引用本文： 徐俊杰, 茅晓楠, 程锐, 张明顺. 中性粒细胞胞外诱捕网与非感染性肺部疾病的研究进展. 中国呼吸与危重监护杂志, 2020, 19(5): 515-519. doi: 10.7507/1671-6205.201807048 复制
中性粒细胞是机体免疫防御系统中的一条重要防线，参与机体的免疫反应。病原体感染机体时，中性粒细胞通过吞噬、脱颗粒来抵抗侵袭，形成吞噬体后，在内部通过还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸形成具有高浓度的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和抗菌蛋白来杀灭病原微生物[1]。Brinkmann 等[2]发现，当受到病原体刺激后，活化的中性粒细胞可以释放出非浓缩染色质形成网状支架，对病原体进行包围及限制，这一过程称为中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs）的形成。NETs 是由 DNA 骨架、组蛋白、颗粒成分以及胞浆蛋白组成的网状物，其能够网罗、杀伤病原体从而参与机体自身免疫应答，维护机体健康。体内外实验研究证实，NETs 不仅可捕获并清除细菌、真菌、寄生虫和螺旋体等病原体[3]，甚至可捕获人类免疫缺陷病毒等，通过髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）和 α 防御素杀灭并清除人类免疫缺陷病毒[4]。近年的研究表明，NETs 的产生是一把双刃剑，在感染性肺部疾病中，NETs 可发挥抗感染免疫功能，但在形成时间、部位及数量上存在异常的 NETs 可以造成自身组织和器官损伤[5]。此外，NETs 形成过多或清除障碍会引发或加重某些非感染性肺部疾病，如肺囊性纤维化（cystic fibrosis，CF）及急性肺损伤（acute lung injury，ALI）等。因而研究 NETs 及其与肺部疾病间的关系对疾病的预防和治疗具有重要意义。本文将对 NETs 与非感染性肺部疾病间的关系进行综述。
1 NETs 概述
1.1 NETs 的形成
2004 年，Brinkmann 等[2]研究发现，中性粒细胞将染色质和颗粒蛋白排出胞外捕获和杀伤病原体，命名为中性粒细胞胞外诱捕。2007 年 Steinberg 等[6]将中性粒细胞这种介于凋亡和坏死的死亡方式命名为 NETosis，其不会发出 eat—me 信号，并且细胞有典型的死亡过程，是中性粒细胞免疫应答的一种。目前研究发现 NETs 的产生有 3 种模式：自杀式 NETs、细胞核 DNA 释放式 NETs 和线粒体 DNA 释放式 NETs。
1.1.1 自杀式 NETs
主要过程包括核膜的破裂、染色体的解聚、颗粒蛋白及细胞质中蛋白质的嵌入，整个过程非常迅速（仅需 2～4 h），并且不需要半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的参与，也不伴随染色体 DNA 的片段化[7]。Delgado-Rizo 等[8]研究表明，此种类型 NETs 的产生起始于中性粒细胞受到炎症刺激后通过蛋白激酶 C 激活 Raf/MERK/ERK 信号转导通路激活烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶，进而刺激 ROS 的产生，使得组蛋白在肽酰基精氨酸脱亚胺酶 4（peptidyl arginine deiminase type Ⅳ，PAD4）的作用下向瓜氨酸化组蛋白的转变，并导致核染色体的解聚。Jorch 等[9]研究指出 ROS 是自杀式中性粒细胞产生 NETs 的必要条件。同时，胞内钙离子浓度升高，其作为 PAD4 的辅酶加速 PAD4 介导的核染色体解聚。此外，细胞质内嗜天青颗粒会释放中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和 MPO，进入细胞核，进一步促进染色体解螺旋，随后核膜破裂，染色体释放入细胞质，并被颗粒蛋白和细胞质蛋白加以修饰，最终细胞膜裂解，NETs 释放到细胞外。此过程依赖于 ROS 的产生及 PAD4 介导的核染色体解聚。
1.1.2 细胞核 DNA 释放式 NETs
