综述：中性粒细胞在子宫内膜异位症发病机制中的新作用

　　

中性粒细胞在子宫内膜异位症发病机制中的新兴作用

子宫内膜异位症是一种慢性妇科疾病，会对女性健康产生负面影响，其特征是存在异位的子宫内膜样病变。免疫系统通过促进子宫内膜细胞存活，为病变的发展和生长创造微环境，从而在子宫内膜异位症的发病机制中发挥作用。中性粒细胞是一种吞噬细胞，能够脱颗粒、形成中性粒细胞胞外陷阱，并将免疫细胞招募到病变部位。在此，辛辛那提大学医学院环境与公共卫生科学系环境遗传学与分子毒理学部门的研究人员探讨中性粒细胞在子宫内膜异位症发病机制中的作用。

子宫内膜异位症是一种慢性妇科疾病，影响着近 10% 的育龄女性（即有月经的人群）。其症状包括经期剧烈盆腔疼痛、慢性盆腔疼痛、不孕发生率增加、月经过多，并且与自身免疫性疾病和卵巢癌有关。这种使人衰弱的疾病对女性的生活质量产生负面影响，给美国带来了社会和经济负担，每年花费超过 1100 亿美元。遗憾的是，目前尚无根治子宫内膜异位症的方法。目前的诊断标准是通过腹腔镜手术观察腹膜是否存在异位病变，然后必须通过组织学检查确认至少具备三个标志性特征中的两个。阳性诊断最常见的组织学标志是存在子宫内膜腺体、有组织的间质和含铁血黄素巨噬细胞。另一个用于描述异位病变的组织学标志是纤维化。目前的治疗主要针对子宫内膜异位症的症状，且主要是姑息性的。这些治疗方法包括手术切除、激素治疗、避孕药和盆腔物理治疗。手术切除病变可减轻与疾病相关的疼痛；然而，许多患者在初次手术后 3 年内仍需要额外的手术治疗。额外的手术往往会导致并发症，以及因瘢痕组织和粘连引起的其他医疗问题。腹膜环境可能将子宫内膜异位症病变识别为一种损伤形式，作为回应，会形成纤维化瘢痕组织带，将器官粘连在一起，阻止腹膜内的正常活动（即 “冰冻骨盆”）。术后常采用激素治疗等医疗干预措施来减少术后疼痛的复发，遗憾的是，目前尚无确凿证据表明这些预防方法对减轻症状的长期疗效。

子宫内膜异位症至少可分为三种亚型：浅表腹膜型、卵巢子宫内膜瘤型和深部浸润型。这些亚型是根据病变的位置以及浸润的程度或深度来分类的。深部浸润型病变被认为是该疾病最严重的形式。子宫内膜异位症的研究主要集中在已确诊的疾病上，而对子宫内膜异位症的起始和早期发展关注较少。目前的一种理论将腹腔描述为一个局部炎症环境，炎症细胞（包括中性粒细胞和巨噬细胞）会加剧并促进子宫内膜异位症的发病机制。迄今为止，研究主要集中在巨噬细胞在促进子宫内膜异位症中的作用，而对中性粒细胞在疾病发病机制中的作用，尤其是中性粒细胞在病变发展早期阶段的作用了解较少。辛辛那提大学医学院环境与公共卫生科学系环境遗传学与分子毒理学部门的研究人员在这篇综述中介绍了目前对中性粒细胞功能的认识，包括吞噬作用、抗原呈递、细胞因子释放、免疫细胞招募、脱颗粒和中性粒细胞胞外陷阱形成（NETosis，即释放中性粒细胞胞外陷阱（NETs）的过程）在子宫内膜异位症发病机制中的作用，并讨论了该领域目前的研究空白。

