中性粒细胞胞外诱捕网在胶质瘤发展及预后中的研究进展
2025-08-04 来源:现代肿瘤医学

作者:杨飞,刘春霞,广州医科大学附属第二医院;孙皓,石河子大学医学院

 

胶质瘤是一种来源于神经系统的原发性肿瘤,2021 年WHO《中枢神经系统肿瘤分类》将成人型弥漫性胶质瘤分为3 种类型,即星形细胞瘤,IDH 突变型;少突胶质细胞瘤,IDH 突变和1p/19q 共缺失型;胶质母细胞瘤,IDH 野生型。目前,胶质瘤的治疗方式包括:手术治疗、放疗和化疗等综合疗法,但治疗效果欠佳,胶质母细胞瘤患者的中位生存期仅为12 ~14 个月。

 

近年研究发现,中性粒细胞被某些刺激因子激活后会向胞外释放一种纤维网状结构,被称为中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps,NETs),NETs 具有降解毒力因子和杀灭细菌的作用,并可参与机体免疫应答反应。

 

肿瘤细胞诱导NETs 从中性粒细胞胞质排到胞外后,NETs的网状结构可包裹肿瘤细胞,使肿瘤细胞免受T 细胞或自然杀伤细胞介导的毒性作用。且有研究发现NETs 与多种恶性肿瘤的发生、转移以及患者预后密切相关。本文就NETs 的形成、功能、在肿瘤中发挥的作用及其在胶质瘤发展及预后中的研究进展作一综述。

 

1.NETs 的形成

 

2004 年,首次发现当病原微生物入侵机体时,通过激活中性粒细胞后可以向胞外释放一种纤维网状样的结构,可将病原微生物捕获并杀灭,这种纤维网状样的结构称为NETs。NETs 大约包含20 种蛋白质,包括中性粒细胞弹性蛋白酶、髓过氧化物酶、高迁移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)、蛋白酶3、肽聚糖结合蛋白、组织蛋白酶G、抗菌肽和乳铁蛋白等。

 

NETs 的形成过程,又称为中性粒细胞炎性凋亡(neutrophil inflammatory apoptosis,NETosis),可在某些微生物和炎性介质[如细菌、佛波脂、白介素-8(interleukin -8,IL -8)、白介素-1β]的刺激和作用下触发。NETs 的释放主要有两种模式,即裂解模式的NETosis 和非裂解模式的NETs。

 

裂解模式的NETosis 特征是中性粒细胞核膜和颗粒膜解体、染色质解聚。在此模式中,中性粒细胞进入细胞死亡程序,在被激活后的1 ~4 小时内释放NETs。病毒、细菌、真菌、干扰素、抗原抗体复合物、自身抗体等可引发裂解模式的NETosis。非裂解模式的NETs 是指中性粒细胞的内容物被释放到细胞外空间,但不发生细胞膜破裂且细胞仍保持活性。此模式的NETs释放过程由粒细胞- 巨噬细胞集落刺激因子启动,随后被补体因子5a 或脂多糖刺激引发释放。金黄色葡萄球菌可引发非裂解模式的NETs。

 

研究发现诸多因素可影响NETs 的形成。裂解模式的NETosis 的发生由烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶产生的活性氧介导,其发生过程中染色质的解聚由中性粒细胞弹性蛋白酶和髓过氧化物酶协同促进。肽基精氨酸脱胺酶4(peptidyl argininedeiminase 4,PAD4)主要位于中性粒细胞的细胞核中,在中性粒细胞的DNA 解聚、中性粒细胞弹性蛋白酶的断裂以及细胞外DNA 排出的过程中发挥关键作用。

 

抑制PAD4 后,可显著减少组蛋白瓜氨酸化和组蛋白解聚,抑制NETs 形成。GasderminD(GSDMD)由242 个氨基酸N - 末端结构域和199个氨基酸C - 末端结构域组成,在细胞焦亡调控中发挥关键作用。在NETs 形成过程中,GSDMD 被切割,从而定位于中性粒细胞质膜,这表明GSDMD 作为一种成孔蛋白,可参与NETosis,并影响NETs 形成过程中的核扩张。

 

