损伤相关分子模式与中性粒细胞胞外诱捕网在甲状腺疾病中的生物学、诊断及转化研究:从机制到液体活检

《Cancers》:DAMPs and NETs in Thyroid Diseases: Biological, Diagnostic, and Translational Perspectives

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月28日 来源:Cancers 4.8

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  甲状腺疾病涵盖广泛的自身免疫性、炎症性和肿瘤性疾病,然而当前诊断方法对固有免疫激活及肿瘤相关炎症重塑的认识仍有限。损伤相关分子模式(DAMPs)与中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)已成为相互关联的无菌性炎症介质,并可能与甲状腺癌发生、疾病进展及生物标志物开发相关

  
甲状腺疾病涵盖广泛的自身免疫性、炎症性和肿瘤性疾病,然而当前诊断方法对固有免疫激活及肿瘤相关炎症重塑的认识仍有限。损伤相关分子模式(DAMPs)与中性粒细胞胞外诱捕网(NETs)已成为相互关联的无菌性炎症介质,并可能与甲状腺癌发生、疾病进展及生物标志物开发相关。本叙述性综述综合了通过PubMed/MEDLINE和Scopus检索识别的文献,以评估DAMP相关和NET相关通路在甲状腺疾病中的生物学、诊断及转化意义,重点聚焦甲状腺癌。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、S100A8/A9、血清淀粉样蛋白A(SAA)、热休克蛋白(HSPs)及细胞外核酸等DAMPs可能通过模式识别受体(PRRs)维持炎症信号,并促进肿瘤增殖、血管生成、免疫调节及治疗抵抗。与此同时,与NET生物学相关的循环分析物——包括非特异性游离DNA(cfDNA)和核小体、通路相关的瓜氨酸化组蛋白H3(CitH3)以及复合髓过氧化物酶–DNA(MPO–DNA)复合物——已显示与甲状腺恶性肿瘤、去分化疾病、转移表现及更高疾病严重程度相关。实验数据进一步提示,侵袭性甲状腺癌细胞,尤其甲状腺未分化癌(ATC),可诱导胞外诱捕网形成并利用中性粒细胞来源信号支持肿瘤生长。然而,疾病特异性有限、检测方法异质性以及小样本或探索性队列占主导,目前限制其临床实施。未来策略应优先对多标志物组合进行标准化、前瞻性验证,并将DAMP相关和NET相关分析物与影像学、细胞学、分子诊断及临床病理风险分层整合,以确定其是否能为甲状腺癌的诊断、预后判断和纵向监测提供增量价值。
1. 背景
甲状腺疾病包括功能异常、结构性病变、自身免疫性疾病和甲状腺恶性肿瘤,患病率与检出率上升,并以女性多见、随年龄增加。常见类型包括甲状腺功能减退症、甲状腺功能亢进症、结节性甲状腺肿和甲状腺肿瘤;自身免疫性甲状腺病以桥本甲状腺炎(HT)和Graves病(GD)为主。甲状腺癌的组织学亚型在发病率、生物学行为和预后方面差异显著,本综述主要聚焦滤泡细胞来源的甲状腺乳头状癌(PTC)、滤泡性甲状腺癌(FTC)和甲状腺未分化癌(ATC)。

1.1 甲状腺疾病发病机制
遗传、环境、激素和免疫因素共同参与自身免疫性甲状腺病发生,危险因素包括女性、遗传易感性、碘摄入异常、吸烟、感染、心理应激、妊娠及产后、电离辐射和部分药物。DAMPs与NETs可参与甲状腺微环境中的无菌性炎症和持续免疫激活;NETs可促进自身抗原暴露、细胞因子释放、浆细胞样树突状细胞活化及自身抗体产生。甲状腺癌细胞亦可调节中性粒细胞并促进NET形成,DAMP释放与NET形成之间存在机制联系。

