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    NK 細胞發(fā)育分化分子機制及其相關疾病研究進展①

    2015-03-18 11:41:12王學富田志剛中國科學技術大學免疫學研究所合肥230027
    中國免疫學雜志 2015年5期
    關鍵詞:骨髓活化細胞因子

    王學富 田志剛 (中國科學技術大學免疫學研究所,合肥 230027)

    NK 細胞由造血干細胞發(fā)育而來,經(jīng)歷NK 前體細胞、不成熟NK 細胞等中間體后發(fā)育成熟。處于不同發(fā)育階段的NK 細胞具有特定的表型標志和表面受體,接受多種細胞因子和轉錄因子的協(xié)同調控。NK 細胞抑制性受體與MHCⅠ分子特異性結合使NK 細胞獲得成熟功能。NK 細胞存在于骨髓、脾臟、外周血、肝臟、肺臟、蛻膜、淋巴結、胸腺、小腸及皮膚等組織器官中。不同組織中的NK 細胞其造血來源、發(fā)育途徑、表型功能都表現(xiàn)出組織特異性。NK 細胞亦被發(fā)現(xiàn)具有免疫記憶功能,可對機體產生長效的保護作用。NK 細胞的活化受其表面活化性受體和抑制性受體調控?;罨腘K 細胞通過分泌細胞因子和細胞殺傷等方式發(fā)揮抗病毒、抗腫瘤和免疫調控的作用。NK 細胞發(fā)育過程的本質是其獲得功能成熟,對其發(fā)育過程的研究不僅增加NK細胞的基礎生物學知識,也會對基于NK 細胞的生物治療有極大的幫助。因此,本綜述將重點論述NK 細胞發(fā)育調控的分子機制,同時關注NK 細胞功能低下或缺陷與疾病的關系。

    1 NK 細胞發(fā)育過程

    NK 細胞的發(fā)育最早在胚胎肝臟中進行,出生后轉移到骨髓,骨髓微環(huán)境為NK 細胞發(fā)育提供所需的種子和土壤(造血干細胞、細胞因子及馴化信號)。雖然NK 細胞發(fā)育是連續(xù)的過程,但根據(jù)其特定表型和功能特征可以將其分為不同的發(fā)育階段:首先造血干細胞(Hematopoietic stem cells,HSC)分化為共同淋巴系前體(Common lymphoid precursors,CLP),CLP 再分化為目前認為的NK 細胞最早前體pre-pro NK(the earliest committed NK-cell precursors,Lin-c-kit-Flk2-CD27+CD244+IL-7Rα+CD122-),pre-pro NK 上調CD122 的表達,發(fā)育為NKP(NK cell precursors,Lin-NK1.1-DX5-CD122+),NKP 接受IL-15 的刺激信號發(fā)育為不成熟NK 細胞(immature NK cells,iNK,TRAIL+CD51+NK1.1+DX5-),iNK 接受MHCⅠ分子所提供的馴化信號發(fā)育為成熟 NK 細 胞(mature NK cells,mNK,NK1.1+DX5+)[1]。從NKP 開始,NK 細胞的發(fā)育過程還可細分為不同的發(fā)育階段[2](圖1)。發(fā)育階段的細化有助于我們對NK 細胞整個發(fā)育過程的認識和理解,更有助于對調控其發(fā)育的分子機制的研究。因此,除了對iNK 后的發(fā)育過程再細化外,還要對從HSC 開始到iNK 的發(fā)育過程進行分解。從HSC 開始的單細胞追蹤則可能簡化NK 細胞發(fā)育的研究,質譜流式細胞儀和單細胞分析技術可以促成這一目標的實現(xiàn)。另外,天然淋巴樣細胞(Innate lymphoid cells,ILC)的出現(xiàn)對傳統(tǒng)NK 細胞的身份和其前體精確身份的界定提出了新的挑戰(zhàn),可能需要更多或更特異的標記才能準確定義傳統(tǒng)NK 細胞及其前體。最新的研究認為CLP 之后出現(xiàn)共同天然淋巴樣細胞前體(Common ILC precursor,CILP),其再發(fā)育為共同輔助樣天然淋巴樣細胞前體(Common helper-like ILC precursor,CHILP)和NKP[3]。那么,pre-pro NK 與CILP 之間的關系、ILC 的發(fā)育中間體及其與傳統(tǒng)NK 細胞發(fā)育中間體的關系則有待深入研究來確認和區(qū)分。

