NK細(xì)胞在肝臟疾病中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

李巖，楊勇

(中國(guó)藥科大學(xué)藥物科學(xué)研究院，江蘇 南京 211198)

自然殺傷細(xì)胞(NK)是在1975年被鑒定為一群獨(dú)特淋巴細(xì)胞亞群,主要參與病變或病毒感染的細(xì)胞的殺傷或清除。NK細(xì)胞廣泛分布于全身的淋巴組織和非淋巴組織。淋巴細(xì)胞中含NK細(xì)胞數(shù)量最多的組織是肺，其次是肝、外周血、脾、骨髓、淋巴結(jié)和胸腺。人們對(duì)NK細(xì)胞生物學(xué)功能的認(rèn)識(shí)越來(lái)越清晰。普遍認(rèn)為NK細(xì)胞一方面可以通過(guò)受體和配體的識(shí)別對(duì)病原性細(xì)胞直接殺傷，另一方面還可以通過(guò)分泌一些細(xì)胞因子來(lái)發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[1]。越來(lái)越多的證據(jù)表明，NK細(xì)胞的功能明顯受到組織微環(huán)境的影響。比如，與外周血的NK細(xì)胞相比，肝臟內(nèi)的NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞具有較高的細(xì)胞毒性，其表達(dá)的細(xì)胞毒性介質(zhì)水平較高。健康的肝NK細(xì)胞可在慢性肝炎病毒感染或干擾素α(IFN-α)抗病毒治療中進(jìn)一步激活，在控制病毒性肝炎和肝纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外，長(zhǎng)期飲酒也可能抑制肝NK細(xì)胞的功能，這也是導(dǎo)致酒精性肝病的發(fā)生的重要機(jī)制之一。在這篇綜述中，我們總結(jié)了近年來(lái)NK細(xì)胞在肝臟中抗病毒、抗纖維化和抗腫瘤反應(yīng)中的進(jìn)展，并簡(jiǎn)要討論了NK細(xì)胞作為治療肝病的治療靶點(diǎn)的潛力。

1 NK細(xì)胞與酒精性肝病和非酒精性脂肪肝

長(zhǎng)期飲酒可增加NK細(xì)胞的毒性，這可能導(dǎo)致酒精性肝損傷(alcoholic liver disease，ALD)的發(fā)生。另有研究證書(shū)ALD患者發(fā)病原因與NK細(xì)胞數(shù)量減少和細(xì)胞毒性活性降低有關(guān)。NK細(xì)胞功能的抑制可能導(dǎo)致其抗病毒、抗纖維化和抗腫瘤作用降低，從而引起ALD患者對(duì)病毒性肝炎的易感性增加，進(jìn)而導(dǎo)致肝纖維化或肝細(xì)胞癌的進(jìn)展加速。NKT細(xì)胞在非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)中的作用已被廣泛研究[2]。然而，NK細(xì)胞在這種疾病中扮演什么樣的角色目前還不清楚。據(jù)報(bào)道，與健康對(duì)照組相比，肥胖患者的循環(huán)NK細(xì)胞明顯減少，同時(shí)細(xì)胞毒性也較低。然而，另一項(xiàng)研究報(bào)告稱(chēng)，與正常肝臟相比，肥胖的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者肝臟中的NK細(xì)胞數(shù)量及其相關(guān)的細(xì)胞毒性介質(zhì)(如TRAIL、NKG2D和MICA/B mRNAs)的表達(dá)顯著升高，而NAFLD患者的肝NK細(xì)胞數(shù)量和表達(dá)則較低。另外，在NASH患者中，MICA/B mRNAs的表達(dá)與NAFLD活性評(píng)分和肝細(xì)胞凋亡呈正相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)表明，NK細(xì)胞被激活并導(dǎo)致NASH的發(fā)生發(fā)展。NASH期間肝NK細(xì)胞的活化可能是由于這些患者體內(nèi)幾種NK細(xì)胞活化因子(IL-12、IL-18和IFN-γ)和配體(如Mica/B)的水平升高所致[2-5]。NK細(xì)胞在NASH中的作用仍需要用進(jìn)一步的研究來(lái)闡明。