1.2 甲状腺疾病诊断
诊断整合临床评估、生化、血清学、影像和细胞学。功能评估主要依据促甲状腺激素(TSH)、游离甲状腺素(FT4)和游离三碘甲状腺原氨酸(FT3);抗甲状腺过氧化物酶抗体(anti-TPO)、抗甲状腺球蛋白抗体(anti-Tg)和促甲状腺激素受体抗体(TRAb)用于自身免疫评估;超声、核素显像和细针穿刺活检(FNAB)用于结节与恶性风险评估,细胞学常按Bethesda系统分类。现有工具对固有免疫激活、疾病进展风险和肿瘤侵袭性反映不足,良性滤泡性腺瘤与恶性滤泡性癌的鉴别仍具挑战;DAMPs和NET相关成分被视为候选标志物,但甲状腺特异证据有限,文章对证据层级进行了区分。

1.3 综述方法
文章为叙述性综述,检索PubMed/MEDLINE和Scopus,结合甲状腺疾病、DAMPs、NETs、HMGB1、S100A8/A9、钙卫蛋白、SAA、HSPs、cfDNA、CitH3、MPO–DNA和线粒体DNA等检索词。优先纳入人类甲状腺组织、血液样本、甲状腺癌细胞模型或甲状腺特异体内研究;排除无关研究、信息不足的会议摘要和非英文文献。该法未采用系统评价方案,未进行定量荟萃分析和正式偏倚风险评估,存在选择与解释偏倚。

2. 甲状腺疾病中的炎症与固有免疫机制
2.1 无菌性炎症
无菌性炎症无感染病原体,主要由细胞应激、损伤或死亡释放的内源性DAMPs经PRRs激活固有免疫。甲状腺中,HT和GD的甲状腺细胞损伤可释放HMGB1、HSPs和线粒体DNA(mtDNA),维持免疫细胞募集、细胞因子产生和慢性炎症。甲状腺高血管化和氧化代谢使其易受炎症相关细胞应激及肿瘤转化影响。

2.2 模式识别受体
PRRs包括Toll样受体(TLRs)、核苷酸结合寡聚化结构域样受体(NLRs)、视黄酸诱导基因I样受体(RLRs)及晚期糖基化终末产物受体(RAGE)。甲状腺细胞和浸润免疫细胞可表达TLR2、TLR3、TLR4和TLR9,激活核因子κB(NF-κB)及白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和干扰素-β(IFN-β)产生。TLR4在PTC及淋巴结转移中过表达,BRAFV600E阳性肿瘤中高TLR4表达与较短无病生存相关。

2.3 慢性炎症与肿瘤发生
慢性炎症是癌症标志之一,可通过IL-6、TNF-α、NF-κB、信号转导和转录激活因子3(STAT3)及活性氧(ROS)促进增殖、抑制凋亡、增强血管生成和上皮–间质转化(EMT)。HT相关慢性炎症可能通过DNA损伤、氧化应激和微环境改变参与甲状腺癌发生,BRAF和RAS相关信号改变常见于分化型甲状腺癌(DTC);炎症亦可能促进免疫逃逸。

2.4 桥本甲状腺炎与甲状腺乳头状癌的联系
HT与PTC关系仍有争议。荟萃分析显示HT与PTC可能性增加相关,但甲状腺切除研究中的关联强于FNAB队列,提示转诊和选择偏倚。机制可能包括持续自身免疫炎症、氧化应激、反复甲状腺细胞损伤、TSH刺激及RET/PTC重排。尽管HT患者中PTC更常见,但相关肿瘤可能具有较有利的临床病理特征;现有证据支持关联,未确立因果关系。

2.5 甲状腺癌肿瘤微环境
甲状腺癌肿瘤微环境(TME)包括巨噬细胞、中性粒细胞、淋巴细胞、成纤维细胞、内皮细胞、细胞外基质和可溶性介质。PTC中肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)浸润与分期和预后相关;中性粒细胞及其分泌产物参与基质重塑和血管生成。DAMPs和NET相关成分可能重塑TME并影响肿瘤行为,但其诊断和预后价值仍需评估。

