恒定自然殺傷細(xì)胞與肥胖

許瀚元 朱惠娟 龔鳳英

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科，衛(wèi)健委內(nèi)分泌重點實驗室，協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心 100730

隨著我國居民生活水平的提高，肥胖發(fā)病率也在迅速增長，以體重指數(shù)≥28 kg/m2為標(biāo)準(zhǔn)，中國大陸成人肥胖率已由1991年的3.75%上升至2014年的11.3%，居世界首位[1]。肥胖是多種代謝性疾病的危險因素，研究表明,其機制可能與脂肪過度儲積誘導(dǎo)的脂肪組織慢性炎性反應(yīng)密切相關(guān)[2]。在生理狀態(tài)下，脂肪組織內(nèi)存在一類特殊的免疫細(xì)胞集群，其能夠通過分泌多種抗炎細(xì)胞因子抑制局部組織炎性反應(yīng)，維持免疫代謝環(huán)境的穩(wěn)態(tài)[3]。其中，最新報道的恒定自然殺傷細(xì)胞(invariant naturalkiller Tcell，iNKT細(xì)胞)能夠通過多種代謝和免疫途徑調(diào)控免疫反應(yīng)，參與維持脂肪組織內(nèi)免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，因而成為研究熱點[4]。本文將對脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞與肥胖及肥胖誘導(dǎo)脂肪組織炎性反應(yīng)的關(guān)系進行綜述。

1 iNKT細(xì)胞概述

iNKT細(xì)胞是一類特殊T淋巴細(xì)胞亞群，它既表達自然殺傷細(xì)胞的表面標(biāo)志CD161(在小鼠中為NK1.1)，又表達T細(xì)胞受體，其中，其T細(xì)胞受體恒定部分在小鼠中由Vα14-Jα18/Vβ8基因編碼,在人類則由V24-J28α/V11基因編碼[5]。研究表明，在生理狀態(tài)下，iNKT細(xì)胞來源于胸腺前體細(xì)胞，經(jīng)陽性選擇后，遷移至不同外周組織中進一步分化成熟[6]。多種抗原提呈細(xì)胞，如樹突狀細(xì)胞表面表達的CD1d分子能夠提呈脂質(zhì)抗原，激活外周組織中的iNKT細(xì)胞[7]。其中，α-半乳糖神經(jīng)酰胺(α-galactosylceramide, α-Galcer) 是激活iNKT 細(xì)胞的經(jīng)典抗原[8]?；罨蟮膇NKT細(xì)胞能夠分泌多種細(xì)胞因子，包括白細(xì)胞介素(IL)-4、干擾素-γ、IL-13、IL-17等[9]。這些細(xì)胞因子一方面能夠直接作用于細(xì)胞，發(fā)揮細(xì)胞毒性作用[10]，另一方面能夠反式激活其他免疫細(xì)胞，如自然殺傷細(xì)胞、B細(xì)胞等，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[11]。

既往研究報道，iNKT細(xì)胞主要分布于肝臟、脾臟及骨髓中[12]。2009年，Lynch等[13]首次在人網(wǎng)膜脂肪組織中發(fā)現(xiàn)了iNKT細(xì)胞。2010年，Ohmura等[14]發(fā)現(xiàn)，小鼠脂肪組織中也存在豐富的iNKT細(xì)胞。研究表明，與其他外周組織內(nèi)iNKT細(xì)胞相比，大部分脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞表面不表達NK1.1分子，且激活后二者所產(chǎn)生的細(xì)胞因子種類也有所不同。脾臟、肝臟中的iNKT細(xì)胞主要分泌干擾素-γ及IL-2等細(xì)胞因子，而脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞則主要分泌IL-4、IL-10[15]。2013年，Huh等[16]首次發(fā)現(xiàn)，脂肪細(xì)胞表面也能夠表達CD1d分子，這使得脂肪細(xì)胞能夠直接作為一種非專職抗原提呈細(xì)胞，通過向iNKT細(xì)胞提呈脂質(zhì)抗原使其活化。也就是說，生理狀態(tài)下，脂肪細(xì)胞能夠激活iNKT細(xì)胞，使后者通過促進IL-4等細(xì)胞因子分泌，影響B(tài)細(xì)胞、T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的增殖、活化，從而調(diào)節(jié)脂肪組織內(nèi)免疫穩(wěn)態(tài)，間接發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。