表1 NK細(xì)胞表面抑制性和活化性受體以及相對(duì)應(yīng)的配體

2 NK細(xì)胞殺傷纖維化肝細(xì)胞

肝纖維化是各種原因的肝損傷所致的愈合反應(yīng)，肝實(shí)質(zhì)損傷時(shí)引起炎癥反應(yīng)從而使肝星狀細(xì)胞激活而產(chǎn)生膠原纖維，進(jìn)而引起肝臟一系列的纖維化病變，在該過(guò)程中，NK細(xì)胞可以通過(guò)提高自身的活性，其中NK細(xì)胞的活化可以是某種刺激或者藥物，例如丹參可以通過(guò)促進(jìn)NK細(xì)胞表面的NK細(xì)胞活化性受體(NKG2D)、腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)和Nkp46表達(dá)，進(jìn)而提高其殺傷活性的，抑制肝纖維化[6]。Gl?ssner等[7]證明了NK細(xì)胞對(duì)活化的肝形狀細(xì)胞具有殺傷作用，這在抑制肝纖維化方面也起到了重要作用；并且這些結(jié)果在后來(lái)的臨床研究中也得到了證實(shí)。首先，活化的原代人肝星狀細(xì)胞與人NK細(xì)胞共培養(yǎng)可產(chǎn)生TRAIL和FasL，結(jié)果導(dǎo)致肝星狀細(xì)胞死亡。第二，從HCV患者中分離的NK細(xì)胞對(duì)原代人肝星狀細(xì)胞毒性與其肝纖維化程度呈負(fù)相關(guān)。最后，NKp46highNK細(xì)胞在肝臟的積累與HCV患者的纖維化程度呈負(fù)相關(guān)。總的來(lái)說(shuō)，這些發(fā)現(xiàn)表明NK細(xì)胞可能在減輕肝纖維化中起著重要作用。然而，長(zhǎng)期飲酒和與終末期肝纖維化相關(guān)的TGF-β水平升高可抑制NK細(xì)胞的抗纖維化功能，這導(dǎo)致了肝纖維化的進(jìn)展。

3 NK細(xì)胞在不同肝炎中發(fā)揮的作用

3.1 NK細(xì)胞在急慢性丙型肝炎中的作用機(jī)制 NK細(xì)胞在HCV感染的急慢性期被激活。在病毒感染的肝細(xì)胞上MHC I類(lèi)的下調(diào)減少了對(duì)NK細(xì)胞的抑制信號(hào)，將平衡移向NK細(xì)胞活化。DC細(xì)胞與NK細(xì)胞通過(guò)NKp30受體結(jié)合，并促進(jìn)NK細(xì)胞的活化，進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)胞因子如IFN-γ和TNF-α，抑制HCV復(fù)制，并且激活DCs，誘導(dǎo)幼稚CD4 T細(xì)胞響應(yīng)[8]；慢性HCV感染中，外周血NK細(xì)胞和肝內(nèi)NK細(xì)胞的NKp46、TRAIL表達(dá)上調(diào)，發(fā)揮強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性并產(chǎn)生更多的IFN-γ。這樣NK細(xì)胞會(huì)在發(fā)炎的肝臟中富集，并且對(duì)HCV感染的肝細(xì)胞和參與肝纖維化的肝星狀細(xì)胞顯示出強(qiáng)大的細(xì)胞溶解活性，起到保護(hù)肝臟的作用[9]。值得注意的是：外周存在有殺傷活力的NK細(xì)胞有利于控制肝臟疾病的進(jìn)程，但如果不能及時(shí)將HCV清除，持續(xù)高表達(dá)的NK細(xì)胞活化性受體會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞過(guò)度活化，進(jìn)而會(huì)引起肝臟損傷[10-14]。

