中性粒细胞胞外诱捕网在非小细胞肺癌转移中的双重作用：机制、靶点及治疗前景

The Dual Role of Neutrophil Extracellular Traps in the Metastasis of Non-Small Cell Lung Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutic Prospects

摘要: 肺癌包括小细胞肺癌和非小细胞肺癌，因其高死亡率和发病率，是全球癌症相关死亡率的主要原因。中性粒细胞胞外诱捕网是来源于活化的中性粒细胞释放的由解集缩染色质纤维及抗菌颗粒蛋白组成的网状结构。中性粒细胞胞外诱捕网可通过捕获并直接杀伤肿瘤细胞限制早期转移，增强抗肿瘤免疫应答发挥抑癌作用。但是，越来越多研究表明中性粒细胞胞外诱捕网可通过STING等通路激活炎症反应，促进IL-8、IL-1β和TNF-α等细胞因子的释放，增强肿瘤细胞的存活和扩散能力。通过招募髓源性抑制细胞、肿瘤相关巨噬细胞和调节性T细胞等，中性粒细胞胞外诱捕网可抑制CD8+ T细胞和NK细胞的抗肿瘤活性。此外，中性粒细胞胞外诱捕网还可通过细胞外基质重塑促进休眠的播散性肿瘤细胞增殖。这种双重作用机制复杂且高度依赖肿瘤微环境。中性粒细胞胞外诱捕网在非小细胞肺癌转移中的关键作用使其成为极具潜力的治疗靶点，目前针对中性粒细胞胞外诱捕网的干预策略主要有中性粒细胞胞外诱捕网形成抑制(PAD4抑制剂)，中性粒细胞胞外诱捕网降解(如DNase I)等。本文综述中性粒细胞胞外诱捕网在非小细胞肺癌转移中的关键机制，为中性粒细胞介导的肿瘤动力学的新治疗策略提供基础。

Abstract: Lung cancer, encompassing small cell lung cancer and non-small cell lung cancer, is among the primary causes of cancer-related deaths globally. Neutrophil extracellular traps are reticular structures consisting of decondensed chromatin fibers and antimicrobial granule proteins, released by activated neutrophils. Neutrophil extracellular traps exert antitumor effects by inhibiting early metastasis through the direct capture and killing of tumor cells, while also enhancing antitumor immune responses. However, a growing body of research indicates that neutrophil extracellular traps activate inflammatory pathways, such as STING, which promotes the release of cytokines like IL-8, IL-1β, and TNF-α, thereby enhancing tumor cell survival and proliferation. Additionally, they recruit myeloid suppressor cells, tumor-associated macrophages, and regulatory T cells, while suppressing the antitumor activity of CD8+ T cells and NK cells. Furthermore, neutrophil extracellular traps facilitate tumor cell proliferation by remodeling the extracellular matrix. This dual-action mechanism is complex and highly dependent on the tumor microenvironment. The crucial role of the neutrophil extracellular trap in non-small cell lung cancer metastasis makes it a highly promising therapeutic target. Current intervention strategies targeting the neutrophil extracellular trap mainly include inhibition of neutrophil extracellular trap formation (PAD4 inhibitors) and neutrophil extracellular trap degradation (such as DNase I). This article reviews the key mechanisms of the neutrophil extracellular trap in non-small cell lung cancer metastasis, providing a foundation for novel therapeutic strategies based on neutrophil-mediated tumor dynamics.

1. 引言

肺癌包括小细胞肺癌(Small cell lung cancer, SCLC)和非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer, NSCLC)，因其高死亡率和发病率是最致命的癌症之一[1] [2]。非小细胞肺癌占所有肺癌病例的80%~85%，包括鳞状细胞癌、腺癌、大细胞癌和其他少见的病理类型[3]。尽管应用了靶向治疗和免疫治疗等各类新型治疗方案来治疗NSCLC，但因耐药性、副作用、转移和复发等影响NSCLC患者的预后和生活质量[4] [5]。其中的主要原因包括综合治疗后复发和转移率高[6]。虽然免疫疗法和靶向治疗对一小部分患者有优势，但生存率仍然很低。因此，了解NSCLC转移的详细分子机制及寻找可靠的预后指标对于提高治疗质量和延长生存时间是至关重要的。

