《Frontiers in Immunology》：Targeting the plasticity of intestinal neutrophils: bidirectional regulation strategies by natural products
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本综述系统阐述了肠道中性粒细胞的异质性、功能多样性及其与微环境的相互作用，重点探讨了天然产物（生物碱、多糖、多酚等）通过多靶点机制（如调控NETs形成、NF-κB通路、氧化应激等）对中性粒细胞功能进行双向精准免疫调节的潜力，为炎症性肠病（IBD）和结直肠癌（CRC）等肠道免疫相关疾病提供了新的治疗策略和理论框架。
1 引言
肠道免疫系统在维持全身稳态和防御病原体入侵中至关重要。中性粒细胞作为先天免疫的主要效应细胞，是应对组织感染和炎症的关键。近年来研究揭示了其在肠道内具有显著的可塑性和功能异质性，超越了单纯的先天防御角色。当前针对肠道疾病的一线疗法在调节中性粒细胞功能方面往往缺乏精确性。相比之下，天然产物，包括生物碱、多糖、多酚、醌类、苷类以及微生物群衍生代谢物，因其能够实现多靶点和双向免疫调节的能力而展现出独特优势。这些化合物靶向中性粒细胞的活化、迁移、中性粒细胞胞外陷阱（NETs）形成、细胞因子释放、氧化应激和能量代谢等过程。本综述旨在系统审视肠道中性粒细胞的异质性和功能多样性，重点阐述其与周围微环境的相互作用机制，并探讨基于中性粒细胞纳米技术和工程化细胞药物递送的新型精准治疗策略。
2 肠道中性粒细胞的异质性和功能多样性
2.1 肠道中性粒细胞亚群的分类、表型特征和功能
肠道中性粒细胞亚群（例如N1, N2）的分类基于其功能和激活状态，不应与肿瘤相关中性粒细胞（TANs，也称作N1和N2）的分类混淆，它们的功能角色常常是相反的。不同的中性粒细胞亚型拥有特定的表面标志物，是区分亚型的关键指标。
2.2 不同中性粒细胞亚型在各种疾病中的双重机制
中性粒细胞在肠道疾病中扮演复杂的双重角色。在炎症性肠病（IBD）中，中性粒细胞响应炎症信号被招募到黏膜，释放活性氧（ROS）、蛋白水解酶、促炎细胞因子和NETs，这些作用导致上皮屏障破坏、隐窝脓肿形成并放大炎症。然而，特定的亚群，如CD177+中性粒细胞，能增强杀菌活性并产生组织愈合因子，从而支持黏膜修复。在结直肠癌（CRC）的肿瘤微环境中，中性粒细胞的功能受局部细胞因子影响，具有背景依赖性。它们可极化为抗肿瘤表型（N1）或促肿瘤表型（N2）。N1中性粒细胞通过吞噬作用、ROS介导的细胞毒性和招募T细胞发挥抗肿瘤作用。N2中性粒细胞则通过抑制T细胞活性、经由VEGF信号促进血管生成以及通过MMP9和NETosis促进转移来推动肿瘤进展。
3 中性粒细胞与微生物群及其他细胞的相互作用机制
3.1 中性粒细胞-肠道微生物群
中性粒细胞通过多种途径直接或间接影响局部肠道微生物群。其吞噬活性可清除病原体和菌群失调的共生菌。活化的中性粒细胞通过GPR120等受体释放抗菌肽和ROS以消灭细菌。此外，NETs可以在NETosis过程中直接捕获并杀死微生物。反过来，肠道微生物群通过代谢产物和分子信号精确调节中性粒细胞功能。特定的微生物代谢物影响中性粒细胞代谢。微生物群还采用多种间接途径微调中性粒细胞的招募、活化和功能，包括C3补体途径、AMPK信号、CXCL3-PD-L1轴、炎症小体活性和Treg细胞分化，形成了一个复杂的免疫微环境相互作用网络。
3.2 中性粒细胞-上皮细胞
中性粒细胞与肠上皮细胞（IECs）的相互作用可分为四个关键过程：招募与粘附、跨上皮迁移、相互作用以及炎症消退。在炎症刺激下，IECs释放趋化因子，促进中性粒细胞通过LFA-1/ICAM-1等粘附分子粘附并滞留于上皮内。中性粒细胞在IL-8、IL-6、IL-33等因素引导下，利用CD11b/CD18和MMP-9等蛋白酶切割紧密连接蛋白形成迁移通道，从固有层迁移至上皮。在损伤部位，中性粒细胞通过释放NETs、ROS、脱颗粒和促炎因子与IECs相互作用。同时，IECs通过chemerin-CMKLR1/LPO轴调节中性粒细胞的抗菌反应和浸润水平。在炎症消退期，中性粒细胞发生凋亡或释放促消退介质，从而促进组织修复。
3.3 中性粒细胞-免疫细胞
3.3.1 中性粒细胞-髓系免疫细胞
中性粒细胞的招募受单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞（DCs）等髓系免疫细胞调节。在炎症前期，巨噬细胞和DCs产生CXCL8和TNF-α等因素刺激中性粒细胞招募。中性粒细胞放大招募信号以吸引巨噬细胞和DCs，形成反馈回路。巨噬细胞还通过调节内皮细胞（EC）TNFR2轴影响发炎黏膜中的中性粒细胞运输。当中性粒细胞和巨噬细胞到达炎症部位时，它们在吞噬作用和抗原呈递中协作。在炎症消退期，巨噬细胞不仅通过抑制TLR4/NF-κB通路驱动中性粒细胞坏死性凋亡，还通过吞噬作用有效清除凋亡的中性粒细胞。
