前醫療及護理方面有所改進，如保護性機械通氣和液體平衡療法，但 ARDS 很難有效地預防或治療。研究發現 ARDS 患者的肺毛細血管和肺泡間隙有大量中性粒細胞積聚，促使 NETs 的大量形成[17]。NETs 可以固定或誘捕各種病原體，阻止病原體的傳播并最終殺滅病原體[18-19]。然而，過量 NETs 的產生會促使肺泡毛細血管損傷。Lefrancais 等[20]研究發現脂氧素可能是促使 NETs 形成的一種強有力的刺激物，缺乏脂氧素受體（甲酰基肽受體 2，Fpr2）的小鼠會產生過量 NETs，導致肺損傷和死亡率增加。同時研究發現，使用 Fpr2 激動劑治療 ALI 的小鼠后，其 NETs 的數量下降，肺部炎癥反應和肺組織損傷明顯減輕，為 ALI 的治療提供了新靶點。
2.2 NETs 與間質性肺病
間質性肺病是一組主要累及肺間質的非腫瘤性疾病，其病理組織學主要表現為不同類型炎細胞浸潤及纖維化，病變常在肺內呈彌漫性或多發性分布，因此也稱為間質性肺炎。肺纖維化，包括肺組織內纖維細胞、纖維母細胞及肌纖維母細胞增生，以及膠原纖維和彈力纖維沉積。纖維組織增生可見于各種原因，如特定的環境暴露或潛在的結締組織疾病[21]，引起的組織損傷、修復及伴隨病變，可見腫瘤性疾病間質，甚至其本身可發生腫瘤，細胞本身及組成成分上缺乏特異性。
Kolahian 等[22]在特發性肺纖維化患者的肺泡灌洗液中發現大量活化的中性粒細胞，同時發現其活化程度與早期肺纖維化死亡率密切相關。相關研究表明，由于自身免疫異常引起間質性肺病的患者，其循環血液中 NETs 及 LL-37 水平明顯升高，而 DNase 活性降低[23]。此外，該研究還通過體外實驗發現，NETs 能促進肺成纖維化細胞的活化并促使其分化為肌成纖維細胞。研究發現通過 DNase 降解 NETs 后，其肺部纖維化反應明顯減弱，提示 NETs 可能在間質性肺病的病理過程中起重要作用[23]。
2.3 NETs 與慢性阻塞性肺疾病
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種由中性粒細胞持續浸潤氣道引起的肺部慢性炎癥性疾病。由于氣道長期受到外界壓力刺激會造成氣道的破壞，如長期吸煙、吸入粉塵等，從而引起持續性氣流受限。而呼吸道反復細菌和病毒感染是導致慢阻肺不斷惡化的主要原因。Qiu 等[24]研究發現重度慢阻肺患者在穩定期其氣道有大量中性粒細胞浸入，加重期時其數量會進一步增加，這與氣道黏膜中中性粒細胞趨化因子和趨化因子受體的高表達有關。
2.3.1 慢阻肺急性加重期與 NETs
在急性加重期慢阻肺患者的黏膜中發現 NE，而 NE 會誘導 IL-8 的分泌從而進一步加重炎癥反應。同時 IL-8 會誘導 NETs 的產生，從而使得慢阻肺患者的肺部產生大量的 NETs 結構。Obermayer 等[25]通過共聚焦顯微鏡技術分析慢阻肺患者的痰標本發現，其痰液中的細菌被 NETs 中的中性粒細胞胞外 DNA 所包繞，以此來清除細菌。
2.3.2 慢阻肺穩定期與 NETs
研究發現 NETs 不僅存在于慢阻肺的急性加重期，而且還存在于其穩定期[26-27]。慢阻肺患者痰中 NETs 的表達量與疾病嚴重程度間有著明顯的相關性，90% 以上的慢阻肺患者急性加重期痰中有大量的 NETs，而穩定期只有 45%。此外，研究發現氣道中大量的 NETs 與慢阻肺患者氣流受限的嚴重程度直接相關[26]。在生理條件下，NETs 在其發揮殺菌作用后，由內源性核酸酶降解，肺泡巨噬細胞進一步清除。然而，研究發現慢阻肺患者的肺泡巨噬細胞數量較少，且其在吞噬功能方面存在缺陷，這可能是 NETs 在氣道中持續存在的原因[28]。
2.3.3 慢阻肺的治療