Delgado-Rizo 等[8]研究表明 NETs 可通过细胞核 DNA 释放，此过程约持续 5～60 min，中性粒细胞释放 NETs，其细胞核膜和细胞膜的完整性不被破坏，Toll 样受体和补体 C3 蛋白可触发此种类型的 NETs。而且释放 NETs 后的中性粒细胞仍具有吞噬病原体的能力，并且其寿命不受影响[8]。
1.1.3 线粒体 DNA 释放式 NETs
此种类型的 NETs 发生于中性粒细胞受到粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、C5a 或脂多糖刺激的 15 min 以内，并且依赖于 ROS 的产生[8]。研究发现除中性粒细胞外，嗜酸性粒细胞、肥大细胞及巨噬细胞也能形成类似诱捕网，发挥一定的免疫功能[10]。
1.2 NETs 形成的刺激物
宿主来源或者某些外源的物质如细菌、真菌等均可以刺激中性粒细胞产生 NETs。如脂多糖可作用于血小板，通过活化中性粒细胞 Toll 样受体-4（Toll-like receptors 4，TLR-4）进而产生 NETs。血清淀粉样蛋白 A 也可以诱导 NETs 形成[11]，而一些炎性介质如肿瘤坏死因子 a、白细胞介素（interleukin，IL）-1B、IL-8 等也能诱导 NETs 的产生[12]。一些肺部疾病如 ALI 往往伴随多种炎性介质的升高，这些炎性介质与 NETs 成分相互促进，会进一步加重肺组织损伤。此外，研究发现一些促炎细胞因子如巨噬细胞迁移抑制因子、中性粒细胞趋化因子等也是诱导 NETs 产生的强烈刺激物。
2 NETs 与非感染性肺部疾病
2.1 NETs 与 ALI
ALI 是非心源性的各种肺内外致病因素导致的肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞损伤，造成弥漫性肺间质病变及肺泡水肿，导致急性低氧性呼吸功能不全，可进一步发展至急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）。Grommes 等[13]指出 ALI 的病理变化主要为大量中性粒细胞聚集和肺泡一毛细血管屏障破坏，而大量中性粒细胞聚集、活化、凋亡导致的炎症反应失控是各种病因所致 ALI 的根本原因。研究发现 NETs 中的多种蛋白酶和抗菌肽 LL-37 可直接导致肺内皮细胞和上皮细胞的损伤。Saffarzadeh 等[14]通过小鼠动物实验发现 NETs 的主要成分组蛋白可导致小鼠肺水肿及上皮细胞的坏死，使机体血氧饱和度降低，出现严重的呼吸功能障碍。而除组蛋白外，NETs 的其他成分，如 MPO 会导致肺泡/支气管上皮细胞 DNA 的破坏，直接损伤肺组织[15]。
Czaikoski 等[16]通过脓毒症引起 ALI 的小鼠模型发现在小鼠肺泡间隙和肺毛细血管网中有大量 NETs 的产生。此外，研究发现与健康对照组小鼠相比，脓毒症引起的 ALI 进展为严重 ARDS 的小鼠血清中存在较高浓度的 NETs。同时 Luo 等[12]指出 NETs 与肺泡上皮和内皮细胞的损伤程度、炎性介质如 IL-8、肿瘤坏死因子 a 的浓度和血小板活化程度密切相关，提示 NETs 可能在 ALI 的病理过程中起重要作用。此外，Czaikoski 等[16]通过使用重组人脱氧核糖核酸酶（deoxyribonucleases，DNase）加抗生素来治疗患脓毒症的小鼠，发现肺组织损害较前明显好转，为 ALI 的治疗提供了新思路。
适度的炎症反应是肺部防止病原体入侵的主要方式，但过度炎症反应会损害肺组织，导致免疫反应性肺部损伤，如急性非感染因素导致的 ARDS。尽管目前医疗及护理方面有所改进，如保护性机械通气和液体平衡疗法，但 ARDS 很难有效地预防或治疗。研究发现 ARDS 患者的肺毛细血管和肺泡间隙有大量中性粒细胞积聚，促使 NETs 的大量形成[17]。NETs 可以固定或诱捕各种病原体，阻止病原体的传播并最终杀灭病原体[18-19]。然而，过量 NETs 的产生会促使肺泡毛细血管损伤。Lefrancais 等[20]研究发现脂氧素可能是促使 NETs 形成的一种强有力的刺激物，缺乏脂氧素受体（甲酰基肽受体 2，Fpr2）的小鼠会产生过量 NETs，导致肺损伤和死亡率增加。同时研究发现，使用 Fpr2 激动剂治疗 ALI 的小鼠后，其 NETs 的数量下降，肺部炎症反应和肺组织损伤明显减轻，为 ALI 的治疗提供了新靶点。
