秒懂免疫血栓之NETs

一个伟大的士兵,一场伟大的战斗,一个悲壮的方式。今天带你认识中性粒细胞胞外诱捕网(NETs),也叫胞外陷阱。

首先要知道,免疫细胞通过其表面如同触角的受体,感知着细胞外的环境变化,一旦结合其所能识别的分子,就会引发信号传导通路,将外部信号传递到细胞内部,细胞随之做出与之适应的反应。

凝血知多少‖秒懂‘免疫血栓’之NETs

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【侦察天线】 固有免疫细胞拥有能够识别‘外来入侵者’特征和‘内部组织损伤’特征的各种受体,统称为‘模式识别受体(PRR)’。

【危险信号1. ‘外来入侵者’特征】 病原体所特有的分子,统称为‘病原相关分子模式(PAMPs)’,可以作为危险信号被PRR识别 。比如G-菌细胞壁外层的脂多糖可以被Toll样受体识别;
【危险信号2.‘内部组织损伤’特征】细胞死亡或损伤会释放出一些分子,统称为‘ 损伤相关分子模式(DAMPs) ’,可以作为危险信号被PRR识别 。比如细胞内蛋白分子:高迁移率族蛋白1(HMGB1)、S100蛋白;比如非蛋白类嘌呤分子及降解产物:ATP、ADP、尿酸;比如细胞外基质降解产物:透明质酸、硫酸肝素。

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  • 固有免疫细胞表达的能识别‘外来入侵者’特征和‘内部组织损伤’特征的各种受体,统称为‘ 模式识别受体(PRR)’

  • 病原体所特有的分子,统称为‘ 病原相关分子模式(PAMPs)’
  • 细胞死亡或损伤所释放出一些分子,统称为‘ 损伤相关分子模式(DAMPs) 

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以中性粒细胞为例,除了模式识别受体PRR,还有很多受体,结合抗体的、结合补体的、结合细胞因子的、结合血小板P选择素的、结合腺苷的等等,也可以帮助中性粒细胞嗅出组织中有无炎症反应的作战信号以及上调作战能力。
  • FCγ受体可以识别抗体的Fc端。我们都知道,B淋巴细胞会根据不同的入侵者制造不同的抗体,抗体虽然不能杀敌,但其依靠如同手臂的抗原结合区(Fab区)抓住入侵者,形成抗体抗原复合物,再通过如同尾巴的Fc恒定区与中性粒细胞表面的Fc受体结合,将调理后的病原体递交给中性粒细胞供其吞噬。

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机体实在太聪明了,无论是病原体特有的分子还是感染细胞死亡损伤释放的分子,还是补体系统活化或是调理了入侵者的抗体,亦或是免疫细胞(例如巨噬细胞、辅助T细胞)分泌的细胞因子,甚至活化的血小板,都可以成为战斗信号,呼唤中性粒细胞参与战斗。总之,只要以上这些受体活化,中性粒细胞就会激活,离开血管奔赴组织中感染部位,启动并维持炎症反应。
【小结】固有免疫细胞(如中性粒细胞、巨噬细胞)依靠其表达的PRR,去识别PAMPs、DAMPs。一旦受体与配体结合,固有免疫细胞就会被激活,启动免疫应答。

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步兵杀手——中性粒细胞

中性粒细胞,作为血细胞中数量最多的免疫细胞,扮演着职业杀手的角色,是最先被募集到炎症部位的细胞之一。那么,中性粒细胞是如何成为优秀的杀手而发挥促炎作用的?
一靠吞噬病原体 
受体的活化,使得中性粒细胞伸出伪足摄取病原体,摄入胞内形成‘吞噬体’
二靠生成活性氧(ROS)  

受体的活化,使得NADPH氧化酶被激活,制造出高水平的活性氧(ROS),例如H2O2、OCl-、OH-等强氧化剂衍生物,开启’ 氧化杀菌 ‘。

三靠脱颗粒(抗菌蛋白)