2 肥胖狀態(tài)及減重后脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞的變化與作用

2009年，Lynch等[13]發(fā)現(xiàn)，與正常人群相比，肥胖患者脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量下降。在進一步動物實驗中，高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型也表現(xiàn)出了類似的結(jié)果[17]。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量及抗炎性細(xì)胞因子水平在高脂飲食喂養(yǎng)1周后即下降，并隨著飼養(yǎng)時長增加而逐漸降低，提示iNKT細(xì)胞可能與肥胖的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。眾所周知，脂肪組織慢性炎性反應(yīng)是肥胖相關(guān)代謝異常發(fā)生、發(fā)展的病理基礎(chǔ)，而巨噬細(xì)胞浸潤與激活在慢性炎性反應(yīng)的形成過程中扮演著重要角色[16]。Lynch等[13]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)1周后，與小鼠脂肪組織內(nèi)逐漸下降的iNKT細(xì)胞數(shù)量相反，其促炎細(xì)胞因子的水平及促炎型(M1型)巨噬細(xì)胞的數(shù)量均逐漸升高，即在高脂飲食誘導(dǎo)肥胖狀態(tài)下，iNKT細(xì)胞數(shù)量與M1型巨噬細(xì)胞及促炎細(xì)胞因子水平呈負(fù)相關(guān)，提示脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞可能與M1型巨噬細(xì)胞的分化與激活有關(guān)。已知初始巨噬細(xì)胞向促炎型(M1型)與抑炎型(M2型)巨噬細(xì)胞的分化依賴于不同細(xì)胞因子刺激。促炎型細(xì)胞因子，如干擾素-γ等，能夠促進巨噬細(xì)胞向M1型分化，進一步通過分泌多種細(xì)胞因子招募免疫細(xì)胞浸潤，加劇炎性反應(yīng)；而抑炎型細(xì)胞因子，如IL-10等，則能夠促進巨噬細(xì)胞向M2型分化，通過下調(diào)炎性反應(yīng)因子表達，減輕炎性反應(yīng)[18]。肥胖狀態(tài)下，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量下降，其分泌的IL-10水平相應(yīng)下降，從而抑制巨噬細(xì)胞向M2型分化，間接使M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量增多，加重脂肪組織炎性反應(yīng)。也就是說，在肥胖狀態(tài)下，iNKT細(xì)胞數(shù)量的減少不僅直接導(dǎo)致抑炎型細(xì)胞因子表達下降，削弱了抗炎作用；而且還間接促進巨噬細(xì)胞向M1型分化，共同加劇脂肪組織炎性反應(yīng)，參與肥胖誘導(dǎo)的代謝紊亂發(fā)生、發(fā)展的進程。

Lynch等[17]研究還發(fā)現(xiàn)，在接受Roux-en-Y胃旁路減重手術(shù)的肥胖患者中，伴隨著術(shù)后體重的下降，患者外周血中iNKT細(xì)胞數(shù)量逐漸上升；同時，在通過飲食控制與生活方式改善減重的患者中也出現(xiàn)了類似結(jié)果[19]。同樣地，在動物實驗中發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)6周后，小鼠出現(xiàn)體重增加，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量下降；此后改換為正常飼料再喂養(yǎng)6周后，小鼠出現(xiàn)體重下降，同時脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量顯著上升[17]。這些研究結(jié)果表明，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量隨肥胖的發(fā)生、發(fā)展而下降，且在肥胖程度減輕后回升，進一步提示其可能在肥胖及相關(guān)脂肪組織炎性反應(yīng)進程中發(fā)揮保護作用。