2.2 NETs 与间质性肺病
间质性肺病是一组主要累及肺间质的非肿瘤性疾病，其病理组织学主要表现为不同类型炎细胞浸润及纤维化，病变常在肺内呈弥漫性或多发性分布，因此也称为间质性肺炎。肺纤维化，包括肺组织内纤维细胞、纤维母细胞及肌纤维母细胞增生，以及胶原纤维和弹力纤维沉积。纤维组织增生可见于各种原因，如特定的环境暴露或潜在的结缔组织疾病[21]，引起的组织损伤、修复及伴随病变，可见肿瘤性疾病间质，甚至其本身可发生肿瘤，细胞本身及组成成分上缺乏特异性。
Kolahian 等[22]在特发性肺纤维化患者的肺泡灌洗液中发现大量活化的中性粒细胞，同时发现其活化程度与早期肺纤维化死亡率密切相关。相关研究表明，由于自身免疫异常引起间质性肺病的患者，其循环血液中 NETs 及 LL-37 水平明显升高，而 DNase 活性降低[23]。此外，该研究还通过体外实验发现，NETs 能促进肺成纤维化细胞的活化并促使其分化为肌成纤维细胞。研究发现通过 DNase 降解 NETs 后，其肺部纤维化反应明显减弱，提示 NETs 可能在间质性肺病的病理过程中起重要作用[23]。
2.3 NETs 与慢性阻塞性肺疾病
慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种由中性粒细胞持续浸润气道引起的肺部慢性炎症性疾病。由于气道长期受到外界压力刺激会造成气道的破坏，如长期吸烟、吸入粉尘等，从而引起持续性气流受限。而呼吸道反复细菌和病毒感染是导致慢阻肺不断恶化的主要原因。Qiu 等[24]研究发现重度慢阻肺患者在稳定期其气道有大量中性粒细胞浸入，加重期时其数量会进一步增加，这与气道黏膜中中性粒细胞趋化因子和趋化因子受体的高表达有关。
2.3.1 慢阻肺急性加重期与 NETs
在急性加重期慢阻肺患者的黏膜中发现 NE，而 NE 会诱导 IL-8 的分泌从而进一步加重炎症反应。同时 IL-8 会诱导 NETs 的产生，从而使得慢阻肺患者的肺部产生大量的 NETs 结构。Obermayer 等[25]通过共聚焦显微镜技术分析慢阻肺患者的痰标本发现，其痰液中的细菌被 NETs 中的中性粒细胞胞外 DNA 所包绕，以此来清除细菌。
2.3.2 慢阻肺稳定期与 NETs
研究发现 NETs 不仅存在于慢阻肺的急性加重期，而且还存在于其稳定期[26-27]。慢阻肺患者痰中 NETs 的表达量与疾病严重程度间有着明显的相关性，90% 以上的慢阻肺患者急性加重期痰中有大量的 NETs，而稳定期只有 45%。此外，研究发现气道中大量的 NETs 与慢阻肺患者气流受限的严重程度直接相关[26]。在生理条件下，NETs 在其发挥杀菌作用后，由内源性核酸酶降解，肺泡巨噬细胞进一步清除。然而，研究发现慢阻肺患者的肺泡巨噬细胞数量较少，且其在吞噬功能方面存在缺陷，这可能是 NETs 在气道中持续存在的原因[28]。
2.3.3 慢阻肺的治疗
目前对慢阻肺的治疗手段有限，抗炎药物效果不佳，长效支气管扩张剂是目前主要的治疗药物，但其不能从根本上减少或抑制气道的炎性反应。而由于 NETs 与慢阻肺的恶化程度有关，选择性抑制 NETs 的生成或抑制 NETs 相关蛋白（如 NE、MPO、组蛋白）可能对改善慢阻肺的临床症状有重要价值。目前关于 NETs 在慢阻肺发病机制中的确切作用尚不十分明确，但可以通过 NETs 早期诊断慢阻肺并为其治疗策略提供新思路[29]。
2.4 Nets 与肺 CF
CF 是一种常染色体隐性遗传病，是白种人中最常见的致死性单基因疾病，可影响肺、胰腺、汗腺、肠道、肝脏和肾脏等多器官病变。研究发现由于在 CF 患者中下呼吸道感染所引起的炎症反应存在级联放大效应，使得大多数患者死于肺部疾病[30]。其肺部疾病病理生理学尚不清楚，但与细菌清除障碍、黏液清除减少和过度的炎症反应存在关联。同时研究发现，中性粒细胞是 CF 肺部疾病中的关键炎症细胞，其自发凋亡是解决感染性或炎症性损伤的关键。
