邱雨璐 劉牧 王靈冰 滕欣越 毛露 陳艾東

(1南京醫(yī)科大學(xué)，江蘇 南京 211166;2東南大學(xué))

免疫衰老是人類衰老進(jìn)程中的重要過程，主要表現(xiàn)為固有免疫和適應(yīng)性免疫的進(jìn)行性退變〔1〕。使機(jī)體長期處于對細(xì)菌和病毒的易感狀態(tài)，并常伴隨動脈粥樣硬化、高血壓、糖尿病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性變、哮喘、肌萎縮等衰老相關(guān)性疾病或衰老狀態(tài)的產(chǎn)生〔2～4〕。中性粒細(xì)胞是機(jī)體固有免疫細(xì)胞，作為機(jī)體免疫防御的第一道防線，發(fā)揮極其重要的作用。最新研究表明中性粒細(xì)胞免疫衰老可能是許多老年病發(fā)生和發(fā)展的重要病因?qū)W基礎(chǔ)〔5，6〕。本文對中性粒細(xì)胞免疫衰老的功能代謝紊亂和導(dǎo)致老年病的相關(guān)分子機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 中性粒細(xì)胞免疫衰老

中性粒細(xì)胞在急性炎癥中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，參與先天性〔7〕和適應(yīng)性免疫反應(yīng)〔8〕的激活和調(diào)節(jié)，并在感染、慢性炎癥、自身免疫性疾病、癌癥等免疫相關(guān)性疾病中發(fā)揮著極其重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)，慢性、進(jìn)行性炎癥通過活性氧(ROS)介導(dǎo)的端粒功能障礙促進(jìn)轉(zhuǎn)基因小鼠早衰〔9〕；研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激可通過損傷DNA前體分子，從而加速端?？s短〔10〕。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在衰老個體中，這種低度炎癥環(huán)境會導(dǎo)致中性粒細(xì)胞表觀遺傳的改變，使其代謝與功能呈現(xiàn)出特定的異常，即中性粒細(xì)胞免疫衰老〔11～13〕。

2 中性粒細(xì)胞免疫衰老的表現(xiàn)

2.1吞噬能力下降 中性粒細(xì)胞表面特異性受體——免疫球蛋白的Fc區(qū)或補(bǔ)體分子C3b和C3bi，與微生物上相關(guān)顆粒相互反應(yīng)而發(fā)揮吞噬作用。研究顯示，中性粒細(xì)胞免疫衰老后吞噬能力顯著下降，可能與參與吞噬功能的肌動蛋白、微管蛋白、肌球蛋白減少及特征性Fc受體(CD16)的減少有關(guān)〔14～16〕。激活后的中性粒細(xì)胞則表現(xiàn)為釋放活性氧及蛋白酶的能力受損〔17〕，呼吸爆發(fā)減弱，細(xì)胞殺傷能力顯著降低。

2.2黏附和趨化功能異常 細(xì)菌產(chǎn)物及活化的補(bǔ)體分子，N-甲?；?甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸(fMLP)形成趨化因子梯度使中性粒細(xì)胞在外周血中募集。研究顯示〔11〕，中性粒細(xì)胞免疫衰老后趨化能力降低，并與衰老個體的死亡率相關(guān)。在衰老個體中，甘油二酯(DAG)和三磷酸肌醇(IP3)合成不足〔18〕，導(dǎo)致fMLP介導(dǎo)的中性粒細(xì)胞趨化過程異常；與對照組相比，老年組中性粒細(xì)胞趨化蛋白(CINC)顯著高表達(dá)，提示其也可能參與異常趨化的過程。明確的證據(jù)表明，中性粒細(xì)胞免疫衰老遷移效率明顯降低，且這種特征性的遷移精確性異常與磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)信號通路的激活密切相關(guān)，靶向抑制PI3Kγ或PI3Kδ可以恢復(fù)其遷移精確性〔19〕。

中性粒細(xì)胞通過與血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附而進(jìn)入脈管系統(tǒng)。CD11b是β2整合素的亞單位之一，儲存于中性粒細(xì)胞胞質(zhì)顆粒中，可與血管內(nèi)皮細(xì)胞表面的配體黏附分子(ICAM)-1相結(jié)合，介導(dǎo)中性粒細(xì)胞的黏附。研究表明，中性粒細(xì)胞免疫衰老與內(nèi)皮細(xì)胞黏附情況顯著高于對照組〔20〕，這可能與CD11b的上調(diào)有關(guān)〔21〕。

