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Biology / neutrophil

中性粒细胞

中性粒细胞是一类含颗粒的白细胞,通过迁移、吞噬和抗微生物活动迅速应对感染与组织损伤。

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中性粒细胞是白细胞的一种,也是固有免疫的重要组成部分。在健康成年人的循环血液中,中性粒细胞是数量最多的白细胞,通常约占白细胞总数的 50–70%。它们能迅速发挥防御作用,尤其针对细菌和真菌,也是最早被募集到感染或组织损伤部位的细胞之一。其抗微生物机制包括吞噬微生物、释放颗粒内容物以及形成胞外诱捕网。这些活动与炎症密切相关,并且需要受到调控,因为它们也可能损伤宿主组织。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

结构与识别

在染色血涂片上,成熟中性粒细胞的直径通常约为 12–15 微米。其细胞核一般分为三至五叶,各叶之间由细丝相连。“多形核”描述的正是这种分叶外观:中性粒细胞只有一个分叶的细胞核,而不是多个彼此独立的细胞核。其细胞质染色较浅,含有大量颗粒。“中性粒细胞”这一名称源于其特异性颗粒在常规血液染色中呈现相对中性的染色特性。(ncbi.nlm.nih.gov)

中性粒细胞含有多类胞内颗粒。初级颗粒又称嗜天青颗粒,含有髓过氧化物酶及蛋白水解酶,其中包括中性粒细胞弹性蛋白酶。次级颗粒又称特异性颗粒,含有乳铁蛋白等抗微生物物质;三级颗粒含有明胶酶以及其他参与细胞迁移的成分。分泌囊泡则为膜相关分子提供额外的储备。这些胞内区室所含的物质及释放的难易程度各不相同,使中性粒细胞能够在募集和杀灭微生物的过程中发挥相应功能。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

生成与生命周期

在成年人中,中性粒细胞主要通过骨髓中的造血过程发育形成。其成熟过程依次经历原粒细胞、早幼粒细胞、中幼粒细胞、晚幼粒细胞、杆状核中性粒细胞和分叶核中性粒细胞等阶段。早期前体细胞会分裂,而后期细胞不再增殖,主要经历结构和功能上的成熟。不同类型的颗粒在不同发育阶段形成,细胞核则逐渐凝缩并发生分叶。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

中性粒细胞的生成和释放受细胞因子调控,其中尤以粒细胞集落刺激因子(G-CSF)为重要。骨髓储备着一批成熟细胞,在需求增加时可将其动员释放。感染和炎症信号可通过应急粒细胞生成过程增加中性粒细胞的产量。中性粒细胞还分布在血管内的循环池和边缘池中,其中相当一部分滞留在肺微血管内。因此,血细胞计数测得的只是全身中性粒细胞的一部分。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

中性粒细胞的寿命相对较短,但其存活时间取决于所在部位和活化状态。炎症信号可延缓细胞死亡,因此不能用一个固定的寿命来概括所有中性粒细胞。其数量反映了骨髓生成、释放、血管内分布、向组织迁移及清除等过程之间的平衡。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

向组织募集

中性粒细胞从血液向组织募集时,通常会经历沿血管壁滚动、活化、牢固黏附、爬行以及穿越血管内皮等过程。选择素有助于建立最初的相互作用,而活化的整合素则增强黏附。不同血管床对这些过程的具体要求有所不同;中性粒细胞通过肺毛细血管迁移时,并不会简单地重复在其他组织中观察到的每一个步骤。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

在组织内,趋化作用引导中性粒细胞沿着微生物产物和宿主来源趋化物的浓度梯度移动。这些信号包括趋化因子和补体系统的产物。募集过程使具有抗微生物作用的细胞协调地到达受累部位,但过度或持续的聚集也可能造成组织损伤。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

抗微生物机制

吞噬作用是中性粒细胞的核心功能之一。细胞包围微生物,并将其封闭在由膜包裹的吞噬体内。调理作用是指微生物表面被抗体或补体成分包被的过程,这能增强对微生物的识别和摄取。随后,颗粒与吞噬体融合,将抗微生物物质送入含有已吞入微生物的区室。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

在呼吸爆发过程中,NADPH 氧化酶复合物产生超氧阴离子及相关活性氧。髓过氧化物酶利用过氧化氢和氯离子生成次氯酸。这些氧化剂与非氧化性机制协同发挥作用,后者包括蛋白酶、抗微生物肽、溶菌酶和能够结合铁的乳铁蛋白。将这些反应限制在吞噬体内,有助于减少周围组织接触有毒产物的机会。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

活化的中性粒细胞还可以释放中性粒细胞胞外诱捕网(NETs):这是一种由脱氧核糖核酸和染色质构成、并结合有颗粒蛋白质的胞外网状结构。胞外诱捕网于 2004 年首次在实验中得到描述,能够捕获微生物,并将抗微生物物质集中在其周围。胞外诱捕网可通过不同途径释放,不应一概将其等同于某一种普遍适用的细胞死亡机制。其后果取决于刺激因素和具体的生物学环境。(pubmed.ncbi.nlm.nih.gov)

清除与临床意义

许多中性粒细胞在完成功能后会发生细胞凋亡。巨噬细胞通过凋亡细胞清除作用将其移除,有助于防止胞内物质不受控制地释放,并促进炎症消退。反之,当中性粒细胞反应未得到充分控制时,持续的颗粒释放、氧化剂产生以及胞外染色质的存在都可能造成损伤。(pmc.ncbi.nlm.nih.gov)

血液检查既报告中性粒细胞占白细胞的比例,也报告中性粒细胞绝对计数。中性粒细胞减少症指中性粒细胞计数降低,其原因包括生成受损、破坏增多及分布改变。某些感染、遗传性疾病和化学治疗均可使中性粒细胞数量减少。严重的中性粒细胞减少症与细菌和真菌感染易感性增加有关。细胞数量与细胞功能是两个不同的概念:即使中性粒细胞仍然存在,黏附、颗粒加工处理或氧化剂生成方面的缺陷也可能削弱防御能力。(ncbi.nlm.nih.gov)