3.2 NK細(xì)胞對(duì)乙型肝炎作用機(jī)制 在乙型肝炎病毒(HBV)感染所導(dǎo)致的重型肝炎的發(fā)病機(jī)制中，NK細(xì)胞發(fā)揮了重要的作用。乙型肝炎病毒感染后會(huì)誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞產(chǎn)生IL-23，增加的IL-23可能通過(guò)激活表達(dá)IL-23受體的NK細(xì)胞，通過(guò)產(chǎn)生IL-17來(lái)抵抗感染[15]。NK細(xì)胞特定的活化性受體及抑制性受體如NKG2D/NKG2A及之間的信號(hào)平衡在很大程度上調(diào)控NK細(xì)胞的功能。NK細(xì)胞的主要兩個(gè)亞群CD56bright和CD56dimNK細(xì)胞。在功能上，免疫調(diào)節(jié)性CD56brightNK是干擾素的強(qiáng)大生產(chǎn)者，在清除感染性病原體中起著關(guān)鍵作用。接受乙型肝炎抗病毒治療的患者，其通過(guò)提高IL-15和NKG2D的表達(dá)，促進(jìn)CD56brightNK細(xì)胞的擴(kuò)增，進(jìn)而恢復(fù)CD56BrightNK細(xì)胞的功能，增強(qiáng)免疫[16]，應(yīng)對(duì)機(jī)體的HBV感染。另外，TRAIL被研究證實(shí)是HBV過(guò)程中能夠活化NK細(xì)胞作用的主要受體，研究顯示HBV感染的患者的肝臟中表達(dá)TRAIL的 NK細(xì)胞的比例要顯著高于健康人，這些病人體內(nèi)IFN-α的濃度可以活化NK細(xì)胞，而IL-8/IFN-α能夠顯著上調(diào)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞表面TRAIL受體的表達(dá)[17]，這就使得肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞更容易受到NK細(xì)胞的損傷，同時(shí)TRAIL還可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞的凋亡，從而幫助機(jī)體抗HBV感染。

綜上，與丙型肝炎病毒感染相比，在沒(méi)有IFN-α/β和IL-15誘導(dǎo)的情況下，急性乙型肝炎病毒感染的早期階段與IL-10的上調(diào)有關(guān)。IL-10的產(chǎn)生可能導(dǎo)致這些患者的外周NK細(xì)胞功能的抑制。然而，HBV感染伴隨的肝臟炎癥與外周和肝內(nèi)NK細(xì)胞的活化緊密有關(guān)，這可能由于細(xì)胞因子IFN-α、IL-12、IL-15和IL-18介導(dǎo)的。在慢性乙型肝炎病毒感染患者中，活化的NK細(xì)胞表達(dá)高水平的TRAIL，并導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷和炎癥；另一方面，是否活化的NK細(xì)胞有助于控制乙型肝炎病毒的復(fù)制目前仍然不清楚。

4 NK細(xì)胞對(duì)自身免疫性肝病的作用機(jī)制

自身免疫性肝病是一組由免疫介導(dǎo)的、以肝臟為相對(duì)特異性免疫損傷器官的慢性肝病， 作為先天免疫的主要成分，NK細(xì)胞在早期防御病毒、細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌和癌細(xì)胞等多方面提供監(jiān)測(cè)。然而，NK細(xì)胞的效應(yīng)功能必須精確控制以防止對(duì)正常自身細(xì)胞的無(wú)意攻擊。在肝臟中，NK對(duì)免疫耐受和免疫防御之間的區(qū)別是至關(guān)重要的，過(guò)多的NK細(xì)胞在維持體內(nèi)平衡方面具有獨(dú)特作用。一旦自我耐受被打破，就會(huì)導(dǎo)致自身免疫性肝病。作為“雙刃劍”，NK細(xì)胞既可以產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子和趨化因子保護(hù)肝臟，同時(shí)也會(huì)被過(guò)度激活改變相關(guān)淋巴細(xì)胞的增殖和活化，損傷肝臟[17]。這提示我們?cè)谂R床治療肝病的過(guò)程中，一定要注意做到NK細(xì)胞的適度活化。