子宫内膜异位症的病因

虽然子宫内膜异位症的确切病因尚不清楚，但已知病变是由子宫内膜衍生的组织构成，小鼠模型证据表明，是子宫内膜组织（而非乳腺、膀胱或肺组织）形成了子宫内膜异位症病变。尽管围绕子宫内膜异位症的病因有众多理论，但一个主要的假说是经血逆流，即含有存活子宫内膜组织的月经流出物通过输卵管回流到腹腔。支持这一假说的是，在月经周期进行腹腔镜手术时，90% 的女性腹腔内有月经血。相比之下，15% 输卵管堵塞的女性腹腔内有血液迹象。虽然几乎所有女性都会发生经血逆流，但只有 10% 的育龄女性被诊断出患有子宫内膜异位症，这表明子宫内膜异位症的病因和病理生物学是高度多方面的。一个重要的注意事项是，只有人类和非人灵长类动物会自然发生子宫内膜异位症。这两个物种都有开放的生殖系统（即卵巢与输卵管不相连），而所有其他哺乳动物物种都有封闭的生殖系统（即卵巢被输卵管的囊包围），不会自然发生子宫内膜异位症。开放的生殖道允许经血逆流发生；因此，经血逆流是月经流出物出现在腹腔，以及正常位置的子宫内膜组织从子宫移位，在腹腔内形成异位子宫内膜病变的主要理论。

除了存活的子宫内膜细胞，月经流出物还含有与月经周期分泌后期相关的红细胞和白细胞混合物。流出物还包含多种蛋白质，这些蛋白质是健康月经周期的一部分，用于调节增殖、迁移、凋亡、造血和生殖等功能。月经流出物与外周血不同，更类似于子宫免疫微环境。由于月经固有的炎症性质，月经期间免疫信号的功能障碍可能会破坏正常过程，导致炎症状态改变，从而促进子宫内膜异位症的发展和 / 或恶化。总之，对月经流出物的研究可能对理解病变发展的免疫相关成分以及子宫内膜异位症的发病机制至关重要。

虽然子宫内膜异位症以前仅被认为是一种激素驱动的疾病，但现在它被认为是一种免疫和激素共同驱动的疾病。此外，对免疫系统功能的深入了解支持了该疾病的起始由免疫相互作用调节的可能性。病变形成的确切早期机制尚不清楚，但先天免疫系统很可能是病变发展早期效应细胞的贡献者。中性粒细胞是对损伤做出反应的首批免疫细胞，在子宫内膜异位症的小鼠模型中（因为无法在人体中研究病变起始过程），这些细胞被确定为诱导子宫内膜异位症后最初做出反应的细胞，这表明中性粒细胞在病变形成的早期阶段很重要。在子宫内膜异位症小鼠模型中，中性粒细胞做出反应后不久，巨噬细胞在疾病早期发展中做出反应，并参与与病变建立相关的组织重塑和血管生成过程。所有不同细胞类型（即免疫细胞以及来自子宫内膜的上皮细胞和间质细胞）之间的确切相互作用仍处于研究初期，但中性粒细胞和巨噬细胞要么协同促进病变发展，要么在疾病发病机制中发挥独立作用。虽然巨噬细胞不在本综述的讨论范围内，但已有大量聚焦于子宫内膜异位症和巨噬细胞的优秀综述发表（见 Hogg 等人的综述）。

免疫细胞反应对于维持平衡和健康的子宫环境至关重要，因为这些细胞可在月经期间预防损伤并协调修复过程。中性粒细胞、巨噬细胞和子宫自然杀伤细胞在分泌后期被招募到子宫内膜；这些细胞的流入在月经开始前建立并启动免疫微环境。在月经期间，白细胞约占细胞体积的 40%，其中中性粒细胞、巨噬细胞和子宫自然杀伤细胞占白细胞体积的大部分。这些白细胞在月经流出物中的存在和重要性，可能解释了为什么这些特定细胞会在月经开始前的分泌后期被招募并进一步增加。由于分泌后期会进展到月经期，这些细胞将构成在经血逆流期间进入腹腔的大多数免疫细胞。月经开始前中性粒细胞数量的增加，是这些细胞在子宫内膜异位症中受到特别关注的一个关键原因。