由于 CF 患者的基因突变导致气道上皮层的氯离子通道功能障碍，稀薄流动的肺泡液被大量厚稠的黏液所取代，导致气道阻塞，易于细菌定植。长期肺部感染会导致大量的中性粒细胞浸润，产生炎症反应[31]，导致肺组织结构的不断破坏。研究发现肺 CF 患者的痰成分包括 DNA、NE、MPO 和其他中性粒细胞蛋白，这与 NETs 的组成成分十分相似。此外，Marcos 等[32]对 CF 患者气道分泌液中的游离 DNA 水平进行定量测定后发现，肺功能不佳的重症 CF 患者细胞外 DNA 水平明显高于轻度肺功能障碍的 CF 患者，提示气道内胞外 DNA 的积累是导致 CF 患者肺部气流阻塞的原因之一。有研究发现，CF 患者气道中较高水平的 DNA 大部分来源于 Nets[32-33]。此外，还发现 CF 患者痰标本中巨噬细胞迁移抑制因子水平升高，其是一种强有力的促炎细胞因子，是诱导 NETs 产生的刺激物[33]。同时 CF 患者气道中定植的微生物与 CF 患者肺中的促炎细胞因子和中性粒细胞趋化因子也能刺激 NETs 的产生，使肺部炎症持续存在。中性粒细胞的产生是 CF 患者抵抗病原微生物的主要免疫细胞，但由于长期感染，病原微生物不断刺激 NETs 的产生，使得细胞外 DNA 过度释放，会为一些高突变的病原菌（铜绿假单胞菌）提供生物膜，使得肺部炎症持续存在，可能会加重肺部炎症和功能障碍。
Zhang 等[34]研究发现，NETs 中的组蛋白可直接诱导肺泡上皮细胞的死亡，而 MPO 和 NE 会直接破坏肺结缔组织和肺内皮细胞从而加重肺部的病理改变。同时，Gray 等[35]通过临床试验发现 CF 患者由于基因突变，囊性纤维化跨膜电导（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）出现障碍，中性粒细胞凋亡出现缺陷，其清除病原体功能下降。为弥补这一缺陷，受刺激物如细菌、IL-8、脂多糖、一氧化氮、血小板、补体等刺激的中性粒细胞，经过氧化作用，释放大量的 DNA、组蛋白、抗菌蛋白和潜在的促炎蛋白，促使 NETs 形成。而 NETs 的过量形成，使 CF 患者肺部炎症反应级联放大，进一步加重 CF 患者的肺部病理改变，肺功能严重受损。上述结果提示 NETs 在 CF 发病过程中的重要作用。
目前主要是通过使用重组人 DNase I 来改善 CF 患者的临床症状。DNase 吸入治疗可以改善患者的肺功能，避免肺部感染进一步加重；然而，它并不是对所有 CF 患者都有效。Dubois 等[36]研究发现，联合应用 DNase 和弹性蛋白酶抑制剂可以减少蛋白酶对 CF 患者的肺组织破坏，为肺 CF 病变提供了新的治疗思路。
2.5 NETs 与支气管哮喘
支气管哮喘（简称哮喘）是一种以反复咳嗽、喘息和气促为临床表现的慢性气道炎症性疾病，具有明显的异质性和复杂的病理生理特征。近年来，哮喘的患病率呈上升趋势，成为严重的公共卫生问题并已引起全球的高度重视。哮喘可由多种因素引起，包括环境和基因易感因素，当机体遭受这些刺激因素时引起机体嗜酸性粒细胞浸润肺部，导致肺部组织结构的破坏。
近来，研究发现在一些哮喘患者的肺泡灌洗液中有中性粒细胞的浸润，其病情会更加严重，使用糖皮质激素治疗不仅无效，反而会因糖皮质激素延长中性粒细胞寿命加重肺部炎症反应[37]。研究发现在一些哮喘患者肺部灌洗液中中性粒细胞和 NETs 的数量远远超过肺内嗜酸性粒细胞的数量。哮喘患者肺部的嗜酸性粒细胞和中性粒细胞会产生嗜酸细胞胞外诱捕网（Eosinophil extracellular traps，EETs）及 NETs，从而产生大量细胞外 DNA 及高浓度蛋白酶，而这些酶将可能导致肺泡上皮细胞和肺毛细血管内皮细胞的损伤[38]。此外，有研究通过动物实验证明对患哮喘的小鼠使用重组人 DNase 治疗后可提高小鼠的肺抵抗力，减少肺内氧化应激，提供潜在的抗氧化作用[39]。因此，将重组人 DNase 与糖皮质激素结合使用治疗哮喘，有效地降低痰粘度，明显改善哮喘患者的临床症状，为难治性或顽固性哮喘的治疗提供新思路。
3 结语
综上所述，中性粒细胞是机体重要的天然免疫细胞，作为机体抗感染免疫反应的第一道防线。保护机体免受病原微生物的侵袭。中性粒细胞可通过吞噬作用、脱颗粒及释放 NETs 等多种途径控制微生物感染。目前，对于 NETs 促进肺部相关疾病形成的机制尚不十分明确，仍需要进一步研究。NETs 的组成成分不仅会直接造成肺内皮细胞和上皮细胞的损伤，其与炎症介质的协同作用会进一步促进肺部相关疾病的发生和发展。虽然 NETs 的产生对机体具有一定的保护作用，但也带来了一些问题，如 NETs 的过量释放及 NETs 的清除障碍，机体如不能有效清除这些 NETs，将不利于疾病的修复，使患病的风险大大增加。而研究 NETs 形成及其与肺部疾病间的关系，不仅能更好的认识 NETs 的功能，而且有助于引导开发新的临床治疗药物。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。