目前對慢阻肺的治療手段有限，抗炎藥物效果不佳，長效支氣管擴張劑是目前主要的治療藥物，但其不能從根本上減少或抑制氣道的炎性反應。而由于 NETs 與慢阻肺的惡化程度有關，選擇性抑制 NETs 的生成或抑制 NETs 相關蛋白（如 NE、MPO、組蛋白）可能對改善慢阻肺的臨床癥狀有重要價值。目前關于 NETs 在慢阻肺發病機制中的確切作用尚不十分明確，但可以通過 NETs 早期診斷慢阻肺并為其治療策略提供新思路[29]。
2.4 Nets 與肺 CF
CF 是一種常染色體隱性遺傳病，是白種人中最常見的致死性單基因疾病，可影響肺、胰腺、汗腺、腸道、肝臟和腎臟等多器官病變。研究發現由于在 CF 患者中下呼吸道感染所引起的炎癥反應存在級聯放大效應，使得大多數患者死于肺部疾病[30]。其肺部疾病病理生理學尚不清楚，但與細菌清除障礙、黏液清除減少和過度的炎癥反應存在關聯。同時研究發現，中性粒細胞是 CF 肺部疾病中的關鍵炎癥細胞，其自發凋亡是解決感染性或炎癥性損傷的關鍵。
由于 CF 患者的基因突變導致氣道上皮層的氯離子通道功能障礙，稀薄流動的肺泡液被大量厚稠的黏液所取代，導致氣道阻塞，易于細菌定植。長期肺部感染會導致大量的中性粒細胞浸潤，產生炎癥反應[31]，導致肺組織結構的不斷破壞。研究發現肺 CF 患者的痰成分包括 DNA、NE、MPO 和其他中性粒細胞蛋白，這與 NETs 的組成成分十分相似。此外，Marcos 等[32]對 CF 患者氣道分泌液中的游離 DNA 水平進行定量測定后發現，肺功能不佳的重癥 CF 患者細胞外 DNA 水平明顯高于輕度肺功能障礙的 CF 患者，提示氣道內胞外 DNA 的積累是導致 CF 患者肺部氣流阻塞的原因之一。有研究發現，CF 患者氣道中較高水平的 DNA 大部分來源于 Nets[32-33]。此外，還發現 CF 患者痰標本中巨噬細胞遷移抑制因子水平升高，其是一種強有力的促炎細胞因子，是誘導 NETs 產生的刺激物[33]。同時 CF 患者氣道中定植的微生物與 CF 患者肺中的促炎細胞因子和中性粒細胞趨化因子也能刺激 NETs 的產生，使肺部炎癥持續存在。中性粒細胞的產生是 CF 患者抵抗病原微生物的主要免疫細胞，但由于長期感染，病原微生物不斷刺激 NETs 的產生，使得細胞外 DNA 過度釋放，會為一些高突變的病原菌（銅綠假單胞菌）提供生物膜，使得肺部炎癥持續存在，可能會加重肺部炎癥和功能障礙。
Zhang 等[34]研究發現，NETs 中的組蛋白可直接誘導肺泡上皮細胞的死亡，而 MPO 和 NE 會直接破壞肺結締組織和肺內皮細胞從而加重肺部的病理改變。同時，Gray 等[35]通過臨床試驗發現 CF 患者由于基因突變，囊性纖維化跨膜電導（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）出現障礙，中性粒細胞凋亡出現缺陷，其清除病原體功能下降。為彌補這一缺陷，受刺激物如細菌、IL-8、脂多糖、一氧化氮、血小板、補體等刺激的中性粒細胞，經過氧化作用，釋放大量的 DNA、組蛋白、抗菌蛋白和潛在的促炎蛋白，促使 NETs 形成。而 NETs 的過量形成，使 CF 患者肺部炎癥反應級聯放大，進一步加重 CF 患者的肺部病理改變，肺功能嚴重受損。上述結果提示 NETs 在 CF 發病過程中的重要作用。
目前主要是通過使用重組人 DNase I 來改善 CF 患者的臨床癥狀。DNase 吸入治療可以改善患者的肺功能，避免肺部感染進一步加重；然而，它并不是對所有 CF 患者都有效。Dubois 等[36]研究發現，聯合應用 DNase 和彈性蛋白酶抑制劑可以減少蛋白酶對 CF 患者的肺組織破壞，為肺 CF 病變提供了新的治療思路。
2.5 NETs 與支氣管哮喘
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是一種以反復咳嗽、喘息和氣促為臨床表現的慢性氣道炎癥性疾病，具有明顯的異質性和復雜的病理生理特征。近年來，哮喘的患病率呈上升趨勢，成為嚴重的公共衛生問題并已引起全球的高度重視。哮喘可由多種因素引起，包括環境和基因易感因素，當機體遭受這些刺激因素時引起機體嗜酸性粒細胞浸潤肺部，導致肺部組織結構的破壞。
