1. 什么是胞外诱捕网(NETs)?
胞外诱捕网(extracellular traps, ETs)是近年来发现的一种先天性免疫防御机制,由嗜酸性粒细胞、肥大细胞和单核细胞/巨噬细胞等多种免疫细胞在受到刺激后释放到细胞外的网状结构。该结构主要由自身DNA和多种颗粒蛋白组成,形成纤维状网络,能够有效捕获细菌、真菌、病毒和原虫等病原微生物,并通过高浓度的毒性蛋白将其杀灭,从而限制病原体在体内的扩散。
中性粒细胞胞外诱捕网(neutrophil extracellular traps, NETs)是目前研究最为广泛和深入的类型。研究表明,NETs在正常生理状态下发挥重要的抗菌作用,但过量形成或清除异常时,NETs可通过自身组分或增强促炎反应对周围组织造成损伤。NETs的形成与多种疾病的发生和发展密切相关。
2. 中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)在疾病中的作用是什么?
NETs在疾病中具有双重作用。一方面,它通过捕获和杀灭病原体在宿主防御中发挥关键作用;另一方面,其异常形成或清除障碍可导致组织损伤和疾病进展。具体而言:
抗感染作用:NETs通过其网状结构物理性捕获病原体,并借助高浓度抗菌蛋白(如中性粒细胞弹性蛋白酶、组织蛋白酶G等)直接杀伤微生物。
促炎与组织损伤:过度或不受控制的NETs形成可导致组织损伤,促进炎症反应,并参与自身免疫性疾病的发生。例如,NETs中的DNA和蛋白成分可作为自身抗原,诱发自身抗体产生。
促血栓作用:NETs通过提供 scaffold 促进血小板聚集和凝血激活,参与血栓形成。
肿瘤相关作用:NETs在肿瘤微环境中可能促进肿瘤生长、侵袭和转移,同时也可通过调控免疫应答影响抗肿瘤免疫。
3. 如何抑制中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)的形成?
抑制NETs的形成已成为治疗相关疾病的新策略。目前主要研究方向包括:
抑制关键酶活性:例如使用PAD4抑制剂阻断组蛋白瓜氨酸化,从而干扰NETs的形成。
抗氧化治疗:通过减少活性氧(ROS)的产生,抑制NETosis的启动。
DNase治疗:利用DNase I降解NETs中的DNA骨架,促进其清除。
靶向中性粒细胞活化信号:阻断介导NETs形成的细胞信号通路,如Toll样受体(TLR)信号或细胞因子信号。
4. 哪些疾病与胞外诱捕网(NETs)有关?
NETs与多种疾病的发生和发展密切相关,主要包括:
感染性疾病:如细菌性败血症、真菌感染和病毒感染。
自身免疫性疾病:如系统性红斑狼疮(SLE)、类风湿关节炎(RA)和抗中性粒细胞胞质抗体相关血管炎(AAV)。
代谢性疾病:如糖尿病及其并发症。
心血管疾病:包括动脉粥样硬化、血栓形成和缺血再灌注损伤。
肿瘤:NETs参与肿瘤进展、转移和肿瘤相关血栓形成。
其他疾病:如创伤、非愈合性伤口和神经退行性疾病。
5. NETs研究的生物信息学思路
针对NETs的研究,可结合多种生物信息学方法挖掘其调控机制和临床意义:
单细胞转录组分析:利用scRNA-seq数据解析疾病组与正常组中性粒细胞的占比差异、免疫浸润特征及细胞间相互作用,挖掘NETs形成中的关键调控分子。
多组学整合分析:结合转录组、蛋白组和表观遗传数据,全面揭示NETs的形成机制及其在疾病中的作用。
预后模型构建:基于NETs相关基因构建肿瘤预后标志物,评估其临床预测价值。
分子分型研究:利用NETs相关基因对肿瘤患者进行分子分型,探索不同亚型之间的差异及其对治疗反应的异质性。
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