中性粒细胞是机体免疫防御系统中的一条重要防线，参与机体的免疫反应。病原体感染机体时，中性粒细胞通过吞噬、脱颗粒来抵抗侵袭，形成吞噬体后，在内部通过还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸形成具有高浓度的活性氧（reactive oxygen species，ROS）和抗菌蛋白来杀灭病原微生物[1]。Brinkmann 等[2]发现，当受到病原体刺激后，活化的中性粒细胞可以释放出非浓缩染色质形成网状支架，对病原体进行包围及限制，这一过程称为中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps，NETs）的形成。NETs 是由 DNA 骨架、组蛋白、颗粒成分以及胞浆蛋白组成的网状物，其能够网罗、杀伤病原体从而参与机体自身免疫应答，维护机体健康。体内外实验研究证实，NETs 不仅可捕获并清除细菌、真菌、寄生虫和螺旋体等病原体[3]，甚至可捕获人类免疫缺陷病毒等，通过髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）和 α 防御素杀灭并清除人类免疫缺陷病毒[4]。近年的研究表明，NETs 的产生是一把双刃剑，在感染性肺部疾病中，NETs 可发挥抗感染免疫功能，但在形成时间、部位及数量上存在异常的 NETs 可以造成自身组织和器官损伤[5]。此外，NETs 形成过多或清除障碍会引发或加重某些非感染性肺部疾病，如肺囊性纤维化（cystic fibrosis，CF）及急性肺损伤（acute lung injury，ALI）等。因而研究 NETs 及其与肺部疾病间的关系对疾病的预防和治疗具有重要意义。本文将对 NETs 与非感染性肺部疾病间的关系进行综述。
1 NETs 概述
1.1 NETs 的形成
2004 年，Brinkmann 等[2]研究发现，中性粒细胞将染色质和颗粒蛋白排出胞外捕获和杀伤病原体，命名为中性粒细胞胞外诱捕。2007 年 Steinberg 等[6]将中性粒细胞这种介于凋亡和坏死的死亡方式命名为 NETosis，其不会发出 eat—me 信号，并且细胞有典型的死亡过程，是中性粒细胞免疫应答的一种。目前研究发现 NETs 的产生有 3 种模式：自杀式 NETs、细胞核 DNA 释放式 NETs 和线粒体 DNA 释放式 NETs。
1.1.1 自杀式 NETs
主要过程包括核膜的破裂、染色体的解聚、颗粒蛋白及细胞质中蛋白质的嵌入，整个过程非常迅速（仅需 2～4 h），并且不需要半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶的参与，也不伴随染色体 DNA 的片段化[7]。Delgado-Rizo 等[8]研究表明，此种类型 NETs 的产生起始于中性粒细胞受到炎症刺激后通过蛋白激酶 C 激活 Raf/MERK/ERK 信号转导通路激活烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸氧化酶，进而刺激 ROS 的产生，使得组蛋白在肽酰基精氨酸脱亚胺酶 4（peptidyl arginine deiminase type Ⅳ，PAD4）的作用下向瓜氨酸化组蛋白的转变，并导致核染色体的解聚。Jorch 等[9]研究指出 ROS 是自杀式中性粒细胞产生 NETs 的必要条件。同时，胞内钙离子浓度升高，其作为 PAD4 的辅酶加速 PAD4 介导的核染色体解聚。此外，细胞质内嗜天青颗粒会释放中性粒细胞弹性蛋白酶（neutrophil elastase，NE）和 MPO，进入细胞核，进一步促进染色体解螺旋，随后核膜破裂，染色体释放入细胞质，并被颗粒蛋白和细胞质蛋白加以修饰，最终细胞膜裂解，NETs 释放到细胞外。此过程依赖于 ROS 的产生及 PAD4 介导的核染色体解聚。
1.1.2 细胞核 DNA 释放式 NETs