3.3.2 中性粒细胞-淋巴样免疫细胞
中性粒细胞通过GSDMD介导的细胞焦亡调节表达TCRγδCD8αα的肠道淋巴细胞活化，从而抑制肠道炎症。IL-6驱动Th17分化，而Th17衍生的趋化因子在适应性免疫中招募中性粒细胞。在肠道中，中性粒细胞在维持Th17细胞和Treg细胞之间的平衡中起关键作用。同时，淋巴细胞也对中性粒细胞进行反馈调节。此外，在某些条件下，中性粒细胞可以直接向T细胞呈递抗原。在CRC中，CD15+中性粒细胞与CD8+T细胞之间的相互作用与肿瘤进展相关。中性粒细胞还支持B细胞存活、增殖和浆细胞分化，增强黏膜IgA的产生。
4 靶向肠道中性粒细胞的天然产物的调节作用
天然产物通过多靶点机制对中性粒细胞功能进行双向调节，核心调控机制涉及ROS、NETs和NF-κB通路。
4.1 生物碱
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小檗碱（Berberine, BBR）：通过抑制linc00668与中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）的相互作用，抑制NE的核转位和后续NETs形成。同时，通过减少肠道产β-葡萄糖醛酸酶（GUS）细菌，间接减少中性粒细胞的过度活化和浸润。
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小檗胺（Berbamine, BBM）：通过显著降低结肠中PAD4的表达来抑制NETs形成，并减弱NETs相关产物Cit-H3、MPO和NE的释放。
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石松碱（Lycopodium, LYCO）：通过恢复内源性抗氧化剂或降低IL-1β和IL-23水平，减少ROS、MPO和自由基的释放，从而抑制NF-κB信号通路，减轻肠道黏膜中性粒细胞相关炎症。
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川芎嗪（Tetramethylpyrazine）：通过降低MPO活性和改善肠道微循环来减少中性粒细胞在肠道组织中的浸润。
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羟基马铃碱（Lemairamin, Wgx-50）：通过抑制AKT信号，减少IL-1β、IL-6、CXCL8a和TNF-α等促炎细胞因子的表达，直接抑制中性粒细胞向肠道损伤部位的招募。
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刻叶紫堇胺（Cavidine）：通过增强SOD和GSH活性减少ROS释放，并抑制NF-κB信号通路，减少TNF-α和IL-6的转录和释放，从而减轻中性粒细胞相关炎症。
4.2 醌类
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丹参酮IIA（Tanshinone IIA）：减弱NF-κB信号通路，导致促炎细胞因子转录和释放减少，从而减轻中性粒细胞相关炎症和ROS释放。
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大黄酸（Rhein）：通过抑制NF-κB信号和NLRP3炎症小体的组装，同时减少促炎细胞因子的产生和cleaved IL-1β，发挥抗焦亡作用并减轻中性粒细胞介导的炎症。
4.3 多糖
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白术多糖（AMP） 和 灰树花多糖（GFPs）：直接抑制中性粒细胞的浸润、迁移和聚集，同时抑制结肠黏膜中的炎症细胞因子水平。AMP还可通过调节肠道微生物群组成来降低LPS等促炎信号。
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姬松茸多糖（ABPs）：增加短链脂肪酸（SCFA）产生菌的丰度，促进丁酸盐水平升高，进而阻碍中性粒细胞招募并调节微生物群-中性粒细胞相互作用。
4.4 多酚
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连翘酯苷A（Forsythiaside A）：下调结肠中性粒细胞中PAD4的表达，导致Cit-H3、MPO以及促炎细胞因子水平降低，最终减弱NETs形成并减轻结肠中性粒细胞浸润。
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异绿原酸A（Isochlorogenic acid A, ICGA-A）：抑制STAT3/NF-κB通路，从而减弱中性粒细胞活化和浸润。