    2 NK 細胞馴化

    NK 細胞發(fā)育過程中,其抑制性受體與特異性配體的相互作用使得NK 細胞獲得成熟功能的同時實現(xiàn)自身耐受,此過程被稱為NK 細胞馴化(Education)[4]??茖W家們通過建立不同模型(Arming model、Disarming model、Rheostat model/Tuning model等)試圖來解釋其中的原理,但到目前為止其復雜的分子機制還未完全闡明,模型亦未得到統(tǒng)一。

    2.1 MHCⅠ分子依賴的NK 細胞馴化 人抑制性KIRs 或小鼠抑制性Ly49 受體與經(jīng)典MHCⅠ分子的結合、人或小鼠CD94/NKG2A 與非經(jīng)典MHCⅠ(人HLA-E 和小鼠Qa-1b)的結合、小鼠Ly49A 與H2-M3的結合等均參與介導NK 細胞馴化[5]。抑制性受體胞內段的ITIMs 磷酸化后會招募SHP-1 導致VAV1去磷酸化而阻斷活化性信號,還會誘導CBL-CRKC3G 復合物解離,解離的CBL 可持續(xù)抑制VAV1 磷酸化[6]。SHP-1 缺失導致NK 細胞無法獲得成熟功能[7]。抑制性受體通過阻斷胞內的活化性信號來使NK 細胞獲得成熟功能,那么去除所有活化性信號后抑制性受體是否還會發(fā)揮該作用則有待深入研究。

    圖1 NK細胞的發(fā)育Fig.1 NK cell development

    2.2 MHCⅠ分子非依賴的NK 細胞馴化 除了MHCⅠ分子外,NK 細胞還表達包括PD-1、LAG3、TIGIT、NKR-P1B、CEACAM1、SIGLEC7 等其他多種抑制性受體[8]。與MHCⅠ分子相似,它們介導對成熟NK 細胞功能的抑制,但它們是否介導NK 細胞馴化目前還不清楚。另外,NK 細胞還表達NKp46、NKG2D 等多種活化性受體。過表達NKG2D 配體導致NK 細胞殺傷MHCⅠ分子缺陷細胞的能力減弱,活化性受體KIR2DS1 下調人NK 細胞的應答功能[9,10]。在NK 細胞發(fā)育過程中,胞內活化性信號的強度決定其成熟后的功能,因此NK 細胞獲得成熟功能所需活化性信號的強度范圍需要進行定量界定。在去除所有抑制性信號的條件下,活化信號是否還能實現(xiàn)NK 細胞的自身耐受有待深入研究。

    3 NK 細胞的發(fā)育場所

    成年機體NKP 主要產生于骨髓,但NKP 可以遷出骨髓進入外周組織,同時外周組織存在特有NKP(可能是胚胎遺留)。對不同組織中NK 細胞表型和功能的分析已證實存在組織駐留NK 細胞[11],其發(fā)育由NKP 和組織微環(huán)境共同決定。因此,除骨髓外的其他組織器官也可能成為NK 細胞發(fā)育場所。

    3.1 骨髓 在成年機體中,骨髓是NK 細胞的主要發(fā)源地;NK 細胞在骨髓中發(fā)育成熟后會遷出骨髓,隨循環(huán)進入外周組織中發(fā)揮作用,外周免疫組織中都存在來源于骨髓的NK 細胞,目前由骨髓發(fā)育而來的NK 細胞被稱為傳統(tǒng)NK 細胞[12]。

    3.2 胸腺 雖然無胸腺的個體有正常數(shù)量和功能的傳統(tǒng)NK 細胞,但缺失了GATA3 和IL-7 依賴的胸腺特有NK 細胞,這群細胞會遷移到腋窩和腹股溝等處的淋巴結中并保持其表型和功能[13]。其前體細胞在成年小鼠胸腺DN1 細胞中被發(fā)現(xiàn)[14],但不排除有其他來源。因此,胸腺可以作為胸腺特有NK 細胞發(fā)育的場所,但對其特有NKP 及發(fā)育微環(huán)境還需詳細研究。