中性粒细胞通过释放多种细胞因子及趋化因子在机体造血、血管生成等生理过程和炎症、自身免疫、肿瘤等病理过程中发挥重要作用[7]。Brinkmann等人提出了一种中性粒细胞衍生的新型抗菌防御机制——中性粒细胞胞外诱捕网(Neutrophil Extracellular Traps, NETs)，该机制属于先天免疫系统，可通过释放NETs参与病原体的细胞外杀灭[8]。NETs是由活化的中性粒细胞释放，其结构组成包括解集缩染色质纤维构成的网状结构及抗菌颗粒蛋白，如组蛋白、髓过氧化物酶、中性粒细胞弹性蛋白酶和组织蛋白酶G等[9] [10]。NETs形成主要通过两种途径：细胞死亡和存活状态释放[11] [12]。细胞死亡依赖的NETs形成是通过核脱泡、核膜解体、细胞极性的持续丧失、核染色质解聚及质膜破裂和NETs的排出等过程[13]。存活状态释放的NETs形成是一种与细胞死亡无关的非溶细胞过程，其中核染色质的排出伴随着颗粒蛋白的释放形成具有摄取微生物能力的吞噬细胞质[13]。研究表明，NETs除与炎症相关外，还与许多疾病的发病机制之间存在联系，包括脓毒症、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎、小血管炎、炎症性肠病、癌症、新冠肺炎等[11] [13]。

肿瘤微环境(Tumor Microenvironment, TME)由肿瘤细胞、信号分子、免疫细胞、成纤维细胞和相关细胞因子组成，其中肿瘤相关中性粒细胞(Tumor-associated neutrophils, TANs)通过与多种生长因子、趋化因子、炎症因子和其他免疫细胞的通讯可以促进肿瘤进展和转移，共同建立免疫抑制TME [11] [14]。肿瘤细胞及其微环境均可激活中性粒细胞产生NETs，这些细胞外陷阱的存在与癌症患者的不良临床结局相关[15]。在肺部免疫微环境中，骨髓来源的中性粒细胞被证实是促进实体肿瘤转移不可或缺的成分[16]。针对NETs在非小细胞肺癌转移中的机制研究仍是一个亟待探索的领域，本综述通过深入探讨其关键作用机制，旨在为中性粒细胞介导的肿瘤进程提供新视角，并为相关治疗策略的开发提供理论依据。

2. 肿瘤中NETs高表达的驱动机制

2.1. 临床证据：NETs在NSCLC中的表达特征

Sivan等人最早在尤因肉瘤患者的瘤体样本中检测发现TANs被激活以产生NETs，而在瘤体内形成NETs的肿瘤患者预后相对更差[17]。研究表明NSCLC患者的NETs形成能力高于健康对照组，且分离出的中性粒细胞能够自发产生NETs [18]。NET的血浆标记物包括瓜氨酸化组蛋白复合物(CitH3-DNA)、游离DNA (Cell-free DNA, cfDNA)、中性粒细胞弹性蛋白酶(Neutrophil Elastase, NE)、髓过氧化物酶复合物(MPO-DNA)和核小体等[19]。Tong等人通过测量NSCLC患者血浆中NETs标志物(如cf-DNA、MPO-DNA、NE、CitH3-DNA等)，发现III/IV期患者NETs标志物水平明显高于I/II期患者及对照组[20]。Chen等人发现NSCLC患者血浆中的Cit-H3水平升高，其中高风险组上升水平高于低风险组，同时检测到肿瘤组织中NE⁺/MPO⁺中性粒细胞浸润明显增加[21]。此外，Rayes等人通过检测CitH3、MPO等标记物发现LLC小鼠模型的血液和肺组织中NETs水平显著升高，且转移性癌症患者血浆NETs标志物水平高于非转移患者[22]。以上结果显示，NETs在NSCLC中呈现高表达特性，且在晚期肿瘤中的表达水平更高。