Delgado-Rizo 等[8]研究表明 NETs 可通过细胞核 DNA 释放，此过程约持续 5～60 min，中性粒细胞释放 NETs，其细胞核膜和细胞膜的完整性不被破坏，Toll 样受体和补体 C3 蛋白可触发此种类型的 NETs。而且释放 NETs 后的中性粒细胞仍具有吞噬病原体的能力，并且其寿命不受影响[8]。
1.1.3 线粒体 DNA 释放式 NETs
此种类型的 NETs 发生于中性粒细胞受到粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子、C5a 或脂多糖刺激的 15 min 以内，并且依赖于 ROS 的产生[8]。研究发现除中性粒细胞外，嗜酸性粒细胞、肥大细胞及巨噬细胞也能形成类似诱捕网，发挥一定的免疫功能[10]。
1.2 NETs 形成的刺激物
宿主来源或者某些外源的物质如细菌、真菌等均可以刺激中性粒细胞产生 NETs。如脂多糖可作用于血小板，通过活化中性粒细胞 Toll 样受体-4（Toll-like receptors 4，TLR-4）进而产生 NETs。血清淀粉样蛋白 A 也可以诱导 NETs 形成[11]，而一些炎性介质如肿瘤坏死因子 a、白细胞介素（interleukin，IL）-1B、IL-8 等也能诱导 NETs 的产生[12]。一些肺部疾病如 ALI 往往伴随多种炎性介质的升高，这些炎性介质与 NETs 成分相互促进，会进一步加重肺组织损伤。此外，研究发现一些促炎细胞因子如巨噬细胞迁移抑制因子、中性粒细胞趋化因子等也是诱导 NETs 产生的强烈刺激物。
2 NETs 与非感染性肺部疾病
2.1 NETs 与 ALI
ALI 是非心源性的各种肺内外致病因素导致的肺泡上皮细胞及毛细血管内皮细胞损伤，造成弥漫性肺间质病变及肺泡水肿，导致急性低氧性呼吸功能不全，可进一步发展至急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）。Grommes 等[13]指出 ALI 的病理变化主要为大量中性粒细胞聚集和肺泡一毛细血管屏障破坏，而大量中性粒细胞聚集、活化、凋亡导致的炎症反应失控是各种病因所致 ALI 的根本原因。研究发现 NETs 中的多种蛋白酶和抗菌肽 LL-37 可直接导致肺内皮细胞和上皮细胞的损伤。Saffarzadeh 等[14]通过小鼠动物实验发现 NETs 的主要成分组蛋白可导致小鼠肺水肿及上皮细胞的坏死，使机体血氧饱和度降低，出现严重的呼吸功能障碍。而除组蛋白外，NETs 的其他成分，如 MPO 会导致肺泡/支气管上皮细胞 DNA 的破坏，直接损伤肺组织[15]。
Czaikoski 等[16]通过脓毒症引起 ALI 的小鼠模型发现在小鼠肺泡间隙和肺毛细血管网中有大量 NETs 的产生。此外，研究发现与健康对照组小鼠相比，脓毒症引起的 ALI 进展为严重 ARDS 的小鼠血清中存在较高浓度的 NETs。同时 Luo 等[12]指出 NETs 与肺泡上皮和内皮细胞的损伤程度、炎性介质如 IL-8、肿瘤坏死因子 a 的浓度和血小板活化程度密切相关，提示 NETs 可能在 ALI 的病理过程中起重要作用。此外，Czaikoski 等[16]通过使用重组人脱氧核糖核酸酶（deoxyribonucleases，DNase）加抗生素来治疗患脓毒症的小鼠，发现肺组织损害较前明显好转，为 ALI 的治疗提供了新思路。
适度的炎症反应是肺部防止病原体入侵的主要方式，但过度炎症反应会损害肺组织，导致免疫反应性肺部损伤，如急性非感染因素导致的 ARDS。尽管目前医疗及护理方面有所改进，如保护性机械通气和液体平衡疗法，但 ARDS 很难有效地预防或治疗。研究发现 ARDS 患者的肺毛细血管和肺泡间隙有大量中性粒细胞积聚，促使 NETs 的大量形成[17]。NETs 可以固定或诱捕各种病原体，阻止病原体的传播并最终杀灭病原体[18-19]。然而，过量 NETs 的产生会促使肺泡毛细血管损伤。Lefrancais 等[20]研究发现脂氧素可能是促使 NETs 形成的一种强有力的刺激物，缺乏脂氧素受体（甲酰基肽受体 2，Fpr2）的小鼠会产生过量 NETs，导致肺损伤和死亡率增加。同时研究发现，使用 Fpr2 激动剂治疗 ALI 的小鼠后，其 NETs 的数量下降，肺部炎症反应和肺组织损伤明显减轻，为 ALI 的治疗提供了新靶点。
2.2 NETs 与间质性肺病
