【综述】

脓毒症是危重症患者重要死亡原因之一，具有较高的死亡率（10%~20%）。

根据美国重症医学会与欧洲重症医学会2016年联合发布的脓毒症3.0定义及诊断标准，将脓毒症定义为因感染引起宿主反应而导致的器官功能障碍。

在脓毒症状态下，炎症反应和免疫抑制两种病理生理学过程共同促进其发展，加剧全身炎症反应，导致或加重器官衰竭。

中性粒细胞是参与机体固有免疫的主要细胞之一，主要功能是消化、吞噬、杀菌。中性粒细胞起源于骨髓造血细胞，是在炎症初始时最先进入外周血的白细胞。

中性粒细胞在脓毒症晚期表现出异常生物学行为，包括中性粒细胞凋亡延迟、迁移趋化异常、释放胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps, NETs）等，造成感染部位免疫反应失调，机体控制感染作用紊乱。

中性粒细胞凋亡延迟      

在白细胞中，中性粒细胞寿命最短，从骨髓进入血液循环后，6~10 h内离开循环并迁移到组织中，1~2 d内凋亡。

中性粒细胞凋亡为程序化死亡，是终止炎症反应维持免疫稳态的必要条件。

凋亡包括一系列反应，包括胱天蛋白酶（caspase）激活、凋亡体形成和死亡诱导信号复合体形成，凋亡为中性粒细胞程序化死亡做准备，不造成其他组织或器官的损害。中性粒细胞死亡还包括坏死、NETosis等形式，它们对炎症反应同样重要。

在脓毒症中，外周血液中性粒细胞凋亡延迟，无法被巨噬细胞清除，中性粒细胞在血管内皮大量聚集，导致内皮细胞损伤、血管损伤、血栓形成，同时中性粒细胞向靶器官大量迁移，机体处于免疫抑制状态，最终造成相关组织损伤与多器官功能障碍综合征。

以往研究中，在患者样本和脓毒症实验模型中均观察到中性粒细胞凋亡标志物的表达降低，如脓毒症患者中性粒细胞中caspase‑3表达明显降低。

同时，中性粒细胞凋亡延迟而其他适应性免疫细胞凋亡加剧也是导致机体处于免疫抑制状态的原因之一。中性粒细胞凋亡延迟也为其发挥其他免疫调节功能提供机会，如诱导T细胞凋亡。

中性粒细胞通过内源和外源途径导致凋亡延迟。

外源途径也称死亡配体受体途径或固有途径，由感染和组织损伤引起炎症因子升高，通过TNF‑α、TNF‑α相关凋亡诱导配体和死亡受体Fas/CD95介导，启动caspase‑8，导致caspase‑3激活，介导中性粒细胞凋亡。

但在脓毒症中，某些促炎介质（如粒细胞集落刺激因子、重组巨噬细胞粒细胞集落刺激因子、IL‑8和C反应蛋白等）表达或其他因素存在时，中性粒细胞凋亡将被抑制。内源途径激活是由于细胞受到内部凋亡刺激因子作用所致，如细胞缺氧、细胞生长因子增加等。

内源途径凋亡通过B淋巴细胞瘤‑2家族蛋白降低线粒体膜电位，从而增加外膜通透性释放促凋亡因子（如细胞色素C、凋亡诱导因子、Smac/DIABLO、Omi/HtrA2、核酸内切酶G），激活caspase‑3等一系列启动级联反应介导凋亡。因此，caspase‑3是凋亡内源途径和外源途径交汇点。

中性粒细胞迁移及趋化失调      

正常炎症反应时，白细胞从血管壁渗出游离到血管外并聚集到感染或者损伤部位，是炎症反应最主要的特征之一，包括白细胞边集、滚动、黏附、游出，并在趋化因子的作用下到达炎症灶。

炎症早期，中性粒细胞对细胞因子产生反应，与黏附因子结合，从骨髓进入血液，中性粒细胞是最先游出血管来发挥机体吞噬、杀菌作用的细胞。

脓毒症早期，机体通过从骨髓储备池中快速动员中性粒细胞来增加循环中细胞数量，随着循环中的中性粒细胞增加，下一步被募集到感染和损伤部位。该过程由趋化因子通过趋化作用介导，趋化因子根据半胱氨酸残基的位置，分为4个亚家族（CXC、CC、C和CX3C）。

