中性粒细胞的多种死亡模式 | 免疫学专题
造血系统产生最多的是中性粒细胞，每天约1000亿个。进入循环以后，中性粒细胞的半衰期只有18-19个小时（1）。
如此大量中性粒细胞的产生，必需通过合适的死亡方式，来维持其稳态，避免机体产生自身免疫性疾病，或者其他炎症性疾病。
病原体诱导的细胞死亡（Pathogen-induced cell death (PICD）
PCID是中性粒细胞凋亡的重要方式，维持颗粒生成，耦合微生物杀伤，加入中性粒细胞清除，名曰：胞葬（Efferocytosis）（3）。
无法通过PCID清除的中性粒细胞，会发生坏死，随后释放颗粒，及DAMPs相关分子，引起局部炎症和组织损伤。已经有文献报道，胞葬功能缺失，中性粒细胞释放ROS，增加脂质氧化，加重炎症，引起动脉粥样硬化（4）。
坏死（Necroptosis）
坏死是一种程序性细胞死亡，Caspase在这种情况下没有被激活。坏死是由利用受感染细胞进行复制和免疫逃避的病原体（如细胞内病毒和寄生虫）触发的。
人类外周血的中性粒细胞，其坏死可通过激活死亡受体、TLRs，细胞内DNA和RNA传感器，以及受体激动剂IFN-α，粘附分子(包括CD44，CD11b，CD18和CD15)，或GM-CSF触发。
中性粒细胞坏死在人类疾病中的意义不是很明确，因为RIPK1和RIPK3通路和其他的死亡模式，如凋亡，焦亡具有交叉。
焦亡（Pyroptosis）
焦亡是由胞内病原体（如志贺氏菌、图拉伦西斯氏菌、肠沙门氏菌和耶尔森氏菌，或细胞内暴露于LPS)，诱导产生炎性小体，而激活。
焦亡由炎性Caspase或中性粒细胞丝氨酸蛋白酶(NSP)剪切，产生GSDMD的功能形式：
（1）GSDMD-N结合膜脂（磷脂酰肌醇磷酸盐和磷脂酰丝氨酸）使膜孔隙形成。N端片段也可以直接通过结合病原体的内外膜中结合心磷脂，来杀死细胞内捕获的细菌，使他们的细胞膜穿孔。
（2）C末端片段则有自动抑制N端焦亡诱导活性。
与坏死类似，焦亡消除了细胞内病原体所使用的生态位，并促进细胞外有毒中性粒细胞物质的释放失调。尤其是释放促炎细胞因子IL-1β，会升级促炎症反应，引起局部组织损伤。
中性粒细胞细胞外诱捕网形成(NETosis)
NETosis是2004年发现的（5）。NETosisi启动对细菌、真菌和原生动物的一线天然免疫反应。
NETosis分为：经典途径和Gasdermin D介导的途径
经典途径
中性粒细胞内含物被挤出，和自噬、坏死、焦亡一起发生。NET的形成过程：对LPS或TNFα的反应，中性粒细胞坏死后的NET形成，核物质扩散，染色质浓缩，核包膜崩解，随后细胞质和核组分的混合，质膜破裂，染色质释放。
这种形式的“网状结构”需要通过Raf-MEK-ERK途径激活NADPH氧化酶，产生ROS，激活RIPK3（受体相互作用蛋白激酶-3)-混合谱系激酶样(MLKL)级联反应。
暴露在特定的细菌（如金黄色葡萄球菌），NET形成发生在在约20-25%活的中性粒细胞中，以ROS非依赖的方式存在。
这种类型的NET形成是由补体系统，TLR2和/或纤维连接蛋白启动的，染色质以胞内囊泡的方式，以完整的质膜从细胞释放。NET捕获细菌，无核中性粒细胞保留吞噬和杀伤病原体的能力。
GasderminD介导的途径
细胞内LPS或革兰氏阴性细菌，促进炎症小体组装和Caspase裂解GSDMD。
早期NETosisi，小鼠Caspase-11(或人Caspase-4和Caspase-5)和GSDMD介导的孔隙形成，靶向和溶解中性粒细胞颗粒膜，释放中性粒细胞弹性蛋白酶(NE)和髓过氧化物酶。这些颗粒蛋白的释放引发核分离、DNA扩散、组蛋白降解、染色质浓缩和核膜渗透。
NE和GSDMD形成前馈循环，NE最初激活GSDMD。功能的GSDMD，反过来，增强颗粒释放的NE通过形成颗粒孔，导致胞质NE浓度的激增，进一步剪切GSDMD。
功能性GSDMD是NETosis后期的关键，并负责形成中性粒细胞细胞膜上的孔隙，使DNA挤出和细胞外“网状体”的产生。
自噬：非炎性细胞死亡
自噬是一种进化保守的细胞内降解和能量循环系统，旨在维持细胞内稳态，以应对细胞应激或饥饿。
垂死的中性粒细胞的细胞膜，在自噬过程中保持完整，细胞内病原体能够颠覆经典的PICD杀伤机制，以逃避免疫。细胞内复制仍然可以被破坏，但不加重原位炎症。
自噬细胞死亡也可控制中性粒细胞流入炎症部位，以防止过度的组织损伤或慢性炎症，以及自身免疫疾病的发展。髓系清除自噬特异性基因Atg7的基因工程小鼠，显示循环中中性粒细胞增加。NAPDH氧化酶介导的ROS产生减少，促炎性反应降低。同对照组比，三级和二级脱颗粒受损。
老化
中性粒细胞从骨髓释放如血液中后，开始启动老化的过程，同时也变得越来越有促进炎症的作用。
来自健康志愿者的转录分析，中性粒细胞老化受到昼夜节律相关基因Bmal1调节，通过表达趋化因子CXCL2，结合CXCR2，启动中性粒细胞老化。而CXCL12结合CXCR4则可以拮抗老化。
小编评：稳态可以说是机体健康最重要的基础。生与死的平衡，又是稳态维持的关键方式之一。
主要参考文献
Lahoz-Beneytez, J. et al. (2016) Human neutrophil kinetics: modeling of stable isotope labeling data supports short blood neutrophil half-lives. Blood 127, 3431–3438
Shiyu Xia et al，Mechanism and Regulation of Gasdermin-Mediated Cell Death，Cold Spring Harb Perspect Biol doi: 10.1101/cshperspect.a036400
Morioka, S. et al. (2019) Living on the edge: efferocytosis at the interface of homeostasis and pathology. Immunity 50, 1149–1162
Mohàcsi, A. et al. (1996) Neutrophils obtained from obliterative atherosclerotic patients exhibit enhanced resting respiratory burst and increased degranulation in response to various stimuli. Biochim. Biophys. Acta 1316, 210–216
Brinkmann, V. et al. (2004) Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science 303, 1532–1535
Pilsczek, F.H. et al. (2010) A novel mechanism of rapid nuclear neutrophil extracellular trap formation in response to Staphylococcus aureus. J. Immunol. 185, 7413–7425
Adrover, J.M. et al. (2019) A neutrophil timer coordinates immune defense and vascular protection. Immunity 50, 390–402
Zhang, D. et al. (2015) Neutrophil ageing is regulated by the microbiome. Nature 525, 528–532