中性粒细胞及其相关因子与血管内皮功能障碍的研究进展

徐明星综述 刘文秀，赵德超审校

炎性反应在机体抵抗外来有害物质入侵时可发挥重要作用，但过度的炎性反应常参与血管内皮功能障碍的发生发展。中性粒细胞是常见的炎性细胞，可以产生各种炎性因子，如中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)、髓过氧化物酶(myeloperoxidase，MPO)、活性氧(reactive oxygen species，ROS)、中性粒细胞胞外陷阱(neutrophil extracellular traps,NETs)等，最近，中性粒细胞及其相关因子也被认为是重要的血管内皮功能障碍标志物。血管内皮细胞具有分泌介质、增殖、分化等功能，是保证机体各器官正常运行不可缺少的组织学基础。当血管内皮功能发生障碍时，会导致许多疾病如冠心病、高血压、心力衰竭、动脉瘤等的发生[1-4]。基于此，本文将重点对中性粒细胞及其炎性因子与血管内皮功能发生障碍及其相关疾病进展分析讨论，旨在为临床诊治及预后指导提供理论基础。

1 中性粒细胞与血管内皮功能障碍

中性粒细胞是人体中最活跃的炎性反应细胞之一，在很多疾病的免疫反应中都发挥了重要作用。Zhu等[5]研究了中性粒细胞与胃癌来源的间充质干细胞之间的相互作用，结果发现，在体外间充质干细胞可诱导中性粒细胞促进内皮细胞形成管状结构。这是由于肿瘤细胞能调节嗜中性粒细胞的趋化性，主要通过p38依赖性的方式诱导中性粒细胞的募集和激活。中性粒细胞的乙酰透明质酸片段可响应PI3K/Akt途径的信号传导，导致血管生成增加，表明中性粒细胞对血管内皮细胞的功能发挥有一定的指导作用。此外，中性粒细胞作为免疫细胞可及时清除血管内的病原微生物，当中性粒细胞的免疫功能过强或者过度蓄积时可能会引起血管受损，Kono等[6]发现中性粒细胞过度激活会引发肺血管内皮损伤。目前许多与中性粒细胞相关的炎性指标也逐渐成为临床上的热议话题，如中性粒细胞与淋巴细胞比值(neutrophil-to-lymphocyte tatio，NLR)等。临床研究发现NLR值与血管内皮功能呈明显的负相关[7]，表明中性粒细胞与血管内皮功能存在一定联系，并可能引起其功能障碍的发生。

还有一些基础研究也支持并证实了上述观点。Weber等[8]研究了大鼠模型中脱氧核糖核酸酶Ⅰ与血管内皮功能障碍和炎性反应的关系，其利用体外循环心脏手术诱发大鼠的全身炎性反应，使中性粒细胞活化并分泌相关炎性因子，进一步促进细胞间黏附分子表达，致使内皮细胞活化并导致了血管内皮组织损伤。使用脱氧核糖核酸酶Ⅰ后，中性粒细胞介导的血管内皮功能障碍和炎性反应明显减轻。还有研究发现，中性粒细胞可干预小鼠肺微血管内皮损伤[9]。这2个动物模型支持现有的临床研究结论，尽管动物体内中性粒细胞分布情况与人体存在差异，但仍然可以认为中性粒细胞可引起血管内皮功能障碍的发生。

2 中性粒细胞相关因子与血管内皮功能障碍

血管内皮功能障碍不仅涉及中性粒细胞的积极参与，中性粒细胞产生的炎性因子如NETs、NE、MPO、ROS等也在其中发挥了重要的调节作用。现对这些相关因子的作用进行归纳。

