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Nets

中性粒細胞的殺菌機制

中性粒細胞殺菌主要通過兩種方式:一種是通過直接吞噬病原體的方式,這也是認識最早,較為經典的方式;另一種是中性粒細胞壞死或者凋亡後會形成一種特殊的結構,稱為NETs(neutrophil extracellular traps),它是中性粒細胞重要的殺菌利器,存在於膿液中,中性粒細胞雖然死了,但是它卻能通過這種方式繼續殺滅細菌

結構


NETs(neutrophil extracellular traps)是中性粒細胞的第二種殺菌機制。NETs 由核酸物質組成,不含任何其他細胞骨架蛋白。核酸物質包括DNA 和顆粒蛋白。DNA 是NETs 的主體部分,構成一個骨架結構從而固定各種蛋白顆粒。顆粒蛋白則包含由彈性蛋白酶、組織蛋白酶G、髓過氧化酶(myeloperoxidase, MPO)等蛋白組成的來自中性粒細胞的原發顆粒、由乳鐵蛋白明膠酶等蛋白組成的繼發顆粒和三級顆粒。在高解析度掃描電鏡下可觀察到,NETs 由平滑延伸的絲狀結構組成,其直徑在15nm~17nm 之間;在這些平滑絲上,有一些直徑大約25nm 的球狀結構域,它們可以成束聚集為直徑達50nm 的結構。

形成過程


PMNs(polymorphonuclear neutrophils,多形核中性粒細胞)(中性粒細胞為PMNs的一種)被刺激后,活化而具有高吞噬性,隨後形態發生一系列變化,最終形成NETs。最初,PMNs 外型從球狀變為扁平,胞內形成數目眾多的液泡。一小時后,PMNs 特有的分葉核小葉開始消失,在核膜保持完整的情況下,染色體開始解旋。與此同時,內外核膜間的空腔逐漸擴大。大約兩小時后,細胞內部分顆粒消失,核膜形成一些特殊的液泡,顆粒蛋白和核酸物質混合於液泡中。大約三小時后,絕大部分顆粒消失。在此過程中,胞內膜紛紛破裂,核酸物質和顆粒蛋白融合,但細胞質膜始終保持完整。大約220min 后,大部分細胞死亡,細胞質膜破裂,高度活躍的核酸和蛋白混合物釋放到胞外,展開形成可以捕殺細菌的NETs。

誘導因子


NETs 的產生受到多種誘導因素的影響,從而造成NETs 生成量不同。ROS、IL-8、LPS、補體因子5a( complementary 5a,C5a)、碳酸酐酶抑製劑(carbonic anhydrase inhibitor, CaI)、葡聚糖(β-glucan, BG)、豆蔻醯佛波醇乙酯(phorbol-12-myristate-13-acetate ,PMA)、葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GO)等多種物質都能顯著激活PMNs,引發NETs 的形成。其中ROS 的產生是PMNs 的呼吸爆發和NETs 產生的關鍵。

功能


NETs 在炎症部位大量產生,並在局部提供高濃度的抗菌分子,捕獲並殺死各種病原體,快速控制病菌在體內感染,起到免疫抗菌。NETs 通過局部提供高濃度的抗菌蛋白來消滅多種病原體,既能捕殺革蘭氏陽性菌(如A 組鏈球菌、金黃色葡萄球菌肺炎鏈球菌)和革蘭氏陰性菌(如沙門氏菌和志賀氏菌),也能捕殺真菌(如白色念珠菌) 。