中性粒细胞凋亡与烧伤
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【摘要】中性粒细胞凋亡（PMN）与烧伤后组织进一步损伤等病理改变关系密切，严重烧伤后产生大量炎性介质、细胞因子同时引起PMN基因表达异常导致PMN凋亡的延迟，从而使全身和局部炎症反应加重。减轻对PMN凋亡的抑制可能对控制炎症、减轻病情有一定的作用。
【关键词】中性粒细胞；凋亡；烧伤
严重烧伤后体内激活的炎性细胞生成和释放大量细胞因子，机体炎症反应失控，机体代谢增加，免疫功能紊乱，被认为是导致伤后SIRS的重要发病基础，也是当前烧伤死亡的主要原因，PMN凋亡和功能的改变，在细胞、组织和器官的损伤中及MODS中发挥重要作用[1]。中性粒细胞（PMN）凋亡的异常可加剧或延长炎症过程和持续的组织损伤，成为烧伤后炎症损伤的重要环节之一。临床上对炎症反应的治疗开始扩大到一系列对炎症介质的调控和拮抗，如对PMN的活性进行调控可能改善炎症反应。本文就PMN凋亡与烧伤关系的近年来研究进展做一综述。
1PMN凋亡的概念及病理生理意义
细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，其发生需要基因的表达和蛋白质的合成，整个过程受由遗传机制决定的程序化调控，又称为程序性细胞死亡。正常的细胞凋亡是一种生理现象，如果受到破坏，将引起一系列病理改变。PMN是主要的炎症细胞，在炎症过程中无论是数量上还是功能上都处于重要地位。一般情况下，PMN寿命很短，凋亡是使PMN失活的重要途径，其自发凋亡对急性炎症的消退、继发组织损伤的预防起重要作用。在凋亡过程中，PMN丧失原有的生物学功能并在包膜完整状态下被吞噬细胞清除掉，此时不但可避免大量细胞内毒性物质的释放，而且释放抑制炎症反应的因子，如TGF-β，PGE2等，炎症得以收敛[2]。若PMN凋亡延长，则其在清除病原微生物的同时会继续发挥生物学功能，释放一些生物活性物质，吸引更多的炎症细胞和炎性介质，增强炎症反应并造成自身组织的损伤。许多报道证实烧伤、重症感染、全身炎症反应综合征和再灌注损伤的病人均伴有外周血PMN凋亡延迟。由于PMN可通过多种途径损伤机体，粒细胞的凋亡延迟就意味着持续的炎症反应，并进一步可导致多脏器功能衰竭。
2PMN凋亡的基因调控
Bcl-2及其家族基因有抑制细胞凋亡和促进细胞凋亡两组基因，它们相互作用从而对细胞凋亡进行调控，是重要的细胞凋亡调控基因。PMN常规表达半衰期相对较长的促凋亡蛋白Bax、Bak、Bid和Bad，这些促凋亡蛋白的持续表达，使PMN寿命短暂（6-10小时）；同时PMN也表达半衰期相对较短的抗凋亡蛋白A1、Bcl-xl、Mcl-1（半衰期仅2-3小时），一般情况下，半衰期长的促凋亡基因（主要是Bax）的活性占优势，促进粒细胞凋亡。但当机体受到炎症损伤时，抗凋亡蛋白合成增加，粒细胞出现凋亡延迟[3]。研究显示，体外PMN培养中Bcl-xl、Mcl-1基因表达逐渐下降且很快消失，认为此与PMN的自发性凋亡的进程有关，并且将Bcl-2基因转移至小鼠后，PMN凋亡受到一定程度的抑制[4]。PMN caspase 3的活化是PMN凋亡过程中一个必需环节，其下游的蛋白激酶C同工酶的活化及其向核内转移是确保核酸内切酶活化的关键，从而使细胞核DN段化，加速PMN凋亡[5]。P38丝裂原活化蛋白激酶（P38MAPK）则在PMN延长其寿命期限过程中发挥重要作用。抑制P38MAPK活化可加速PMN的凋亡过程，而增强其活性则延迟PMN的凋亡。此外，细胞外信号调节激酶（ERK）的活化可延迟PMN的凋亡。P38MAPK和ERK两种途径间可能存在相互促进和制约的关系[6]。
3PMN凋亡的影响因子
3.1抑制因子PMN凋亡在基因调控基础上还会受到许多炎症相关因子的影响，如IL-1、2、6、8、15、GM-CSF、G-CSF等可抑制PMN凋亡。一些细菌毒素、可溶性免疫复合物、前列腺素E2及激素水平的提高等均可抑制PMN的凋亡。机体发生炎症反应过程中细菌所产生的少量琥珀酸也能抑制PMN凋亡。颜光涛[7]等研究显示，磷脂酶A2内外源性阻断剂4-溴苯甲酰溴甲烷可明显减弱促凋亡作用。IL-6、IL-18及烧伤血清刺激后可引起PMN凋亡延迟[8]。
3.2促进因子加速PMN凋亡的有TNF-α、超氧离子O2-、某些蛋白水解酶及一些病毒如EB病毒、A型流感病毒等；一些药物也可加速其凋亡，如柳氮磺胺吡啶、低浓度金诺分等；此外，实验表明PLA2激动剂脂多糖、钙离子载体及高浓度的丁二酸等促进PMN凋亡[7]。
4PMN凋亡与烧伤
