CD11b和CD27定義人類NK細胞新亞群的研究進展

楊梅，劉勇

中國醫(yī)科大學附屬盛京醫(yī)院,沈陽110004

自然殺傷細胞(NK)是一群異質(zhì)性的細胞，隨著CD56的發(fā)現(xiàn)，人類NK細胞被劃分成不同功能性亞群[1]。然而，嚙齒類動物NK細胞不表達CD56抗原，因此對小鼠NK細胞生物學與人類NK細胞生物學進行聯(lián)系并將這些信息轉(zhuǎn)換成臨床實踐仍較困難[2]，但小鼠NK細胞的發(fā)育又常被作為前提來研究[3]。因此研究者們不斷探索NK細胞新的分群方法，以便于發(fā)現(xiàn)更好的功能性分群標志物。Hayakawa等[2]研究發(fā)現(xiàn)，CD27可將小鼠和人類的NK細胞進行功能性分群。Fu等[4]研究發(fā)現(xiàn)，CD11b和CD27可將人類NK細胞定義為四個功能性亞群，這種新型分群方式不但能將NK細胞劃分為四個更加精細、功能迥異的細胞亞群，同時有利于統(tǒng)籌分析來自人和鼠的NK細胞免疫參數(shù)，便于利用小鼠模型重塑疾病模型探索NK細胞作用機制[5]?，F(xiàn)就NK細胞亞群進展、CD11b和CD27生物學性質(zhì)、CD11b和CD27定義的人類NK細胞新亞群功能性質(zhì)及新亞群的應用四個方面，對該亞群的性質(zhì)、功能及應用情況綜述如下。

1 NK細胞亞群進展

將NK細胞細分為功能性亞群起源于上世紀八十年代Lanier等的研究，隨后在上世紀九十年代末，由于CD56的發(fā)現(xiàn)將人類NK細胞重新劃分不同功能性亞群。人類NK細胞亞群既往根據(jù)CD56分子異構(gòu)體的密度大小，劃分為兩個亞群，分別為CD56dim、CD56bright亞群[1]。人類外周血NK細胞約90%為CD56dimNK亞群，10%為CD56brightNK亞群，CD56dimNK細胞亞群與CD56bright亞群相比具有更多的自然殺傷毒性，表達高水平的Ig樣NK細胞受體及FCγ受體Ⅲ(CD16)；相反，CD56bright亞群在活化后產(chǎn)生大量的細胞因子，但細胞毒性較低，且CD16dim或者CD16-[6,7]。

Hayakawa等[2]在小鼠中發(fā)現(xiàn)了NK細胞新的亞群——CD27將成熟NK細胞劃分為兩個亞群，不同的亞群具有不同的反應和遷移能力。CD27lowNK細胞亞群具有很高的刺激閾值，受NK細胞抑制受體緊密調(diào)節(jié)，CD27highNK細胞亞群表現(xiàn)出較好的效應功能、不同的組織分布和趨化因子反應性，以及和樹突狀細胞高效的相互作用。該研究還發(fā)現(xiàn)CD27low、CD27high兩個NK亞群伴有不同細胞表型，亦存在人類外周血中。該研究為區(qū)別CD56提供了NK細胞亞群新的定義，提供了第一個功能性區(qū)分小鼠成熟NK細胞亞群，且為小鼠和人類NK細胞免疫反應和疾病提供了一個平臺[4]。相繼陸續(xù)有研究報道了應用CD27作為區(qū)分人類NK細胞亞群的標志物[8,9]。

Fu等[4]首次報道應用CD11b和CD27來反映人類NK細胞不同亞群和功能特異性，并且得到廣泛應用，發(fā)現(xiàn)CD11b與CD27定義的人類NK細胞亞群在肺癌[10]、肝癌[11]等腫瘤中發(fā)生明顯變化，提供了腫瘤發(fā)生發(fā)展新的機制。研究發(fā)現(xiàn)，該亞群在反復流產(chǎn)的患者體內(nèi)發(fā)生明顯變化，為反復流產(chǎn)提供了新的線索。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在病毒感染如HBV感染中[5]該亞群發(fā)生變化，為體內(nèi)病毒感染提供了新思路。

