【综述】

  急性肺损伤（acute lung injury, ALI）是一种破坏性的呼吸系统疾病，其特征是肺泡结构破坏、细胞因子积累、不可控的炎症反应和严重低氧血症 。ALI可发展为急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS），是患者死亡的主要原因，目前尚未发现特效的治疗方法。中性粒细胞是抵御病原体入侵的第一道防线，是人体内数量最多的白细胞，在正常情况下，它们每天产生的数量为1010~1011 。中性粒细胞的死亡方式有许多种，它们对机体作用有不同的机制。目前研究发现，中性粒细胞死亡方式有中性粒细胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps, NETs）形成、铁死亡、焦亡、凋亡、自噬、坏死、坏死性凋亡等。中性粒细胞不同的死亡形式在ALI的发展进程中发挥着不同的作用。

1 NETs      

1.1　NETs形成

  NETs最早于2004年被报道为中性粒细胞的程序性死亡，可释放一些物质继续对机体发挥作用。IL‑8、脂多糖、细菌、抗原‑抗体复合物等多种刺激会导致NETs的生成，首先是中性粒细胞核的小叶形状消失，接着核膜解体，细胞核、细胞质和颗粒成分混合在一起，最终出现胞膜破裂与NETs释放。NETs主要由游离的DNA、组蛋白、嗜中性粒细胞弹性蛋白酶和髓过氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）组成 。NETs通过捕获和杀死病原体来保护宿主。然而，NETs过度形成可激发和协同其他细胞导致无菌炎症的级联反应放大，这些病理过程会对机体造成损伤，其在自身免疫、急性创伤、缺血/再灌注等病理生理过程中发挥重要作用。

1.2　NETs对ALI的作用

  研究发现过多的中性粒细胞流入和NETs的形成都会导致ALI和ARDS。NETs中游离的DNA会引起肺泡功能障碍、上皮损伤、血管渗漏和出血 。组蛋白参与多种疾病的发生，在创伤、ARDS等疾病中，组蛋白通过破坏肺泡乳头屏障加重肺组织损伤和引发细胞毒性反应 。在流感导致的肺炎里，NETs通过诱发肺泡‑毛细血管损伤导致ALI。在高致病性流感病毒感染中，肺部浸润的细胞大部分为中性粒细胞和巨噬细胞。NETs可以诱导巨噬细胞分泌IL‑1β，而IL‑1β又会促进NETs的形成 ，NETs与巨噬细胞交互作用促进肺炎的发生。最新的研究显示，NETs与新型冠状病毒肺炎（COVID‑19）导致的肺损伤及其他器官衰竭甚至死亡有关，在患者肺、血浆中都检测到NETs的存在，血清中的细胞游离DNA、DNA‑MPO复合物和组蛋白H3的水平均增高 。COVID‑19重症患者的炎症反应加剧主要是由于外周血中最常见的白细胞（中性粒细胞）异常激活所致。使用DNA酶Ⅰ溶解NETs后患者炎症损伤减轻。直接或间接使用药物靶向NETs可能会提高COVID‑19患者的生存率。综上，不同原因导致的NETs可能导致肺组织炎症和ALI。

2 中性粒细胞铁死亡      

2.1　中性粒细胞铁死亡的形成

  铁死亡是近几年提出的铁相关的可调控的细胞死亡，其主要特征是铁依赖的脂质过氧化物堆积。中性粒细胞会聚集到组织损伤或肿瘤生长部位引起铁死亡。细胞内脂质过氧化物通过以下途径产生：脂质活性氧发生铁的芬顿反应、多不饱和脂肪酸氧化酯化、铁催化的脂质自氧化。脂质过氧化物的沉积可以诱导铁死亡的发生 。肺损伤发生时伴随有大量中性粒细胞浸润，因此靶向中性粒细胞铁死亡对ALI的调控有重要作用。

2.2　中性粒细胞铁死亡对ALI的作用

  铁死亡与多种疾病相关，如ALI、癌症、缺血/再灌注损伤等。研究发现，ALI小鼠模型出现脂质过氧化及肺铁堆积，提示铁死亡与ALI的发病机制有关。ARDS中肺铁蛋白的下调导致细胞铁的积累，发生芬顿反应，产生大量的脂质过氧化产物导致铁死亡 。然而中性粒细胞作为机体主要的免疫细胞，对其铁死亡与ALI关系的研究较少。抑制中性粒细胞铁死亡有可能成为ALI的一个新的治疗靶点。