肿瘤中一些因素也可影响NETs 的形成。乳腺癌细胞分泌的粒细胞集落刺激因子和IL -8 可刺激癌症患者外周血中性粒细胞形成NETs 。在转移性乳腺癌的小鼠模型中,抑制白细胞介素-1 受体的活性可以降低全身粒细胞集落刺激因子水平并抑制NETs 产生,但不影响中性粒细胞数量。NETs 的量与肿瘤微环境中IL -8 蛋白表达呈正相关、与CD8 + T 细胞密度呈负相关。

 

肿瘤来源的IL - 8、CXCR2 配体通过与中性粒细胞上CXCR2 相互作用可诱导NETosis 的发生。

 

2.NETs 与肿瘤的关系

 

研究显示,NETs 对肿瘤是把双刃剑,具有抗肿瘤和促肿瘤两种作用。一方面,褪黑素诱导肿瘤相关中性粒细胞的激活和浸润,使中性粒细胞呈现出一种抗肿瘤表型,同时促进NETs 的形成,NETs 形成后通过引发胰腺癌细胞的凋亡,发挥抗肿瘤作用。另一方面,DDR1/ CXCL5 通过诱导乳腺癌小鼠模型中NETs 的形成后,促进调节性T 细胞的免疫浸润,引发乳腺癌细胞的浸润和转移,发挥促肿瘤作用。NETs 形成与肿瘤进展、转移以及血栓形成、患者预后密切相关。

 

2.1 NETs 与肿瘤进展

 

抑制或促进NETs 的形成可影响多种肿瘤的发生发展。研究表明,低密度中性粒细胞的聚集与自发性肠道肿瘤的发生相关,循环脂多糖的增加可诱导低密度中性粒细胞中补体C3a 受体的上调和补体级联的激活,从而导致NETosis,促进肿瘤发生。胰腺癌小鼠模型中,PAD4 基因的缺失可抑制NETs的形成,从而抑制肿瘤的进展,提高小鼠存活率。

 

肿瘤微环境中NETs 也可促进黑色素瘤细胞生长。胃癌细胞中的NETs 通过介导NET - DNA受体含卷曲螺旋结构域25 的表达,促进胃癌细胞的增殖、迁移以及胃癌的血管形成。具核梭杆菌通过激活Toll 受体4/ 活性氧、NOD 样受体1/2 信号通路诱导NETs 的形成,促进结直肠癌的进展。CD276 作为一个重要的免疫检查点,在食管鳞癌中高表达,与食管鳞癌患者的不良预后相关,CD276 可通过CXCL1/ CXCR2 轴介导NETs 形成,可能会促进肿瘤进展。

 

胰腺导管腺癌细胞中,白介素-17 通过招募中性粒细胞后触发NETs 的形成,而中性粒细胞和NETs 的形成又可介导白介素-17 发挥促肿瘤的免疫抑制作用。结直肠癌细胞中,NETs 通过免疫抑制配体PD - L1,可导致T 细胞耗竭(T cellexhaustion)和功能障碍。结直肠癌患者肝转移切除术后分离的中性粒细胞形成NETs,可诱发CD4 + 和CD8 + T 细胞耗竭和功能障碍,促进肿瘤细胞的生长。

 

2.2 NETs 与肿瘤转移

 

在多种转移性肿瘤中均发现NETs 的存在,提示NETs 可能在肿瘤转移机制中发挥至关重要的作用。

 

研究发现,乳腺癌组织中DDR1 的过表达可显著增加NETs 标志物(瓜氨酸化组蛋白H3)的表达,提示DDR1 可促进NETs 形成,从而促进乳腺癌细胞的侵袭和肺转移。富组氨酸糖蛋白不仅可直接杀死中性粒细胞,而且肝细胞癌细胞分泌到转移微环境中的富组氨酸糖蛋白可通过FCγR1 抑制中性粒细胞PI3K - NF - κB 信号通路,减少IL -8 的产生,从而抑制早期肺转移微环境中中性粒细胞的募集。

 

富组氨酸糖蛋白还可通过抑制NF - κB 和MAPK 信号通路从而抑制中性粒细胞活性氧的产生来抑制NETs 形成。结果表明富组氨酸糖蛋白通过抑制中性粒细胞形成NETs,从而抑制肝癌细胞的肺转移。在结直肠癌中,NETs 的形成可促进结直肠癌肝转移, 脱氧核糖核酸酶I ( deoxyribonuclease,DNase I)通过降解NETs 可抑制肿瘤肝转移。此外,NETs 促进IL -8 的表达可导致癌细胞恶性度增加,大量产生的IL - 8 又可激活中性粒细胞促进NETs形成。TGF - β 通过Smad2/3 复合物促进白血病抑制因子的表达,从而促进NETs 形成,促进胃癌细胞的腹膜转移。

