中性粒细胞胞外诱捕网与肿瘤的相关性研究进展

王 蓉，夏 杰

中性粒细胞胞外诱捕网与肿瘤的相关性研究进展

王 蓉，夏 杰*

( 黄冈职业技术学院 护理学院，湖北 黄冈 438002)

中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）是中性粒细胞释放的由DNA、组蛋白、抗菌肽等组成的网状结构。NETs不仅是中性粒细胞的一种免疫机制，还在肿瘤的发展、转移过程中起着促进作用。NETs参与肿瘤相关的全身性损伤，通过扣押肿瘤细胞，增强肿瘤细胞线粒体功能，唤醒休眠的肿瘤细胞等方式促进肿瘤生长与转移；肿瘤细胞可诱导NETs形成，较高的NETs与肿瘤不良的预后相关。

中性粒细胞；细胞外诱捕网；促瘤；肿瘤转移

中性粒细胞是机体一线的防御细胞，通过吞噬作用、释放颗粒内容物、产生活性氧(ROS)等途径杀灭微生物。2004年，Brinkmann[1]发现中性粒细胞还可以通过一种全新的行为杀灭病原体：当中性粒细胞与病原体相遇时，中性粒细胞释放出网络状结构物质，能够捕获真菌、细菌、病毒等微生物，并将其杀灭。这种网状结构主要骨架是构成染色质的DNA，组蛋白以及从嗜中性颗粒释放出来的抗菌肽。这种网状结构称为中性粒细胞胞外诱捕网（Neutrophil extracellular traps,NETs）。中性粒细胞释放NETs并因此而死亡的过程称之为NETosis。核膜的崩解，染色质的膨胀和去凝缩作用是NETosis的特点，抗菌肽从嗜中性颗粒释放出来，混入、黏附于松散的染色质；随着质膜的破裂崩解，这些成分从中性粒细胞释放出来，即NETs，通常情况下这一过程需要活性氧族（ROS）的刺激。虽然NETs对人体抵抗病原体入侵发挥着积极作用，但NETs本身也是一把双刃剑[2]。DNA、组蛋白和抗菌肽等NETs组分对组织有直接毒作用，当NETs的清除和调节机制失衡时就会使机体遭受病理损伤。近年来的研究发现NETs还发挥着促进肿瘤生长、转移等作用，但其作用机制尚未完全阐明。本文主要介绍动物肿瘤模型和肿瘤患者的NETs促肿瘤生长和转移的研究概述。

1 NETs在动物肿瘤模型中的促瘤作用

1.1 NETs参与肿瘤相关全身性损伤

Cedervall J等[3]在研究了两个转基因肿瘤小鼠模型（RIP1-Tag2胰岛素瘤和MMTV-PyMT乳腺癌）过程中，观测到小鼠心脏和肾脏出现中性粒细胞浸润增强以及血管病变，这符合癌细胞诱导的全身性损伤现象。在肾脏中发现了血小板-中性粒细胞复合物，提示有NETs的形成。脱氧核糖核酸酶（deoxyribonuclease，DNase）能够特异地降解NETs骨架，使用DNase处理的荷瘤小鼠，其肾血管功能可完全恢复到健康小鼠的水平，表明荷瘤小鼠血管损伤与NETs有关。在C57/Bl6小鼠胰腺癌和患者原位胰腺癌模型中，静脉血栓栓塞和癌症相关血栓形成的风险增加，已经证实与NETs和血小板导致的高凝状态有关[4]。

1.2 肿瘤诱导NETs形成

Jung HS[5]3等做的一项体外研究表明，AsPC-1胰腺癌细胞以剂量依赖的方式诱导NETs的形成，还发现AsPC-1条件培养基(CM)的蛋白质成分是NETosis的重要因素。 这项研究还发现，NETs可以增强正常血浆的内源性凝血潜能，并诱导癌细胞的迁移、侵袭和血管新生。 Li Y等[6]70对Lewis肺癌细胞(LLC)培养基上清液进行分析，来自肺癌细胞的胞外RNA(exRNA)可促进NETs的形成。