2.3凋亡增加 中性粒細(xì)胞是一種公認(rèn)的短壽命細(xì)胞，其生命周期通常短于1 d〔22〕。細(xì)菌產(chǎn)物或細(xì)胞因子與中性粒細(xì)胞相互作用調(diào)節(jié)其壽命。中性粒細(xì)胞免疫衰老激活Fas/Fas配體(FasL)通路〔23〕或caspase3、8介導(dǎo)的線粒體凋亡通路可促進(jìn)中性粒細(xì)胞的凋亡增加〔20〕；而粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)和腫瘤壞死因子(TNF)等炎癥介質(zhì)可延長中性粒細(xì)胞的壽命〔24〕。

GM-CSF是一種已被廣泛研究的中性粒細(xì)胞功能調(diào)節(jié)劑。研究發(fā)現(xiàn)，在健康狀態(tài)下，免疫衰老的中性粒細(xì)胞在數(shù)量上與成年人無顯著差異；然而在嚴(yán)重感染時，則表現(xiàn)為對GM-CSF反應(yīng)遲鈍〔25〕，中性粒細(xì)胞數(shù)量減少，這被認(rèn)為與非受體酪氨酸蛋白(Lyn)激酶(非受體酪氨酸蛋白激酶src家族成員)磷酸化的異常有關(guān)〔26〕。與此同時，以B細(xì)胞淋巴瘤(Bcl)-2〔20，27〕為核心的抗/促凋亡失衡可能在其中發(fā)揮了重要作用〔27，28〕，但是具體機(jī)制還尚未明確。此外，衰老個體抗氧化系統(tǒng)的受損〔29〕可加劇中性粒細(xì)胞凋亡。

在一項(xiàng)關(guān)于肺纖維化的研究中，發(fā)現(xiàn)肺部B細(xì)胞會通過β2整合素與中性粒細(xì)胞相互作用從而啟動其凋亡，老年個體B細(xì)胞功能障礙可導(dǎo)致中性粒細(xì)胞在肺部的大量積累，使病情惡化〔29〕，提示適應(yīng)性免疫在調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞凋亡中的重要作用。

2.4中性粒細(xì)胞誘捕網(wǎng)(NETs)釋放異常 2004年，Brinkmann等〔30〕首先提出NETs概念。這種以核膜破裂為標(biāo)志、由胞質(zhì)蛋白及核酸共同形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是一種高效抗菌模式〔31〕。盡管NETs具體的形成機(jī)制尚未明確，在哮喘〔32〕、心血管疾病〔33〕中發(fā)揮的重要作用已經(jīng)在眾多研究中得到證實(shí)。中性粒細(xì)胞免疫衰老釋放NETs的能力尚無定論。有研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖(LPS)或白細(xì)胞介素(IL)-8誘導(dǎo)的NETs表現(xiàn)為年齡相關(guān)性減少；此外，toll樣受體(TLR)2配體參與的ROS依賴性NETs生成也出現(xiàn)異常，因此中性粒細(xì)胞激活后釋放ROS能力改變可能是NETs釋放異常的主要原因。此外，隨著機(jī)體的衰老，Atg5缺陷及其介導(dǎo)的自噬受損也被認(rèn)為是NETs釋放減少的原因之一。

2.5TLR功能異常 中性粒細(xì)胞免疫衰老TLR1的負(fù)向調(diào)節(jié)可能在其功能改變中起著重要的作用，在65歲以上的老年個體中性粒細(xì)胞中，使用TLR1刺激后，黏附分子(整聯(lián)蛋白CD11b和CD18)減少，IL-8及p38磷酸激酶水平降低〔6〕，這種改變在另一項(xiàng)針對功能障礙老人的研究中表現(xiàn)得更為顯著〔34〕。然而，與衰老人類來源的中性粒細(xì)胞相比，衰老小鼠來源的細(xì)胞在白色念珠菌感染實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出不同的功能變化，例如，老年鼠中性粒細(xì)胞中的TLR2和Dectin-1發(fā)生改變，但在人類樣本中未能觀察到類似的變化。研究認(rèn)為，鼠中性粒細(xì)胞功能的年齡相關(guān)性變化與人類存在一定差距，提示小鼠可能并不是研究免疫衰老最合適的模式動物〔35〕。

3 中性粒細(xì)胞免疫衰老與老年病的相關(guān)性

3.1心血管病 中性粒細(xì)胞免疫衰老可能是心血管病的一種重要的起始性因素。眾所周知，中性粒細(xì)胞免疫衰老可通過改變細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，從而導(dǎo)致衰老個體中NETs含量異常，這種異常是由于其細(xì)胞線粒體氧化應(yīng)激介導(dǎo)的7-酮基膽固醇上調(diào)，同時也會增加衰老個體罹患高脂或高膽固醇血癥及動脈粥樣硬化風(fēng)險〔5，36，37〕。隨著血管病變的加劇，大動脈彈性下降、外周阻力增強(qiáng)；當(dāng)病變進(jìn)一步累及到冠狀動脈，或是隨著高血壓狀態(tài)的逐漸惡化，機(jī)體患冠心病和慢性心功能衰竭等常見老年病的概率將升高。此外，隨著血管彈性下降和脆性的增加及血管內(nèi)壓力的增加，心和腦血管意外的發(fā)生風(fēng)險會大大增加，而中性粒細(xì)胞免疫衰老即可能在其中發(fā)揮著重要作用。