3 脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞對肥胖相關(guān)代謝異常的影響

3.1 脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞缺乏，加劇肥胖誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)與代謝異常 2012年，Lynch等[17]利用基因敲除技術(shù)，構(gòu)建了缺乏iNKT細(xì)胞的CD1d-/-小鼠，發(fā)現(xiàn)與野生型小鼠相比，CD1d-/-小鼠在高脂飲食喂養(yǎng)下體重增加更顯著，進一步采用免疫組化技術(shù)發(fā)現(xiàn)，其脂肪細(xì)胞體積較野生型小鼠更大，同時，還出現(xiàn)空腹血糖升高，葡萄糖耐量受損，葡萄糖輸注率下降等現(xiàn)象。采用缺乏iNKT細(xì)胞的另一種Jα18-/-小鼠模型進行實驗，也觀察到了類似的結(jié)果。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，與對照組小鼠相比，CD1d-/-及Jα18-/-小鼠在普通飼料喂養(yǎng)下同樣出現(xiàn)了明顯的體重增加趨勢及空腹血糖升高等糖耐量受損表現(xiàn)。有趣的是，在檢測缺乏iNKT細(xì)胞小鼠模型的脂肪組織內(nèi)免疫細(xì)胞數(shù)量后發(fā)現(xiàn)，其脂肪組織內(nèi)巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著增加，且M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著多于M2型巨噬細(xì)胞。上述結(jié)果提示，缺乏iNKT細(xì)胞可能導(dǎo)致M1型巨噬細(xì)胞的增殖與活化，因此加劇脂肪組織炎性反應(yīng)，進而促進肥胖誘導(dǎo)的代謝異常進程。2012年，Schipper等[15]利用高脂與正常飲食飼養(yǎng)的相同動物模型，也得到了類似的結(jié)果。此外，他們進一步利用識別iNKT細(xì)胞表面標(biāo)志的特異性抗體對小鼠進行注射，使小鼠脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量顯著下降，發(fā)現(xiàn)處理后的小鼠同樣出現(xiàn)了體重增加與糖耐量受損的表現(xiàn)，同時其脂肪組織內(nèi)IL-4、IL-13等抑炎型細(xì)胞因子水平顯著下降。既往研究表明，IL-4能夠通過激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子6(STAT6)抑制過氧化物酶體增殖物活化受體-α(PPAR-α)，改善機體糖代謝及脂肪組織炎性反應(yīng)[20]。提示iNKT細(xì)胞的缺失可能導(dǎo)致抑炎型細(xì)胞因子分泌減少，阻斷IL-4-STAT6-PPARγ軸，從而使炎性反應(yīng)程度進一步加劇，出現(xiàn)相應(yīng)的代謝異常。

3.2 激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞干預(yù)肥胖的效應(yīng)與機制 Lynch等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在對高脂飲食喂養(yǎng)8周的Jα18-/-小鼠體內(nèi)輸注iNKT細(xì)胞后，與對照組相比，iNKT細(xì)胞輸注組表現(xiàn)出明顯的體重下降及脂肪細(xì)胞體積縮小，而輸注去除iNKT細(xì)胞的T細(xì)胞群組小鼠則無明顯變化。進一步檢測其脂肪組織內(nèi)免疫細(xì)胞數(shù)量及炎性反應(yīng)因子水平，發(fā)現(xiàn)IL-10水平顯著上升，3組間巨噬細(xì)胞數(shù)量雖并無顯著差異，但M1型巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志CD11c的表達水平明顯下降，提示iNKT細(xì)胞可能通過分泌IL-10促進M2型并抑制M1型巨噬細(xì)胞分化，以減輕脂肪組織炎性反應(yīng)，從而對機體發(fā)揮保護作用。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，輸注iNKT細(xì)胞后，小鼠血清脂肪因子水平也發(fā)生了改變。與其他兩組相比，iNKT細(xì)胞輸注組小鼠血清瘦素水平明顯下降，同時脂聯(lián)素水平顯著上升。研究表明，瘦素可激活核因子-κB，使單核細(xì)胞趨化蛋白-1表達增加，參與炎性反應(yīng)過程[21]。而脂聯(lián)素可通過抑制巨噬細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子-α、IL-6等促炎性細(xì)胞因子并促進巨噬細(xì)胞吞噬凋亡小體等途徑，減輕炎性反應(yīng)[22]。也就是說，iNKT細(xì)胞還能夠通過調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分泌功能，抑制瘦素并促進脂聯(lián)素的表達，從而抑制炎性反應(yīng)，改善代謝異常。

