NETosis中性粒細胞胞外陷阱的機制、分型特征與在腫瘤研究中的價值

中性粒細胞作為機體固有免疫系統(tǒng)的核心組成部分，傳統(tǒng)認知聚焦于其吞噬病原體、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的防御功能。而近年來研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細胞可通過一種特殊的細胞應(yīng)答方式——NETosis（中性粒細胞胞外陷阱形成）釋放網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在腫瘤微環(huán)境中扮演著“雙面角色”。這種由DNA與活性蛋白構(gòu)成的胞外陷阱，既可能參與抗腫瘤免疫，更常被腫瘤細胞“劫持”，成為促進腫瘤進展、轉(zhuǎn)移及血管生成的關(guān)鍵推手。本文將系統(tǒng)梳理NETosis的核心機制、分型特征及其在腫瘤領(lǐng)域的研究進展，為相關(guān)科研與轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供參考。

NETosis誘發(fā)機制示意圖

Vorobjeva NV, Chernyak BV. NETosis: Molecular Mechanisms, Role in Physiology and Pathology. Biochemistry (Mosc). 2020 Oct;85(10):1178-1190.

doi: 10.1134/S0006297920100065. PMID: 33202203; PMCID: PMC7590568.

一、NETosis的核心特征與分型機制
NETosis是中性粒細胞區(qū)別于凋亡和壞死的獨特生物學(xué)過程，其核心產(chǎn)物為中性粒細胞胞外陷阱（NETs）——以染色質(zhì)DNA為骨架，鑲嵌髓過氧化物酶（MPO）、中性粒細胞彈性酶（NE）、基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP9）等多種活性蛋白的網(wǎng)狀復(fù)合物。根據(jù)細胞存活狀態(tài)與信號通路差異，NETosis主要分為兩種核心分型：

（一）經(jīng)典途徑：自殺型NETosis（Suicidal NETosis）

Suicidal NETosis機制示意圖

Fang Q, Stehr AM, Naschberger E, Knopf J, Herrmann M, Stürzl M. No NETs no TIME: Crosstalk between neutrophil extracellular traps and the tumor immune microenvironment. Front Immunol. 2022 Dec 23;13:1075260. doi: 10.3389/fimmu.2022.1075260. PMID: 36618417; PMCID: PMC9816414.

該途徑以中性粒細胞死亡為代價，是NETs形成的主要方式。其核心機制如下：

1. 胞外刺激（如PMA、LPS、細菌等）激活胞內(nèi)絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和蛋白激酶C（PLC），通過Raf-MEK-ERK-MAP激酶通路與PKC通路放大信號；
2. 信號下游引發(fā)NADPH氧化酶激活，產(chǎn)生活性氧（ROS），進而激活受體交互蛋白激酶3（RIPK3）和混合系激酶域樣蛋白（MLKL），啟動程序性死亡；
3. ROS同時激活NE和MPO，增強核膜通透性并促進染色質(zhì)解凝，核內(nèi)Ca²⁺依賴的肽基精氨酸脫氨酶4（PAD4）介導(dǎo)組蛋白瓜氨酸化，進一步推動染色體解聚；
4. CDK4/6、網(wǎng)膜母細胞瘤蛋白（Rb-P）和核纖層B（lamin B）介導(dǎo)核膜破裂，LPS激活的Caspases4/5或Caspases11促進成孔蛋白Gasdermin D（GSDMD）引發(fā)質(zhì)膜破裂，DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物釋放形成NETs，最終中性粒細胞死亡。

（二）非經(jīng)典途徑：活力型NETosis（Vital NETosis）

Vital NETosis機制示意圖

Fang Q, Stehr AM, Naschberger E, Knopf J, Herrmann M, Stürzl M. No NETs no TIME: Crosstalk between neutrophil extracellular traps and the tumor immune microenvironment. Front Immunol. 2022 Dec 23;13:1075260. doi: 10.3389/fimmu.2022.1075260. PMID: 36618417; PMCID: PMC9816414.

該途徑的核心特征是中性粒細胞釋放NETs后仍保持存活，核膜與質(zhì)膜結(jié)構(gòu)完整，可繼續(xù)發(fā)揮炎癥調(diào)控功能：

1. 胞外刺激（如細胞因子、GPCRs激活等）觸發(fā)PAD4活化，無需NADPH氧化酶復(fù)合物參與；
2. PAD4介導(dǎo)組蛋白瓜氨酸化與染色質(zhì)去凝集，形成的DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合物被包裹于囊泡中； 囊泡與細胞膜融合后將復(fù)合物排出胞外，形成NETs，中性粒細胞保留無核細胞質(zhì)，維持后續(xù)生物學(xué)功能；
3. 該過程依賴糖酵解提供ATP，伴隨肌動蛋白與微管蛋白聚合，保障囊泡運輸與NETs釋放。  

兩種分型的關(guān)鍵差異在于是否伴隨細胞死亡、是否依賴NADPH氧化酶及ROS產(chǎn)生，其選擇取決于刺激信號類型與微環(huán)境狀態(tài)，共同構(gòu)成中性粒細胞的功能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。         

二、腫瘤相關(guān)中性粒細胞（TANs）與NETosis的功能關(guān)聯(lián)
腫瘤微環(huán)境（TME）募集的中性粒細胞被稱為腫瘤相關(guān)中性粒細胞（TANs），其具有高度可塑性，可分為抗腫瘤表型（N1）與促腫瘤表型（N2），而NETosis主要由N2型TANs介導(dǎo)，成為其促癌功能的核心執(zhí)行機制：