2.1 NETs 在机体对抗外来有害生物的炎性反应中，NETs起到一定的促进作用，但过量的蓄积可引起组织损伤，未被及时清除的NETs可引起血管内皮受损，并导致内皮功能障碍[10-11]。可溶性细胞间黏附分子是内皮细胞活化和损伤的重要生物标志物，NETs与可溶性细胞间黏附分子的水平高度相关，NETs通过上调黏附分子和促炎细胞因子的表达来促进体内和体外的内皮细胞活化。脱氧核糖核酸酶Ⅰ处理的大鼠NETs被有效降解，从而减少了内皮细胞的活化和组织/内皮的损伤，脱氧核糖核酸酶Ⅰ处理的大鼠内皮功能的改善强烈支持NETs破坏内皮的假说[8]。虽然NETs的体内作用无法在体外完全复制，但上述实验强有力地说明了NETs在血管内皮功能中有重要影响。

2.2 NE Gueant等[12]研究NE在COVID-19患者发生多脏器衰竭机制中发挥的作用，结果发现，COVID-19患者尸检样本提示NE可能参与了血管损伤发生发展，与其他中性粒细胞相关因子共同作用。此外，国外学者使用疱疹病毒建立小鼠肺动脉内膜受损模型，研究发现小鼠肺血管平滑肌内有较高的NE水平[13]。这些研究提示NE可能是导致血管内皮功能障碍的关键因子。

2.3 MPO 除了NE外，MPO也是与血管内皮功能障碍相关的中性粒细胞产生的炎性因子。持续的高血压状态会使机体血管内部承受过大的剪切力，可导致血管内有丰富的中性粒细胞浸润，最终导致血管损伤，MPO是该过程的生物标志物[14]。国外学者Etwebi等[15]分析了在小鼠受损的血管内皮中，钙依赖蛋白钙蛋白酶与MPO的关系，研究发现MPO可降低一氧化氮的生成，并使炎性细胞与小鼠血管之间的黏附力度增加，从而加剧血管损伤。总之，不难发现MPO参与了血管内皮功能障碍的病理生理学基础。

2.4 ROS 中性粒细胞的其他常见相关因子如ROS等也在血管内皮损伤中起作用。ROS持续蓄积时可导致血管氧化应激反应的发生，进一步诱发血管损伤。Badran等[16]发现抗氧化剂可能对高血压治疗有帮助，由此猜想抗氧化剂减轻血管损伤的机制可能是由于抑制了ROS的作用；研究还发现ROS干预了血管平滑肌细胞不同表型之间的转换，这说明ROS对血管内皮细胞的生理作用有着一定的影响。

3 中性粒细胞及其相关因子与内皮功能障碍性疾病

中性粒细胞及其相关因子是反映机体内皮功能障碍的潜在间接标志物，它们相互作用，导致不同的病理生理途径被活化。同时，内皮功能障碍是许多疾病如急性冠状动脉综合征(ACS)、心力衰竭、高血压、动脉瘤等的发生基础，并在疾病的发生、发展过程中起到重要作用。

3.1 冠心病 中性粒细胞可释放ROS、NTEs等因子，它们可引起冠状动脉血管发生氧化应激反应，从而引起内皮受损、动脉硬化等，最终导致冠心病形成。NETs富含细胞毒性组蛋白，可穿透血管内皮的平滑肌细胞并导致其死亡。这种情况反复发生时，该过程可使纤维帽变薄。使用含屏蔽细胞毒性组蛋白氨基末端(介导细胞毒性的基序)的阳离子电荷的肽，可减轻血管斑块不稳定，减少心绞痛发作[17]。冠心病是最常见危害患者生存的疾病之一，它的病理生理涉及炎性反应发生。冠心病可分为稳定型心绞痛、不稳定型心绞痛、非ST段抬高型心肌梗死、ST段抬高型心肌梗死。有研究报道，中性粒细胞可通过改变自身表型参与不同型冠心病的发病过程[18]。Rossi等[19]的一项前瞻性多中心队列研究，有2 034例ACS患者接受经皮冠状动脉介入治疗(percutaneous coronary intervention，PCI)，分析炎性生物标志物和GRACE评分在患者ACS发作后对心源性死亡和急性肾损伤的预测价值，结果发现中性粒细胞计数及其相关因子有助于预测ACS患者预后。ACS患者经PCI后会出现NETs的释放，这可以促使炎性反应的发生和微血栓的形成，造成微血管阻塞，导致围手术期心肌梗死的发生。Vaidya等[20]发现使用炎性反应抑制剂能够抑制ACS患者经PCI后NETs的形成，改善ACS患者预后。NLR是中性粒细胞在临床应用的常见代表指标，国内外多项基础和临床试验可以证明NLR与ACS的发生发展、严重程度分型、预后预测等方面相关[21-23]。这些报道都证明了中性粒细胞及其分泌的炎性因子在冠心病中有着重要作用。

