IL-18對NK細胞的調(diào)節(jié)

宋楊英 單保恩 劉英姿 趙連梅

(河北醫(yī)科大學第四醫(yī)院科研中心，河北省腫瘤基因診斷、治療和預防重點實驗室，石家莊050011)

IL-18對NK細胞的調(diào)節(jié)

宋楊英 單保恩 劉英姿①趙連梅

(河北醫(yī)科大學第四醫(yī)院科研中心，河北省腫瘤基因診斷、治療和預防重點實驗室，石家莊050011)

1 IL-18對NK細胞增殖和分化的影響及其機制

在免疫應答中NK細胞的增殖和分化受多種細胞因子的調(diào)節(jié)[1]。例如，IL-2、IL-12、IFN-α、TNF-α以及白細胞調(diào)節(jié)素(Leukoregulin，LR)對NK細胞的活化和分化都有正調(diào)節(jié)作用，體外培養(yǎng)時加入上述細胞因子可明顯提高NK細胞的殺傷活性。前列腺素 (PG)E1、E2、D2和腎上腺皮質(zhì)激素等則對NK細胞的活性有抑制作用。Jason等[1]最近的研究表明IL-18可促進NK細胞的成熟。NK細胞可以通過分泌TNF-α、IFN-γ和細胞與細胞間的接觸誘導DC細胞的活化和成熟。在體外，活化的DC細胞所產(chǎn)生的 IL-12、IL-12/IL-18、IL-15 及 IFN-α/β 可以誘導NK細胞產(chǎn)生IFN-γ，促進NK細胞的增殖，發(fā)揮細胞毒作用[2]。

IL-18基因敲除的小鼠NK細胞的活化嚴重受損。IL-18與IL-2或IL-12共同作用下能夠顯著促進小鼠脾細胞的增殖和活化。IL-2+IL-18作用下可以得到NK1.1+CD3-細胞，然而IL-12+IL-18作用下得到的是NK1.1-CD3-細胞。僅IL-2或IL-12單獨作用均無此現(xiàn)象。分別用IL-2+IL-18和IL-12+IL-18刺激 NK1.1+CD3-CD4-CD8-的細胞可以得到NK1.1+CD3-的祖細胞及NK1.1-CD3-祖細胞?？梢奍L-18在NK細胞的增殖和分化中發(fā)揮著重要的作用，且與不同的細胞因子協(xié)同作用可得到不同的NK細胞亞群[3]。

IL-18與IL-23或IL-12的協(xié)同作用均可誘導CD56+/CD3+NK樣T細胞分泌IFN-γ，并顯著高于CD56+/CD3-NK細胞[4]。其機制可能為，在 IL-18與IL-23或IL-12作用下，誘導CD56+/CD3+NK樣T細胞表面IL-18R的表達顯著高于CD56+/CD3-NK細胞。但是，CD56+/CD3-NK細胞的增殖卻顯著高于CD56+/CD3+NK樣T細胞?？梢奍L-18對NK細胞增殖的促進作用不是通過IL-18R實現(xiàn)的。IL-18單獨作用也可引起少量CD56+/CD3-NK細胞的增殖，且大多數(shù)為 CD56bright的細胞。IL-18或IL-18與IL-23或IL-18與IL-12誘導CD56+/CD3+NK樣T細胞或CD56+/CD3-NK細胞增殖的作用是通過一種新的機制，目前此機制還不清楚。

2 IL-18對NK細胞遷移的影響及其機制

趨化因子受體CCR7在免疫和炎癥反應的淋巴細胞定向遷移中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用[5]，IL-18能夠誘導NK細胞表達新生的CCR7[6]，可以促進NK細胞移出組織轉(zhuǎn)移至淋巴結(jié)。另有研究發(fā)現(xiàn)IL-18有很強的調(diào)節(jié)GPR56(G蛋白偶聯(lián)受體56)的能力[7]。而GRP56不僅可以作為識別不同NK細胞亞群的新的標志物，還可以調(diào)節(jié)NK細胞在血液、外周組織和淋巴結(jié)中的遷移。由此可以推測，IL-18能夠促進NK細胞的遷移，以便其進一步發(fā)揮細胞毒性，以及提高IFN-γ的分泌。