近來，研究發現在一些哮喘患者的肺泡灌洗液中有中性粒細胞的浸潤，其病情會更加嚴重，使用糖皮質激素治療不僅無效，反而會因糖皮質激素延長中性粒細胞壽命加重肺部炎癥反應[37]。研究發現在一些哮喘患者肺部灌洗液中中性粒細胞和 NETs 的數量遠遠超過肺內嗜酸性粒細胞的數量。哮喘患者肺部的嗜酸性粒細胞和中性粒細胞會產生嗜酸細胞胞外誘捕網（Eosinophil extracellular traps，EETs）及 NETs，從而產生大量細胞外 DNA 及高濃度蛋白酶，而這些酶將可能導致肺泡上皮細胞和肺毛細血管內皮細胞的損傷[38]。此外，有研究通過動物實驗證明對患哮喘的小鼠使用重組人 DNase 治療后可提高小鼠的肺抵抗力，減少肺內氧化應激，提供潛在的抗氧化作用[39]。因此，將重組人 DNase 與糖皮質激素結合使用治療哮喘，有效地降低痰粘度，明顯改善哮喘患者的臨床癥狀，為難治性或頑固性哮喘的治療提供新思路。
3 結語
綜上所述，中性粒細胞是機體重要的天然免疫細胞，作為機體抗感染免疫反應的第一道防線。保護機體免受病原微生物的侵襲。中性粒細胞可通過吞噬作用、脫顆粒及釋放 NETs 等多種途徑控制微生物感染。目前，對于 NETs 促進肺部相關疾病形成的機制尚不十分明確，仍需要進一步研究。NETs 的組成成分不僅會直接造成肺內皮細胞和上皮細胞的損傷，其與炎癥介質的協同作用會進一步促進肺部相關疾病的發生和發展。雖然 NETs 的產生對機體具有一定的保護作用，但也帶來了一些問題，如 NETs 的過量釋放及 NETs 的清除障礙，機體如不能有效清除這些 NETs，將不利于疾病的修復，使患病的風險大大增加。而研究 NETs 形成及其與肺部疾病間的關系，不僅能更好的認識 NETs 的功能，而且有助于引導開發新的臨床治療藥物。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
中性粒細胞是機體免疫防御系統中的一條重要防線，參與機體的免疫反應。病原體感染機體時，中性粒細胞通過吞噬、脫顆粒來抵抗侵襲，形成吞噬體后，在內部通過還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸形成具有高濃度的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和抗菌蛋白來殺滅病原微生物[1]。Brinkmann 等[2]發現，當受到病原體刺激后，活化的中性粒細胞可以釋放出非濃縮染色質形成網狀支架，對病原體進行包圍及限制，這一過程稱為中性粒細胞胞外誘捕網（neutrophil extracellular traps，NETs）的形成。NETs 是由 DNA 骨架、組蛋白、顆粒成分以及胞漿蛋白組成的網狀物，其能夠網羅、殺傷病原體從而參與機體自身免疫應答，維護機體健康。體內外實驗研究證實，NETs 不僅可捕獲并清除細菌、真菌、寄生蟲和螺旋體等病原體[3]，甚至可捕獲人類免疫缺陷病毒等，通過髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）和 α 防御素殺滅并清除人類免疫缺陷病毒[4]。近年的研究表明，NETs 的產生是一把雙刃劍，在感染性肺部疾病中，NETs 可發揮抗感染免疫功能，但在形成時間、部位及數量上存在異常的 NETs 可以造成自身組織和器官損傷[5]。此外，NETs 形成過多或清除障礙會引發或加重某些非感染性肺部疾病，如肺囊性纖維化（cystic fibrosis，CF）及急性肺損傷（acute lung injury，ALI）等。因而研究 NETs 及其與肺部疾病間的關系對疾病的預防和治療具有重要意義。本文將對 NETs 與非感染性肺部疾病間的關系進行綜述。