3. 损伤相关分子模式
3.1 DAMPs的分子分类
DAMPs包括核分子如HMGB1、组蛋白、DNA和RNA;胞质和线粒体成分如细胞外ATP和mtDNA;应激反应蛋白如HSPs;炎症蛋白如S100A8/A9和SAA;以及细胞外基质相关分子如核心蛋白聚糖(DCN)。这些分子经TLRs、RAGE和NLRs激活NF-κB及细胞因子释放。在自身免疫性甲状腺病中可持续炎症和抗原提呈,在甲状腺癌中可能促进增殖、血管生成、转移和免疫微环境重塑。

3.2 DAMPs在肿瘤发生中的作用
该部分机制多来自广谱肿瘤文献,并非均已在甲状腺癌中证实。DAMPs具有背景依赖性双重作用:急性炎症可能抗肿瘤,持续DAMP信号则可通过慢性细胞因子产生、免疫失调、氧化应激、血管生成和基质重塑促进肿瘤。肿瘤细胞、基质细胞、坏死组织和免疫细胞均可释放DAMPs,激活NF-κB、STAT3相关和炎症小体通路。免疫原性细胞死亡相关DAMPs可增强抗肿瘤免疫;cfDNA等分析物则被研究作为肿瘤负荷、治疗反应和疾病进展标志物。

3.3 甲状腺疾病中DAMPs的证据
3.3.1 HMGB1
HMGB1是研究较充分的DAMP,可由应激、损伤或坏死细胞释放,经TLR4和RAGE激活NF-κB、细胞因子产生和白细胞募集。实验性自身免疫甲状腺炎及Graves眼病(GO)组织中有HMGB1/RAGE相关证据;循环HMGB1在HT和GO中呈背景依赖变化。甲状腺癌中HMGB1信号与PTC和ATC的增殖、侵袭、炎症重塑或靶向治疗抵抗相关,但尚不能确立独立预后价值。

3.3.2 S100蛋白与钙卫蛋白
钙卫蛋白为S100A8和S100A9异二聚体,主要由活化中性粒细胞和单核细胞释放,经TLR4促进炎症。亚急性甲状腺炎急性期血清钙卫蛋白升高、恢复期下降;PTC中血清S100A8/A9升高并与氧化应激标志相关。S100A8/A9可能连接中性粒细胞活化、氧化应激和甲状腺肿瘤炎症,但甲状腺特异临床证据仍有限。

3.3.3 血清淀粉样蛋白A
SAA为急性期载脂蛋白,SAA1和SAA2受IL-1、IL-6和TNF-α诱导,并可经TLR2、TLR4等激活固有免疫和炎症小体相关通路。HT患者血清SAA升高,提示其可能参与持续甲状腺炎症和自身免疫激活;机制尚不完全清楚,SAA为炎症性甲状腺病的候选标志物。

3.3.4 热休克蛋白
HSPs为应激反应分子伴侣,细胞外HSPs可作为DAMPs调节固有免疫。但甲状腺癌相关研究主要评估细胞内HSP27、TRAP1和HSP90表达及伴侣功能,并未直接评估细胞外HSP释放或受体依赖的DAMP信号。HSPA4在包括甲状腺癌的多种恶性肿瘤中上调,HSP相关通路可能稳定致癌蛋白并调节凋亡抵抗和炎症网络,但甲状腺疾病证据有限。

3.3.5 核心蛋白聚糖
DCN为小细胞外基质蛋白聚糖,除结构功能外亦可作为DAMP参与无菌性炎症。DCN在多种恶性肿瘤中呈肿瘤抑制作用;FTC中DCN表达降低,提示其可能为抑癌因子。临床前研究提示DCN可能通过表皮生长因子受体(EGFR)/Src同源2结构域蛋白酪氨酸磷酸酶2(SHP2)/FER酪氨酸激酶轴及内体运输影响PTC进展,但证据多为实验性。