    3.3 淋巴結 淋巴結中含有CD127+NK 細胞和CD127-傳統(tǒng)NK 細胞。雖然胸腺特有CD127+NK細胞會進入淋巴結,但是無胸腺小鼠的淋巴結中仍然含有正常比例的CD127+NK 細胞,且淋巴結中存在可發(fā)育為CD127+NK 細胞的Sca-1hiNKP[15]。因此,淋巴結中含有胸腺非依賴的CD127+NK 細胞,淋巴結亦可能是NK 細胞發(fā)育的場所。

    3.4 肝臟 胚胎肝臟是胚胎時期血液細胞發(fā)育的重要場所,含有NKP、iNK、mNK 等不同發(fā)育階段的NK 細胞。成年肝臟含有兩群差異明顯的NK 細胞,即CD49a+DX5-NK 細胞和CD49a-DX5+NK 細胞。表型分析和聯(lián)體小鼠實驗顯示CD49a+DX5-NK 細胞是肝臟駐留NK 細胞,不遷出肝臟,具有不成熟NK 細胞的表型和產生記憶性NK 細胞的功能;D49a-DX5+NK 細胞為傳統(tǒng)NK 細胞,由外周遷入肝臟,具有成熟NK 細胞的表型[16]。肝臟駐留NK 細胞由肝臟造血前體細胞在肝臟中發(fā)育而來,依賴IL-15 和T-bet 而不依賴E4BP4,可分泌IFNγ[17]。皮膚組織NK 細胞與肝臟駐留NK 細胞十分相似,半抗原誘導的記憶性NK 細胞實驗顯示兩者存在緊密聯(lián)系,兩者是否同宗同源還需詳細分析。胚胎肝臟是胚胎期NK 細胞發(fā)育的主要場所,但目前尚不清楚成年肝臟是否仍能支持肝臟駐留NK 細胞的發(fā)育。

    3.5 蛻膜 在妊娠期子宮蛻膜中含有大量的CD49a+DX5-NK 細胞,其表型功能與肝臟駐留NK細胞相似,但其發(fā)育不依賴T-bet[17]。組學分析顯示人的蛻膜NK 細胞(CD56brightCD16-T-bet-)與外周NK 細胞(CD56dimCD16+T-bet+)在細胞因子受體、趨化因子受體、轉錄因子等方面存在著顯著的差異[18]。蛻膜微環(huán)境中含有多種組織特異性的細胞和分子,可為NK 細胞提供發(fā)育微環(huán)境,成為蛻膜駐留NK 細胞潛在的發(fā)育場所。

    3.6 黏膜 呼吸道、胃腸道、皮膚等黏膜組織中都存在著NK 細胞,但不同部位的黏膜組織中其NK細胞的表型和功能存在顯著的差異[19],這與黏膜組織的局部微環(huán)境密切相關,目前對黏膜組織中NK細胞的來源及其與黏膜微環(huán)境的關系知之甚少。

    4 NK 細胞發(fā)育所需的細胞因子

    細胞因子作為外在因子在NK 細胞發(fā)育調控上發(fā)揮重要作用。NK 細胞體外發(fā)育可簡化為兩個時相,首先IL-7、SCF 和FLT3L 作用于HSC 促使其向NKP 發(fā)育,表達CD122;接著IL-15 作用于NKP 促使其發(fā)育為mNK(表1)。NK 細胞的體內發(fā)育則受到更多細胞因子的調控,組織特異性分子也參與其中。

    4.1 Flt3-L Flt3-L 由骨髓基質細胞分泌,F(xiàn)lt3-L 能誘導出對IL-15 應答的前體細胞,且此前體細胞更易發(fā)育為NK 細胞[20]。Flt3-L 還可刺激DC 產生IL-15 促進NK 細胞發(fā)育[21]。體內的Flt3-L 可能通過以上兩條途徑協(xié)同促進NK 細胞發(fā)育。外源給予的Flt3-L 會增加NK 細胞的數(shù)量,是NK 細胞體外誘導體系中的必需成分。