1 NETs 概述
1.1 NETs 的形成
2004 年，Brinkmann 等[2]研究發現，中性粒細胞將染色質和顆粒蛋白排出胞外捕獲和殺傷病原體，命名為中性粒細胞胞外誘捕。2007 年 Steinberg 等[6]將中性粒細胞這種介于凋亡和壞死的死亡方式命名為 NETosis，其不會發出 eat—me 信號，并且細胞有典型的死亡過程，是中性粒細胞免疫應答的一種。目前研究發現 NETs 的產生有 3 種模式：自殺式 NETs、細胞核 DNA 釋放式 NETs 和線粒體 DNA 釋放式 NETs。
1.1.1 自殺式 NETs
主要過程包括核膜的破裂、染色體的解聚、顆粒蛋白及細胞質中蛋白質的嵌入，整個過程非常迅速（僅需 2～4 h），并且不需要半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的參與，也不伴隨染色體 DNA 的片段化[7]。Delgado-Rizo 等[8]研究表明，此種類型 NETs 的產生起始于中性粒細胞受到炎癥刺激后通過蛋白激酶 C 激活 Raf/MERK/ERK 信號轉導通路激活煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶，進而刺激 ROS 的產生，使得組蛋白在肽酰基精氨酸脫亞胺酶 4（peptidyl arginine deiminase type Ⅳ，PAD4）的作用下向瓜氨酸化組蛋白的轉變，并導致核染色體的解聚。Jorch 等[9]研究指出 ROS 是自殺式中性粒細胞產生 NETs 的必要條件。同時，胞內鈣離子濃度升高，其作為 PAD4 的輔酶加速 PAD4 介導的核染色體解聚。此外，細胞質內嗜天青顆粒會釋放中性粒細胞彈性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和 MPO，進入細胞核，進一步促進染色體解螺旋，隨后核膜破裂，染色體釋放入細胞質，并被顆粒蛋白和細胞質蛋白加以修飾，最終細胞膜裂解，NETs 釋放到細胞外。此過程依賴于 ROS 的產生及 PAD4 介導的核染色體解聚。
1.1.2 細胞核 DNA 釋放式 NETs
Delgado-Rizo 等[8]研究表明 NETs 可通過細胞核 DNA 釋放，此過程約持續 5～60 min，中性粒細胞釋放 NETs，其細胞核膜和細胞膜的完整性不被破壞，Toll 樣受體和補體 C3 蛋白可觸發此種類型的 NETs。而且釋放 NETs 后的中性粒細胞仍具有吞噬病原體的能力，并且其壽命不受影響[8]。
1.1.3 線粒體 DNA 釋放式 NETs
此種類型的 NETs 發生于中性粒細胞受到粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、C5a 或脂多糖刺激的 15 min 以內，并且依賴于 ROS 的產生[8]。研究發現除中性粒細胞外，嗜酸性粒細胞、肥大細胞及巨噬細胞也能形成類似誘捕網，發揮一定的免疫功能[10]。
1.2 NETs 形成的刺激物
宿主來源或者某些外源的物質如細菌、真菌等均可以刺激中性粒細胞產生 NETs。如脂多糖可作用于血小板，通過活化中性粒細胞 Toll 樣受體-4（Toll-like receptors 4，TLR-4）進而產生 NETs。血清淀粉樣蛋白 A 也可以誘導 NETs 形成[11]，而一些炎性介質如腫瘤壞死因子 a、白細胞介素（interleukin，IL）-1B、IL-8 等也能誘導 NETs 的產生[12]。一些肺部疾病如 ALI 往往伴隨多種炎性介質的升高，這些炎性介質與 NETs 成分相互促進，會進一步加重肺組織損傷。此外，研究發現一些促炎細胞因子如巨噬細胞遷移抑制因子、中性粒細胞趨化因子等也是誘導 NETs 產生的強烈刺激物。