3 中性粒细胞焦亡      

3.1　中性粒细胞焦亡的形成

   焦亡是一种与炎症相关的caspase‑1或caspase‑4/caspase‑5/caspase‑11依赖的程序性细胞死亡。gasdermin‑D切割caspase‑1/caspase‑4/caspase‑5/caspase‑11导致焦亡的产生 。炎症小体会引发中性粒细胞焦亡，中性粒细胞膨胀并发生膜裂解，释放大量免疫调节细胞因子和趋化因子，如IL‑10、IL‑13、IL‑8、巨噬细胞炎性蛋白‑1、MPO、组织蛋白酶G和其他颗粒酶 。中性粒细胞焦亡膜溶解后，细胞内病原体虽未直接释放到细胞外，但可形成孔诱导的细胞内陷阱，其通过补体和清除剂受体协调先天免疫应答，促进中性粒细胞募集释放活性氧或二次吞噬杀死病原体。探索中性粒细胞焦亡在肺损伤中的作用机制意义重大。

3.2　中性粒细胞焦亡对ALI的作用

  在急性肺部感染中，中性粒细胞是第一个被大量招募到感染部位的细胞类型，从而参与感染细胞的初始清除。由此可见，中性粒细胞的缺失和死亡会对机体各组织带来很大的影响。在急性肺部感染中，中性粒细胞是最早表现数量增加的炎症细胞，在感染12 h前显著增加，在感染24 h时下降，而巨噬细胞数量则在感染12 h和24 h时仅略有增加，铜绿假单胞菌感染常见于免疫系统受损的个体，它通过炎症小体信号诱发中性粒细胞焦亡进而造成ALI 。特异性靶向中性粒细胞焦亡对治疗铜绿假单胞菌引起的ALI有极大的帮助。过度的中性粒细胞焦亡是有害的，急性感染激活caspase‑1依赖性信号通路，导致促炎细胞因子如IL‑1β和IL‑18的分泌，并诱导中性粒细胞焦亡。IL‑1β和IL‑18分泌增加会导致肺负荷增加，从而导致更严重的炎症和ALI 。因此调控中性粒细胞焦亡可以为ALI的防治提供新思路。

4 中性粒细胞凋亡      

4.1　中性粒细胞凋亡的形成

  中性粒细胞凋亡是一个受多基因调节和众多细胞因子参与及多种信号转导途径调控的复杂过程。凋亡过程包括细胞固缩、细胞骨架重构、染色质凝集、核破裂、细胞器结构改变和浆膜出泡。各种生理、病理刺激可以通过外源性死亡受体或内源性线粒体途径触发中性粒细胞凋亡，在细胞凋亡过程中，中性粒细胞内容物（包括蛋白酶、糖苷酶和活性氧）的释放受到限制，最后形成的凋亡小体通过巨噬细胞来清除 。

4.2　中性粒细胞凋亡对ALI的作用

  炎症反应的感染或组织损伤会扰乱中性粒细胞的凋亡，进而导致多种疾病的发生。在中性粒细胞凋亡信号的胞内转导过程中，通过caspase 蛋白的表达增加活化IL‑1β，又能裂解细胞内维持结构和功能的基质蛋白，介导组织炎症和损伤。中性粒细胞的过度激活或凋亡延迟会导致炎症加重和自身免疫性疾病，如ALI、缺血/再灌注损伤等。发生ALI时，IL‑8、TNF、IL‑6、粒细胞集落刺激因子被激活，中性粒细胞被招募到肺间质和肺泡内，导致肺功能逐步丧失。中性粒细胞的凋亡延迟，甚至会导致NETs的形成，与巨噬细胞相互作用进而导致ALI 。因此，及时推进中性粒细胞的正常凋亡是治疗炎症性疾病的一种重要方法。

