中性粒细胞不同亚群功能特性及其输注应用前景分析
赵宏润1,2 赵梓含1,2 刘悦辛1,2 张诗悦1,2 范玉龙1,2 席静雯1,2 王彤1,2 许元富1,2*
该研究旨在比较中性粒细胞不同亚群的功能特性及体外存活能力差异, 并评价优化后的条件培养体系对中性粒细胞存活、功能维持及输注应用效果的影响。研究采用流式细胞术分选小鼠骨髓来源CXCR2+和CXCR2−中性粒细胞; 单细胞转录组分析两亚群细胞功能及细胞死亡相关通路差异; 通过吞噬实验和ROS检测评价其效应功能; 优化间充质干细胞培养上清联合粒细胞集落刺激因子培养体系(MSC+G), 比较不同培养条件下细胞存活、凋亡情况、功能维持及处理24 h后的后续存活能力; 在环磷酰胺诱导的粒细胞缺乏模型基础上, 于LPS诱导肺部炎症模型和大肠埃希菌诱导肺炎模型中分别评价整体及分群中性粒细胞的体内趋化能力和抗感染作用。单细胞转录组分析结果表明, CXCR2+中性粒细胞趋化、迁移及吞噬相关通路(与CXCR2−亚群相比)显著富集, 同时焦亡、炎症小体及铁死亡等细胞死亡相关通路亦显著激活(P<0.001); 体外功能实验结果显示, CXCR2+亚群的吞噬阳性率、吞噬指数及ROS水平均明显高于CXCR2−亚群。在常规培养条件下, CXCR2+中性粒细胞第1、2、3天的存活率分别为27.4%、12.3%和4.3%, 显著低于优化后的MSC+2G组(即间充质干细胞培养3 d上清联合G-CSF及GM-CSF的培养体系), 其对应存活率分别为84.7%、81.8%、77.5%(P<0.05); MSC+2G体系可持续维持CXCR2+中性粒细胞的吞噬功能与ROS生成能力, 该维持效果与CLON-G培养体系接近; CXCR2+中性粒细胞经MSC+2G培养24 h后, 换成常规培养条件培养仍能保持接近新鲜细胞的存活与功能状态; 体内实验显示, MSC+2G培养24 h后的中性粒细胞仍保持较好的体内趋化能力和抗感染作用, 且与新鲜细胞及CLON-G组无显著差异;进一步分群分析表明, 在LPS诱导肺部炎症模型中, MSC+2G培养的CXCR2+中性粒细胞趋化至肺组织的绝对数为3.2×104, 显著高于CXCR2−中性粒细胞的5.0×103(P<0.000 1); 在大肠埃希菌诱导的粒缺肺炎模型中, MSC+2G培养的CXCR2+中性粒细胞可显著提高受体小鼠生存率, 而CXCR2−组未见明显改善。该研究得出CXCR2+中性粒细胞与CXCR2−中性粒细胞相比具有较强的免疫功能, 优化后的MSC+2G条件培养体系可显著延长其体外存活时间, 并能较好维持其体内外免疫功能, 整体效果接近国际报道的最优条件培养体系CLON-G。CXCR2+中性粒细胞结合MSC+2G条件培养体系,为中性粒细胞的短期保存及粒细胞有效输注提供了实验和理论依据, 在应对临床上的粒细胞缺乏和重症感染等方面具有现实应用价值。
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