2 NETs 與非感染性肺部疾病
2.1 NETs 與 ALI
ALI 是非心源性的各種肺內外致病因素導致的肺泡上皮細胞及毛細血管內皮細胞損傷，造成彌漫性肺間質病變及肺泡水腫，導致急性低氧性呼吸功能不全，可進一步發展至急性呼吸窘迫綜合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）。Grommes 等[13]指出 ALI 的病理變化主要為大量中性粒細胞聚集和肺泡一毛細血管屏障破壞，而大量中性粒細胞聚集、活化、凋亡導致的炎癥反應失控是各種病因所致 ALI 的根本原因。研究發現 NETs 中的多種蛋白酶和抗菌肽 LL-37 可直接導致肺內皮細胞和上皮細胞的損傷。Saffarzadeh 等[14]通過小鼠動物實驗發現 NETs 的主要成分組蛋白可導致小鼠肺水腫及上皮細胞的壞死，使機體血氧飽和度降低，出現嚴重的呼吸功能障礙。而除組蛋白外，NETs 的其他成分，如 MPO 會導致肺泡/支氣管上皮細胞 DNA 的破壞，直接損傷肺組織[15]。
Czaikoski 等[16]通過膿毒癥引起 ALI 的小鼠模型發現在小鼠肺泡間隙和肺毛細血管網中有大量 NETs 的產生。此外，研究發現與健康對照組小鼠相比，膿毒癥引起的 ALI 進展為嚴重 ARDS 的小鼠血清中存在較高濃度的 NETs。同時 Luo 等[12]指出 NETs 與肺泡上皮和內皮細胞的損傷程度、炎性介質如 IL-8、腫瘤壞死因子 a 的濃度和血小板活化程度密切相關，提示 NETs 可能在 ALI 的病理過程中起重要作用。此外，Czaikoski 等[16]通過使用重組人脫氧核糖核酸酶（deoxyribonucleases，DNase）加抗生素來治療患膿毒癥的小鼠，發現肺組織損害較前明顯好轉，為 ALI 的治療提供了新思路。
適度的炎癥反應是肺部防止病原體入侵的主要方式，但過度炎癥反應會損害肺組織，導致免疫反應性肺部損傷，如急性非感染因素導致的 ARDS。盡管目前醫療及護理方面有所改進，如保護性機械通氣和液體平衡療法，但 ARDS 很難有效地預防或治療。研究發現 ARDS 患者的肺毛細血管和肺泡間隙有大量中性粒細胞積聚，促使 NETs 的大量形成[17]。NETs 可以固定或誘捕各種病原體，阻止病原體的傳播并最終殺滅病原體[18-19]。然而，過量 NETs 的產生會促使肺泡毛細血管損傷。Lefrancais 等[20]研究發現脂氧素可能是促使 NETs 形成的一種強有力的刺激物，缺乏脂氧素受體（甲酰基肽受體 2，Fpr2）的小鼠會產生過量 NETs，導致肺損傷和死亡率增加。同時研究發現，使用 Fpr2 激動劑治療 ALI 的小鼠后，其 NETs 的數量下降，肺部炎癥反應和肺組織損傷明顯減輕，為 ALI 的治療提供了新靶點。
2.2 NETs 與間質性肺病
間質性肺病是一組主要累及肺間質的非腫瘤性疾病，其病理組織學主要表現為不同類型炎細胞浸潤及纖維化，病變常在肺內呈彌漫性或多發性分布，因此也稱為間質性肺炎。肺纖維化，包括肺組織內纖維細胞、纖維母細胞及肌纖維母細胞增生，以及膠原纖維和彈力纖維沉積。纖維組織增生可見于各種原因，如特定的環境暴露或潛在的結締組織疾病[21]，引起的組織損傷、修復及伴隨病變，可見腫瘤性疾病間質，甚至其本身可發生腫瘤，細胞本身及組成成分上缺乏特異性。
Kolahian 等[22]在特發性肺纖維化患者的肺泡灌洗液中發現大量活化的中性粒細胞，同時發現其活化程度與早期肺纖維化死亡率密切相關。相關研究表明，由于自身免疫異常引起間質性肺病的患者，其循環血液中 NETs 及 LL-37 水平明顯升高，而 DNase 活性降低[23]。此外，該研究還通過體外實驗發現，NETs 能促進肺成纖維化細胞的活化并促使其分化為肌成纖維細胞。研究發現通過 DNase 降解 NETs 后，其肺部纖維化反應明顯減弱，提示 NETs 可能在間質性肺病的病理過程中起重要作用[23]。