2.2. 调控网络：细胞因子与信号通路

NETs的高表达可能受肿瘤细胞及肿瘤微环境中多种细胞因子影响。主要是粒细胞集落刺激因子(Granulocyte Colony-Stimulating Factor, G-CSF)、白介素8 (Interleukin-8, IL-8)和高迁移率族蛋白1 (High Mobility Group Protein, HMGB1)的刺激[23]。在细胞因子刺激后，中性粒细胞获得了极化为抗肿瘤(N1)或促肿瘤(N2)表型的潜能[24]。癌细胞能够通过激活转化生长因子-β (transforming growth factor-β, TGF-β)信号传导途径来发挥作用，推动中性粒细胞从N1型向N2型的转变[24]。Li等人提出肿瘤细胞可分泌胞外RNA (Extracellular RNA, exRNAs)，如miR-21-5p和lncRNA MALAT1，通过受体TLR7/8 (Toll-like Receptor 7和Toll-like Receptor 8)激活上皮细胞NF-κB (Nuclear Factor-κB)，诱导关键介质IL-8分泌，从而促进中性粒细胞募集和NETs形成[25]。Masucci等人发现IL-8过表达的A549细胞系可以募集髓系来源的抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)，而MDSCs在IL-8刺激下形成NETs [26]。Demers等人发现肿瘤通过释放C5a刺激MDSCs激活ROS/PAD4信号通路，还可能通过肿瘤相关炎症信号(如HMGB1)通过ROS-PAD4轴启动中性粒细胞向NETs极化[27] [28]。此外，还有研究表明，肿瘤细胞可通过IL-8和TNF-α分泌促进M2巨噬细胞诱导NETs，当中和IL-8/TNF-α抗体时可观察到NETs形成减少[29]。因此，肿瘤微环境中的多种因子(如G-CSF、IL-8、HMGB1、exRNAs等)可以通过激活ROS/PAD4、NF-κB等信号通路，协同诱导中性粒细胞及MDSCs形成NETs，从而促进肿瘤进展。

3. NETs促肿瘤转移的多维机制

3.1. 物理捕获：CTCs滞留与定植

Sergio等人发现NETs可通过捕获循环肿瘤细胞(CTCs)增强其黏附和外渗，促进肺转移[28]。Jonathan等人同样证实，NETs可借助网状结构对CTCs进行物理滞留(捕获效率提升50%)，还能通过整合素–纤维蛋白原和CD44-透明质酸等发挥作用。NETs中的纤维蛋白原能够通过β1-整合素与CTC表面相结合，被NETs包裹的CTCs由于具备抗剪切力以及抵抗NK细胞杀伤的能力，其存活率得以提高。同时，上述物质可通过相互作用增强CTCs的粘附性，减少CTCs在血流中的清除，增加其在远处器官定植的概率。此外，NETs还能够激活CTCs内的促生存信号(如NF-κB)，助力其抵抗凋亡[30]。

3.2. 分子重塑：EMT/ECM重构与信号激活

NETs可通过诱导上皮向间充质转化(Epithelial-mesenchymal transition, EMT)促进非小细胞肺癌细胞的侵袭和迁移，在NETs刺激后lncRNA miR503Hg表达下调，从而激活NF-κB/NLRP3途径，促进EMT和NSCLC转移[18]。MIR503HG也可通过抑制E3泛素连接酶(如TRIM25)与C/EBPβ (CCAAT/增强子结合蛋白β)的结合，减少其泛素化降解，从而增强C/EBPβ的转录活性[18]。C/EBPβ可直接激活IL-8等趋化因子表达，募集中性粒细胞并诱导NETs形成，从而激活肿瘤细胞中NLRP3炎症小体，导致IL-1β释放，创造促转移微环境[31]。He等人的研究发现，化疗药物可促进中性粒细胞的活化以及NETs的形成。NETs能够借助MMP9介导的ECM重塑，以及NE (中性粒细胞弹性蛋白酶)激活促增殖信号(例如PI3K/AKT)，从而促使休眠的播散性肿瘤细胞(Dormant Cancer Cells, DTCs)进入细胞周期，增强休眠乳腺癌细胞的增殖能力和肺转移可能性[32]。

3.3. 免疫抑制：TME中的细胞互作

肿瘤细胞的增殖、侵袭、迁移和血管生长均是癌症进展的重要标志。

在NETs释放过程中常会出现线粒体DNA (Mitochondrial DNA, mtDNA)的泄漏情况，细胞会通过摄取mtDNA来激活cGAS-STING途径，而mtDNA的渗漏又会与NETs释放相互调节，进而放大炎症反应并促进NETs的生成，最终促使mtDNA与cGAS-STING之间产生相互作用[33]。Dan等人通过小鼠KP模型模拟非小细胞肺癌，发现肺癌细胞线粒体损伤(如化疗/放疗后)导致mtDNA释放至胞质被cGAS识别，通过STING-TBK1-IRF3通路诱导I型干扰素(IFN-β)释放，激活树突状细胞和CD8+ T细胞，启动抗肿瘤免疫应答，但是，DNMT1介导的STING启动子甲基化(见于40% NSCLC患者)导致该通路失活，可能导致肿瘤转移[34]。Zhang等人发现经巨噬细胞(THP-1来源的M1/M2型)与中性粒细胞(HL-60分化)共培养后，NETs激活A549细胞的NF-κB通路，上调MMP-9表达，从而增加该细胞系的侵袭能力及迁移速度[29]。同时，NETs释放的IL-1β通过自分泌循环进一步促进侵袭[29]。Sergio等人还发现补体C5a通过C5aR1激活MDSCs，促进ROS和PAD4 (NETs关键酶)依赖的NETs释放，而阻断C5aR1或使用抗氧化剂可抑制NETs形成[28]。