4.1烧伤后PMN凋亡的变化及影响因素大量实验表明，严重烧伤后外周PMN凋亡发生延迟。冯刚等[9]应用流式细胞技术动态观察严重创伤病人后一周内多个时相点PMN凋亡率的变化，发现创伤病人各时相点外周PMN凋亡率明显降低，表明严重创伤病人外周PMN凋亡显著抑制。李志清等[10]的实验显示，伤后一天内不同时相点的PMN凋亡百分率明显降低，烧伤大鼠血清刺激24h后，PMN凋亡百分率显著降低，表明严重烧伤后或在烧伤血清刺激下大鼠PMN凋亡延迟。另有实验显示严重烧伤后痂下水肿液也抑制PMN凋亡，并表明烧伤血清和痂下水肿液抑制细胞凋亡均呈剂量依赖关系[11]。烧伤血清抑制细胞凋亡的能力是通过减少对人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）的中和抗体。GM-CSF增加PMN的粘附性和延长其活性，在烧伤血清中抑制PMN细胞凋亡可能发挥重要作用[12]。郑江等[13]实验显示严重烫伤大鼠PMN凋亡率显著降低的同时血清IL-6和IL-1α水平在伤后均显著升高，PMN caspase-3的活性降低，认为IL-6和IL-1α等细胞因子可能是重要的影响因素，细胞内caspase-3激活的减少可能是烧伤后PMN凋亡延迟的机制之一。还有人认为热损伤引起的PMN凋亡延迟部分与P13激酶/蛋白激酶活化增加了Bcl-xl的表达有关[14]。此外，近年来有研究报道，烧伤后bcl-2呈现出增加的变化，是烧伤患者血浆抑制PMN凋亡的重要因素之一[15]。
4.2烧伤后PMN凋亡的意义PMN凋亡后主要靠巨噬细胞吞噬清除，限制其介导的机体损害。实验显示严重烧伤后大鼠血巨噬细胞（Mφ）凋亡百分率较正常大鼠血清刺激后增多，腹腔Mφ对凋亡PMN吞噬能力降低，加上烧伤引起的PMN本身凋亡延迟，凋亡的PMN不能被Mφ吞噬完全，最终坏死，释放毒性内容物，是引发SIRS的重要因素之一，PMN凋亡的进程影响着炎症的发展和转归[10]。细胞凋亡的生物化学特征是由于细胞内切酶的激活，细胞中DNA断裂，以核小体为单位进行DN段化。在白细胞凋亡中PMN凋亡占72%，PMN凋亡率决定了核小体的水平。Anne Morrison等[16]检测创伤后失血性休克患者核小体水平，发现非感染者核小体水平比感染者高2.5倍到3倍，核小体的增加在全身感染中起到一定保护作用，由此可见，外周血PMN凋亡的增加可降低感染率。此外，PMN凋亡率可作为预测严重创伤病人病情程度和预后的指标[9]。
4.3PMN凋亡的调节许多研究表明，调节PMN的凋亡可改善全身炎症反应，加速创面愈合。Zhang PH等[17]观察地塞米松对正常血清和烧伤血清诱导烧伤早期PMN体外自发凋亡的影响，结果显示，烧伤血清较正常血清诱导PMN凋亡减少，bcl-2、NFκB蛋白表达增加；加入地塞米松后，PMN凋亡增加；且NFκB蛋白表达减少，表明地塞米松可减轻烧伤血清对PMN凋亡的抑制作用，其机制可能与NFκB蛋白表达下调有关。魏在荣等[18]采用重度烧伤大鼠模型，利用低剂量环磷酰胺（cyclophosphamide，CY）进行干预，观察大鼠骨髓PMN的变化，结果显示，烧伤后给予低剂量GY，PMN凋亡率增加，持续时间延长，PMN数量开始减少的时间延迟，由此得知，低剂量CY可保持烧伤后早期PMN的数量，使其充分发挥生物学功能，又能加速严重烧伤早期大鼠骨髓PMN的凋亡，调控其排空。
PMN持续或过度产生或释放细胞毒素加剧了炎症反应和组织损伤，Janinov V等[19]认为能够降低PMN活性和加速其凋亡的物质，如天然多酚，能够改善持续性炎症反应的病理状态，并认为PMN的氧化和凋亡可作为药理干预的潜在目标，拟PMN的抑制作用可被看做是对炎症过程药理调制的新战略，支持了抗炎症的内在机制。黄新莉等[20]采用体外分离和培养人血PMN，研究硫化氢（H2S）对人PMN凋亡的影响，结果表明NaHS可促进PMN凋亡，其机制可能与其上调P53蛋白的表达有关。此外，氮激光照射可增加烧伤后PMN的凋亡，减轻局部炎症和改善烧伤创面愈合[21]。
PMN是体内重要的炎症细胞，一般而言，PMN自发凋亡被抑制，其寿命会延长，生物学功能也会相应增强；反之，PMN自发凋亡被促进，它的寿命会缩短，其生物学功能也会相应减弱，PMN凋亡是其介导的炎症反应终止的最主要步骤。在炎症控制与治疗中，明确PMN凋亡在全身性炎症反应中的作用及其相关影响因素十分必要，有利于为调节机体严重烧伤后炎症反应开辟一条新途径。
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