    4.2 SCF SCF 由骨髓基質細胞分泌,其缺陷導致骨髓和脾臟中的NK 細胞顯著減少,SCF 為NKP 擴增提供必需的信號,也為c-kit+NK 細胞提供存活信號[22]。因此,SCF 是NK 細胞發(fā)育所必需的。

    4.3 IL-7 IL-7 是由骨髓基質細胞分泌,NKP 和iNK 上高表達IL-7Rα,IL-7 可促進NK 細胞體外發(fā)育;IL-7 與IL-15 功能上有冗余,IL-7 缺陷小鼠體內骨髓NK 細胞可正常發(fā)育,但缺失胸腺特有NK 細胞[23,24]。IL-7 對胸腺特有CD127+NK 細胞發(fā)育的作用是IL-15 替代不了的。

    4.4 IL-15 γc 鏈由IL-2、IL-4、IL-7、IL-9、IL-15、IL-21 共用,但IL-2、IL-4、IL-7、IL-21 缺陷不影響NK 細胞正常發(fā)育,只有IL-15 缺失會導致NK 細胞發(fā)育缺陷,且IL-15 受體或其胞內信號通路的缺陷也會導致NK 細胞發(fā)育受阻[25]。γc 細胞因子家族中的IL-15 對NK 細胞發(fā)育分化極為重要,IL-9 對NK 細胞發(fā)育的影響還未知。

    4.5 LT LTα 缺陷導致NK 細胞發(fā)育受損,外源給予IL-15 可以彌補LTα 缺陷導致的NK 細胞發(fā)育受阻[26]。LT 與LTβR 相互作用是NK 細胞獲得Ly49所必需,外源給予IL-15 也可恢復LT-/-NK 細胞上Ly49 的表達[27]。LT 對NK 細胞發(fā)育的促進依賴IL-15。

    4.6 TGF-β 在個體發(fā)生過程中,NK 細胞上TGFβ 受體缺失會增加體內成熟NK 細胞,TGF-β 可以通過下調T-bet 和GATA3 來抑制NK 細胞發(fā)育成熟[28]。TGF-β 會抑制NK 細胞功能,也會阻抑NK細胞發(fā)育,維持其不成熟狀態(tài)。

    4.7 IFN-Ⅰ IFNAR 缺失對NK 細胞數(shù)量無影響,但會導致骨髓NK 細胞發(fā)育發(fā)生改變:pre-pro NK和iNK 減少,mNK 中CD27+CD11b+NK 細胞增加,CD27-CD11b+NK 細胞減少[29]。已成熟NK 細胞特異性缺失IFNAR1 對其成熟表型無影響[30]。IFN-Ⅰ調控NK 細胞發(fā)育的早期階段。

    表1 傳統(tǒng)NK 細胞發(fā)育所需的轉錄因子和細胞因子Tab.1 Transcription factors and cytokines for conventional NK cell development

    5 NK 細胞發(fā)育所需的轉錄因子

    轉錄因子作為內在因子控制著造血干細胞向特定譜系的發(fā)育分化。特異性決定NK 細胞譜系形成的轉錄因子和調控NK 細胞發(fā)育成熟的轉錄因子相繼被發(fā)現(xiàn)(表1 和表2),這些轉錄因子之間存在著調控網(wǎng)絡,共同決定NK 細胞的命運和發(fā)育過程。

    5.1 PU.1 PU.1 屬于ETS 轉錄因子家族,其缺失會導致CD127 和CD135 缺陷;在嵌合小鼠中PU.1缺失導致NKP 和mNK 均減少[31,32]。在pre-pro NK中PU.1 的表達下調,PU.1 可能通過調控pre-pro NK 細胞的形成來影響NK 細胞的發(fā)育分化。

    5.2 Ikaros Ikaros 屬于鋅指結構Ikaros 轉錄因子家族,其缺失會下調CD135 和CD122 的表達,導致NKP 和NK 細胞缺陷[33],Ikaros 對NKP 的產生極為重要。

    5.3 ETS-1 ETS-1 屬于ETS 轉錄因子家族,ETS-1缺失導致pre-pro-NK、pre-NKPs、NKPs、iNK、mNK 均減少;ETS-1 可以調控NK 細胞發(fā)育早期相關的轉錄因子、受體和信號分子的表達[34,35]。ETS-1 也是調控NK 細胞早期發(fā)育。