在脓毒症早期，机体发生系列分子调节（表1），大量中性粒细胞迁移引发过度炎症反应，导致组织损伤和器官功能障碍；相比之下，在脓毒症晚期，中性粒细胞迁移能力下降，从血管壁渗出过程受损，使中性粒细胞杀菌和修复能力下降，组织功能受抑制。

来自脓毒症患者的中性粒细胞已被证明趋化性降低，并且中性粒细胞趋化性和功能失调与脓毒症患者预后不良相关。

趋化作用失调导致中性粒细胞向感染灶募集受损。脓毒症中中性粒细胞迁移、趋化作用涉及分子众多，故应针对重点分子进行监测或对其靶向治疗是对脓毒症研究的关键。

单核细胞趋化蛋白‑1可作为监测脓毒症进展的指标或靶向治疗目标之一。

Resolvin E1是一种抗炎因子，可抑制中性粒细胞等向心脏和脾的浸润，并抑制心脏中促炎细胞因子（单核细胞趋化蛋白‑1等）的分泌，保护脓毒症诱导的心肌损伤。

IL‑8在脓毒症中显著升高，导致相关器官功能障碍，其水平与脓毒症诊断、病死率之间存在独立关联，可能成为预测脓毒症病死率及预后监测的有用工具。

甲酰肽受体（formyl peptide receptor, FPR）是G蛋白耦联受体，主要表达于炎性骨髓细胞。

人类正常中性粒细胞表达FPR1和FPR2，仅在脓毒症患者中表达FPR3。

FPR3引起钙离子增加和中性粒细胞趋化迁移，在实验性小鼠脓毒症中施用FPR3 pepducin模型显著提高了小鼠的存活率，FPR3可被视为控制脓毒症的新靶点，建议其用于抗脓毒症药物的开发。

中性粒细胞释放NETs     

NETs的产生是中性粒细胞特殊的死亡过程，称作NETosis。NETs可在病理条件下由微生物诱导，也可以由各种微生物产品或有害分子诱导出现，作为调节健康人群稳态的一种机制。

NETs是由DNA组成的细胞外结构，由抗菌成分装饰而成，包括中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase, NE）、髓过氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）和组蛋白，可在细胞外捕获和杀死病原体，但同时也能诱导微血栓的形成，造成内皮细胞损伤，加剧败血症引起的器官功能障碍。

脓毒症中，中性粒细胞释放NETs明显增多，加重炎症反应及器官衰竭。

目前临床治疗脓毒症使用的免疫抑制剂为NE抑制剂西维来司钠，可选择性抑制NE。

NE是中性粒细胞受炎症刺激释放出的一种破坏性丝氨酸蛋白酶，储存在中性粒细胞的嗜天青颗粒中，并在炎症反应或中性粒细胞胞外陷阱形成期间释放到胞外环境中，与脓毒症所致的急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征密切相关，同时NE降低树突细胞上共刺激分子的表达，限制Th1反应。

西维来司钠可有效减少血清中的NE和其他促炎细胞因子，从而抑制NETs的形成，减少肺损伤的临床症状，拯救休克。

近年来研究证实，还原型辅酶Ⅱ活性氧簇（reactive oxygen species, ROS）、小GTP酶Rac2、肽酰基精氨酸脱亚氨酶4和瓜氨酸的组蛋白H3在NETosis调节中发挥重要作用。

NETs分为还原型辅酶Ⅱ氧化酶依赖型和非依赖型。佛波醇12‑十四酸酯13‑乙酸酯（phorbol 12‑myristate 13‑acetate, PMA）是一种强大的NETs形成诱导剂，通过激活还原型辅酶Ⅱ氧化酶触发导致活性氧生成。

ROS产生后从嗜天青颗粒中释放出NE和MPO，导致NE染色质解聚，随后MPO易位至细胞核。

染色质解聚也可以通过肽酰基精氨酸脱亚氨酶4和瓜氨酸的组蛋白H3介导从而形成NETosis。

Wang等研究首次证明丙酮酸乙酯通过阻断ROS介导的丝裂原激活蛋白激酶胞外信号调节激酶1/2和p38的激活来缓解脓毒症中NETs形成造成的肠道损伤。

值得注意的是，NETs是一把双刃剑，过量的NETs形成与多种免疫疾病有关，包括系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎和1型糖尿病。目前对NETs作用仍有争议，相互矛盾的实验结果还需要大量临床与基础研究的相互配合。

