自然杀伤细胞

自然杀伤细胞 - 概述

自然杀伤细胞

自然杀伤细胞(natural killer cell，NK)是机体重要的免疫细胞，不仅与抗肿瘤、 抗病毒感染和免疫调节有关，而且在某些情况下参与超敏反应和自身免疫性疾病的发生，其发育成熟依赖于骨髓和胸腺微环境。

NK细胞不表达特异性抗原识别受体，是不同于T、B 淋巴细胞的一类淋巴样细胞，可表达多种表面标志，其中多数也可表达于其他免疫细胞表面。临床将TCR-、mIg-、CD56+、CD16+ 淋巴样细胞鉴定为NK 细胞。此外，NK细胞表面还具有多种与其杀伤活化或杀伤抑制有关的受体。

NK细胞属非特异性免疫细胞，它们无需抗原预先致敏，就可直接杀伤某些肿瘤和病毒感染的靶细胞，因此在机体抗肿瘤和早期抗病毒或胞内寄生菌感染的免疫过程中起重要作用。在肿瘤或病毒特异性IgG 抗体存在条件下，NK 细胞也可通过表面IgG Fc 受体（FcγRⅢ）介导，识别杀伤与IgG 抗体特异性结合的肿瘤/病毒感染的靶细胞。此种以IgG 抗体作为中间桥梁，定向介导NK 细胞对靶细胞的杀伤作用，称为抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC）。此外，NK 细胞活化后，还可通过分泌IFN-γ、IL-2 和TNF 等细胞因子发挥免疫调节作用。^[1]

自然杀伤细胞 - 来源

NK细胞确切的来源还不十分清楚，一般认为直接从骨髓中衍生，其发育成熟依赖于骨髓的微环境。小鼠和人的体外实验表明，胸腺细胞在体外IL-2等细胞因子存在条件下培养也可诱导出NK细胞。小鼠脾脏在体内IL-3诱导下可促进NK细胞的分化。NK细胞主要分布于外周血中，占PBMC 5～10％，淋巴结和骨髓中也有NK活性，但水平较外周血低。

由于NK细胞具有部分T细胞分化抗原，如80～90％NK细胞CD2+，20～30％NK细胞CD3+(表达CD3ζ链)，30％NK细胞CD8+(α/α)和75～90％NK细胞CD38+，而且NK细胞具有IL-2中亲和性受体，在IL-2刺激下可发生增殖反应,活化NK细胞可产生IFN-γ，因此一般认为NK细胞与T细胞在发育上关系更为密切。

自然杀伤细胞 - 表型

与T细胞、B细胞相比，NK细胞表面标志的特异性是相对的。人NK细胞mIg-，部分NK细胞CD2、CD3和CD8阳性，表达IL-2受体β链 (P75,CD122)，CD11b/CD18阳性。常用检测NK细胞的标记有CD16、CD56、CD57、CD59、CD11b、CD94和LAK-1。

一种稳定表达在NK和LAK细胞表面的LAK-1分子，120kDa，NK细胞在IL-2条件下培养20天LAK-1仍为阳性，而HNK-1(CD57)和CD16部分消失。LAK的杀伤活性可被抗LAK-1 McAb所抑制。^[2]

自然杀伤细胞 - 受体

自然杀伤细胞

1、KAR（杀伤细胞活化受体）

能广泛识别靶细胞表面的糖类配体，胞浆区有ITAM结构，可转导活化信号，使NK细胞活化产生自然杀伤效应。

2、KIR（杀伤细胞抑制受体）

能识别自身组织细胞表面的MHCⅠ类分子并与之结合，产生抑制信号。该抑制信号在胞内起主导作用，能阻断杀伤信号的转导，保护正常的自身组织细胞不被破坏。

3、IgGFcR（FcγδR，CD16）

可与结合在靶细胞上的IgG结合，产生ADDC效应。^[3]

自然杀伤细胞 - 活化

NK细胞可通过多种途径被活化，包括膜表面的CD2、CD3分子和多种细胞因子。

1. 通过CD3分子的ζ链

NK细胞不表达TCR/CD3复合物，但部分NK细胞表达CD3ζ链，当用CD16抗体刺激NK细胞活化时，ζ链发生酪氨酸磷酸化，引起胞浆内Ca２＋ 浓度升高，IP3水平增加，促进细胞因子合成和ADCC作用。