3.2腫瘤 腫瘤是公認(rèn)的衰老相關(guān)疾病，免疫衰老的中性粒細(xì)胞和腫瘤的相關(guān)性已成為新的研究熱點(diǎn)。普遍認(rèn)為，中性粒細(xì)胞的不同表型在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。蘇格蘭鄧迪大學(xué)的研究人員通過分析200萬例18～70歲癌癥患者的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，中性粒細(xì)胞免疫衰老是導(dǎo)致癌癥病發(fā)的主要原因〔38〕。中性粒細(xì)胞作為一種重要的免疫細(xì)胞，當(dāng)其發(fā)生免疫衰老時，自身功能下降、凋亡增加，可能會造成其免疫識別、清除腫瘤細(xì)胞能力異常。綜上推測，中性粒細(xì)胞免疫衰老、功能下降，導(dǎo)致釋放NETs能力的異常，可能是導(dǎo)致老年個體腫瘤易感性增加的重要原因。

3.3糖尿病 值得注意的是，中性粒細(xì)胞發(fā)生免疫衰老時，細(xì)胞葡萄糖攝取減少，胞內(nèi)葡萄糖水平顯著降低，一方面通過干擾糖酵解而影響細(xì)胞功能，另一方面，中性粒細(xì)胞免疫衰老時的類似胰島素抵抗的狀態(tài)〔6〕，會干擾機(jī)體對血糖的調(diào)節(jié)，可能會增加老年個體罹患2型糖尿病的風(fēng)險。研究指出，TLR介導(dǎo)的生物能量代謝異常可能是老年高血糖、高血脂和高血壓的重要病因〔39〕，在這方面仍有待進(jìn)一步研究證實(shí)。

柯薩奇病毒、風(fēng)疹病毒、腮腺病毒等感染機(jī)體后，通過誘導(dǎo)自身免疫反應(yīng)，破壞胰島素β細(xì)胞造成1型糖尿病。文獻(xiàn)報(bào)道，1型糖尿病常伴隨中性粒細(xì)胞數(shù)量減少，而其發(fā)生可能促進(jìn)糖尿病的發(fā)生發(fā)展〔40〕。免疫衰老所導(dǎo)致的中性粒細(xì)胞功能改變可能是老年1型糖尿病的始動環(huán)節(jié)。深入探究中性粒細(xì)胞在血糖調(diào)節(jié)中的作用，可能將為老年個體1型糖尿病帶來新型治療策略。

3.4感染相關(guān)性疾病 研究表明，黏附、趨化作用的增強(qiáng)及遷移精確性的異常是導(dǎo)致老年機(jī)體廣泛性炎癥的重要原因〔19〕。肺部感染是老年人最常見的感染性疾病，約占50%以上〔41〕。肺部感染時，老年患者肺炎鏈球菌易感性增加，與中性粒細(xì)胞遷移能力受損密切相關(guān)〔42〕。臨床研究發(fā)現(xiàn)，60歲以上的燒傷患者較年輕患者更容易發(fā)生肺部并發(fā)癥。利用燒傷模型小鼠，Nomellini等〔43〕發(fā)現(xiàn)細(xì)胞表面趨化因子(CXCR)2介導(dǎo)的趨化作用在燒傷后肺部并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用，給予CXCR2抗體后，中性粒細(xì)胞數(shù)量恢復(fù)正常，組織損傷減少。Brubaker等〔44〕發(fā)現(xiàn)老年患者皮膚傷口處中性粒細(xì)胞趨化能力下降，組織浸潤減少，細(xì)菌大量定植，傷口愈合延遲。

在研究社區(qū)獲得性肺炎相關(guān)膿毒癥時，研究人員發(fā)現(xiàn)，老年個體中性粒細(xì)胞形成NETs能力下降，抗微生物功能受損，最終導(dǎo)致膿毒血癥的發(fā)展〔45〕。此由可見老年個體免疫防御機(jī)能下降，尤其是中性粒細(xì)胞免疫衰老，易誘發(fā)幽門螺桿菌感染導(dǎo)致的消化性潰瘍及大腸埃希菌、克雷白桿菌和變形桿菌感染引起的慢性前列腺炎。值得注意的是，中性粒細(xì)胞免疫監(jiān)視功能的下降，會增加老年患者的癌變風(fēng)險。這提示靶向中性粒細(xì)胞治療意義深遠(yuǎn)。