1.3 NETs促进肿瘤转移

早已有大量研究报道NETs促进肿瘤转移，有报道称NETs可以捕获并扣押循环肿瘤细胞(CTCs)，从而有利于转移扩散。手术切除依然是目前治疗肿瘤的基本方法，然而手术却与转移率增加相关。Sara Najmeh等[7]为了证实NETs促进肿瘤转移分子机制，利用小鼠腹腔脓毒症模型模拟术后炎症环境，证实NETs粘附循环癌细胞与β1-integrin有关，并且在炎症环境下β1-整合素表达上调。利用DNase降解NETs，可以消除NETs粘附癌细胞的作用。在另一个小鼠模型实验中，Tohme S[8]等发现NETs诱捕、扣押循环中的肺癌细胞，并导致了更多的肝微转移灶。

1.4 NETs增强肿瘤细胞线粒体功能

最近，Yazdani HO等[9]发现NETs可以通过增强肿瘤细胞线粒体功能来促进肿瘤细胞的生长。蛋白质精氨酸脱亚氨酶4（PAD4）是NETs形成所必需。PAD4基因敲除（PAD4-KO）小鼠皮下肿瘤植入后，其肝转移灶生长缓慢，且不会发生NETosis。PAD4-KO小鼠肿瘤细胞线粒体密度、线粒体DNA、ATP生成均有不同程度降低。同时线粒体生物发生蛋白PGC1α、TFAM和NRF-1显著降低。用NETs处理的肿瘤细胞上调了线粒体生物发生相关基因，增加了线粒体密度和ATP产量，并增加了耗氧率。因此，NETs可以直接改变肿瘤细胞的代谢特点，从而加速了肿瘤的生长。

1.5 NETs“唤醒”休眠的肿瘤细胞

原发肿瘤的癌细胞可以扩散到其他组织并潜伏多年，临床上无法发现。在某些因素作用下，这些休眠细胞会被“唤醒”，继续增殖并发生转移。Albrengues等[10]将小鼠模型暴露在烟雾中或将小鼠鼻腔内注入脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），诱导小鼠出现持续肺部炎症，结果小鼠体内休眠的肿瘤细胞迅速增长并发生转移。利用DNase降解NET-DNA，以上过程则被抑制。持续的炎症诱导NETs的形成，NETs是唤醒休眠肿瘤细胞的关键因素。NETs成分中包括中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和基质金属蛋白酶9（MMP-9）两种蛋白酶，这两种蛋白酶与休眠肿瘤细胞被“唤醒”这一过程相关。NETs结合细胞外基质并通过这两种蛋白酶分裂和重构层粘连蛋白，通过整合素激活FAK/ERK/MLCK/YAP信号通路唤醒休眠细胞的增殖。

2 NETs在肿瘤患者的促瘤作用

2.1 肿瘤患者NETs形成增加

肺癌、胰腺癌和膀胱癌等不同类型肿瘤患者血浆中NETs的水平高于健康对照组[11]。Li等人证实在肺癌患者中，肺组织、外周血和痰中存在NETs[6]71。此外，结直肠癌患者中性粒细胞相对于健康对照组的中性粒细胞，更易诱导形成NETs，并与不良临床结果相关[12]。Park等[13]人通过免疫荧光染色证实了NETs在人类乳腺癌中的存在，且在三阴性乳腺癌中阳性率最高。NETs增强了乳腺癌细胞的侵袭性和迁移性。用DNaseI降解NETs可以阻断这些过程。Yazdani HO等[9]在大肠癌肝转移的组织病理学样本中发现了更高的NETs含量以及高水平的瓜氨酸化组蛋白。此外，还发现患者血清中MPO-DNA复合物（一种NETosis标志物）水平高于健康对照组，并与较低的生存率相关。因此，血清MPO-DNA复合物水平可以作为判断这类疾病预后的生物标志物。

2.2 较高的NETs水平与肿瘤预后不良有关

已知NETs可促进癌相关性血栓形成，这是NETs导致肿瘤预后较差的一个重要因素。Berger-Achituv等人[14]在尤文氏肉瘤儿童患者检测到肿瘤相关性中性粒细胞（Tumor-associated neutrophils，TANs），在其中的2名患者中发现了NETs，这两名患者在高剂量化疗后出现转移和早期复发，提示NETs可能在尤文氏肉瘤的进展中发挥作用。Seo JD[15]等通过检测NETs标记物(DNA-组蛋白复合物、双链DNA、中性粒细胞弹性蛋白酶)测定肝细胞癌（HCC）患者循环中NETs水平，发现HCC患者循环中NETs水平高于健康对照组。Jung等[5]5检测胰胆恶性肿瘤患者循环系统中NETs和高凝标志物水平，发现NETs水平与高凝状态之间存在相关性。

综上，NETs能通过多种方式促进癌细胞扩散转移，还需进一步的研究阐述NETs作为癌症治疗靶点的潜在作用以及从药理机制上干扰NETs形成的可能性。目前在动物肿瘤模型实验中获得了一些有希望的结果，但还缺乏人类癌症患者的临床研究证据。可以将NETs靶向干扰药物的研发作为肿瘤治疗的一个新的研究方向。

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

[2]夏杰,占玲,张丹等.中性粒细胞胞外诱捕网研究进展和启示[J].黄冈职业技术学院学报,2018,20(2) : 83-85.

