中性粒细胞胞外诱捕网在急性心肌梗死中的研究进展

蔡福生 胡允兆

【摘要】 急性心肌梗死的发病过程与炎症及血栓形成的途径密切相关。中性粒细胞作为炎症反应的主要效应细胞之一，已被证明在许多心血管疾病的病理生理过程中起着重要的作用。尤其是中性粒细胞在炎症的刺激下，可以通过释放中性粒细胞胞外诱捕网，刺激纤维蛋白沉积促进血栓形成，在急性心肌梗死的过程中起着重要的作用。然而，中性粒细胞胞外诱捕网在急性心肌梗死中的作用还未完全阐明。本文将围绕最近的研究，结合中性粒细胞胞外诱捕网在动脉粥样硬化斑块的作用，及其在急性心肌梗死中的作用、对预后的影响、治疗的意义做一综述。

【关键词】 中性粒细胞胞外陷阱 动脉粥样硬化 急性心肌梗死 血栓

[Abstract] The pathogenesis of acute myocardial infarction is closely related to inflammation and thrombosis. As one of the main effector cells of inflammatory response， neutrophils have been proved to play an important role in the pathophysiological process of many cardiovascular diseases. In particular， neutrophils play an important role in the process of acute myocardial infarction by releasing neutrophil extracellular traps， stimulating fibrin deposition and promoting thrombosis under the stimulation of inflammation. However，the role of neutrophil extracellular traps in acute myocardial infarction has not been fully elucidated. This article focused on the recent research， combined with the role of neutrophil extracellular traps in atherosclerotic plaque， and its role in acute myocardial infarction，the impact on prognosis，and the significance of treatment.

[Key words] Neutrophil extracellular trap Atherosclerosis Acute myocardial infarction Thrombus

First-authors address： Guangdong Medical University， Zhanjiang 524023， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.09.046

中性粒細胞是先天性免疫系统中含量最丰富的免疫效应细胞[1]。中性粒细胞除了可通过吞噬、脱颗粒、呼吸爆发等方式对感染产生防御作用，还可以通过其特殊死亡方式NETosis在许多心血管疾病的病理生理学中产生独特的作用[2]。研究表明，中性粒细胞可通过发生NETosis释放网状结构，该网状结构称为中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs），NETs主要由DNA、组蛋白、中性粒细胞颗粒酶（MPO、NE）和溶菌酶、抗菌肽等分子组成[3]。NETs被认为是心血管疾病病理生理过程中的重要驱动因素，尤其是近期研究发现NETs存在于ST抬高型心肌梗死（ST segment elevation myocardial infarction，STEMI）患者的冠状动脉血栓中[4]，且具有活化血小板、凝血级联作用等血栓前特性[5-6]，引起了广泛关注。本文将围绕NETs在急性心肌梗死、动脉粥样硬化斑块中的作用，以及NETs对心肌梗死预后影响的相关研究和进展做一综述。

1 NETs在动脉粥样硬化斑块中的作用

动脉粥样硬化斑块破裂是心肌梗死的主要病理生理机制。Megens等[7]首次证实并报道了中性粒细胞和NETs存在于小鼠和人类动脉粥样硬化病变中。随后Franck等[8]对56个类别的人类动脉粥样硬化斑块进行深入分析，研究结果显示中性粒细胞NETs广泛存在富含凋亡内皮细胞和平滑肌细胞（smooth muscle cells，SMCs）的区域，这意味着NETs可能参与斑块破裂，并且依据斑块类别差异性分布。Pertiwi等[9]通过免疫组化方法在64个患者的冠状动脉斑块，包括44个复杂斑块（17个斑块内出血、9个糜烂斑块和18个破裂斑块）和20个完整斑块，同样发现了大量的中性粒细胞和NETs。中性粒细胞和NETs存在于所有复杂病变类型的动脉粥样硬化斑块中，并且在斑块内出血、糜烂和破裂等斑块类型之间的程度没有显著差异，但不存在于完整斑块中[9]。有研究表明，NETs及其成分存在于冠状动脉血栓中[10]，与斑块类型无关，但主要存在于新生血栓中，而不是在有组织的旧血栓中。对于NETs是如何影响斑块的不稳定，有文献报道Toll样受体2（toll-like receptors 2， TLR-2）可通过刺激纤维蛋白链内的NETs，来增加内质网应激和细胞凋亡从而侵蚀斑块[11]。另外，SMCs裂解作为动脉粥样硬化组织损伤和炎症的关键过程，研究发现在动脉粥样硬化中活化的SMCs吸引并诱导中性粒细胞释放含组蛋白的NETs，其中组蛋白H4介导SMCs膜裂解而导致斑块不稳定，相反中和组蛋白H4可阻止SMCs死亡并使得斑块稳定[12]。综上所述，NETs在不稳定动脉粥样硬化斑块中起着重要作用。