2 CD11b和CD27生物學性質(zhì)

分化簇11b(CD11b)是一種細胞表面受體，選擇性表達于白細胞上，亦被稱為整合素αM(ITGAM)、補體成分3受體α鏈(CR3a)、吞噬細胞-1抗原α亞單位或吞噬細胞受體1α亞單位(MAC1a)[12]。CD11b參與細胞活化、趨化作用、細胞毒作用、吞噬作用及調(diào)節(jié)白血病細胞與微環(huán)境之間的相互作用，通過結(jié)合它的配體[如未活化補體成分3b(iC3b)、細胞間黏附分子(ICAM)、纖維蛋白原、葡聚糖、凝固因子X]發(fā)揮作用。CD11b的活化驅(qū)動抗腫瘤的先天免疫[13]。在慢性NK細胞淋巴細胞增多癥(CNKL)中，NK細胞功能降低與表面表達CD11b減少有關(guān)，CD11b顯著性減少可能損壞了細胞殺傷功能所需而建立的細胞與細胞之間的黏附[14]。

CD27是連接二硫化物的120 kDⅠ型跨膜蛋白，表達于T淋巴細胞、部分的NK和B細胞上[15]。CD27是腫瘤壞死因子受體超家族(TNFR)成員之一。CD27誘導共刺激信號，活化NF-κB，促進生存，加強TCR調(diào)節(jié)的增殖信號，并且增加了效應功能[16]，被定義為T細胞和B細胞的共刺激分子。CD27表達受IL-15的控制，CD27的下調(diào)特異性受其配體CD70所誘導。CD27分子與配體的相互作用可調(diào)節(jié)T細胞活化信號，尤其在CD4+CD45RA+RO-幼稚T細胞上，CD27作為信號轉(zhuǎn)導分子，能給處于預激中的活化幼稚T細胞提呈共刺激信號，這個信號對于預激T細胞長期生存所必需，且對于產(chǎn)生T細胞免疫較為重要，然而持續(xù)的CD27信號會導致T細胞的消耗[17]。因此，CD27信號要么導致T細胞功能提升，要么導致T細胞功能紊亂，這可能依賴于CD27配體CD70表達的數(shù)量、耐受和持續(xù)時間[17,18]。

3 CD11b和CD27定義的人類NK細胞新亞群功能性質(zhì)

最早CD27和CD11b能被用來區(qū)分小鼠NK細胞的四個亞群，且定義不同成熟水平[10]。在小鼠中，NK細胞可被分為CD27lowCD11blow、CD27highCD11blow、CD27highCD11bhigh和CD27lowCD11bhigh。分化的過程大致為CD27highCD11blow到CD27highCD11bhigh最后為CD27lowCD11bhigh。目前發(fā)現(xiàn)在人類，約6%的外周血NK細胞表達CD27，14%的CD27+NK細胞存在于骨髓中，>30%的CD27+NK細胞存在于脾和扁桃體[5]。根據(jù)CD11b和CD27定義的人類NK細胞亞群，分別為CD11b-CD27-、CD11b-CD27+、CD11b+CD27+、CD11b+CD27-。90%外周血NK細胞為CD11b+CD27-亞群，而臍帶血80%為CD11b+CD27-、20%為CD11b+CD27+，蛻膜組織中約60%為CD11b-CD27-NK、20%為CD27+NK細胞。NK細胞殺傷功能亞群主要為CD56dimNK或CD11b+CD27-NK，NK細胞耐受功能亞群主要為CD56brightNK或CD11b-CD27-NK細胞，NK細胞調(diào)節(jié)功能亞群主要是CD56brightNK或CD27+NK[5]。

CD11b和CD27可反映人類NK細胞不同的亞群和功能特異性。通過CD11b和CD27定義的人類NK細胞亞群反映了不同階段，這些階段亦可能與NK細胞效應功能相關(guān)，同時每個亞群有獨特的功能和表型特性。CD11b-CD27-NK表現(xiàn)出未成熟的免疫表型和潛在的分化，CD11b-CD27+NK和CD11b+CD27+NK細胞表現(xiàn)出產(chǎn)生細胞因子的高能力，CD11b+CD27-NK表現(xiàn)出較高的細胞溶解功能。在體外，用IL-2刺激NK細胞，可導致CD11b-CD27-NK向其他三個亞群分化，IL-15與IL-2相比刺激其發(fā)育的功能是不充分的。這個研究為人類NK細胞在不同發(fā)育階段有特異性功能作用和可能反映人類NK細胞發(fā)育新的模型提供了證據(jù)[6]。