 ROS的生成,诱导中性粒细胞颗粒蛋白释放,如髓过氧化物酶MPO、弹性蛋白酶NE、酸性磷酸酶、溶菌酶、防御素等多种抗菌蛋白酶,开启’ 蛋白酶杀菌 ‘。

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通过‘ 吞噬 ’及‘ 氧化杀菌+蛋白酶杀菌 ’将吞噬-溶酶体内的病原体消灭——‘先吞后杀’战术

四靠生成细胞外诱捕网——NETs

如果面对的是大规模或者持续的战斗或者大个头的病原体,中性粒细胞火力不足或者难以吞噬时,以上杀敌手段就不够了。此时中性粒细胞就拿出其终极武器,也是堪称悲壮的自杀式袭击与敌人鱼死网破了,这就是NETs。

自杀式NETs是如何形成的?

前面说了,在ROS作用下会诱导中性粒细胞脱颗粒,其中两个重要的蛋白酶就脱颖而出——中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)、髓过氧化物酶(MPO)。下面仅针对NE进行简单展示。

  • 一靠NE诱导DNA脱聚   

NE诱导细胞核内的肽基精氨酸脱氨酶4(PAD4)活化,活化PAD4使缠绕在DNA上的组蛋白被瓜氨酸化,组蛋白一旦瓜氨酸化染色质就会解聚,同时促进更多MPO和NE从细胞质嗜天青颗粒中释放。当核膜崩解时,脱聚染色质可以与以上颗粒蛋白混合。

  • 二靠NE诱导打孔蛋白GSDMD形成孔道   

NE将GSDMD裂解为活性形式(GSDMD- NT),在质膜和颗粒膜上生成孔洞,促进NE和其他颗粒内容物的释放。

随之质膜的破裂,中性粒细胞完成最后的壮举,喷出装饰有抗菌成分(组蛋白、NE、MPO…)的染色质网络,这就是NETs。

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但仅靠浓缩了抗菌蛋白的染色质网络还不够,因为染色质可困不住病原体。

怎么办?

织网,织一个纤维蛋白网,织一个让病原体插翅难逃的纤维蛋白网,困住它们,再杀死它们!

怎么织?

So easy ! 只需让NETs拥有激活和促进凝血的能力即可实现!

  1. NETs带负电,直接激活FXII,启动内源凝血,促进凝血
  2. NETs结合TF,加强外源凝血
  3. NETs上的NE和MPO,降解抗凝蛋白(TM、TFPI)
  4. NETs结合VWF,募集血小板,促进凝血
  5. NETs上的组蛋白激活血小板,促进凝血

以NETs为支架形成的纤维蛋白,如同织出的一张大网,将病原体捕获并牢牢困住,再通过NETs强大的抗菌特性,将被困的病原体用不同的手段杀死。——‘先困后杀’战术

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  1. 组蛋白:具有强大抗菌特性,影响膜通透性和DNA结合/扰乱转录(说明:组蛋白占NET相关蛋白的70%左右)。
  2. NE:可以降解细菌蛋白
  3. MPO:产生可以杀死病原体的次氯酸

如此完美的策略,完美实现了,面对强大的对手,捕获它,消灭它——以小搏大!以少搏多!

但悲壮的是,中性粒细胞生命也走到了尽头,它牺牲自己,喷出最后的火力。

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要说明的是,除了这种自杀式NETs,还有另一种NETs形式(非ROS依赖),有机会以后再讲。

【小结】NETs的本质是以DNA为基本结构附着大量抗菌蛋白(组蛋白、弹性蛋白酶NE和髓过氧化物酶MPO。

 

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中性粒细胞胞外陷阱

(neutrophil extracellular traps,NETs)

Neutrophil 中性粒细胞

Extracellular 细胞外

Traps 陷阱

免疫系统好步兵

嗅到危险就活化

离开血液到组织

杀戮机器无人敌

一吞二ROS三靠酶

先吞后溶杀敌狠

终极武器堪悲壮

核崩膜烂喷NETs

支架就是DNA

抗菌蛋白被浓集

激活凝血成大网

牢牢困住病原体

抗菌蛋白再发挥

先困后杀共赴死

至死只为守誓言

当好免疫好士兵

 

本文荟萃自,只做学术交流学习使用,不做为临床指导,本文观点不代表数字重症 ICU.CN立场。

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