2 NETs在急性心肌梗死中的作用

急性心肌梗死（acute myocardial infarction，AMI）在大多数情况下是由冠状动脉粥样硬化斑块的侵蚀或破裂触发，并在随后形成血栓使得动脉阻塞[13]。中性粒细胞被发现与动脉粥样硬化血栓形成有关[14]。中性粒细胞在冠状动脉血栓中的聚集[15]以及其在急性冠状动脉事件中的预测作用[16]，证实了中性粒细胞与动脉粥样硬化血栓的密切关系。有文献在缺血/再灌注损伤（ischemia-reperfusion injury，IRI）的动物模型中描述了中性粒细胞和NETs，在实验中应用脱氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease I，DNase I）有益于缓解IRI和无复流现象[17]。在STEMI过程中，血小板和中性粒细胞在斑块破裂处发生相互作用，NETs表达功能性组织因子诱导血小板活化，促进凝血酶生成，增强了NETs促进血栓形成的潜能[18]。重要的是，完整的脱氧核糖核酸（DNA）骨架被证明是组织因子在梗死相关冠状动脉的NETs上表达的必要条件[18]。尽管在血栓形成过程中存在NETs，与组蛋白以血小板依赖性方式诱导凝血酶生成的过程相比较，完整的NETs在体外并未显示出任何促凝特性[19]。这可能是NETs表面DNA负电荷的中和作用导致。此外，活化的血小板能够提供高迁移率族蛋白1（high mobility group protein，HMGB1）从而刺激中性粒细胞形成NETs[20]。

NETs在急性心肌梗死的血栓形成过程中起着核心作用。对冠状动脉血栓进行研究发现，与新鲜血栓相比，在溶解的血栓中更容易发现NETs，而在有组织的血栓中并未发现NETs，因此表明NETs的形成发生在血栓溶解过程的早期[21]。在另一项研究中，冠状动脉血栓被证实含有大量的NETs，并且NETs被认为是血小板、红细胞和纤维蛋白的支架[22]。

Mangold等[22]在研究中发现，核小体（DNA-组蛋白复合物）和双链DNA（double stranded DNA，dsDNA）是冠状动脉事件的敏感生物标志物，其在罪犯血管部位的水平增加，与冠状动脉血栓NETs的负荷相关;并且，NETs的负荷与ST段的分辨率呈负相关，与心肌梗死面积呈正相关，这些结果强调了NETs通过刺激血栓形成和促进炎症反应在心肌梗死罪犯血管部位发挥的有害作用。此外，罪犯血管部位的DNase I活性与冠状动脉血栓中NETs的负荷、通过心脏核磁共振测量的梗死面积呈负相关，与ST段的分辨率呈正相关，在冠状动脉血栓中添加DNase I后，血栓的溶解速度加快[22]。因此，NETs的含量和内源性DNase I活性之间的平衡可能导致不同的结果。NETs的其他替代标志物（dsDNA和瓜氨酸化组蛋白H3 ）同样被发现在罪犯血管部位的浓度升高[23]。在通过超声心动图评估急性心肌梗死后（24±8）个月的患者中发现，罪犯血管部位的dsDNA浓度与室壁运动评分指数呈正相关（指数越高，左心室功能越差）[23]。这表明NETs可能是急性心肌梗死靶向治疗的一个新方向。

3 NETs对急性心肌梗死预后的影响

NETs能促进单核细胞向纤维细胞分化，诱导纤维细胞活化，使高活性纤维细胞聚集在罪犯血管部位和梗死过渡区，提示NETs作为STEMI后纤维化重构的重要介质，可能通过刺激纤维细胞的形成影响急性心肌梗死预后[23]。Borissoff等[24]在2013年首次描述了高水平的循环dsDNA、核小体和MPO-DNA复合物与主要不良心血管事件（major adverse cardiovascular events，MACEs）的发生呈正相关。近期国内有研究表明，在STEMI患者中，冠状动脉dsDNA基线水平高与院内不良事件的发生相关，与无事件组相比，发生不良事件组的冠状动脉dsDNA基线水平显著升高[25]。这些结果与Borissoff等[24]先前报告的结果相一致。