中性粒细胞的起源和功能

中性粒细胞是一种多形核吞噬性白细胞，通常被视为炎症过程中的第一道防线。中性粒细胞起源于骨髓中的造血干细胞。据估计，人体每天会产生约 1000 亿个白细胞，中性粒细胞约占人体白细胞的 70%。支持中性粒细胞在循环中寿命的数据差异很大，在稳态条件下，其半衰期从 6 - 8 小时到 5.4 天不等；这表明中性粒细胞的老化是一个复杂而动态的过程，其寿命在很大程度上取决于对生理刺激或慢性炎症事件的反应。值得注意的是，在体外研究中，中性粒细胞通常存活不超过 24 小时，这增加了在健康和疾病状态下研究中性粒细胞的复杂性和难度。中性粒细胞在骨髓中成熟，然后进入血管，在血管中循环，直到通过跨内皮迁移渗出到损伤部位。为了从循环系统或组织中清除中性粒细胞，巨噬细胞会通过吞噬作用清除老化、受损和凋亡的中性粒细胞，或者中性粒细胞会返回骨髓进行清除。维持中性粒细胞的稳态平衡对健康至关重要；然而，失衡会加剧炎症和 / 或感染。在健康状态下，由于对清除的中性粒细胞数量和新分化的中性粒细胞数量进行严格调节，中性粒细胞的数量保持在稳态平衡。

中性粒细胞的分化和成熟受到粒细胞集落刺激因子（CSF3 / GCSF）的高度调节，CSF3 / GCSF 是中性粒细胞增殖、分化和成熟的调节因子。有趣的是，中性粒细胞上的 GCSF 受体表达不足以单独促使其从骨髓中动员出来，这表明 GCSF 通过激活诸如基质细胞衍生因子 1（SDF1 / CXCL12）下调等信号间接影响中性粒细胞，SDF1 / CXCL12 是 C - X - C 趋化因子受体 4（CXCR4）的配体，CXCR4 在未成熟和老化的中性粒细胞上高度表达。除了 CSF3 / GCSF 和 CXCR4，CXCR2 是细胞表面的另一种 C - X - C 趋化因子受体，作为中性粒细胞的成熟信号。随着中性粒细胞的成熟，与 CXCR2 协同的信号传导允许中性粒细胞从骨髓进入血管系统并循环。

中性粒细胞的招募和趋化受到 CXCR2 / CXCR4 轴的高度平衡和控制，这些受体在中性粒细胞的生命周期中细胞表面表达会发生波动。当中性粒细胞在骨髓中成熟时，其细胞表面 CXCR2 和 CXCR4 的水平会发生转换。未成熟的中性粒细胞在骨髓中细胞表面表达较高水平的 CXCR4，而迁移出骨髓则需要较高水平的 CXCR2。随着中性粒细胞老化，它们细胞表面的 CXCR4 水平会再次升高，使其能够迁移回骨髓被清除出体外。

中性粒细胞会表现出这些不同的表型变化（即老化或成熟），这些变化可能在一天内发生。中性粒细胞的过度分叶，其特征是核叶增多，是老化过程的结果。循环中的老化中性粒细胞会上调 CXCR4，使其能够重新进入骨髓被清除。这个高度协调的过程对于维持体内中性粒细胞亚型的稳态平衡非常重要。例如，CXCR4 高表达的细胞通常是衰老的，接近其生命周期的尾声。虽然骨髓在中性粒细胞清除中起主要作用，但肝脏和脾脏也参与清除。如上所述，C - X - C 趋化因子受体 CXCR2 和 CXCR4 可用于区分中性粒细胞的生命周期阶段。除了作为年龄标记外，CXCR4 高表达的中性粒细胞还与如下面详细介绍的 NET 形成等反应性功能相关。