除直接輸注外，還有學(xué)者利用iNKT細(xì)胞的經(jīng)典抗原α-Galcer激活iNKT細(xì)胞，觀察其對肥胖及相關(guān)代謝異常的影響。2016年，Lynch等[23]以α-Galcer對高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠進行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞在注射后增殖活躍，且其活化后的標(biāo)志性分子CD69表達增加，說明脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞在α-Galcer注射后得到活化。進一步在注射后持續(xù)以高脂飲食喂養(yǎng)小鼠8周后發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，注射后的小鼠出現(xiàn)顯著的體重下降。為了明確iNKT細(xì)胞激活后誘導(dǎo)體重減輕的機制，研究人員進一步采用實驗動物能量代謝檢測系統(tǒng)(comprehensive lab animal monitoring system, CLAMS)測定小鼠能量代謝指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小鼠攝食情況在注射前、后并無變化，但體溫出現(xiàn)顯著升高，同時，小鼠呼吸交換率出現(xiàn)明顯下降，證明供給機體生熱作用的能量來源是脂肪組織，而不是碳水化合物的分解。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，白色脂肪組織內(nèi)解耦聯(lián)蛋白-1表達增加，由于解耦聯(lián)蛋白-1與棕色脂肪組織介導(dǎo)的產(chǎn)熱作用密切相關(guān)，提示iNKT細(xì)胞激活后白色脂肪組織內(nèi)活躍的生熱作用可能與白色脂肪棕色化相關(guān)[24]。有研究報道，成纖維細(xì)胞生長因子21(FGF21)是白色脂肪棕色化的關(guān)鍵因子，能夠通過促進生熱作用使體重減輕[25]。因此，研究人員利用α-Galcer對高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠進行注射，并在隨后的不同時段中收取小鼠脂肪組織，檢測其內(nèi)FGF21水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，α-Galcer注射3 h后，小鼠腹股溝脂肪內(nèi)FGF21轉(zhuǎn)錄水平即升高，且該升高效應(yīng)在注射后24 h內(nèi)持續(xù)存在。而缺乏iNKT細(xì)胞的CD1d-/-小鼠經(jīng)上述處理后，其脂肪組織內(nèi)FGF21轉(zhuǎn)錄水平并無明顯變化，提示FGF21的高表達與iNKT細(xì)胞密切相關(guān)。而在研究人員構(gòu)建的FGF21缺乏的FGF21-/-小鼠中發(fā)現(xiàn)，與對照組小鼠相比，此類小鼠在經(jīng)α-Galcer注射后，體重并無明顯改變，進一步證明了FGF21及其誘導(dǎo)的生熱作用是α-Galcer激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞后體重減輕機制中的關(guān)鍵一環(huán)。此外，由于肝臟是iNKT細(xì)胞分布的另一個重要器官，研究人員進一步檢測了小鼠肝臟內(nèi)FGF21水平，發(fā)現(xiàn)肝臟內(nèi)FGF21水平較α-Galcer注射前無明顯變化，提示α-Galcer對iNKT細(xì)胞的激活作用具有組織特異性，而脂肪組織是調(diào)控FGF21表達的特異位點。 也就是說，α-Galcer能夠通過特異性激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞，促進FGF21表達和白色脂肪棕色化，從而增加產(chǎn)熱，使能量消耗增加，最終使小鼠體重減輕。

與上述研究結(jié)果不同，2017年，Ren等[26]以CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建了一種新型iNKT細(xì)胞缺乏的Traj18-/-模型小鼠。他們發(fā)現(xiàn)，在此類小鼠中，以α-Galcer激活iNKT細(xì)胞不僅未表現(xiàn)出對肥胖誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)及代謝異常的改善作用，反而使脂肪組織內(nèi)炎性反應(yīng)因子水平上升，脂肪組織炎性反應(yīng)加重，進而使小鼠胰島素敏感性下降。導(dǎo)致這一結(jié)果差異的原因可能與所使用的實驗動物和所采用的實驗方法不同有關(guān)。

綜上，iNKT細(xì)胞作為一種新報道的脂肪組織內(nèi)的免疫細(xì)胞，在生理狀態(tài)下能夠被多種專職及非專職抗原提呈細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等提呈的脂質(zhì)抗原激活，分泌多種細(xì)胞因子，一方面直接抑制炎性反應(yīng)，另一方面激活自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞，間接調(diào)控脂肪組織免疫微環(huán)境，發(fā)揮抑制肥胖誘導(dǎo)脂肪組織炎性反應(yīng)的作用。iNKT細(xì)胞數(shù)量在肥胖狀態(tài)下下降，且缺乏iNKT細(xì)胞會造成小鼠體重增加，脂肪組織內(nèi)抑炎型細(xì)胞因子分泌減少，從而抑制IL-4-STAT6-PPARγ軸，加劇肥胖相關(guān)代謝異常進程。而通過直接輸注與特異性抗原α-Galcer激活兩種途徑激活iNKT細(xì)胞后，能夠使小鼠體重下降，其機制可能與特異性激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞后促進FGF21表達，通過促進白色脂肪棕色化，促進產(chǎn)熱，增加能量消耗有關(guān)。目前，以iNKT細(xì)胞為靶點的免疫療法已在抗腫瘤領(lǐng)域得到應(yīng)用[27]。而鑒于iNKT細(xì)胞與肥胖及其所誘導(dǎo)的慢性炎性反應(yīng)的密切關(guān)系，其非常有希望成為未來減肥和治療代謝疾病的靶點。