已知，IL-2能夠調(diào)節(jié)NK細胞的遷移和誘導NK細胞分泌明膠酶類，例如，MMP-2(基質(zhì)金屬蛋白酶2)。IL-18可誘導NK細胞產(chǎn)生多種細胞因子，例如IL-2、IFN-γ，由此推斷，IL-18可調(diào)節(jié) NK 細胞的遷移。Yukiko等[8]研究發(fā)現(xiàn)IL-18確實能夠增強NK細胞通過基質(zhì)膠的能力，但這種作用并不依賴IL-2和IFN-γ，應用IL-2抗體以后，并不影響IL-18對NK細胞遷移的影響[9];應用 IFN-γ抗體后，也不影響IL-18作用下NK細胞分泌有活性的MMP-2，但應用了IL-18抗體后，可阻斷IL-18介導的NK細胞分泌有活性的MMP-2。由此可見，IL-18本身就可促進NK的遷移及明膠酶類的分泌。另外，對IL-18刺激的NK細胞和無IL-18刺激的NK細胞的裂解物進行免疫印記分析，發(fā)現(xiàn)后者NK細胞表面無MT1-MMP蛋白的表達，(MT1-MMP是MMP-2的主要激活劑)，而前者有MT1-MMP蛋白的表達且具有IL-18劑量依賴性，應用IL-18抗體后可完全阻斷前者MT1-MMP的表達。進一步研究發(fā)現(xiàn)，NK細胞表面MT2-MMP的表達不受IL-18的影響，兩組NK細胞表面均未見MT3-MMP的表達[8]。這些數(shù)據(jù)表明，IL-18作用下，MT1-MMP/MMP-2系統(tǒng)參與基質(zhì)膜成分的降解從而促進NK細胞的遷移。

由此可見IL-18可以通過多種途徑調(diào)節(jié)NK細胞的遷移，以促進其細胞毒活性，IFN-γ的分泌，以及引起機體的Th1型免疫反應等生物學活性的發(fā)揮。

3 IL-18對NK細胞生物學活性的影響及其機制

NK細胞的活化涉及諸多識別信號的整合，其生物學效應是通過抑制型和活化型受體之間的相互競爭實現(xiàn)的。當機體功能良好時，NK細胞表面的抑制型受體處于優(yōu)勢狀態(tài)，引發(fā)免疫耐受，從而保護機體自身免受傷害。當機體發(fā)生感染，腫瘤等侵害時，NK細胞表面的活化型受體處于優(yōu)勢狀態(tài)，激活NK細胞發(fā)揮抗腫瘤效應。NKG2D(即CD314)是NK細胞的活化型受體，可識別MHCⅠ類分子，參與病毒感染細胞的識別及NK細胞對腫瘤細胞的殺傷作用，在天然免疫中發(fā)揮重要的作用。許多腫瘤細胞可以分泌大量的免疫抑制因子，如TGF-β。TGF-β可以降低腫瘤病人NK細胞表達NKG2D，但是其機制尚不清楚。Song等[10]將IL-12/IL-18重組體作用于TGF-β處理的NK細胞，可以增加NK細胞NKG2D的表達，且是劑量依賴性的。然而將TGF-β作用的NK細胞與JNK抑制劑共同孵育則可抑制IL-2/IL-18誘導的NKG2D的產(chǎn)生，而且NK細胞毒性分析表明，TGF-β作用下NK細胞毒性的降低可以在IL-2/IL-18的作用下得到恢復。表明IL-2/IL-18可通過JNK通路抑制TGF-β誘導的NK細胞NKG2D的下調(diào)，對TGF-β分泌型腫瘤提供了一個新的治療思路。

對沙門菌感染時NK細胞和巨噬細胞間相互作用的研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細胞可以激活NK細胞使其分泌IFN-γ和產(chǎn)生脫顆粒作用，相反活化的NK細胞卻可顯著減少巨噬細胞內(nèi)存活的病原菌。Nicolas等[11]分析表明有三種因素發(fā)揮了作用:NK細胞和巨噬細胞是通過細胞間的接觸傳達信息的;IL-2或IL-15啟動NK細胞產(chǎn)生IFN-γ;沙門感染的巨噬細胞分泌的IL-12和IL-18激活了NK細胞。

與野生型的小鼠相比，MyD88敲除的小鼠清除生殖道內(nèi)鼠衣原體感染的能力降低。在MyD88敲除的小鼠內(nèi)招募到生殖道內(nèi)的NK細胞不能產(chǎn)生IFN-γ mRNA和蛋白。研究證明，這與局部IL-17、IL-18和TNF-α的生成減少而IL-12p70的水平正常有關(guān)[12]。由此可推斷IL-18可通過MyD88途徑促進NK細胞分泌IFN-γ。在單核細胞增生性李斯特感染骨髓來源的DC的實驗研究中再次證實了這一點[13]。