 

2.3 NETs 与肿瘤复发

 

NETs 可以通过不同的机制促进恶性肿瘤的复发。研究表明,NETs 与胰腺癌细胞的恶性程度呈正相关,血栓调节蛋白通过降解HMGB1 可抑制NETs的形成,从而抑制胰腺癌细胞发生肝转移。肿瘤浸润性中性粒细胞及其诱导的NETs 形成与胰腺神经内分泌肿瘤患者的无复发生存期较短相关,是肿瘤患者无复发生存期的独立预后因素。宫颈癌患者间质组织中的中性粒细胞密度较高与患者的无复发生存期较短相关(P =0.041),且肿瘤的临床分期、间质的NETs 密度和淋巴结转移是肿瘤患者无复发生存期较短的独立预后因素。

 

NETs 可唤醒休眠的肿瘤细胞,并促进肿瘤细胞的增殖,其机制是中性粒细胞弹性蛋白酶以及基质金属蛋白酶通过重塑细胞外基质以唤醒休眠的恶性肿瘤细胞。通过抑制以上两种酶的作用,可抑制休眠的肿瘤细胞被唤醒及脂多糖诱导的肿瘤复发。

 

2.4 NETs 与肿瘤相关血栓形成

 

NETs 还参与多种肿瘤的血栓形成。研究发现,胰腺癌诱导的NETs 形成可增加胰腺癌患者静脉血栓栓塞发生。肿瘤诱导的NETs 形成可以触发接触系统激活,而接触系统激活本身就是一种促进血栓形成的机制。通过检测肝细胞癌患者NETs 形成标志物(中性粒细胞弹性蛋白酶、双链DNA 和DNA -组蛋白复合物)和接触系统活化标志物(XIIa 和高分子量激肽原)的循环水平发现,肝门静脉栓塞的肝细胞癌患者体内NETs 形成标志物和接触系统活化标志物的表达水平均高于其他无栓塞患者,并且二者呈正相关,因此NETs 形成标志物和接触系统活化标志物可作为肝细胞癌患者体内血栓形成的危险信号。

 

胃癌患者血液和组织样本中可检测到NETs,且体外研究发现胃癌细胞可刺激中性粒细胞释放NETs。NETs 不仅通过上调胃癌细胞中的磷脂酰丝氨酸的表达,诱导血小板处于高凝状态,而且通过调节内皮细胞间的紧密连接及组织因子的表达,以此触发内皮细胞向高凝表型的转化。

 

在下腔静脉狭窄的胃癌小鼠模型中,可观察到小鼠体内表现出较强的血栓形成趋势,且与对照组相比,发现实验组小鼠血栓中有大量的NETs 积累。联合应用DNase I、活化蛋白C西维来司他钠可显著消除NETs 的促凝血活性。总之,胃癌细胞诱导的NETs 形成显著增加胃癌患者体内外静脉血栓栓塞发生的风险,因此NETs 被视为预防和治疗胃癌患者静脉血栓栓塞的潜在治疗靶点。

 

2.5 NETs 与肿瘤的靶向治疗

 

靶向NETs 作为一种潜在的治疗方法,对肿瘤的治疗至关重要。DNase I (NETs 抑制剂) 抑制NETs 后,通过抑制NETs 的形成,抑制胰腺癌肿瘤细胞的生长和基质激活以及结直肠癌细胞的肝转移。GSK484 作为一种组蛋白瓜氨酸化抑制剂,又可通过抑制组织蛋白酶C 诱导NETosis 发生,从而抑制乳腺癌小鼠模型发生肺转移。肝细胞癌小鼠模型中,DNase I 和NETs 形成的关键酶(PAD4)均可通过抑制瓜氨酸化组蛋白3 抑制NETs 形成,进而抑制肝细胞癌肺转移。

 

3. NETs 与胶质瘤的关系

 