5 NK細(xì)胞在肝癌中發(fā)揮的作用

肝細(xì)胞肝癌 (HCC) 是當(dāng)前世界范圍內(nèi)發(fā)病率及致死率最高的惡性腫瘤之一，其中NK細(xì)胞作為免疫監(jiān)視的一員，在肝癌治療過(guò)程中起到重要作用。肝NK細(xì)胞在腫瘤免疫監(jiān)測(cè)中的重要作用很可能通過(guò)介導(dǎo)穿孔素、顆粒酶、TRAIL和IFN-γ的產(chǎn)生。然而，NK細(xì)胞的腫瘤監(jiān)測(cè)功能在癌前纖維化和肝硬化以及含癌性腫瘤的肝臟中常常受到抑制。例如，與健康受試者相比，HCC患者外周CD56dimNK亞群顯著降低。在這些HCC患者腫瘤浸潤(rùn)的CD56dimNK亞群產(chǎn)生IFN-γ水平以及細(xì)胞毒性也降低。盡管腫瘤內(nèi)CD56+NK細(xì)胞的數(shù)量與肝癌患者的長(zhǎng)期生存率已被證實(shí)有明顯相關(guān)性。但是否CD56dimNK細(xì)胞的減少與患者不良的預(yù)后有關(guān)聯(lián)目前尚不清楚[18]。另外， 研究者已經(jīng)提出了幾種機(jī)制來(lái)解釋HCC中NK細(xì)胞數(shù)量和功能的缺陷，例如，腫瘤周?chē)鷧^(qū)域中浸潤(rùn)的單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)NK細(xì)胞的快速活化，然后這些激活的NK細(xì)胞變得疲憊并最終死亡，這是由CD48/2B4相互作用介導(dǎo)的[19-20]。骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞(MDSCs)也可以與HCC患者中的NK細(xì)胞相互作用。來(lái)自HCC患者的MDSCs以接觸依賴(lài)的方式直接抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子產(chǎn)生[21]。此外，源自HCC的成纖維細(xì)胞引發(fā)NK細(xì)胞功能障礙，其由HCC細(xì)胞產(chǎn)生的吲哚胺2,3-雙加氧酶(IDO)和前列腺素E2(PGE2)介導(dǎo)，并且這兩種天然免疫抑制劑下調(diào)活化的NK受體[22]。總之，NK細(xì)胞功能失調(diào)涉及多種機(jī)制，導(dǎo)致HCC的發(fā)展，NK細(xì)胞數(shù)量的缺乏和NK細(xì)胞功能的缺陷促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視。

基于以上研究，提示我們尋找針對(duì)NK細(xì)胞來(lái)設(shè)計(jì)抗腫瘤免疫療法至關(guān)重要。可以從NK細(xì)胞功能障礙的機(jī)制以及誘導(dǎo)有效的NK細(xì)胞免疫應(yīng)答兩方面入手，該過(guò)程涉及化學(xué)免疫療法，過(guò)繼轉(zhuǎn)移NK細(xì)胞或基因修飾的NK細(xì)胞，基因治療和細(xì)胞因子療法，以及用特異性mAbNK抑制性受體。目前促進(jìn)NK細(xì)胞激活并阻斷抑制性信號(hào)傳導(dǎo)途徑(例如PD-1、CTLA-4和KIR)的聯(lián)合療法，在逆轉(zhuǎn)腫瘤誘導(dǎo)的免疫耐受方面更有效。最近的雙功能治療策略包括刺激兩者通過(guò)誘導(dǎo)I型IFN的產(chǎn)生和靶向抑制腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)基因而激活NK細(xì)胞。另外，尋找NK細(xì)胞有效受體以及受體識(shí)別的腫瘤特異性配體來(lái)治療肝癌也可以成為臨床治療努力的方向。

6 總結(jié)與展望

NK細(xì)胞在抑制病毒性肝炎、肝纖維化和肝癌發(fā)生方面發(fā)揮著重要作用。這些功能表明，NK細(xì)胞的激活可能是治療這些肝臟疾病的新治療策略。事實(shí)上，IFN-α是最有效的NK細(xì)胞活化劑之一，已被廣泛用于治療病毒性肝炎，并已被證明能抑制肝纖維化和腫瘤形成。IFN-α對(duì)這些疾病的療效很可能通過(guò)激活NK細(xì)胞介導(dǎo)的。其他的NK細(xì)胞活化劑，如IL-12和IL-18，已經(jīng)被證明能有效抑制動(dòng)物模型中的肝癌發(fā)生發(fā)展。此外，NK細(xì)胞的刺激還被用于增強(qiáng)NK細(xì)胞抗體依賴(lài)性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(ADCC)，并被用于治療各種類(lèi)型的癌癥。阻斷NK細(xì)胞抑制受體是另一種增強(qiáng)NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的毒性的途徑。因此，破譯NK細(xì)胞的動(dòng)態(tài)變化對(duì)于鑒定其在肝疾病不同階段的作用非常重要，NK細(xì)胞在肝臟疾病中的作用不斷被揭露，靶向NK細(xì)胞來(lái)肝臟疾病將是科研工作者未來(lái)不斷努力的方向。