4 CD11b和CD27定義的人類NK細胞新亞群的應用

傅斌清等研究團隊首次報道CD11b和CD27定義的人類NK細胞新亞群并且將該亞群應用到非小細胞肺癌的研究中，發(fā)現(xiàn)CD11b-CD27-NK百分比與肺癌疾病進展、腫瘤大小呈正有關(guān)，提供了腫瘤逃脫NK細胞調(diào)節(jié)腫瘤免疫的新機制。隨后又有研究者發(fā)現(xiàn)，肝臟浸潤的CD11b-CD27-NK亞群與肝癌中NK細胞的免疫紊亂及腫瘤進展有關(guān)[11]。研究發(fā)現(xiàn)，大量的CD11b-CD27-NK細胞亞群存在于腫瘤組織中，這個亞群暗示了腫瘤浸潤性組織(TINK)細胞是一個未成熟和未活化的免疫表型。然而，在肺癌患者外周血中CD11b和CD27定義的亞群與健康對照者相比無統(tǒng)計學差異。由于腫瘤浸潤組織CD11b-CD27-NK細胞的頻率與腫瘤的階段和大小呈正相關(guān)，用小鼠Lewis肺癌模型確定了腫瘤浸潤CD11b-CD27-NK細胞與肺癌進展的相關(guān)性[10]。在腫瘤微環(huán)境中，NK細胞功能通過多種途徑被抑制，導致腫瘤的逃逸[19]，基于NK細胞的免疫治療將成為治療腫瘤的突破點，因此該新亞群的發(fā)現(xiàn)與應用將有利于挖掘腫瘤發(fā)生發(fā)展及治療的新機制。傅斌清等研究團隊在第九屆全國免疫學學會中報道，在妊娠模型中，CD11b-CD27+NK亞群分泌IFN-g和IL-1RA，抑制母胎界面里的Th17等炎性細胞，從而維持母胎耐受和免疫平衡。反復流產(chǎn)患者的蛻膜組織中NK細胞減少，CD11b-CD27+NK亞群比例減低，導致免疫平衡紊亂，打破母胎耐受。在HBV病毒攜帶的小鼠肝臟中發(fā)現(xiàn)，CD11b-CD27-NK亞群顯著增多，而CD11b+CD27-NK亞群顯著減少，提示具有殺傷功能亞群減少，抑制病毒清除，導致病毒的慢性感染，為HBV慢性感染提供了新思路[5]。研究發(fā)現(xiàn)，CD11b與CD27定義的T細胞亞群和HIV疾病進展存在顯著相關(guān)性[20]，CD11b和CD27定義的NK細胞亞群在HIV中如何變化有待進一步探究。除此之外，CD11b-NK細胞亞群在哮喘疾病中顯著增加，且CD11b-CD27-NK細胞是產(chǎn)生Th2細胞因子的主要NK亞群[21]。

NK細胞的發(fā)育受多種因素的調(diào)節(jié)，其中IL-15-JAK-STAT通路對促進NK細胞的發(fā)育較為重要，STAT5缺乏顯著減少NK細胞數(shù)量并終止NK細胞的成熟[22]。IL-15依賴的轉(zhuǎn)錄因子Blimp-1對于NK細胞成熟非常重要，其特點是降低CD27表達，促進CD11b表達[23]。TGF-β通過限制IL-15通路從而抑制NK細胞成熟[24]。CD11b的降低、CD11b-CD27-NK亞群的增加機制如何，首先考慮到的是TGF-β，因為它限制IL-15通路從而抑制NK細胞成熟且可下調(diào)GATA-3，GATA-3缺乏的骨髓NK細胞表現(xiàn)出CD11blow的免疫表型，然而非小細胞癌患者血清中TGF-β水平與健康對照者比較差異無統(tǒng)計學意義，因此排除了其影響[10]。ICAM-1是CD11b/CD18(亦稱為Mac-1和CR3)的配體，ICAM-1和CD11b/CD18整合素之間的相互作用在白細胞遷移、免疫突觸形成和共刺激中起重要作用[25]。人類腺癌(ADC)來源的A549和小鼠LLC細胞表達較少的表面ICAM-1，相反,惡性胸腔積液和A549上清液中存在高濃度的可溶性ICAM-1(sICAM-1)，提示在腫瘤環(huán)境中存在高水平的sICAM-1。人類腫瘤分泌的sICAM-1可能阻斷ICAM-1和CD11b/CD18的相互作用，導致表達在NK細胞上的CD11b發(fā)生下調(diào)，CD27-CD11b-NK細胞積聚[10]。最新研究發(fā)現(xiàn)，IL-17通過SOCS3使NK細胞對IL-15的刺激不敏感，從而抑制NK細胞最終成熟，使NK細胞抗腫瘤、抗感染功能受限[26]。

綜上所述，CD11b和CD27定義的人類NK細胞亞群將人類NK細胞劃分為四個功能性亞群，與NK細胞殺傷、調(diào)節(jié)及耐受有關(guān)。該四種亞群在多種疾病中發(fā)生變化，與疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān),然而不同疾病中亞群變化的機制仍需進一步探索。