4 NETs在急性心肌梗死中的治疗意义

综上所述，NETs在急性心肌梗死、不稳定斑块和血栓形成中具有重要的作用，这提示NETs具有作为治疗靶点的潜力。有研究发现降解NETs是其中一种治疗途径，例如DNase I能够通过破坏脱氧核糖核酸链来降解NETs。研究表明，通过输注DNase I，缺血再灌注损伤的心肌得到了改善[17，26]。MPO抑制剂可以调节NETs的释放[27]，并且能够使NETs降解，从而降低细胞的纤维化[28]，这在急性心肌梗死的治疗上有一定的作用。在Colchicine Cardiovascular Outcomes Trial（COLCOT）研究中显示，与安慰剂相比，使用低剂量秋水仙碱治疗的近期心肌梗死患者，结果发现复发缺血性心血管事件的风险明显较低[29]。这可能与秋水仙碱通过部分抑制炎症小体活性[30]，减少近期心肌梗死的NETs生成相关。有证据表明，抗凝剂和抗血小板治疗可能不会影响急性冠状动脉综合征的NETs积累[31]。此外，有研究发现，NETs可促進巨噬细胞向修复功能极化，并可能对损伤心肌的愈合产生有益作用[32]。因此抑制NETs的利弊，还需要更多的临床试验来评估NETs在急性心肌梗死中的治疗作用。

NETs从2004年被发现以来，其在心血管领域的研究已经得到迅速发展。大量的实验和临床文献将NETs与许多心血管疾病联系起来，为病理生理学的机制探索开辟了新的途径。目前的研究已表明，NETs在急性心肌梗死患者的冠脉内血栓形成过程中起着重要的作用，此外，NETs与急性心肌梗死的不良预后存在明显的相关性。然而，NETs在急性心肌梗死中的作用及机制尚未完成阐明，并且，针对NTEs在心肌梗死中的治疗可行性尚未得到充分的证实。尽管面临这些挑战，NETs的研究在心血管疾病中的新见解有望为心血管疾病的诊断和治疗提供新的途径。

參考文献

[1] Borregaard N.Neutrophils，from marrow to microbes[J].Immunity，2010，33（5）：657-670.

[2] Bonaventura A，Montecucco F，Dallegri F，et al.Novel findings in neutrophil biology and their impact on cardiovascular disease[J].Cardiovasc Res，2019，115（8）：1266-1285.

[3] Brinkmann V，Reichard U，Goosmann C，et al.Neutrophil extracellular traps kill bacteria[J].Science，2004，303（5663）：1532-1535.

[4] Metzler K D，Fuchs T A，Nauseef W M，et al.Myeloperoxidase is required for neutrophil extracellular trap formation：implications for innate immunity[J].Blood，2011，117（3）：953-959.

[5] D?ring Y，Soehnlein O，Weber C.Neutrophils Cast NETs in Atherosclerosis Employing Peptidylarginine Deiminase as a Therapeutic Target[J].Circulation Research，2014，114（6）：931-934.

[6] Castanheira F V S，Kubes P.Neutrophils and NETs in modulating acute and chronic inflammation[J].Blood，2019，133（20）：2178-2185.

[7] Megens R T，Vijayan S，Lievens D，et al.Presence of luminal neutrophil extracellular traps in atherosclerosis[J].Thromb Haemost，2012，107（3）：597-598.

[8] Franck G，Mawson T L，Folco E J，et al.Roles of PAD4 and NETosis in Experimental Atherosclerosis and Arterial Injury：Implications for Superficial Erosion[J].Circ Res，2018，123（1）：33-42.

[9] Pertiwi K R，van der Wal A C，Pabittei D R，et al.Neutrophil Extracellular Traps Participate in All Different Types of Thrombotic and Haemorrhagic Complications of Coronary Atherosclerosis[J].Thromb Haemost，2018，118（6）：1078-1087.

[10] Farkas A Z，Farkas V J，Gubucz I，et al.Neutrophil extracellular traps in thrombi retrieved during interventional treatment of ischemic arterial diseases[J].Thromb Res，2019，175：46-52.

[11] Quillard T，Araujo H A，Franck G，et al.TLR2 and neutrophils potentiate endothelial stress， apoptosis and detachment：implications for superficial erosion[J].Eur Heart J，2015，36（22）：1394-1404.

[12] Silvestre-Roig C，Braster Q，Wichapong K，et al.Externalized histone H4 orchestrates chronic inflammation by inducing lytic cell death[J].Nature，2019，569（7755）：236-240.