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绿原酸（Chlorogenic acid, ChA）：一方面抑制NF-κB/p65减少中性粒细胞浸润；另一方面增加肠道中Akkermansia的相对丰度，并通过其来源的细胞外囊泡改善黏液层完整性。同时，ChA抑制4-HPA的产生，干扰JAK2/STAT3信号，下调CXCL3转录，导致CRC中PMN-MDSC的招募减少。
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姜黄素（Curcumin）：降低MPO活性，限制ROS释放。通过抑制Bcl-6-Syk-BLNK信号通路的活化，促进初始B细胞转化为记忆B细胞，恢复促炎和抗炎因子平衡，减少CXCR3表达，从而减少中性粒细胞向结肠的招募。
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紫云英苷（Astragalin, AG）：抑制NF-κB通路，减少促炎细胞因子表达，从而抑制结肠中性粒细胞浸润。AG还通过受肠道细菌丰度调节的TLR4介导的信号通路，抑制中性粒细胞活化。
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橙皮素（Hesperetin）：调节TLR4/NF-κB信号通路并抑制LC3B表达，通过ROS/自噬通路减少NETs形成和Cit-H3产生。
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槲皮素（Quercetin, QUE）：通过激活AhR，上调Arnt，减少ROS和Nqo1产生，从而抑制NETs形成。QUE还通过抑制IL-6表达、减少Th17分化和中性粒细胞活化来减轻组织损伤。它通过抑制NF-κB活化和PAD4介导的NETosis来减轻中性粒细胞诱导的IECs凋亡。
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二氢杨梅素（Dihydromyricetin）：靶向中性粒细胞并抑制HIF-1α/VEGFA信号通路，从而减少NETs形成。
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苦参酮（Kurarinone）：恢复肠道微生物群并上调Blimp-1，这些效应降低了Th17细胞分泌的IL-17A并增加IL-10表达，防止中性粒细胞浸润并减少中性粒细胞趋化和活化。
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儿茶素（Catechins）：如表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）可降低TNF-α水平，显著下调ICAM-1和P-选择素表达，减少MDA等脂质过氧化产物，抑制ROS产生和中性粒细胞浸润。EGCG还通过调节STAT3/CXCL8信号通路抑制NETs形成。
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光甘草定（Glabridin）：抑制转录因子STAT3的磷酸化，导致MMP1和MMP3表达下调，从而减少CXCL1和CXCL2的释放，减弱中性粒细胞迁移和浸润。
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山奈酚（Kaempferol）：下调关键炎症介质（IL-1β、CXCL8、MMP9）的表达，从而减少中性粒细胞浸润和活化，同时抑制CRC中的肿瘤生长。此外，山奈酚降低TLR4/NF-κB通路活化，减少趋化因子和促炎细胞因子的表达，进而抑制结肠炎中的中性粒细胞浸润。
4.5 苷类
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熊果酸（Ursolic acid, UA）：下调PI3K信号通路，并通过IL-6/STAT3信号通路抑制中性粒细胞触发的早期免疫反应。它抑制NF-κB通路活化，从而抑制趋化因子诱导的炎症部位中性粒细胞的招募和活化。此外，UA通过激活脂肪酸代谢中的AMPK/FOXO信号通路减少ROS生成。
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甘草酸（Glycyrrhizic acid, GA）：通过抑制PAD4的酶活性，显著减少dsDNA、MPO-DNA复合物、ROS和Cit-H3，从而显著降低NETs形成。
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白头翁皂苷B4（Anemoside B4）：通过抑制S100A9表达降低TLR4活化，随后抑制MAPK（p38, JNK, ERK）和NF-κB信号通路活化，从而直接或间接抑制中性粒细胞在结肠中的迁移和积聚。