间质性肺病是一组主要累及肺间质的非肿瘤性疾病，其病理组织学主要表现为不同类型炎细胞浸润及纤维化，病变常在肺内呈弥漫性或多发性分布，因此也称为间质性肺炎。肺纤维化，包括肺组织内纤维细胞、纤维母细胞及肌纤维母细胞增生，以及胶原纤维和弹力纤维沉积。纤维组织增生可见于各种原因，如特定的环境暴露或潜在的结缔组织疾病[21]，引起的组织损伤、修复及伴随病变，可见肿瘤性疾病间质，甚至其本身可发生肿瘤，细胞本身及组成成分上缺乏特异性。
Kolahian 等[22]在特发性肺纤维化患者的肺泡灌洗液中发现大量活化的中性粒细胞，同时发现其活化程度与早期肺纤维化死亡率密切相关。相关研究表明，由于自身免疫异常引起间质性肺病的患者，其循环血液中 NETs 及 LL-37 水平明显升高，而 DNase 活性降低[23]。此外，该研究还通过体外实验发现，NETs 能促进肺成纤维化细胞的活化并促使其分化为肌成纤维细胞。研究发现通过 DNase 降解 NETs 后，其肺部纤维化反应明显减弱，提示 NETs 可能在间质性肺病的病理过程中起重要作用[23]。
2.3 NETs 与慢性阻塞性肺疾病
慢性阻塞性肺疾病（简称慢阻肺）是一种由中性粒细胞持续浸润气道引起的肺部慢性炎症性疾病。由于气道长期受到外界压力刺激会造成气道的破坏，如长期吸烟、吸入粉尘等，从而引起持续性气流受限。而呼吸道反复细菌和病毒感染是导致慢阻肺不断恶化的主要原因。Qiu 等[24]研究发现重度慢阻肺患者在稳定期其气道有大量中性粒细胞浸入，加重期时其数量会进一步增加，这与气道黏膜中中性粒细胞趋化因子和趋化因子受体的高表达有关。
2.3.1 慢阻肺急性加重期与 NETs
在急性加重期慢阻肺患者的黏膜中发现 NE，而 NE 会诱导 IL-8 的分泌从而进一步加重炎症反应。同时 IL-8 会诱导 NETs 的产生，从而使得慢阻肺患者的肺部产生大量的 NETs 结构。Obermayer 等[25]通过共聚焦显微镜技术分析慢阻肺患者的痰标本发现，其痰液中的细菌被 NETs 中的中性粒细胞胞外 DNA 所包绕，以此来清除细菌。
2.3.2 慢阻肺稳定期与 NETs
研究发现 NETs 不仅存在于慢阻肺的急性加重期，而且还存在于其稳定期[26-27]。慢阻肺患者痰中 NETs 的表达量与疾病严重程度间有着明显的相关性，90% 以上的慢阻肺患者急性加重期痰中有大量的 NETs，而稳定期只有 45%。此外，研究发现气道中大量的 NETs 与慢阻肺患者气流受限的严重程度直接相关[26]。在生理条件下，NETs 在其发挥杀菌作用后，由内源性核酸酶降解，肺泡巨噬细胞进一步清除。然而，研究发现慢阻肺患者的肺泡巨噬细胞数量较少，且其在吞噬功能方面存在缺陷，这可能是 NETs 在气道中持续存在的原因[28]。
2.3.3 慢阻肺的治疗
目前对慢阻肺的治疗手段有限，抗炎药物效果不佳，长效支气管扩张剂是目前主要的治疗药物，但其不能从根本上减少或抑制气道的炎性反应。而由于 NETs 与慢阻肺的恶化程度有关，选择性抑制 NETs 的生成或抑制 NETs 相关蛋白（如 NE、MPO、组蛋白）可能对改善慢阻肺的临床症状有重要价值。目前关于 NETs 在慢阻肺发病机制中的确切作用尚不十分明确，但可以通过 NETs 早期诊断慢阻肺并为其治疗策略提供新思路[29]。
2.4 Nets 与肺 CF
CF 是一种常染色体隐性遗传病，是白种人中最常见的致死性单基因疾病，可影响肺、胰腺、汗腺、肠道、肝脏和肾脏等多器官病变。研究发现由于在 CF 患者中下呼吸道感染所引起的炎症反应存在级联放大效应，使得大多数患者死于肺部疾病[30]。其肺部疾病病理生理学尚不清楚，但与细菌清除障碍、黏液清除减少和过度的炎症反应存在关联。同时研究发现，中性粒细胞是 CF 肺部疾病中的关键炎症细胞，其自发凋亡是解决感染性或炎症性损伤的关键。