（一）TANs的表型特征與NETosis調(diào)控

1. N1型TANs高表達TNFα、CCL3和ICAM-1，低表達精氨酸酶，通過產(chǎn)生ROS、MPO等細胞毒性介質(zhì)殺傷腫瘤細胞，其NETosis活性受抑制；
2. N2型TANs上調(diào)CCL2、CXCL1、CXCL8等趨化因子，高表達VEGF、MMP9等促癌分子，在腫瘤趨化因子誘導(dǎo)下大量活化并發(fā)生NETosis；
3. 干擾素β（IFN-β）可誘導(dǎo)N1型TANs向N2型轉(zhuǎn)化，增強NETs生成，而分泌性糖蛋白HRG等分子可通過結(jié)合TANs表面的FCγR1，抑制其募集與NETosis活性。

（二）NETs的促癌功能機制
NETs通過多重途徑參與腫瘤進展，其核心機制包括：

1. 促進血管生成：NETs中的活性蛋白可刺激內(nèi)皮細胞增殖、遷移及小管形成，上調(diào)ANGPT2等血管生成相關(guān)分子，激活A(yù)KT/mTOR信號通路，在胃癌等腫瘤中已證實NETs浸潤與微血管密度正相關(guān)；
2. 加速腫瘤轉(zhuǎn)移：NETs的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可捕獲循環(huán)腫瘤細胞，減少其凋亡，同時降解細胞外基質(zhì)（ECM），為腫瘤細胞侵襲開辟通道，在肝癌肺轉(zhuǎn)移模型中，抑制NETosis可顯著降低轉(zhuǎn)移灶形成率；
3. 調(diào)控腫瘤壞死：在惡性黑色素瘤中，NETs可誘導(dǎo)腫瘤細胞鐵死亡，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移灶壞死增加，且NETs浸潤程度與轉(zhuǎn)移灶大小高度相關(guān)；
4. 重塑免疫微環(huán)境：NETs可抑制抗腫瘤免疫細胞活性，促進免疫抑制性微環(huán)境形成，削弱機體對腫瘤的免疫監(jiān)視。       

三、NETosis在不同腫瘤中的研究進展
NETosis的促癌作用已在多種腫瘤中得到驗證，其功能具有腫瘤類型特異性，為精準靶向治療提供了方向：

（一）胃癌：血管生成的關(guān)鍵驅(qū)動因素

胃癌組織中存在廣泛的TANs浸潤與NETs生成，且與患者不良預(yù)后相關(guān)。體外實驗證實，NETs可促進胃癌細胞侵襲、轉(zhuǎn)移及上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），并刺激內(nèi)皮細胞釋放組織因子激活凝血途徑；體內(nèi)小鼠皮下荷瘤模型顯示，NETs可顯著增強腫瘤血管生成，蛋白質(zhì)組學(xué)研究已篩選出多個NETs調(diào)控內(nèi)皮細胞功能的差異表達蛋白，為開發(fā)抗血管生成新靶點提供了依據(jù)。

（二）肝癌：肺轉(zhuǎn)移的重要調(diào)控介質(zhì)

肺轉(zhuǎn)移是肝細胞癌（HCC）死亡的主要原因，NETs在肝癌轉(zhuǎn)移前生態(tài)位形成中發(fā)揮關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，肝癌細胞分泌的趨化因子可募集中性粒細胞至肺部，誘導(dǎo)NETs生成，為腫瘤細胞定植創(chuàng)造條件；而HRG蛋白可通過FCγR1抑制中性粒細胞募集與NETosis，顯著減少肝癌肺轉(zhuǎn)移，證實NETosis是肝癌轉(zhuǎn)移的可靶向調(diào)控節(jié)點。

（三）惡性黑色素瘤：壞死與預(yù)后的關(guān)聯(lián)標志物

黑色素瘤轉(zhuǎn)移灶中TANs浸潤與不良預(yù)后相關(guān)，NETs水平與轉(zhuǎn)移灶大小、壞死程度高度相關(guān)。機制研究表明，中性粒細胞被募集至壞死腫瘤部位后，通過NETs誘導(dǎo)腫瘤細胞鐵死亡，加劇組織壞死；抑制NETosis可驅(qū)使TANs向N1型轉(zhuǎn)化，抑制腫瘤生長，提示NETs可作為黑色素瘤免疫治療之外的潛在靶點。

四、中性粒細胞研究相關(guān)因子檢測服務(wù)哪個公司有？
NETosis 作為腫瘤微環(huán)境中調(diào)控腫瘤進展的關(guān)鍵機制，其分型特征、分子邏輯及促癌功能的深入探索，離不開多維度技術(shù)平臺的支撐與系統(tǒng)化科研服務(wù)的保障。LabEx 作為專注于生物標志物發(fā)現(xiàn)的一站式服務(wù)平臺，憑借多因子檢測、單細胞多組學(xué)、DSP 空間多組學(xué)、免疫組化等 30 + 核心技術(shù)，以及累計 100 萬 + 樣本的檢測經(jīng)驗，可為 NETosis 相關(guān)研究提供從分子機制驗證、腫瘤組織標志物篩選到臨床樣本關(guān)聯(lián)分析的全流程支持。無論是 NETs 相關(guān)因子的高通量定量、TANs 亞群的單細胞解析，還是腫瘤組織中 NETs 的空間定位與功能關(guān)聯(lián)，LabEx 均能以標準化操作與專業(yè)數(shù)據(jù)分析，助力科研人員高效挖掘核心機制、篩選潛在靶點。未來，LabEx 將持續(xù)秉持專業(yè)嚴謹?shù)姆��?wù)理念，以全面的技術(shù)體系與深厚的行業(yè)積淀，為 NETosis 及腫瘤免疫相關(guān)研究提供精準賦能，推動基礎(chǔ)科研向臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵突破，為腫瘤精準治療研究添磚加瓦。

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