4.6 萜类
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薄荷醇（Menthol） 和 橙花叔醇（Nerolidol）：通过增强组织SOD和CAT水平、减少脂质过氧化物和MDA形成、恢复GSH生物利用度来降低MPO活性，抑制中性粒细胞活化和浸润。
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当归油（Angelica oil, AO）：减轻TLR4/NF-κB通路活化，导致细胞因子产生减少，同时抑制结肠中性粒细胞浸润。
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奥卡诺根薰衣草精油（Okanagan Lavender Essential Oil, OLEO）：抑制MIP-2α介导的中性粒细胞向肠道隐窝的浸润。
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雷公藤多苷（Tripterygium wilfordii polycoride, TWP）：显著降低NADPH氧化酶活性和ROS产生。它抑制NLRP3炎症小体、ASC和caspase-1的活化，最终通过抑制细胞焦亡减少中性粒细胞浸润。
4.7 微生物群衍生代谢物
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短链脂肪酸（SCFAs）
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丁酸盐（Butyrate）：通过下调HDAC活性，减少MPO和ROS释放以抑制NETs形成，并抑制IL-8诱导的中性粒细胞迁移。同时，丁酸盐抑制NF-κB信号通路和TNF-α等促炎细胞因子的分泌，同时增加MCP-1和IL-6水平，最终导致中性粒细胞浸润减少。丁酸盐既可通过GPR43的直接信号诱导中性粒细胞招募，也可通过激活其他类型免疫细胞间接调节中性粒细胞。
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乙酸盐（Acetate）：上调CXCL2蛋白表达并下调其在中性粒细胞上的受体CXCR2，从而抑制中性粒细胞招募和浸润。它还可通过FABP4延迟中性粒细胞凋亡。维生素D促进产乙酸菌（特别是Cetobacterium）的增殖，由此增加的乙酸可增强IL-22表达，进而刺激中性粒细胞产生。
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微藻（Microalgae）：通过增加杯状细胞数量和增强黏液分泌，减少豆粕诱导的中性粒细胞浸润。
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Altechromone A：抑制STAT3和NLRP3通路，导致促炎基因表达减少以及NO和ROS释放减少，从而限制中性粒细胞迁移和积聚。
4.8 天然药材
多种天然药材的提取物，如木香烃内酯（来自木香）、椴树花提取物、珠子草、鹰嘴豆乙醇提取物、黑树莓、浙贝母、铁冬青、南洋杉氢醇提取物、胭脂树叶氢乙醇提取物、结合鼠尾草和苦苹果的植物药等，均显示出通过调节各种信号通路（如NF-κB、STAT3、TLR4等）、影响微生物群、调节氧化应激等方式，抑制中性粒细胞的活化、浸润、NETs形成或促进其凋亡，从而减轻肠道炎症。
4.9 中药复方
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乌梅丸（Wu-Mei-Wan）：减少RIPK3活化、坏死小体形成以及IL-1β、IL-6、TNF-α和IFN-γ水平，抑制中性粒细胞坏死性凋亡和浸润。
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黄芩汤（Huang Qin decoction）：通过下调PAD4表达抑制NETs形成，并减轻由TNF-α和IL-1β引起的结肠中性粒细胞浸润。
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祛瘀解毒汤（Qu-Yu-Jie-Du decoction）：下调结肠组织中CCL2和CXCL2的表达，从而减少局部中性粒细胞浸润。
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黄连干姜汤（Huanglian Ganjiang decoction）：其中寒性药黄连（CP）主要含小檗碱等生物碱，减少促炎细胞因子产生和中性粒细胞浸润；热性药干姜（AZ）主要含挥发油，通过增强抗炎免疫细胞和细胞因子的产生来调节中性粒细胞。