    5.4 E4BP4 E4BP4 屬于哺乳類堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子家族。早期的研究發(fā)現(xiàn):E4BP4 的水平隨著NK 細胞成熟逐漸升高;E4BP4 缺陷導致iNK 大幅減少、mNK 缺失;E4BP4 作用于IL-15 信號下游,且依賴于下游的ID2 發(fā)揮作用[36]。深入研究發(fā)現(xiàn)E4BP4 對從CLP 到NKP 的發(fā)育同樣至關重要:LMPP 和CLP 中就有E4BP4 表達;E4BP4 缺陷對LMPP 和CLP 無影響,但導致pre-NKP 和NKP 大幅減少;E4BP4 直接調控Eomes 和ID2 的表達,早于IL-15 對NK 細胞發(fā)揮作用[37]。因此,E4BP4 對NK細胞譜系決定和早期發(fā)育極為重要,理論上可以根據(jù)E4BP4 分子找出NK 細胞的最早前體。近期的研究發(fā)現(xiàn)E4BP4 缺陷后肝臟駐留NK 仍存在[38],說明E4BP4 不決定肝臟駐留NK 細胞的譜系形成。綜上所述,E4BP4 是骨髓NK 細胞譜系形成的決定因子。

    5.5 TOX TOX 屬于HMG 轉錄因子家族,其在NKP中低表達而在iNK和mNK中高表達,TOX缺失小鼠中NKP 無變化但iNK 和mNK 減少,恢復TOX 表達可恢復NK 細胞的正常發(fā)育[39]。TOX 也可以通過誘導T-bet 表達促進人NK 細胞的發(fā)育和成熟[40]。因此,TOX 通過調控促進iNK 和mNK 形成調控NK 細胞發(fā)育。

    表2 決定組織駐留NK 細胞形成的轉錄因子Tab.2 Transcription factors for tissue-resident NK cell formation

    5.6 T-bet T-bet 屬于轉錄因子T-box 家族,其缺失導致小鼠外周總NK 細胞和成熟NK 細胞顯著減少,且導致NK 細胞分泌細胞因子的能力和細胞毒作用減弱[41]。肝臟中的Eomes-TRAIL+DX5-NK細胞是穩(wěn)定的細胞亞群,不是骨髓來源的iNK,也不是Eomes+NK 細胞的前體,其發(fā)育持依賴T-bet[42]。因此,T-bet 可能對維持NK 細胞不成熟狀態(tài)和肝臟特有NK 細胞的發(fā)育至關重要。

    5.7 ID2 ID2 屬于ID 轉錄抑制子家族成員,拮抗E 蛋白活性作用。ID2 缺失不會減少NKP 與iNK,但大幅減少mNK,且剩余mNK 與胸腺NK 細胞相似;再缺失E 蛋白可以恢復ID2 缺陷的骨髓NK 細胞發(fā)育,但骨髓NK 細胞無法遷移到外周[43,44]。ID2雖然不決定NK 細胞譜系形成,但對mNK 形成和遷移極為重要。

    5.8 Eomes Eomes 也屬于T-box 轉錄因子家族,可誘導CD122 高表達,其突變會導致IL-15 依賴的細胞發(fā)育受阻;Eomes 缺陷小鼠缺乏成熟NK 細胞;Eomes 和T-bet 之間存在相互拮抗,T-bet 調控肝臟特有NK 細胞發(fā)育而Eomes 調控骨髓NK 細胞發(fā)育[42,45]。因此,Eomes 對促進和維持骨髓NK 細胞發(fā)育成熟至關重要。

    5.9 Blimp-1 Blimp-1 是屬于轉錄抑制因子,在小鼠NK 細胞成熟過程中逐漸上調;NK 細胞中Blimp-1 的表達受T-bet 的調控,IL-15 等細胞因子可誘導其表達;Blimp-1 缺失會抑制NK 細胞終末成熟[46]。因此,Blimp-1 促進小鼠NK 細胞的終末成熟。

    5.10 GATA-3 GATA-3 是GATA 轉錄因子家族成員,其缺失對NK 細胞的數(shù)量無影響,但抑制NK 細胞成熟和產生細胞因子,還抑制骨髓NK 細胞進入肝臟[47]。GATA3 也是胸腺特有CD127+NK 細胞發(fā)育所必需的[13]。因此,GATA3 對骨髓NK 細胞的成熟和胸腺NK 細胞的發(fā)育分化起到調控作用。