4. NETs抑肿瘤作用

NETs对肿瘤的影响有两种相反的调节方式，一方面通过促肿瘤效应增强癌细胞增殖、侵袭和转移；另一方面则发挥抗肿瘤作用抑制其增殖和侵袭[35]。NETs可能通过直接杀死癌细胞或刺激免疫系统来对抗肿瘤。肿瘤微环境也可以促使中性粒细胞释放NETs，能够增强免疫系统清除微生物或癌细胞的能力[35]。有研究表明NETs通过诱导凋亡和/或抑制增殖来阻碍结肠腺癌细胞培养物的生长[36]。在头颈部鳞状细胞癌中，研究发现活化的CD16 (高) CD62L (低)中性粒细胞通过中性粒细胞细胞外陷阱抑制FaDu癌细胞的迁移、增殖并诱导其凋亡[37]。Alsharif等人从手术后非小细胞肺癌患者取材了肿瘤相关中性粒细胞、正常肺组织中性粒细胞、外周血中性粒细胞，发现与肿瘤细胞共培养中肿瘤相关中性粒细胞的直接杀伤肿瘤细胞的能力与正常肺组织中性粒细胞、外周血中性粒细胞没有显著差异[38]。但目前尚无明确的实验研究报道表明NETs能否在非小细胞肺癌进展中发挥抗肿瘤活性。

5. 诊断标志物：NETs相关指标的价值

5.1. 核心结论：NETs作为转移“双刃剑”

已有研究表明血浆中NETs标志物水平明显高于早期患者和对照组，该研究还观察到NSCLC患者NETs水平显著升高，且与高凝状态和血栓事件正相关，提示使用抗DNase I或PAD4抑制剂可能不仅减少癌症相关血栓，还能抑制肿瘤细胞增殖及转移[20]。还有研究发现LINC00668 (促癌)或MEG3 (抑癌)等lncRNAs与NETs基因存在显著共表达，为NETs相关lncRNA (如LINC00668)可作为NSCLC的新型预后标志物及关键lncRNAs可能成为药物开发新靶点打下基础[21]。Mélanie等人发现伴有血栓发生的癌症患者中性粒细胞自发性NETs显著升高，且血浆G-CSF水平与NETs标志物(Cit-H3、MPO-DNA)正相关[39]。在使用DNase I后肺癌小鼠血栓发生率从60%降至20%，且与传统抗凝药物(如肝素)抗凝相比暂无出血副作用，而PAD4抑制剂可在阻断NETs形成的同时部分保留中性粒细胞抗菌功能，在安全性等方面更具有相关优势[39]。Ye等人发现通过过表达MIR503HG或敲低C/EBPβ可显著减少肺转移灶，同时伴随肺组织中NETs (Cit-H3+)、NLRP3激活减少，其低表达水平可能提示NSCLC患者更高的转移风险和更差的预后，后续可在大型NSCLC患者队列中进一步验证MIR503HG、C/EBPβ、NETs标志物(Cit-H3)、NLRP3激活标志物(如血清IL-1β)作为预后或预测标志物的价值[31]。NETs在NSCLC进展中起着复杂的作用，随着检测技术的不断更新和精细化，NETs作为早期诊断标志物及相关并发症预测的潜力将可能得到进一步挖掘和利用。