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白头翁汤（Pulsatilla decoction, PD）：降低MMP-7表达并减少中性粒细胞浸润以抑制肠道炎症。其正丁醇提取物降低CXCL1和CXCL2水平，抑制Ly6G表达和ROS生成，有效减少中性粒细胞浸润和活化，并抑制NETs形成关键蛋白（MPO, PAD4, Cit-H3）的表达。
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四君子汤（Sijunzi decoction, SJZ）：靶向IL1β和TNF以减少ROS产生和肠道NETs形成。同时，上调MIR200C-3p，增强肠道黏膜屏障功能，减少中性粒细胞浸润。
5 靶向中性粒细胞的新型治疗策略
5.1 基于纳米技术的策略
5.1.1 纳米药物递送系统
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受体介导的中性粒细胞靶向：通过用与中性粒细胞特定标志物结合的配体修饰药物载体表面，可以将药物直接递送至循环中或炎症部位的中性粒细胞，从而利用中性粒细胞进行药物运输。
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细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）：EVs可以增强天然产物的稳定性并防止其体内快速降解。例如，黄连来源的外泌体样纳米颗粒（Cc-ELNs）能在炎症部位选择性积累，通过递送丰富的miR-5106下调Slc39a2表达并恢复中性粒细胞锌稳态，从而显著减少中性粒细胞浸润并有效抑制NETs形成。脆弱拟杆菌分泌的外膜囊泡可被中性粒细胞摄取，通过递送miR-5119下调PD-L1表达，抑制GSDMD介导的NETs形成。
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其他纳米药物递送系统：包括天然产物自组装纳米递送系统、纳米混悬剂、纳米脂质体、聚合物胶束、微乳液/自乳化系统、固体脂质纳米粒等。许多此类纳米系统在发炎肠道组织中表现出优先积累的特性。例如，QY305方剂在煎煮过程中可自组装成纳米级亚基结构N-QY305，能抑制中性粒细胞向结肠组织CXCL2的趋化。姜黄素和甘草酸二元自组装成纳米球，并入菊粉水凝胶中口服，表现出良好的凝胶形成和结肠酶触发的药物释放特性。
5.1.2 其他纳米技术
新兴的纳米技术策略旨在清除NETs。例如，稳定的DNase纳米酶（DNase-NZ）比游离DNase在结肠炎小鼠中具有更优的疗效和延长的酶活性。口服递送葡萄球菌核酸酶（SNase）的系统可实现结肠局部NETs降解并促进黏膜修复。
5.2 工程化细胞药物递送
工程化中性粒细胞药物递送利用多学科策略将这些细胞转化为复杂的治疗载体。关键创新包括：
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基因工程：例如通过CRISPR/Cas9从人诱导多能干细胞生成表达嵌合抗原受体的中性粒细胞，实现特异性肿瘤靶向而不引发炎症。
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化学和表面修饰：使用小分子或缀合功能基团延长中性粒细胞寿命并增强靶向精度。
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功能模拟：例如将人工受体（如hM4Di）引入髓系细胞，使其对惰性配体产生趋化反应性，从而增强定向迁移和细菌吞噬能力。
通过整合主动靶向、可编程药物释放和内在免疫功能，这些工程化或中性粒细胞模拟细胞实现了放大的特异性、减少的脱靶效应和改善的治疗效果。
6 讨论与结论
本综述总结了大量证据，表明众多天然产物可以精确调节肠道中性粒细胞的可塑性和功能，从而改善IBD和CRC等疾病中的炎症和组织损伤。我们详细阐述了天然产物对中性粒细胞关键过程的多靶点影响，并讨论了其免疫调节作用的潜在分子机制以及新兴中性粒细胞靶向策略的潜力。
然而，将中性粒细胞功能双向调节的天然化合物转化为临床应用仍面临多方面挑战。对中性粒细胞异质性的理解仍不完整，天然产物的生物利用度、代谢转化、有效组织浓度和精确分子靶点定义不清阻碍了其临床转化。天然产物的研究范围相对保守，其多靶点网络调控的系统性图谱绘制仍处于起步阶段。针对中性粒细胞的天然产物新型递送方法研究仍然稀缺。
未来研究应聚焦于几个关键方向：更深入地理解中性粒细胞异质性和天然产物相互作用的分子机制；优化先进的递送系统以增强药物递送至肠道中性粒细胞的特异性和准确性，并确保功能性、持续的安全性和稳定性；需要进行严格的临床前和临床研究来验证天然产物作为单一疗法或与常规治疗联合使用的有效性和安全性。
总之，天然产物作为靶向肠道中性粒细胞的综合性免疫调节干预措施具有巨大潜力，为开发下一代中性粒细胞靶向疗法提供了宝贵资源。