NETs 也与胶质瘤的发生发展密切相关,不仅影响肿瘤细胞的增殖和侵袭,而且还与胶质瘤患者血栓形成以及患者预后相关。

 

3.1 NETs 促进胶质瘤细胞的增殖和侵袭

 

研究发现,与CNS WHO 2 级的星形细胞瘤、CNS WHO 3 级的星形细胞瘤(IDH 突变型)患者组织相比,胶质母细胞瘤患者组织中肿瘤浸润性中性粒细胞(tumor - infiltrating neutrophils,TINs)和NETs水平更高。TINs 诱导的NETs 被确定为胶质母细胞瘤的致癌标志物,且与肿瘤细胞增殖和侵袭相关。NETs 可促进胶质瘤细胞的增殖、迁移和侵袭,使用DNase I 水解NETs 后,可明显抑制该现象。

 

HMGB1的主要受体RAGE 在胶质母细胞瘤中高表达,NETs可能以HMGB1/ RAGE 依赖的方式在胶质瘤中发挥致癌作用,阻断HMGB1 与RAGE 的结合后,可明显抑制NETs 诱导的肿瘤细胞增殖。NETs 除了可以直接刺激NF - κB 信号通路之外,还通过HMGB1与RAGE 结合后可间接激活NF - κB 信号通路,从而促进胶质母细胞瘤中IL -8 的分泌。随后,IL -8将促进肿瘤中中性粒细胞的浸润,大量聚集的中性粒细胞又通过PI3K/ AKT/ ROS 信号通路诱导NETs的形成,从而形成一个反馈环路。

 

研究表明,中性粒细胞大量浸润可促进胶质母细胞瘤细胞的增殖速率,其可通过介导S100A4 的表达影响胶质母细胞瘤的进展。LINC01116 在胶质瘤中显著上调,通过招募转录调控因子DDX5到IL -1β 启动子上,激活IL - 1β 的表达,IL - 1β被激活后可促进中性粒细胞的募集和胶质瘤细胞的增殖。综上所述,LINC01116 可通过调节IL -1β 的表达进而促进胶质瘤的进展和中性粒细胞的募集,其可能成为胶质瘤治疗和改善预后的新靶点,且LINC01116 可能通过影响中性粒细胞的募集参与NETs 的形成。

 

3.2 NETs 促进胶质瘤患者的血栓形成

 

肿瘤患者组织中大量存在的NETs 可促进肿瘤患者血小板的聚集和血栓的形成。据报道,NETs 可触发胶质瘤患者的高凝状态,且CNS WHO3 级、CNS WHO 4 级胶质瘤患者以及胶质母细胞瘤患者血浆NETs 标志物水平明显高于CNS WHO 2级胶质瘤患者和健康人。血小板本身与血栓形成有关,当中性粒细胞与胶质母细胞瘤患者血浆孵育时,可观察到DNA 诱捕网上有血小板存在,由此推断,血小板在患者体内可能参与NETs 形成。

 

另外,研究发现与CNS WHO 2 级患者及健康人相比,CNSWHO 3 级/4 级、胶质母细胞瘤患者(特别是胶质母细胞瘤患者)的血小板激活NETs 形成的潜力较大。使用P - 选择素和P - 选择素糖蛋白配体抗体抑制中性粒细胞与血小板之间相互作用后,可观察到NETs 的形成明显减少,表明血小板可能是胶质瘤患者NETs 形成的重要启动因子,且血小板诱导的NETs 形成又可能触发胶质瘤患者的高凝状态。

 

TAT 复合物和纤维蛋白与促凝血活性密切相关,CNS WHO 3 级/4 级、胶质母细胞瘤患者血浆中TAT复合物明显高于CNS WHO 2 级患者和健康人。胶质母细胞瘤患者血浆中TAT 复合物与NETs 标记物CitH3 - DNA 的表达量相关,且与CNS WHO 2 级/3级患者相比,胶质母细胞瘤患者中性粒细胞形成的NETs 更能促进TAT 复合物和纤维蛋白的产生,此现象可被NETs 抑制剂(如DNase I 和活化蛋白C)显著抑制。内皮损伤是血栓形成的关键因素,在某些疾病中,NETs 可导致内皮功能障碍。

 