[13] Crea F，Libby P.Acute Coronary Syndromes：The Way Forward From Mechanisms to Precision Treatment[J].Circulation，2017，136（12）：1155-1166.

[14] Montecucco F，Liberale L，Bonaventura A，et al.The Role of Inflammation in Cardiovascular Outcome[J].Curr Atheroscler Rep，2017，19（3）：11.

[15] Distelmaier K，Adlbrecht C，Jakowitsch J，et al Local complement activation triggers neutrophil recruitment to the site of thrombus formation in acute myocardial infarction[J].Thromb Haemost，2009，102（3）：564-572.

[16] Distelmaier K，Winter M P，Dragschitz F，et al.Prognostic value of culprit site neutrophils in acute coronary syndrome[J].Eur J Clin Invest，2014，44（3）：257-265.

[17] Ge L，Zhou X，Ji W，et al.Neutrophil extracellular traps in ischemia-reperfusion injury-induced myocardial no-reflow： therapeutic potential of DNase-based reperfusion strategy[J].American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology，2015，308（5）：500-509.

[18] Stakos D A，Kambas K，Konstantinidis T，et al.Expression of functional tissue factor by neutrophil extracellular traps in culprit artery of acute myocardial infarction[J].Eur Heart J，2015，36（22）：1405-1414.

[19] Noubouossie D F，Whelihan M F，Yu Y B，et al.In vitro activation of coagulation by human neutrophil DNA and histone proteins but not neutrophil extracellular traps[J].Blood，2017，129（8）：1021-1029.

[20] Maugeri N，Campana L，Gavina M，et al.Activated platelets present high mobility group box 1 to neutrophils，nducing autophagy and promoting the extrusion of neutrophil extracellular traps[J].J Thromb Haemost，2014，12（12）：2074-2088.

[21] de Boer O J，Li X，Teeling P，et al.Neutrophils，neutrophil extracellular traps and interleukin-17 associate with the organisation of thrombi in acute myocardial infarction[J].Thromb Haemost，2013，109（2）：290-297.

[22] Mangold A，Alias S，Scherz T，et al.Coronary neutrophil extracellular trap burden and deoxyribonuclease activity in ST-elevation acute coronary syndrome are predictors of ST-segment resolution and infarct size[J].Circ Res，2015，116（7）：1182-1192.

[23] Hofbauer T M，Mangold A，Scherz T，et al.Neutrophil extracellular traps and fibrocytes in ST-segment elevation myocardial infarction[J].Basic Research in Cardiology，2019，114（5）：1-15.

[24] Borissoff J I，Joosen I A，Versteylen M O，et al.Elevated levels of circulating DNA and chromatin are independently associated with severe coronary atherosclerosis and a prothrombotic state[J].Arterioscler Thromb Vasc Biol，2013，33（8）：2032-2040.

[25] Liu J，Yang D，Wang X，et al.Neutrophil extracellular traps and dsDNA predict outcomes among patients with ST-elevation myocardial infarction[J].Sci Rep，2019，9（1）：11599.

[26] Gaul D S，Stein S，Matter C M.Neutrophils in cardiovascular disease[J].Eur Heart J，2017，38（22）：1702-1704.

[27] Palmer L J，Cooper P R，Ling M R，et al.Hypochlorous acid regulates neutrophil extracellular trap release in humans[J].Clin Exp Immunol，2012，167（2）：261-268.

[28] Chrysanthopoulou A，Mitroulis I，Apostolidou E，et al.

Neutrophil extracellular traps promote differentiation and function of fibroblasts[J].J Pathol，2014，233（3）：294-307.

[29] Tardif J C，Kouz S，Waters D D，et al.Efficacy and Safety of Low-Dose Colchicine after Myocardial Infarction[J].N Engl J Med，2019，381（26）：2497-2505.

[30] Hoss F，Latz E.Inhibitory effects of colchicine on inflammasomes[J].Atherosclerosis，2018，273：153-154.

[31] Liu J，Yang D，Wang X，et al.Neutrophil extracellular traps and dsDNA predict outcomes among patients with ST-elevation myocardial infarction[J].Sci Rep，2019，9（1）：11599.

[32] Eghbalzadeh K，Georgi L，Louis T，et al.Compromised Anti-inflammatory Action of Neutrophil Extracellular Traps in PAD4-Deficient Mice Contributes to Aggravated Acute Inflammation After Myocardial Infarction[J].Front Immunol，2019，10：2313.

（收稿日期：2020-12-10） （本文編辑：程旭然）