2. 通过CD2分子

CD2与CD58相互作用或用CD2 McAb刺激可活化NK细胞，CD3 ζ链发生酪氨酸磷酸化。

3. 自然杀伤细胞刺激因子

自然杀伤细胞刺激因子(natural killer cell stimulatory factor, NKSF) 对NK细胞有刺激作用。

IL-2、IL-12、IFN-α、TNF-α以及白细胞调节素(leukoregulin, LR) 对NK细胞的活化和分化有正调节作用， 体外培养时加入上述细胞因子可明显提高NK的杀伤活性。 前列腺素 (PG)E1、E2、D2和肾上腺皮质激素等对NK细胞的活性有抑制作用。

NK细胞表面具有IL-2中亲和性受体，IL-2诱导NK的杀伤活性约需18～24小时。此外，IL-2还可诱导NK细胞的增殖，一般在刺激后3～4天开始发生增殖，其机理为IL-2可诱导NK细胞表达IL-2Rα链，新表达的α链与原先细胞表面的β链和γ链结合形成高亲和性受体,在IL-2存在下刺激NK细胞发生增殖。IL-2诱导NK细胞的活性机理尚不清楚，可能与增加细胞粘附分子的表达，提高对NK抵抗靶细胞的杀伤活性有关，还可能增加NK细胞胞浆中的颗粒以及丝氨酸酯酶mRNA的表达，活化和促进杀伤介质的杀伤作用。

自然杀伤细胞 - 功能

自然杀伤活性

自然杀伤细胞

NK细胞的杀伤活性无MHC限制，不依赖抗体。

NK细胞胞浆丰富，含有较大的嗜天青颗粒，颗粒的含量与NK细胞的杀伤活性呈正相关。NK细胞作用于靶细胞后杀伤作用出现早，在体外1小时、体内4小时即可见到杀伤效应。NK细胞的靶细胞主要有某些肿瘤细胞(包括部分细胞系)、病毒感染细胞、某些自身组织细胞(如血细胞)、寄生虫等，因此NK细胞是机体抗肿瘤、抗感染的重要免疫因素，也参与第Ⅱ型超敏反应和移植物抗宿主反应。

1. 识别靶细胞

NK细胞识别靶细胞是非特异性的，这与CTL识别靶细胞机理不同，但确切的机理尚未明了。现已知淋巴细胞功能相关抗原-1(LFA-1) 与靶细胞表面的细胞间粘附分子-1(ICAM-1)的作用参与NK细胞的识别过程，抗LFA-1或抗ICAM-1 McAb可抑制NK细胞的杀伤活性。此外CD2与LFA-3(CD58)结合以及CD56也可能介导NK细胞与靶细胞的结合。

2. 杀伤介质

(1) 穿孔素: 穿孔素是一种由NK、CTL、LAK等杀伤细胞胞浆颗粒释放的杀伤靶细胞的介质，有关穿孔素的结构和功能参见本章第二节。从胞浆颗粒中纯化的穿孔素在体外能溶解多种肿瘤细胞，抗穿孔素抗体可抑制杀伤活性。IL-2可提高穿孔素基因的转录。IL-6可以促进IL-2对穿孔素基因转录的诱导作用。丝氨酸酯酶可能有活化穿孔素的作用。

(2) NK细胞毒因子: NK细胞可释放可溶性NK细胞毒因子(NK cytotoxic factor, NKCF),靶细胞表面有NKCF受体，NKCF与靶细胞结合后可选择性杀伤和裂解靶细胞。

(3) TNF: 活化的NK细胞可释放TNF-α和TNF-β(LT)，TNF通过①改变靶细胞溶酶体的稳定性，导致多种水解酶外漏；②影响细胞膜磷脂代谢；③改变靶细胞糖代谢使组织中pH降低；④以及活化靶细胞核酸内切酶，降解基因组DNA从而引起程序性细胞死亡等机理杀伤靶细胞。TNF引起细胞死亡过程要明显慢于穿孔素溶解细胞的作用过程。