5 中性粒细胞自噬      

5.1　中性粒细胞自噬的形成

  自噬是一种自降解的死亡，它对维持细胞稳态有重要的意义。自噬分为选择性和非选择性，选择性自噬以特定的细胞器或蛋白质为靶点，非选择性自噬发生在细胞大量降解细胞质时。自噬过程被分解为4个关键步骤：起始、成核、成熟和降解。IL‑6、IL‑8、IL‑10和单核细胞趋化因子‑1可通过细胞因子‑细胞因子受体相互作用和IL‑17信号通路介导中性粒细胞自噬 。系统硬化症、缺氧也可以促进中性粒细胞自噬，甚至产生NETs 。中性粒细胞自噬在平衡炎症反应和维持稳态中发挥着重要作用。

5.2　中性粒细胞自噬对ALI的作用

  自噬在细菌感染和炎症中发挥重要作用。细菌性肺炎是导致ALI的主要原因，中性粒细胞浸润及释放颗粒会导致肺部炎症引起严重肺损伤。中性粒细胞含有多种蛋白酶，包括乳铁蛋白、丝氨酸蛋白酶和MPO，它们在中性粒细胞自噬后可迅速释放，并产生多种促炎细胞因子，进而引发ALI。自噬失调与肺损伤、肺纤维化、慢性阻塞性肺疾病、脓毒症所致的器官损伤或功能障碍密切相关 。

6 中性粒细胞坏死及坏死性凋亡      

6.1　中性粒细胞坏死及坏死性凋亡的形成

  坏死长期以来被认为是一种不可调控的死亡，其过程包括细胞肿胀、质膜破裂和细胞内容物释放，常可导致炎症发生。近年研究发现，坏死也可以被调控，被称为坏死性凋亡。中性粒细胞坏死性凋亡是一种依赖于蛋白激酶‑3和混合谱系激酶域样蛋白的可调控的坏死。Toll样受体、α干扰素受体、黏附受体CD44、CD11b等可以触发坏死性凋亡 。坏死性凋亡会使病原体从死亡细胞逃脱导致感染加重，另一方面，它也可以通过缩短细胞寿命而减少促炎因子的产生继而降低整体炎症反应。

6.2　中性粒细胞坏死及坏死性凋亡对ALI的作用

  中性粒细胞坏死后，如果不及时被巨噬细胞吞噬，坏死细胞会释放大量嗜中性粒细胞弹性蛋白酶等有毒物质。这些物质会引起上皮细胞和肺基质损伤，进而导致弥漫性支气管扩张和支气管梗阻，最终发展成严重炎症性囊性纤维化肺部疾病及气道和肺损伤 。在葡萄球菌引起的肺炎中，中性粒细胞发生坏死性凋亡时通过细胞膜崩解会释放大量的损伤物质，引起更多的组织损伤和炎症反应的扩大，进而导致ALI 。因此，对中性粒细胞坏死及坏死性凋亡的研究可能成为预防组织损伤和炎症性疾病的新途径。

7 总结与展望      

  在感染疾病期间，中性粒细胞作为最先到达损伤部位的炎症细胞，它不仅参与杀死细胞外病原体，还会与其他细胞交互对话对机体产生影响。中性粒细胞‑巨噬细胞的相互作用在炎症反应的起始和消退阶段都很重要。损伤部位募集的中性粒细胞通过分泌趋化因子等促进巨噬细胞到达炎症部位发挥作用，中性粒细胞也通过增加巨噬细胞吞噬能力来增强其抗炎活性 。中性粒细胞与巨噬细胞及树突状细胞的对话作用促进树突状细胞成熟成为更有效的抗原呈递细胞，并成为树突状细胞提供获取中性粒细胞捕获的病原体产物的途径 。中性粒细胞和内皮细胞及上皮细胞也会发生对话，内皮细胞与ALI密切相关。中性粒细胞可诱导内皮细胞或上皮细胞信号改变，使其收缩，从而产生细胞间隙导致水肿的发生 。

  中性粒细胞是具有一系列特殊功能的免疫细胞，中性粒细胞死亡的形式及作用机制不断被发现。虽然中性粒细胞NETs形成、铁死亡、焦亡、凋亡、自噬、坏死及坏死性凋亡等不同死亡形式在ALI发生、发展进程中的调控机制正被不断完善，但仍然存在大量的未知。我们相信，深入探索中性粒细胞死亡所发挥的作用途径及机制能为ALI的防治提供新思路和新方法，调控中性粒细胞死亡可能成为ALI新的治疗手段与新药开发靶点。