Nfibiz，是 IκBζ的編碼基因，為了研究 IκBζ在NK細胞中作用，Tohru等[14]用IL-12或IL-12和IL-18的重組體(IL-12/IL-18)分別作用于不同的NK細胞。IL-12或IL-12/IL-18作用于Nfkbiz+/-的NK細胞，能夠誘導 IFN-γ的產(chǎn)生，然而作用于 Nfkbiz-/-的NK細胞，可嚴重降低IFN-γ的產(chǎn)生，且NK細胞的細胞毒性作用降低。在Nfkbiz-/-的小鼠體內(nèi)IL-12或IL-12/IL-18作用下用微陣列技術(shù)比較Nfkbiz-/-NK細胞和野生型的NK細胞，我們發(fā)現(xiàn)與野生型的NK細胞相比，IL-12和IL-18作用后NK細胞內(nèi)有96種基因的表達上調(diào)超過2倍，而且這些基因的表達都依賴于IκBζ?？梢?，IL-12或IL-18可通過 IκBζ誘導 NK細胞發(fā)揮生物學作用。Yashaswini等[15]的研究也證明 IκBζ能夠增強 IL-12/IL-18介導的NK分泌IFN-γ。

除了利用絲氨酸-蘇氨酸-IL-1R相關(guān)激酶信號傳導途徑外，IL-18作用于NK細胞的細胞系NK92還可以激活 STAT3、MAPK P44erk-1和 p42erk-21。應用MAPK的通路抑制劑可以抑制IL-18誘導的NK細胞的細胞毒活性，及 IFN-γ的產(chǎn)生，但是P44erk-1和p42erk-21并不影響NK細胞的增殖反應[16]，說明通過不同的通路，IL-18對NK細胞的作用是不同的。盡管在IL-18-/-的小鼠體內(nèi)NK細胞的數(shù)量是正常的，但是NK細胞的細胞毒性卻明顯降低[17]?？梢?，IL-18通過多種途徑調(diào)節(jié)著NK細胞的生物學功能。

4 結(jié)語

作為重要的免疫活性細胞，NK細胞在機體的天然免疫應答中發(fā)揮著重要的作用。大量有活性的細胞因子的產(chǎn)生又使NK細胞成為連接天然免疫和獲得性免疫的橋梁，在機體對抗感染，腫瘤等過程中發(fā)揮重要的作用。然而，最近，Harker等[18]在RSV/ IL-18重組體感染小鼠中首次報道了NK細胞在肺感染的過程中可導致病理現(xiàn)象，而且在分化過程中不同階段的NK細胞會表達不同的表面分子，而具有不同的生物學功能，例如表達CD117的NK細胞具有免疫抑制作用[19，20]。可見NK細胞的作用是很復雜的，因此對NK細胞調(diào)節(jié)的研究至關(guān)重要。

免疫應答中NK細胞受多種細胞因子的作用從而影響他們的分化和功能。最近研究表明IL-18單獨作用即可誘導NK細胞的活化[21]。此外IL-18通過多種途徑調(diào)節(jié)著NK細胞的增殖、遷移及其生物學活性，且對不同階段，不同亞群的NK細胞的作用不盡相同。另外，與其他細胞因子相互作用在調(diào)節(jié)NK細胞的增殖和分化，以及轉(zhuǎn)移和生物學效應時也表現(xiàn)出不同的功能[1]。其中很多具體機制還沒有完全被闡明，因此，研究IL-18對NK細胞的調(diào)節(jié)將為NK細胞更好的發(fā)揮生物學效應奠定基礎(chǔ)。

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[收稿2011-12-06 修回2012-02-13]

(編輯 倪 鵬)

R392.12

A

1000-484X(2012)08-0766-03

10.3969/j.issn.1000-484X.2012.08.022

①河北醫(yī)科大學第四醫(yī)院神經(jīng)外科，石家莊050011

宋楊英(1982年-)，女，在讀碩士，檢驗技師，主要從事腫瘤免疫學研究;

及指導教師:單保恩(1962年-)，男，教授，博士生導師，主要從事腫瘤免疫學研究，E-mail:baoenshan@ yahoo.com.cn。