ADCC

自然杀伤细胞

细胞毒作用简称ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) 。NK细胞表面具有FcγRⅢA，主要结合人IgG1和IgG3的Fc段(Cγ2、Cγ3功能区)，在针对靶细胞特异性IgG抗体的介导下可杀伤相应靶细胞。

IL-2和IFN-γ明显增强NK细胞介导的ADCC作用。以前认为在淋巴细胞中由K细胞介导ADCC，但仍未发现K细胞特异的表面标记，也不能证实K细胞是否属于一个独立的细胞群，很可能NK是介导ADCC的一个主要淋巴细胞群。具有ADCC功能的细胞群除NK外，还有单核细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞和中性粒细胞。

分泌细胞因子

活化的NK细胞可合成和分泌多种细胞因子，发挥调节免疫和造血作用以及直接杀伤靶细胞的作用。

此外，NK细胞可抑制PWM体外诱导B细胞的 分化及抗体应答， 其机理可能通过直接抑制B 细胞或抑制辅佐细胞的抗原提呈作用。 NK细胞通过自然杀伤和ADCC发挥的细胞毒作用，在机体抗病毒感染、免疫监视中起重要作用。

(1) 抗病毒感染：NK可选择性地杀伤病毒感染的靶细胞。

由辅佐细胞或NK细胞所产生 的IFN可协同NK的抗病毒作用，而对正常细胞 有保护作用。另一方面，病毒感染细胞表面的 病毒抗原和其它表面分子使得其对NK的杀伤细 胞作用变得更加敏感。在体外，NK可溶解疱疹 病毒、牛痘病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、巨细胞病毒和流感病毒感染的靶细胞。体内试验表明， NK低活性小鼠品系对某些病毒感染更加敏感；注射抑制NK细胞的抗Asialo GM1抗体可加重小鼠流感病毒性肺炎。此外，NK细胞在体外还可杀伤某些细菌、真菌、原虫等，可能与NK细胞释放某些杀伤介质有关。

(2)NK细胞在免疫监视、杀伤突变的肿瘤细胞可能比T细胞具有更重要的作用。

某些疾病如Chediak-Higashi或X性联淋巴增殖综合征患者， 由于NK功能缺陷对恶性淋巴细胞增殖疾病特别易感。(3)参与骨髓移植后移植物抗白血病效应 (graft-versus-leukemia effect,GVL): 在体外NK细胞可杀伤某些淋巴样和髓样白血病细胞。骨髓移植后数周内，来自供体的NK细胞在PBL中占相当高的比例。 此外，在体内NK细胞还可杀伤某些不成熟细胞如骨髓干细胞、胸腺细胞亚群等。

自然杀伤细胞 - 临床应用

异基因造血干细胞移植

NK细胞的移植物抗白血病(GVL)作用 KIR不相合的异基因造血干细胞移植在根治急性白血病方面疗效确切，已应用于临床。在异基因造血干细胞移植中，如果供受者之间存在HLAC等位基因不相合，则供者的KIR不能识别受者相应的HLA配体，抑制信号被阻断，NK细胞被激活，攻击宿主的肿瘤细胞，产生移植物抗白血病(GVL)效应。

与自身免疫疾病

研究表明自身反应性T细胞与多种自身免疫性疾病的发生发展密不可分，NK细胞既可促进反应性T细胞的增殖分化，也可抑制反应性T细胞，从而影响自身免疫性疾病的发生发展。

KIR与妊娠

 妊娠期间蜕膜的NK细胞能通过其抑制型和激活型受体选择性地识别滋养层HLA I等位基因的表达产物，并提供自身信号去控制NK细胞的应答，从而调节胎儿和母体连结处的免疫应答，在同种异体识别机制中起着重要的作用。研究表明，KIR可能参与植入位点母体对胎儿的同种异体识别。大多KIR能识别HLAC分子表面特殊的抗原决定簇，既能激活NK细胞，也能中断激活信号从而抑制NK细胞的功能。KIR表达在蜕膜NK细胞上，其识别的HLAC分子表达于滋养层上，KIR通过与滋养层HLAC相互作用和提供滋养层损伤入侵信号而在妊娠期间起调节作用。Varla Leftherioti等对不明原因的自发性流产进行调查中也证实了此观点。^[4]