3.2 高血压 持续高血压会促进血管内皮受损、动脉粥样硬化、血管功能障碍等的发生，炎性反应常参与高血压的病理生理学基础[24]。动脉硬化是老年人单纯收缩期高血压的主要原因。在各种动脉粥样硬化体外模拟过程中，嗜中性粒细胞及其相关因子如NETs等可减少病变巨噬细胞的积累，部分地控制了巨噬细胞的迁移，干预了动脉硬化的形成[17]。此外，中性粒细胞及其相关因子也被发现在高血压靶器官如心脏、肾脏等的损害中有一定相关性。中性粒细胞可释放ROS促进心肌细胞肥大，MPO可通过激活丝裂原活化蛋白激酶，诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转化，从而导致胶原生成上调[25]。NLR增高可作为出现微量白蛋白尿的独立危险因素[26]。总之，中性粒细胞及其相关因子参与了高血压及其靶器官损害的病理生理过程，并对其发生发展有一定的预测作用。

3.3 心力衰竭(HF) 心力衰竭和全身炎性反应是2个相互联系、不断发展、共存的过程[27]。MPO的释放调节信号通路可导致组织和内皮损伤，最终引起心肌重构。Iqubal等[28]发现MPO与HF的严重程度相关。Zhang等[29]使用生物信息学分析心肌梗死后心力衰竭的潜在预测生物标志物和治疗靶点，结果发现中性粒细胞、中性粒细胞相关免疫反应因子在心肌梗死发病机制中起重要作用。国外学者收集了61例急性心肌梗死患者血运重建成功后48 h内发生急性心力衰竭的患者资料发现，尽管NETs与缺血后急性心力衰竭患者的心肌恢复无关，但与心功能高低部分相关[30]。氧化应激和细胞凋亡在心力衰竭发病机制中起重要作用，ROS的过量蓄积可引起氧化应激发生，Lou等[31]采用腹主动脉横断缩窄法建立大鼠心力衰竭模型，发现减少氧化应激诱导的线粒体依赖性凋亡，可有效改善实验小鼠的心脏功能。上述研究表明，心力衰竭与中性粒细胞等存在一定的关联。

3.4 其他疾病 血管内皮功能出现异常后，可导致动脉瘤形成。Chu等[32]使用酶联免疫吸附法检测25例脑动脉瘤血管内成形术患者动脉中MPO的浓度，并建立了动脉瘤模型，在MPO基因敲除小鼠和野生型小鼠中研究了内源性MPO对脑动脉瘤形成和破裂的影响，并分析了MPO对内皮细胞炎性反应基因表达的影响，MPO可增加血管细胞黏附分子-1和细胞间黏附分子-1在内皮细胞中的表达，并在人脑动脉瘤中升高，也可增加小鼠脑动脉瘤的形成和破裂。国外有研究发现，中性粒细胞和NETs等对腹主动脉瘤的形成起到重要作用[33-34]。颅内动脉瘤破裂可能会造成患者死亡等严重后果，大多数的颅内动脉瘤在破裂之前很难被发现，有研究表明，中性粒细胞可对颅内动脉瘤破裂有一定的预测作用[35]。上述研究支持了中性粒细胞及其相关因子对动脉瘤有着重要影响的理论。

4 总结与展望

在最近几年的研究中，大量临床试验与基础实验都报道了中性粒细胞及其相关因子在血管内皮功能障碍的发生、发展中起到重要作用，并且与以血管内皮功能受损为基础的疾病也存在明显的相关性。总之，未来应加强对中性粒细胞及其相关因子的重视，并积极寻找血管内皮功能障碍的治疗新目标，为临床诊治提供强有力的证据。