    5.11 Aiolos Aiolos 屬于Ikaros 轉錄因子家族成員,在pre-pro-NK 中就開始表達,NK 細胞發(fā)育中表達持續(xù)升高;Aiolos 缺陷導致mNK 減少[48]。因此,Aiolos 促進NK 細胞終末成熟。

    6 NK 細胞發(fā)育中的表觀遺傳學調控

    非編碼RNA、組蛋白修飾等表觀遺傳調控被發(fā)現(xiàn)參與NK 細胞的發(fā)育分化。隨著介導表觀遺傳調控的分子增多,需要進行系統(tǒng)研究以確定調控NK細胞發(fā)育的關鍵調控分子及其調控機制。

    6.1 Global miRNA Dicer 或Dgcr8 缺失會大幅減少NK 細胞中的miRNA 水平,且缺陷小鼠外周組織中總NK 細胞和mNK 減少[49]。缺失核糖核酸外切酶Eri1 會導致NK 細胞中miRNA 大幅增加,反而會抑制NK 細胞的發(fā)育成熟[50]。miRNA 對NK 細胞的發(fā)育成熟起到重要的調控作用,但需要確定具體miRNA 分子的作用結果和作用機制。

    6.2 miR-150 miR-150 隨NK 細胞成熟表達上調,其缺陷會減少NK 細胞并抑制其成熟,過表達miR-150 會增加NK 細胞并促進其成熟;c-myb 與miR-150 兩者成負相關關系,c-myb 半基因敲除與miR-150 過表達有相似的NK 細胞特征,即NK 細胞增多且成熟NK 細胞增加[51]。因此,miR-150 可通過靶向調控c-myb 促進NK 細胞發(fā)育成熟。

    6.3 miR-155 miR-155 缺陷小鼠體內成熟NK 細胞增加[52]。miR-155 轉基因小鼠體內不成熟NK 細胞增加而成熟NK 細胞減少,miR-155 靶向抑制SHIP-1,而SHIP-1 缺失會抑制NK 細胞成熟[53,54]。miR-155 可通過下調SHIP-1 阻抑NK 細胞成熟。

    6.4 miR-181 miR-181 隨人NK 細胞發(fā)育其表達上調;敲低miR-181 會抑制NK 細胞發(fā)育,過表達miR-181 會促進NK 細胞發(fā)育;miR-181 與NLK 呈負相關,miR-181 會下調NK 細胞中的NLK 從而增強NOTCH 信號促進NK 細胞發(fā)育[55]。因此,miR-181 促進人NK 細胞發(fā)育成熟。

    6.5 miR-583 miR-583 隨人NK 細胞發(fā)育水平降低;過表達miR-583 會抑制NK 細胞發(fā)育;miR-583會下調NK 細胞上IL-2Rγ 的表達從而抑制IL-15 的信號傳遞[56]。因此,miR-583 抑制人NK 細胞發(fā)育成熟。

    6.6 MCM4 MCM4 是具有DNA 解旋酶活性復合物的組分之一。MCM4 突變病人外周血中的CD56brightNK 細胞比例正常,但其擴增能力減弱,自發(fā)凋亡增加;病人體內沒有成熟的CD56dimNK 細胞,NK 細胞總量大幅減 少,極易被病毒感染[57,58]。MCM4 突變導致NK 細胞的發(fā)育阻滯在CD56bright階段,無法向終末成熟期發(fā)育。

    6.7 MYSM1 MYSM1 可以招募E4BP4 與ID2 的基因座結合以誘導ID2 的轉錄;MYSM1 缺陷導致ID2 的轉錄水平降低,抑制NK 細胞成熟,過表達MYSM1 則會促進NK 細胞成熟[59]。因此,MYSM1介導的表觀遺傳學改變可能使染色質處于活化狀態(tài)從而促進NK 細胞發(fā)育成熟。

    7 NK 細胞功能低下或缺陷相關疾病

    NK 細胞可以通過分泌細胞因子和細胞毒作用發(fā)揮抵抗病原體感染和清除腫瘤細胞等功能。遺傳性免疫缺陷、HIV 感染、免疫抑制藥等都會導致體內NK 細胞功能缺陷或低下。NK 細胞功能缺陷或低下的患者易發(fā)感染和易生腫瘤。對于NK 細胞功能缺陷目前沒有特異性的治療方法,活化性抗體、細胞因子等可改善NK 細胞功能低下。