由于 CF 患者的基因突变导致气道上皮层的氯离子通道功能障碍，稀薄流动的肺泡液被大量厚稠的黏液所取代，导致气道阻塞，易于细菌定植。长期肺部感染会导致大量的中性粒细胞浸润，产生炎症反应[31]，导致肺组织结构的不断破坏。研究发现肺 CF 患者的痰成分包括 DNA、NE、MPO 和其他中性粒细胞蛋白，这与 NETs 的组成成分十分相似。此外，Marcos 等[32]对 CF 患者气道分泌液中的游离 DNA 水平进行定量测定后发现，肺功能不佳的重症 CF 患者细胞外 DNA 水平明显高于轻度肺功能障碍的 CF 患者，提示气道内胞外 DNA 的积累是导致 CF 患者肺部气流阻塞的原因之一。有研究发现，CF 患者气道中较高水平的 DNA 大部分来源于 Nets[32-33]。此外，还发现 CF 患者痰标本中巨噬细胞迁移抑制因子水平升高，其是一种强有力的促炎细胞因子，是诱导 NETs 产生的刺激物[33]。同时 CF 患者气道中定植的微生物与 CF 患者肺中的促炎细胞因子和中性粒细胞趋化因子也能刺激 NETs 的产生，使肺部炎症持续存在。中性粒细胞的产生是 CF 患者抵抗病原微生物的主要免疫细胞，但由于长期感染，病原微生物不断刺激 NETs 的产生，使得细胞外 DNA 过度释放，会为一些高突变的病原菌（铜绿假单胞菌）提供生物膜，使得肺部炎症持续存在，可能会加重肺部炎症和功能障碍。
Zhang 等[34]研究发现，NETs 中的组蛋白可直接诱导肺泡上皮细胞的死亡，而 MPO 和 NE 会直接破坏肺结缔组织和肺内皮细胞从而加重肺部的病理改变。同时，Gray 等[35]通过临床试验发现 CF 患者由于基因突变，囊性纤维化跨膜电导（cystic fibrosis transmembrane conductance regulator，CFTR）出现障碍，中性粒细胞凋亡出现缺陷，其清除病原体功能下降。为弥补这一缺陷，受刺激物如细菌、IL-8、脂多糖、一氧化氮、血小板、补体等刺激的中性粒细胞，经过氧化作用，释放大量的 DNA、组蛋白、抗菌蛋白和潜在的促炎蛋白，促使 NETs 形成。而 NETs 的过量形成，使 CF 患者肺部炎症反应级联放大，进一步加重 CF 患者的肺部病理改变，肺功能严重受损。上述结果提示 NETs 在 CF 发病过程中的重要作用。
目前主要是通过使用重组人 DNase I 来改善 CF 患者的临床症状。DNase 吸入治疗可以改善患者的肺功能，避免肺部感染进一步加重；然而，它并不是对所有 CF 患者都有效。Dubois 等[36]研究发现，联合应用 DNase 和弹性蛋白酶抑制剂可以减少蛋白酶对 CF 患者的肺组织破坏，为肺 CF 病变提供了新的治疗思路。
2.5 NETs 与支气管哮喘
支气管哮喘（简称哮喘）是一种以反复咳嗽、喘息和气促为临床表现的慢性气道炎症性疾病，具有明显的异质性和复杂的病理生理特征。近年来，哮喘的患病率呈上升趋势，成为严重的公共卫生问题并已引起全球的高度重视。哮喘可由多种因素引起，包括环境和基因易感因素，当机体遭受这些刺激因素时引起机体嗜酸性粒细胞浸润肺部，导致肺部组织结构的破坏。
近来，研究发现在一些哮喘患者的肺泡灌洗液中有中性粒细胞的浸润，其病情会更加严重，使用糖皮质激素治疗不仅无效，反而会因糖皮质激素延长中性粒细胞寿命加重肺部炎症反应[37]。研究发现在一些哮喘患者肺部灌洗液中中性粒细胞和 NETs 的数量远远超过肺内嗜酸性粒细胞的数量。哮喘患者肺部的嗜酸性粒细胞和中性粒细胞会产生嗜酸细胞胞外诱捕网（Eosinophil extracellular traps，EETs）及 NETs，从而产生大量细胞外 DNA 及高浓度蛋白酶，而这些酶将可能导致肺泡上皮细胞和肺毛细血管内皮细胞的损伤[38]。此外，有研究通过动物实验证明对患哮喘的小鼠使用重组人 DNase 治疗后可提高小鼠的肺抵抗力，减少肺内氧化应激，提供潜在的抗氧化作用[39]。因此，将重组人 DNase 与糖皮质激素结合使用治疗哮喘，有效地降低痰粘度，明显改善哮喘患者的临床症状，为难治性或顽固性哮喘的治疗提供新思路。
3 结语
综上所述，中性粒细胞是机体重要的天然免疫细胞，作为机体抗感染免疫反应的第一道防线。保护机体免受病原微生物的侵袭。中性粒细胞可通过吞噬作用、脱颗粒及释放 NETs 等多种途径控制微生物感染。目前，对于 NETs 促进肺部相关疾病形成的机制尚不十分明确，仍需要进一步研究。NETs 的组成成分不仅会直接造成肺内皮细胞和上皮细胞的损伤，其与炎症介质的协同作用会进一步促进肺部相关疾病的发生和发展。虽然 NETs 的产生对机体具有一定的保护作用，但也带来了一些问题，如 NETs 的过量释放及 NETs 的清除障碍，机体如不能有效清除这些 NETs，将不利于疾病的修复，使患病的风险大大增加。而研究 NETs 形成及其与肺部疾病间的关系，不仅能更好的认识 NETs 的功能，而且有助于引导开发新的临床治疗药物。
利益冲突：本文不涉及任何利益冲突。