中性粒细胞自噬活化

自噬是中性粒细胞在基础状态下存在，应激状态下激活的一种高度保守的分解代谢过程，在能量或营养不足的情况下，清除细胞内坏死物质并提供营养；同时也可以激活细胞凋亡蛋白，降解凋亡抑制产物，促进细胞凋亡。

中性粒细胞自噬活性在脓毒症早期升高，后期减退，导致免疫细胞凋亡、免疫麻痹。

有研究表明，脓毒症发生时磷酸化酶及张力蛋白同源基因蛋白活化，激活下游蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶点信号途径介导自噬的发生。

自噬还影响其他中性粒细胞的生物学行为，例如：促进中性粒细胞脱颗粒，诱导NETs的形成；通过Toll样受体信号通路调控炎症细胞因子的表达参与调控中性粒细胞的迁移和趋化能力；最近研究发现自噬对细胞程序性死亡配体‑1具有负调控作用，从而改善脓毒症；然而，Zuo等发现LL‑37通过防止线粒体DNA降解诱导自噬，加重脓毒症诱导的急性肺损伤的局部炎症。

以往的研究希望可以通过药物调节中性粒细胞自噬达到治疗的目的，但就近年研究来看自噬对机体的影响还需进一步研究。

中性粒细胞焦亡上调      

细胞焦亡是由caspase‑1或caspase‑4/5/11和消皮素D介导的促炎性程序性细胞死亡的一种形式，其经典途径为NLRP3‑caspase‑1‑gasdermin D，非经典途径为caspase‑11‑gasdermin D。

焦亡首先在巨噬细胞中发现，而近几年研究表明在脓毒症中，中性粒细胞焦亡上调，中性粒细胞在焦亡过程中不断合成和分泌IL‑1β和IL‑18（二者均为参与先天免疫的重要促炎细胞因子）,导致中性粒细胞膨胀，胞膜裂解，产生细胞质DAMP（损伤相关分子模式）并释放大量免疫调节细胞因子（如IL‑10、IL‑13）、趋化因子（如IL‑8、MIP‑1α）以及颗粒酶（如髓过氧化物酶、组织蛋白酶G等）。

中性粒细胞膜裂解后，细胞内病原体虽然没有直接释放到细胞外，但会形成孔诱导的胞内陷阱。

通过补体和清道夫受体协调先天免疫反应，孔诱导的胞内陷阱促进中性粒细胞募集释放ROS或继发性吞噬作用杀死病原体。

在这些细胞因子和结构的共同作用下，中性粒细胞焦亡在免疫细胞募集中发挥炎症信号放大器的作用，中性粒细胞焦亡有利于感染过程中的细菌清除。与细胞坏死相比，焦亡是由于质膜损伤导致胞质泄露，而坏死更像是细胞爆炸的过程。

然而，过度细胞焦亡形成焦亡小体，细胞膜溶解，内容物释放，引起强烈炎症反应导致器官损伤。

中性粒细胞是感染中IL‑1β的主要来源，在脓毒症早期的高炎症状态下，过度的中性粒细胞焦亡对于炎症的促进作用显然是有害的。

敲除caspase‑1/11和IL‑1β/IL‑18可提高盲肠结扎穿刺法小鼠和感染性休克小鼠的存活率。

与中性粒细胞自噬相同，对于中性粒细胞焦亡在脓毒症中的作用也不可片面地看待，对其机制还需要临床和基础的大量研究，才能达到治疗脓毒症的目的。

研究展望      

脓毒症仍然是导致临床重症患者死亡的常见原因，中性粒细胞发生凋亡延迟、迁移及趋化失调、释放NETs等特有生物学行为，在脓毒症不同时期程度不同，其对机体产生双向影响。

现有大量关于中性粒细胞免疫机制的研究，但并不全面，即使通过一个或数个免疫靶点的干预改变炎症反应状态，但临床针对脓毒症的免疫抑制剂运用并不广泛。

对于脓毒症而言任何一个免疫机制环节都是不可或缺的，因此对于脓毒症免疫靶点深度的研究至关重要，对改善脓毒症后期强烈免疫抑制和免疫增强治疗提供新方向。

国际麻醉学与复苏杂志

主办：中华医学会   徐州医科大学