中性粒细胞是一种多功能细胞，具有广泛的功能，包括免疫监视、促进血管生成、吞噬作用、抗原呈递、释放多种细胞因子、中性粒细胞胞外陷阱形成和脱颗粒（图 1）。由于具有多种功能，中性粒细胞既能减轻也能加剧损伤部位的炎症反应。虽然其中一些功能尚未正式与人类子宫内膜异位症的发病机制相关联，但这些细胞很可能是腹腔炎症反应的一个促成因素。通过研究中性粒细胞的功能，辛辛那提大学医学院环境与公共卫生科学系环境遗传学与分子毒理学部门的研究人员试图通过解释它们在类似炎症条件下的功能，来阐述中性粒细胞在疾病中的潜在作用，并介绍目前关于它们在子宫内膜异位症中作用的理论。

图片

代码

循环中的中性粒细胞（紫色）通过监视，主动监测抗原或趋化因子的存在

接收到趋化信号后，中性粒细胞渗出到腹腔

腹腔内病变细胞（绿色）的抗原和细胞因子激活中性粒细胞，启动和/或促进相应功能

血管生成

吞噬作用

抗原呈递

细胞因子释放

细胞招募

中性粒细胞胞外陷阱形成（释放中性粒细胞胞外陷阱的过程）

脱颗粒

中性粒细胞（红线）和病变细胞（绿线）通过释放促血管生成因子，共同促进血管生成

吞噬作用后，中性粒细胞可能像其他抗原呈递细胞一样，参与向T细胞（深蓝色）的抗原呈递（虚线）

细胞因子释放触发T细胞（深蓝色）、巨噬细胞（浅蓝色）和/或嗜酸性粒细胞（红色）的细胞招募，并可能伴随中性粒细胞胞外陷阱形成（虚线）

脱颗粒可能与中性粒细胞胞外陷阱形成（虚线）同时发生，或独立发生（实线）

总体而言，激活的中性粒细胞功能（实线表示确定的功能，虚线表示推测的功能）与病变细胞相互作用，在腹腔内促进形成更有利于病变发展和存活的微环境

图 1 中性粒细胞在子宫内膜异位症发病机制中潜在作用的示意图

中性粒细胞在子宫内膜异位症中的作用

中性粒细胞很可能是子宫内膜异位症进展和发病机制中的关键成分。一旦中性粒细胞到达损伤部位，其激活反应取决于损伤的来源和严重程度。在正常位置的子宫内膜以及异位病变部位都发现中性粒细胞发生了改变。关于 CXCR2 / CXCR4 轴的作用，与对照患者相比，子宫内膜异位症患者正常位置的子宫内膜中 CXCR2 转录水平升高。子宫内膜异位症患者中 CXCR2 的升高表明中性粒细胞向子宫的招募增加，这反过来又与腹腔中中性粒细胞水平的升高相对应，并且可能为未来的靶向治疗提供思路。事实上，与健康对照患者相比，子宫内膜异位症患者腹腔中的中性粒细胞数量增加。此外，子宫内膜异位症患者的人中性粒细胞肽 1、2 和 3（也称为防御素）水平升高。防御素具有免疫调节作用；然而，它们在子宫内膜异位症中的作用尚不完全清楚。最近的数据表明，异位子宫内膜中人 β - 防御素 - 2 的上调可能是由 TNF 或 IL1β 引起的，但这种活性尚未直接与中性粒细胞的特定作用相关联。此外，子宫内膜异位症患者的中性粒细胞对不同激活信号的反应能力失调，这表明诱导的促炎反应发生了改变。还观察到子宫内膜异位症患者存在其他中性粒细胞功能障碍，如吞噬作用降低，这进一步支持了中性粒细胞促成了腹腔内子宫内膜组织的发病机制或清除不足的观点。