4. 中性粒细胞胞外诱捕网
4.1 NETs及其临床意义
NETs由活化中性粒细胞释放,主要含解聚DNA、组蛋白及髓过氧化物酶(MPO)、中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)等颗粒蛋白,组蛋白瓜氨酸化由肽酰精氨酸脱亚氨酶4(PAD4)促进。NETs除抗菌外,还参与内皮损伤、血栓形成、自身抗原暴露和促瘤炎症。MPO–DNA或NE–DNA复合物较具NET特异性,CitH3反映PAD4依赖的核NET形成,总cfDNA和核小体则非特异。

4.2 NETosis途径
经典NETosis依赖烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2(NOX2)相关ROS、核膜崩解、染色质解聚和细胞膜破裂,PAD4介导组蛋白瓜氨酸化是关键步骤。活中性粒细胞可经非裂解方式释放NETs。ATC细胞可溶性介质可诱导健康供者中性粒细胞形成含mtDNA的胞外诱捕网,该过程依赖ROS且不依赖中性粒细胞死亡,并可促进ATC细胞增殖,降解诱捕网后作用减弱。

4.3 NETs的测量方法及局限
CitH3不能覆盖所有NET表型,尤其mtDNA诱捕网;MPO–DNA酶联免疫吸附测定易受非特异抗体作用和伪信号影响,目前应视为探索性指标。总cfDNA/dsDNA、核小体和细胞外组蛋白可来源于凋亡、坏死、组织损伤或炎症,非NET特异;甲状腺炎和良性甲状腺病亦可升高cfDNA。预分析因素如抗凝剂、处理时间、离心、储存和冻融显著影响检测。组织免疫荧光或免疫组化结合MPO、NE和CitH3可提高NET识别特异性,组织与循环NET标志物可互补。

4.4 自身免疫性甲状腺病中的NETs
NETs在自身免疫性甲状腺病(AITD)中的证据有限,主要涉及HT。小样本研究显示HT患者循环NE和蛋白酶3升高、中性粒细胞更易发生NETosis,蛋白酶3与甲状腺自身抗体滴度相关;HT血清可增强健康供者中性粒细胞NET形成。NET相关DNA和颗粒蛋白可能增加自身抗原可用性并连接固有与适应性免疫。GD和GO证据稀少,NET标志物与疾病活动、甲状腺功能及治疗反应的关系尚不明确。

4.5 甲状腺癌中的NETs
NETs在多种实体瘤中参与转移前微环境形成、循环肿瘤细胞捕获、蛋白酶介导的基质重塑、血栓前状态和免疫调节。DTC患者循环dsDNA较健康对照升高;CitH3在DTC(包括PTC和FTC)中高于健康对照和结节性甲状腺肿(MNG)。去分化甲状腺癌(De-DTC)中多种NET相关分析物升高,MPO–DNA在De-DTC中较DTC、MNG和健康对照选择性升高。ATC条件培养基可诱导ROS依赖、非细胞死亡的mtDNA诱捕网并促进肿瘤增殖。未分化甲状腺癌患者循环未成熟高密度中性粒细胞比例升高,晚期患者中程序性死亡配体1(PD-L1)阳性未成熟中性粒细胞富集,转录组提示固有免疫和T细胞受体信号下调。甲状腺癌细胞可增强中性粒细胞趋化、存活及CD11b/CD66b表达、CD62L脱落、ROS产生和CXCL8、血管内皮生长因子A(VEGF-A)、TNF-α、基质金属蛋白酶9(MMP-9)释放,肿瘤相关中性粒细胞浸润与较大肿瘤相关。NET形成应视为肿瘤相关中性粒细胞多种功能状态之一。