2.3 NETs 與慢性阻塞性肺疾病
慢性阻塞性肺疾病（簡稱慢阻肺）是一種由中性粒細胞持續浸潤氣道引起的肺部慢性炎癥性疾病。由于氣道長期受到外界壓力刺激會造成氣道的破壞，如長期吸煙、吸入粉塵等，從而引起持續性氣流受限。而呼吸道反復細菌和病毒感染是導致慢阻肺不斷惡化的主要原因。Qiu 等[24]研究發現重度慢阻肺患者在穩定期其氣道有大量中性粒細胞浸入，加重期時其數量會進一步增加，這與氣道黏膜中中性粒細胞趨化因子和趨化因子受體的高表達有關。
2.3.1 慢阻肺急性加重期與 NETs
在急性加重期慢阻肺患者的黏膜中發現 NE，而 NE 會誘導 IL-8 的分泌從而進一步加重炎癥反應。同時 IL-8 會誘導 NETs 的產生，從而使得慢阻肺患者的肺部產生大量的 NETs 結構。Obermayer 等[25]通過共聚焦顯微鏡技術分析慢阻肺患者的痰標本發現，其痰液中的細菌被 NETs 中的中性粒細胞胞外 DNA 所包繞，以此來清除細菌。
2.3.2 慢阻肺穩定期與 NETs
研究發現 NETs 不僅存在于慢阻肺的急性加重期，而且還存在于其穩定期[26-27]。慢阻肺患者痰中 NETs 的表達量與疾病嚴重程度間有著明顯的相關性，90% 以上的慢阻肺患者急性加重期痰中有大量的 NETs，而穩定期只有 45%。此外，研究發現氣道中大量的 NETs 與慢阻肺患者氣流受限的嚴重程度直接相關[26]。在生理條件下，NETs 在其發揮殺菌作用后，由內源性核酸酶降解，肺泡巨噬細胞進一步清除。然而，研究發現慢阻肺患者的肺泡巨噬細胞數量較少，且其在吞噬功能方面存在缺陷，這可能是 NETs 在氣道中持續存在的原因[28]。
2.3.3 慢阻肺的治療
目前對慢阻肺的治療手段有限，抗炎藥物效果不佳，長效支氣管擴張劑是目前主要的治療藥物，但其不能從根本上減少或抑制氣道的炎性反應。而由于 NETs 與慢阻肺的惡化程度有關，選擇性抑制 NETs 的生成或抑制 NETs 相關蛋白（如 NE、MPO、組蛋白）可能對改善慢阻肺的臨床癥狀有重要價值。目前關于 NETs 在慢阻肺發病機制中的確切作用尚不十分明確，但可以通過 NETs 早期診斷慢阻肺并為其治療策略提供新思路[29]。
2.4 Nets 與肺 CF
CF 是一種常染色體隱性遺傳病，是白種人中最常見的致死性單基因疾病，可影響肺、胰腺、汗腺、腸道、肝臟和腎臟等多器官病變。研究發現由于在 CF 患者中下呼吸道感染所引起的炎癥反應存在級聯放大效應，使得大多數患者死于肺部疾病[30]。其肺部疾病病理生理學尚不清楚，但與細菌清除障礙、黏液清除減少和過度的炎癥反應存在關聯。同時研究發現，中性粒細胞是 CF 肺部疾病中的關鍵炎癥細胞，其自發凋亡是解決感染性或炎癥性損傷的關鍵。
由于 CF 患者的基因突變導致氣道上皮層的氯離子通道功能障礙，稀薄流動的肺泡液被大量厚稠的黏液所取代，導致氣道阻塞，易于細菌定植。長期肺部感染會導致大量的中性粒細胞浸潤，產生炎癥反應[31]，導致肺組織結構的不斷破壞。研究發現肺 CF 患者的痰成分包括 DNA、NE、MPO 和其他中性粒細胞蛋白，這與 NETs 的組成成分十分相似。此外，Marcos 等[32]對 CF 患者氣道分泌液中的游離 DNA 水平進行定量測定后發現，肺功能不佳的重癥 CF 患者細胞外 DNA 水平明顯高于輕度肺功能障礙的 CF 患者，提示氣道內胞外 DNA 的積累是導致 CF 患者肺部氣流阻塞的原因之一。有研究發現，CF 患者氣道中較高水平的 DNA 大部分來源于 Nets[32-33]。此外，還發現 CF 患者痰標本中巨噬細胞遷移抑制因子水平升高，其是一種強有力的促炎細胞因子，是誘導 NETs 產生的刺激物[33]。同時 CF 患者氣道中定植的微生物與 CF 患者肺中的促炎細胞因子和中性粒細胞趨化因子也能刺激 NETs 的產生，使肺部炎癥持續存在。中性粒細胞的產生是 CF 患者抵抗病原微生物的主要免疫細胞，但由于長期感染，病原微生物不斷刺激 NETs 的產生，使得細胞外 DNA 過度釋放，會為一些高突變的病原菌（銅綠假單胞菌）提供生物膜，使得肺部炎癥持續存在，可能會加重肺部炎癥和功能障礙。