5.2. 靶向干预：现有策略与联合治疗

研究发现肺癌细胞可通过释放exRNA激活肺上皮细胞，促进其分泌IL-8等因子，进而诱导中性粒细胞形成NETs，可能加剧肿瘤微环境的炎症和转移，提示靶向exRNA (如外泌体抑制剂)或NETs (如DNase I)可能抑制肺癌转移[25]。Masucci等人MDSCs或肿瘤条件培养基与中性粒细胞共培养，激活IL-8-CXCR1/2通路诱导出NETs，发现NETs可被MDSCs耗竭或IL-8阻断抑制，提示靶向IL-8/CXCR1/2 (如Reparixin)或NETs (DNase I/PAD4抑制剂)的治疗方案，或者可与免疫检查点抑制剂(如抗PD-1)联合克服MDSCs介导的免疫抑制[26]。Sergio等人发现肿瘤MDSCs高表达C5a，而C5aR1敲除完全阻断NETs诱导，提出PMX53 (C5aR拮抗剂)可减少肺转移灶69%，同时联合GSK484 (PAD4抑制剂)效果更佳[28]。还有研究发现，通过PAD4抑制剂(4B)共价连接到RGD序列肽修饰的壳聚糖(K-CRGDV)形成刺激响应性纳米药物K-CRGDV-4B，可以抑制PAD4活性，阻断中性粒细胞胞外陷阱(NETs)的形成，改善肿瘤免疫微环境来响应肿瘤微环境[40]。Su等人提出CD44-PSGL-1互作是CTC-neutrophil黏附的关键机制，载有双靶向药物(anti-CD44+ anti-PSGL-1)的纳米颗粒可通过精准阻断该互作并协同降解NETs和杀伤CTCs，实现高效抗转移效果，并且还有靶向特异性避免全身免疫抑制的优势[41]。靶向NETs为NSCLC治疗提供了从“被动应对转移”到“主动阻断微环境”的新范式。未来需通过多组学指导的精准干预、创新递药系统及跨学科合作，将实验室发现转化为临床实践，最终改善患者预后。

5.3. 未来方向：技术瓶颈与转化路径

在目前研究中存在一个关键局限：原代人中性粒细胞无法进行转染实验，不能完全复制体内环境，且难以特异性抑制体内有关NETs的信号通路[15]。目前研究方法主要依赖免疫荧光染色、ELISA (检测MPO-DNA复合物)等技术，但灵敏度、标准化尚未统一明确，难以用于临床动态监测和患者分层[42]-[44]。在非小细胞肺癌中，NETs可通过不同机制(如诱导上皮向间充质转化、唤醒休眠细胞)发挥作用，但适合靶向NETs治疗的患者亚群、疾病阶段目前研究尚不明确。因此，未来可以将NETs标志物(如CitH3等)与现有标志物(如ctDNA)结合，用于评估转移风险和疗效预测，或者开发高特异性NETs成像探针实现早期转移预警。此外，目前已有的DNase I等酶制剂在体内稳定性差、半衰期短，影响疗效，已有脂质纳米粒等载体递送DNase I以改善药代动力学并靶向转移微环境，但目前已有的临床试验较少。

6. 总结与展望

6.1. 核心结论：NETs作为转移“双刃剑”

综上所述，NETs可通过多重机制促进NSCLC转移：一方面，NETs的DNA-蛋白骨架物理性捕获循环肿瘤细胞，为其提供转移“锚定位点”；另一方面，NETs携带的蛋白酶(如NE、MMP9)通过降解细胞外基质、激活EMT/ECM重构程序，创造促转移微环境[18] [28] [31]。同时NETs可通过抑制肿瘤细胞的迁移、增殖并诱导其凋亡等抑制肿瘤细胞[35]-[37]，但目前在NSCLC中研究较少，目前该领域亟待解决的核心科学问题包括：NETs在NSCLC转移中的动态调控机制；NETs与免疫系统的相互作用网络；NETs作为生物标志物的特异性与临床应用可行性。

6.2. 转化瓶颈与突破路径

为突破当前研究的瓶颈，建议优先开展以下方向的探索：(1) 建立多维NETs动态监测与精准预警体系：开发高特异性NETs成像探针(如靶向citH3或NE的分子探针)，结合影像学检查与液态活检技术(包括血浆NETs标志物与ctDNA)，构建转移风险预测模型。(2) 解析NETs功能异质性的分子基础并开发微环境靶向干预策略：利用单细胞测序及蛋白组学技术，揭示不同微环境信号诱导的NETs亚型及其组成差异，明确关键调控分子(如PAD4、C5aR等)。优化靶向NETs的药物递送系统(如纳米载体负载DNase I或PAD4抑制剂)，提高药物在转移微环境中的富集与滞留，改善药代动力学特性。(3) 通过分析NSCLC患者肿瘤组织或血液样本，筛选与NETs形成及功能密切相关的lncRNA、miRNA等非编码RNA，建立基于多组学数据的NETs相关分子分型体系，用于指导个体化治疗及预后判断。

随着对NETosis形成机制、功能调控及与肿瘤微环境互作网络的深入解析，针对NETs的干预策略有望成为NSCLC转移防治的新突破口。通过多学科交叉与临床转化研究，未来或可为改善晚期NSCLC患者的预后提供创新性解决方案。

基金项目

浙江省医药卫生科技项目(2024KY1721)。

NOTES

^*通讯作者。