5. 诊断和预后潜力
DAMP和NET相关分子可作为候选生物标志物,外周血检测具微创液体活检潜力;但生物学或临床病理关联不等同于已验证诊断性能,多数标志物缺乏经验证截断值、敏感性、特异性、预测值、外部验证及相较现有诊断的增量价值。预后证据需区分疾病表型关联、纵向预后关联、多变量校正后的独立预后价值和临床验证效用。HMGB1循环结果呈背景依赖;S100A8/A9与中性粒细胞活化和炎症负荷相关,但甲状腺特异证据有限。总cfDNA/dsDNA和核小体为非特异指标,不能单独证明NET形成;肿瘤信息性cfDNA(如基于甲基化的ThyMet)评估的是肿瘤来源分子信号,不应解释为NETosis证据。DTC术后总cfDNA在活动性结构病患者中仅略高且差异无统计学意义。Bethesda III/IV不确定结节中尚无经验证的DAMP/NET标志物组合,且合并HT时HMGB1、S100A8/A9和总cfDNA难以区分良性自身免疫炎症与恶性。现有证据多为与去分化、转移和疾病严重程度的横断面关联,尚缺乏纵向预后、独立预后和临床验证效用。

NET-和DAMP相关生物标志物的局限
此类标志物疾病特异性不足,可在炎症、自身免疫、心血管、感染或肿瘤等多种状态升高;样本采集、处理、检测标准化和结果解释异质性显著,MPO–DNA ELISA尤其易受分析变异和伪信号影响;甲状腺特异研究多为小样本或探索性队列,外推受限;叙述性综述设计亦不能排除选择与解释偏倚。

6. 临床 perspectives and future directions
未来有望将DAMP和NET相关标志物整合至不确定甲状腺结节诊断路径,尤其Bethesda III/IV病变,但当前仅为假设生成,不能临床常规应用。验证时应优先考虑肿瘤信息性cfDNA甲基化检测,NET相关分析物中MPO–DNA和CitH3可作为通路相关标志物,总cfDNA、核小体、HMGB1和S100A8/A9因特异性有限宜作为探索性辅助指标;cfDNA分子检测宜用血浆,蛋白和NET相关检测应统一预设生物基质,并规范采集管、处理时间、离心、储存和冻融。诊断阈值应在训练队列预设并在独立验证前锁定。理想研究为前瞻性、多中心诊断准确性研究,纳入连续Bethesda III/IV结节患者,比较含预设DAMP/NET分析物的扩展模型与包括临床变量、超声风险分层、Bethesda细胞学和现有分子分类器的基线模型,以组织病理学或规范纵向随访为参考,评估判别度、校准、敏感性、特异性、预测值及临床净获益,并进行外部验证。侵袭性表型如低分化甲状腺癌(PDTC)、De-DTC和ATC可能受益于液体活检联合分子或炎症标志物,但诊断效用未确立。NETs与免疫血栓形成的关联值得研究,以评估甲状腺癌血栓风险分层。治疗上,ATC–中性粒细胞实验模型中降解胞外诱捕网可减弱NET依赖的肿瘤增殖,DNase降解NETs为潜在策略但未在甲状腺癌临床评估;PAD4抑制和HMGB1相关TLR/RAGE拮抗主要基于甲状腺外证据。由于NETs和PRR通路参与抗菌防御,长期抑制可能增加感染风险,相关策略应视为研究性。

7. 结论
DAMPs和NETs位于炎症、自身免疫和甲状腺肿瘤学交叉领域,但现有证据受疾病特异性低、方法异质性、小样本探索性队列和缺乏独立临床验证限制。DAMP和NET相关标志物目前应视为研究性指标,不应在研究环境外影响常规诊断、预后或治疗决策;尚需前瞻性、标准化和外部验证研究评估其诊断敏感性、特异性、预后价值、治疗反应关系及整合入甲状腺癌管理路径的可能性。
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