3.5白內(nèi)障 白內(nèi)障是常見的老年病，而氧化損傷是白內(nèi)障發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)制。研究表明：與青年組相比，老年組未激活狀態(tài)中性粒細(xì)胞釋放活性氧含量顯著上調(diào)?？赡苁且?yàn)樗ダ蟼€體中升高的IL-6水平將中性粒細(xì)胞置于一種預(yù)激活的狀態(tài)〔17〕。隨著年齡增長，中性粒細(xì)胞傾向于在血管壁內(nèi)皮細(xì)胞周圍組織中釋放更多的ROS和一氧化氮(NO)，這種失調(diào)的氧化還原反應(yīng)會極大地削弱細(xì)胞功能，加快氧化損傷和衰老的進(jìn)程〔20〕。Masuda等〔46〕發(fā)現(xiàn)，在遺傳性白內(nèi)障大鼠模型中，隨著刺激物(佛波醇肉豆蔻酸酯乙酸酯)濃度的增加，中性粒細(xì)胞釋放大量的活性氧，導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞受損。由此可見中性粒細(xì)胞免疫衰老可能在老年個體白內(nèi)障的發(fā)生發(fā)展中起到了重要的作用。

3.6退行性疾病 體力衰退及肌肉退行性改變是老年人常見的病理狀態(tài)〔5〕。體力衰退表現(xiàn)為機(jī)體維持穩(wěn)態(tài)的能力下降，中性粒細(xì)胞免疫衰老時CD11b和TNF-α的上調(diào)參與該病理狀態(tài)的形成〔13〕。PI3K-蛋白激酶B(AKT)通路失調(diào)所導(dǎo)致的白細(xì)胞無效遷移參與衰老個體肌肉組織的廣泛炎癥損傷，可能是因?yàn)榧?xì)胞高表達(dá)IL-6、TNF-α通過促使皮質(zhì)醇活化，導(dǎo)致肌肉的進(jìn)一步退化〔3〕。

研究顯示老年患者的中性粒細(xì)胞改變可能在老年認(rèn)知功能障礙的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用〔47〕。與對照組相比，老年患者的中性粒細(xì)胞表現(xiàn)為一種特殊的低反應(yīng)性，其殺傷功能也存在不同程度的降低，可能與老年癡呆的發(fā)展密切相關(guān)。由此猜想，中性粒細(xì)胞免疫衰老時免疫自穩(wěn)功能下降，異常代謝產(chǎn)物無法及時清除，最終造成腦內(nèi)β淀粉樣蛋白或α-突觸核蛋白的大量沉積，促進(jìn)阿爾茲海默癥或帕金森病的發(fā)生發(fā)展。同理，中性粒細(xì)胞發(fā)生免疫衰老也可導(dǎo)致關(guān)節(jié)內(nèi)代謝產(chǎn)物或衰老細(xì)胞清除障礙，最終誘發(fā)關(guān)節(jié)退行性病變。

3.7精神性疾病 值得注意的是，一項(xiàng)針對老年個體中性粒細(xì)胞功能變化的研究指出，精神性疾病發(fā)病率與中性粒細(xì)胞吞噬能力成負(fù)相關(guān)〔48〕。提示中性粒細(xì)胞免疫衰老與精神性疾病的發(fā)生存在聯(lián)系，詳細(xì)的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。由此可見，在特定的社會背景下，中性粒細(xì)胞免疫衰老會增加上述老年病發(fā)病概率，加重精神負(fù)擔(dān)，引起精神情緒失控，最終增加老年個體精神性疾病發(fā)生概率。

4 展 望

近年來，中性粒細(xì)胞免疫衰老在老年病中所發(fā)揮的重要作用正逐漸受到重視，以中性粒細(xì)胞免疫衰老異常信號轉(zhuǎn)導(dǎo)為靶標(biāo)的藥物研制也有了較好的進(jìn)展〔19〕?；罨腟HIP1通過抑制PI3K信號傳導(dǎo)可以調(diào)節(jié)免疫衰老中性粒細(xì)胞的遷移和活化，洛司普托(AQX-1125)可通過與SHIP1 C2結(jié)構(gòu)域結(jié)合發(fā)揮作用，目前已處于臨床試驗(yàn)階段，其對老年病的治療作用值得期待〔49〕。此外，研究表明，microRNA(如miR-146a/b、miR-223等)可以靶向調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因，進(jìn)而延緩中性粒細(xì)胞的免疫衰老〔50，51〕。目前，臨床上很多老年疾病只能對癥治療，療效并不理想；而靶向干預(yù)中性粒細(xì)胞免疫衰老過程的最新治療手段，為老年病的防治指明了新方向，意義重大〔50〕。