[3]Cedervall J, Zhang Y, Huang H, et al.Neutrophil extracellular traps accumulate in peripheral blood vessels and compromise organ function in tumor-bearing animals[J].Cancer Res,2015, 75:2653–62.

[4]Boone BA, Murthy P, Miller-Ocuin J, et al. Chloroquine reduces hypercoagulability in pancreatic cancer through inhibition of neutrophil extracellular traps[J]., 2018,18(1):678.

[5]Jung HS, Gu J, Kim J-E,et al. Cancer cell-induced neutrophil extracellular traps promote both hypercoagulability and cancer progression[J]., 2019,14(4):1-16.

[6]Li Y, Yang Y, Gan T, et al. Extracellular RNAs from lung cancer cells activate epithelial cells and induce neutrophil extracellular traps[J].Int J Oncol, 2019,55:69–80.

[7]Najmeh S, Cools-Lartigue J, Rayes RF,et al. Neutrophil extracellular traps sequester circulating tumor cells via β1-integrin mediated interactions[J].Int J Cancer, 2017,140:2321–30.

[8]Cools-Lartigue J, Spicer J, McDonald B, et al.Neutrophil extracellular traps sequester circulating tumor cells and promote metastasis[J].Clin Invest,2013,123:3446–58.

[9]Yazdani HO,Roy EC,omerci AJ,et al.Neutrophil extracellular traps drive mitochondrial homeostasis in tumors to augment growth[J].Cancer Res,2019, 79:5626–39.

[10]Albrengues J, Shields MA, Ng D, et al. Neutrophil extracellular traps produced during inflammation awaken dormant cancer cells in mice[J]., 2018,361(6409):1353.

[11]Oklu R, Sheth RA, Wong KHK, et al. Neutrophil extracellular traps are increased in cancer patientsbut does not associate with venous thrombosis[J].Cardiovasc DiagnTher,2017,7(S3):140–149.

[12]Richardson JJR, Hendrickse C, Gao-Smith F, et al. Neutrophil extracellular trap production in patients with colorectal cancer in vitro[J].Int J Inflam,2017(2017):1-11.

[13] Park J, Wysocki RW, Amoozgar Z, et al. Cancer cells induce metastasis-supporting neutrophil extracellular DNA traps[J].Sci Transl Med,2016,8(361):138.

[14] Berger-Achituv S, Brinkmann V, Abed UA, et al. A proposed role for neutrophil extracellular traps in cancer immunoediting[J].,2013,4:48.

[15]Seo JD, Gu J-Y, Jung HS, et al. Contact system activation and neutrophil extracellular trap markers: Risk factors for portal vein thrombosis in patients with hepatocellular carcinoma[J].Clin Appl Thromb Hemost,2019,25:1-6.

Research Progress on Correlation between Neutrophil Extracellular Nets and Tumor

Wang Rong，Xia Jie

(Huanggang Polytechnic College, Huanggang 438002 Hubei)

Neutrophil extracellular entrapment nets (NETs) are a network structure composed of DNA, histone and antimicrobial peptides released by neutrophils. NETs are not only an immune mechanism of neutrophils, but also play a promoting role in the development and metastasis of tumors. NETs participate in tumor related systemic injury, promote tumor growth and metastasis by detaining tumor cells, enhancing the mitochondrial function of tumor cells, and waking up dormant tumor cells; Tumor cells can induce the formation of nets, and higher Nets are associated with poor prognosis of tumor.

Neutrophils; Extracellular trap net; Tumor promoting; Tumor metastasis

R730

A

1672-1047（2022）03-0084-03

10.3969/j.issn.1672-1047.2022.03.22

2022-05-18

王蓉，女，湖北十堰人，主管护师，讲师。研究方向：护理学基础、病理学。

[责任编辑：曾华]