    7.1 NK 細胞與感染 NK 細胞功能低下或缺陷的個體都極易感染皰疹病毒、EB 病毒、金黃色葡萄球菌、結核分枝桿菌、白色念珠菌、隱球菌等多種病原體,而且對癥治療的效果也顯著低于NK 細胞功能正常者[60]。病原體感染機體后可通過多種途徑活化NK 細胞發(fā)揮抗感染作用,但同時病原體也發(fā)展出多種策略誘導NK 細胞功能低下來逃逸NK 細胞介導的清除[61,62]:HCMV 下調NKG2D 的配體阻止NK 細胞活化;HCV 的包膜蛋白2 與NK 細胞上CD81 結合抑制NK 細胞功能;HBV 慢性感染誘導TGF-β 和IL-10 降低NK 細胞功能;在HIV 病人中NKp30 表達受損導致NK 細胞抗真菌能力下降;尿道致病性大腸埃希菌利用溶血素A 殺傷NK 細胞。因此,無論是先天的還是后天的NK 細胞功能低下都會增加機體感染病原體的風險。

    7.2 NK 細胞與腫瘤 NK 細胞對腫瘤有免疫監(jiān)視的作用,NK 細胞功能低下或缺陷會提高腫瘤的發(fā)生率和轉移率[63]。臨床研究也表明人外周血中NK細胞功能低下與腫瘤發(fā)生風險升高密切相關[64]。因此,NK 細胞功能的低下或缺失會促進腫瘤的發(fā)生和轉移。腫瘤細胞通過免疫編輯抑制NK 細胞功能,發(fā)生免疫逃逸。針對NK 細胞功能的調控,科學家們設計了多種方案來增強NK 細胞腫瘤監(jiān)視和腫瘤清除的功能[65]:體外經(jīng)細胞因子活化的NK 細胞輸入體內可抑制腫瘤生長;同種異體NK 細胞(供者KIR 與受者MHCⅠ分子的錯配)在治療白血病時表現(xiàn)出良好效果;阻斷KIR2D 和HLA-C 結合的抗體可有效活化NK 細胞殺傷白血病細胞;NK 細胞與放療或化療的聯(lián)合使用在治療血液瘤和實體腫瘤方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢;將活化NK 細胞的IL-12 與治療性抗體聯(lián)合使用有效提高抗體療效。另外,科學家們通過基因組測序和遺傳學分析發(fā)現(xiàn)了導致NK 細胞的功能低下或缺陷的新基因;通過表面受體和信號通路研究發(fā)現(xiàn)了導致NK 細胞的功能低下或缺陷的新機制;通過轉化醫(yī)學研究發(fā)現(xiàn)了改善NK 細胞的功能低下的新治療方案。因此,基于NK 細胞重要的抗腫瘤作用,會有越來越多的方法被用來增強NK 細胞功能以治療腫瘤。

    8 總結

    NK 細胞發(fā)育分化的調控機制已得到了廣泛的研究,在本綜述中我們討論了調控NK 細胞發(fā)育分化的外在因子和內在因子,但外在因子之間、外在因子與內在因子之間、內在因子之間多層次和多維度的調控網(wǎng)絡還有待深入分析。NK 細胞具有功能多樣性,此特性與組織微環(huán)境密切相關,但目前無法確定NK 細胞的功能多樣性是成熟細胞進入組織中極化成不同的功能狀態(tài)(后天誘導)還是NK 細胞在組織局部發(fā)育后穩(wěn)定的功能特征(先天形成)。因此,準確且全面地解析組織駐留NK 細胞發(fā)育調控的分子機制也是當前研究的重點。利用單細胞分析技術、生物動態(tài)光學成像技術、細胞捕獲技術、細胞組織特異性敲除技術、大數(shù)據(jù)庫平臺等新技術和新思維將會有力推動NK 細胞發(fā)育調控的新分子和新途徑的發(fā)現(xiàn),推動基于NK 細胞的生物治療的發(fā)展。

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