通过检测与NETs共培养的内皮细胞合成纤维蛋白的水平发现,与CNS WHO 2 级/3 级胶质瘤患者相比,胶质瘤母细胞瘤患者血液中纤维蛋白水平显著升高,且CNSWHO 3 级/4 级及胶质母细胞瘤患者的NETs 可增强内皮细胞的促凝血作用。由此可见,NETs 可能与胶质瘤患者的血栓形成相关,抑制NETs 形成可能有效的降低患者血栓形成的风险。

 

3.3 NETs 与胶质瘤患者预后间的关系

 

目前NETs 与胶质瘤患者预后关系的研究较少,少数文章通过生物信息学分析NETs 在泛癌中的调控模式,结果显示NETs 评分与高/ 低级别胶质瘤患者的预后均呈负相关。中性粒细胞浸润程度与胶质瘤患者的预后相关。中性粒细胞与淋巴细胞的比率(neutrophil to lymphocyte ratio,NLR)与胶质瘤患者预后之间存在相关性。ZHA 等为研究中性粒细胞浸润情况与胶质瘤患者预后的关系,评估了不同NLR 情况下的胶质瘤患者的存活率,发现NLR 值较高(≥4)的患者的生存率低于NLR 值较低( <4)的患者(P = 1.40E - 02)。

 

通过研究NETs的标志物(髓过氧化物酶和瓜氨酸组蛋白H3)在胶质瘤中的表达情况,发现CNS WHO 4 级、胶质母细胞瘤组织中的NETs 水平高于CNS WHO 2 级/3 级胶质瘤组织。另有通过大量临床样本数据分析发现,NLR 与胶质母细胞瘤患者的预后相关,即NLR较高的胶质母细胞瘤患者生存率较低。

 

胶质瘤患者外周血中广泛存在循环肿瘤细胞,其数量与手术前患者的病理类型和分级无关,却是患者术后预后不良的主要原因,循环肿瘤细胞与中性粒细胞参与的免疫微环境密切相关,且与外周天然免疫反应呈正相关,尤其是中性粒细胞活化和NETs 形成,而与细胞毒性反应,特别是T 细胞毒性反应呈负相关。

 

端粒酶逆转录酶( telomerase reverse transcriptase,TERT)突变已被证明是胶质母细胞瘤患者预后不良的标志,患者中TERT 启动子突变与中性粒细胞浸润及中性粒细胞趋化因子的表达相关,可能导致患者的预后不良,且肿瘤微环境中存在的中性粒细胞可能与中性粒细胞趋化因子的趋化作用有关。因此,靶向TERT 突变可抑制中性粒细胞趋化因子的表达及中性粒细胞的浸润,TERT 突变可能成为胶质瘤患者治疗的潜在靶点。胶质瘤细胞中,集落刺激因子3 的分泌可介导IGF2BP3 促进NETosis 的形成,促进肿瘤细胞生存,导致胶质瘤患者预后不良。溶瘤单纯疱疹病毒可增强IGF2BP3对NETosis 形成的促进作用,但NETosis 的形成又可抑制溶瘤单纯疱疹病毒的溶瘤活性。有研究通过生物信息学筛选出与NETs 相关的基因,使用NETs 相关的基因构建预后模型,结果显示,与低风险组胶质母细胞瘤患者相比,高风险组患者的预后更差。

 

4. 小结与展望

 

近年研究表明,NETs 在人体内除了作为一种防御系统发挥作用之外,还可影响某些恶性程度较高的肿瘤的发生和发展。本文主要综述了NETs 的释放模式、形成影响因素及其在胶质瘤发展及预后中的作用,NETs 的形成可通过HMGB1 / RAGE 和NF - κB 信号通路促进胶质瘤细胞的增殖和侵袭,且可能与胶质瘤患者的预后相关。未来随着更深入了解NETs 在胶质瘤中的发生机制及其抑制剂在胶质瘤中的作用,可能为胶质瘤治疗提供新的方向。

 

来源:杨飞,孙皓,刘春霞.中性粒细胞胞外诱捕网在胶质瘤发展及预后中的研究进展[J].现代肿瘤医学,2025,33(01):158-164.

 


(本网站所有内容,凡注明来源为“医脉通”,版权均归医脉通所有,未经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,否则将追究法律责任,授权转载时须注明“来源:医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载,转载仅作观点分享,版权归原作者所有,如有侵犯版权,请及时联系我们。)

0
收藏 分享