Zhang 等[34]研究發現，NETs 中的組蛋白可直接誘導肺泡上皮細胞的死亡，而 MPO 和 NE 會直接破壞肺結締組織和肺內皮細胞從而加重肺部的病理改變。同時，Gray 等[35]通過臨床試驗發現 CF 患者由于基因突變，囊性纖維化跨膜電導（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）出現障礙，中性粒細胞凋亡出現缺陷，其清除病原體功能下降。為彌補這一缺陷，受刺激物如細菌、IL-8、脂多糖、一氧化氮、血小板、補體等刺激的中性粒細胞，經過氧化作用，釋放大量的 DNA、組蛋白、抗菌蛋白和潛在的促炎蛋白，促使 NETs 形成。而 NETs 的過量形成，使 CF 患者肺部炎癥反應級聯放大，進一步加重 CF 患者的肺部病理改變，肺功能嚴重受損。上述結果提示 NETs 在 CF 發病過程中的重要作用。
目前主要是通過使用重組人 DNase I 來改善 CF 患者的臨床癥狀。DNase 吸入治療可以改善患者的肺功能，避免肺部感染進一步加重；然而，它并不是對所有 CF 患者都有效。Dubois 等[36]研究發現，聯合應用 DNase 和彈性蛋白酶抑制劑可以減少蛋白酶對 CF 患者的肺組織破壞，為肺 CF 病變提供了新的治療思路。
2.5 NETs 與支氣管哮喘
支氣管哮喘（簡稱哮喘）是一種以反復咳嗽、喘息和氣促為臨床表現的慢性氣道炎癥性疾病，具有明顯的異質性和復雜的病理生理特征。近年來，哮喘的患病率呈上升趨勢，成為嚴重的公共衛生問題并已引起全球的高度重視。哮喘可由多種因素引起，包括環境和基因易感因素，當機體遭受這些刺激因素時引起機體嗜酸性粒細胞浸潤肺部，導致肺部組織結構的破壞。
近來，研究發現在一些哮喘患者的肺泡灌洗液中有中性粒細胞的浸潤，其病情會更加嚴重，使用糖皮質激素治療不僅無效，反而會因糖皮質激素延長中性粒細胞壽命加重肺部炎癥反應[37]。研究發現在一些哮喘患者肺部灌洗液中中性粒細胞和 NETs 的數量遠遠超過肺內嗜酸性粒細胞的數量。哮喘患者肺部的嗜酸性粒細胞和中性粒細胞會產生嗜酸細胞胞外誘捕網（Eosinophil extracellular traps，EETs）及 NETs，從而產生大量細胞外 DNA 及高濃度蛋白酶，而這些酶將可能導致肺泡上皮細胞和肺毛細血管內皮細胞的損傷[38]。此外，有研究通過動物實驗證明對患哮喘的小鼠使用重組人 DNase 治療后可提高小鼠的肺抵抗力，減少肺內氧化應激，提供潛在的抗氧化作用[39]。因此，將重組人 DNase 與糖皮質激素結合使用治療哮喘，有效地降低痰粘度，明顯改善哮喘患者的臨床癥狀，為難治性或頑固性哮喘的治療提供新思路。
3 結語
綜上所述，中性粒細胞是機體重要的天然免疫細胞，作為機體抗感染免疫反應的第一道防線。保護機體免受病原微生物的侵襲。中性粒細胞可通過吞噬作用、脫顆粒及釋放 NETs 等多種途徑控制微生物感染。目前，對于 NETs 促進肺部相關疾病形成的機制尚不十分明確，仍需要進一步研究。NETs 的組成成分不僅會直接造成肺內皮細胞和上皮細胞的損傷，其與炎癥介質的協同作用會進一步促進肺部相關疾病的發生和發展。雖然 NETs 的產生對機體具有一定的保護作用，但也帶來了一些問題，如 NETs 的過量釋放及 NETs 的清除障礙，機體如不能有效清除這些 NETs，將不利于疾病的修復，使患病的風險大大增加。而研究 NETs 形成及其與肺部疾病間的關系，不僅能更好的認識 NETs 的功能，而且有助于引導開發新的臨床治療藥物。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。