在研究子宫内膜异位症中中性粒细胞的活动时，通常使用小鼠模型来研究病变的起始和进展与疾病发展机制的关系。虽然这些模型存在局限性，且诱导过程与人类经血逆流不同，但这些临床前模型提供了模拟人类疾病某些方面的基本机制概念。尽管没有模型能够完美地重现子宫内膜异位症的发病机制，但动物研究为研究该疾病的起始和进展提供了一种符合伦理的方法，不会给人类受试者带来额外的不适或伤害。以小鼠为例，利用中性粒细胞耗竭来改变全身和腹腔免疫微环境，有助于理解子宫内膜异位症中血管生成和促炎因子的调节。此外，在子宫内膜异位症小鼠模型中，中性粒细胞会招募巨噬细胞，在病变形成后参与组织重塑过程。中性粒细胞和巨噬细胞都会产生促血管生成因子，这些因子最终是病变生长和稳定所必需的。小鼠转化研究不仅用于潜在治疗药物或药物的毒性测试，还有助于阐明中性粒细胞在人类子宫内膜异位症发病机制中的潜在机制和作用。

中性粒细胞免疫监视启动趋化作用

中性粒细胞的主要功能之一是进行免疫监视，它们在血管中循环，在黏附和非黏附状态之间转换，直到遇到抗原或激活信号，然后迁移并渗出到损伤部位。研究子宫内膜异位症中的免疫监视相当复杂，这是由于时间限制和可能引发细胞激活的非特异性相互作用。子宫内膜异位症患者腹腔液中的中性粒细胞数量比其他白细胞多，但激活中性粒细胞迁移到腹腔的潜在起始因素在很大程度上尚不清楚。中性粒细胞确实参与免疫监视，但它们是否过度敏感，或者是否受到细胞因子和趋化因子信号的刺激从而引发最初的迁移，目前也不清楚。诸如 CXCL8 / IL8、IL6 和 C - X - C 趋化因子等因素可能是导致从监视状态转变为渗出和激活状态的潜在原因。总体而言，这个复杂的过程可能是多种趋化因子共同作用的结果，这也导致难以确定是否存在单一的起始因素。

中性粒细胞通过血管内皮生长因子（VEGF）促进血管生成

血管生成是指从已有的血管形成新的血管，这对于新组织和发育中组织的存活至关重要。子宫内膜异位症病变血管生成的确切机制尚不清楚，但有证据表明中性粒细胞在这个过程中作为积极的效应细胞发挥作用。在从正常月经周期参与者收集的子宫内膜样本中，中性粒细胞是对 VEGF 染色呈阳性的主要免疫细胞，这表明这些细胞积极调节子宫内膜的血管增殖。中性粒细胞释放趋化因子和细胞因子（如 VEGF），通过激活内皮细胞来促进血管生成。中性粒细胞释放的酶（如弹性蛋白酶和组织蛋白酶 G）会激活基质中的基质金属蛋白酶（MMPs），导致细胞外基质的分解和组织重塑过程。最近的研究发现，IL6 和 CSF3 / GCSF 通过 STAT3 途径改变了中性粒细胞的功能，导致血管生成相关基因（即 MMP9、PROK2 和 TNFSF10）的基因表达水平发生变化，从而增强血管生成，这反过来可能促进子宫内膜异位症病变的存活。MMPs 和 VEGF 相互协同作用，首先降解和 / 或重塑细胞外基质，从而实现新血管形成。在子宫内膜异位症患者的腹腔液和血清中发现 VEGF 水平升高，这支持了腹腔微环境中存在活跃血管生成的假设。中性粒细胞是与 VEGF 相关的主要免疫细胞之一，在月经周期的分泌后期和月经前期最为丰富。在这些阶段，中性粒细胞的主要功能之一是调节子宫内膜血管，这表明中性粒细胞在月经的稳态中至关重要。

VEGF 在缺氧等缺氧事件中至关重要。与正常位置的子宫内膜相比，在病变组织中发现内分泌腺衍生的 VEGF（EG - VEGF）转录水平更高，这表明病变组织通过促进血管生成来维持存活。通常，CXCL8 / IL8 被认为是一种促炎细胞因子，但它也具有促血管生成功能。在卵巢子宫内膜瘤中，VEGF 和 CXCL8 / IL8 均升高，这表明它们与血管生成有关。有趣的是