NKT细胞研究进展

1、NKT细胞研究进展【关键词】 NKT细胞 CD1d分子 细胞因子NKT细胞(CD1ddependent natural killerlike T cells)作为一类新型的免疫调节细胞, 其主要特征为T细胞受体(TCR)基因表达的恒定性、 CD1d的限制性以及细胞因子产生的迅速、 高水平性。NKT细胞既能增强免疫反应又能抑制免疫反应, 从而在抗肿瘤、 抗感染、 抑制自身免疫性疾病及移植耐受中发挥重要的作用。现就近年来有关NKT细胞的研究进展综述如下。1 NKT细胞的命名 于1987年在小鼠中首次发现NKT细胞之后, NKT细胞定义为既表达TCR又表达NK1.1（NKRP1c或CD161c）的一

2、类淋巴细胞, 而命名为NK1.1+T细胞(natural killer T cells)。随着研究的逐渐深入, 发现此命名并不准确, 因为在人类并不是所有表达CD161的T细胞都是NKT细胞, 也并不是NKT细胞均表达CD161。在小鼠中除C57BL/6小鼠外其他小鼠并不表达NK1.1, 一些其他的T细胞（包括传统的病毒特异性的CD8+T细胞）能诱导表达NK1.1。而且NKT细胞虽然能表达穿孔素、 FasL及其他受体（例如NKG 2D）, 但自然杀伤的细胞毒活性并不是NKT细胞的主要效应机制, 因此更为准确的命名为CD1d依赖的自然杀伤样的T细胞(CD1ddependent natural k

3、illerlike T cells)1。2 NKT细胞的发生及发育 NKT细胞产生于围产期的胸腺, 由CD4+CD8+双阳性细胞偏离于主流的T细胞分化途径而分化产生2。 NKT细胞在胸腺经历了复制周期, 因此这部分数目非常少的经历随机TCR重排形成恒定的TCR链的细胞在出生3周后增殖至有意义的水平。其阳性选择是由表达CD1d的骨髓衍生的细胞而不是胸腺皮质上皮细胞介导, 这是NKT细胞的特殊性。在骨髓衍生的表达CD1d的细胞中胸腺细胞已基本被认定为阳性选择至关重要的细胞。在成熟晚期阶段NKT细胞表达几种分子, 包括IL7R、 CD24、 DX5、 NK1.1和Ly49家族NKR。NK1.1表达的

4、诱导可以发生在胸腺, 但大部分从胸腺移出的细胞NK1.1为阴性, 表明NKT细胞的最终成熟阶段也可发生在外周血。3 NKT细胞的分型 目前所指的NKT细胞均为CD1d限制性, 根据TCR (小鼠V14J18, 人类V24J18) 的表达与否, 而将NKT细胞分为V14J18+型NKT细胞和V14J18NKT细胞, 通常所说的NKT细胞即为型NKT细胞1。 根据NK1.1的表达与否将NKT细胞分为如下2型: (1)NK1.1+ NKT细胞: 根据CD4、 CD8的表达与否, 小鼠的此类NKT细胞分为CD4+和(CD4-CD8-) DN 2个亚群。人类的NKT细胞分为CD4+、 CD8+和(CD4

5、-CD8-) DN 3个亚群。(2)NK1.1-NKT细胞: 此类细胞大多表达CD4。目前研究认为: 在胸腺NK1.1-NKT细胞是NK1.1+NKT细胞的前体, 有可能在外周血继续成熟2。然而在体外实验中观察到NK1.1+NKT细胞在GalCer刺激后出现NK1.1的表达下调, 而表现为NK1.1-, 所以NK1.1-NKT细胞又可能为体内接受刺激后的细胞。基于上述研究, 目前认为NK1.1的表达与否与下列因素有关: 遗传背景、 NKT细胞是否成熟、 是否被刺激及其组织定位。 各不同物种、 不同器官中NKT细胞亚群的比例、 功能及所分泌的细胞因子均不同3。Hammond等的研究表明: 小鼠的

6、CD4+和(CD4-CD8-) DN NKT细胞各以不同的比例存在于不同的组织中, 并且有着不同的效应功能。在体外实验中antiCD3刺激下CD4+NKT细胞产生大量的IL4。Baev等4的研究表明, 在人类CD4+NKT细胞产生Th0样的细胞因子IL4和IL13以及IFN, 而CD4-CD8-NKT和CD8+NKT细胞产生Th1样的细胞因子IFN。并且各亚群细胞在趋化因子受体(如CCR5或CCR6)、 NK细胞受体(如CD94或NKG2D), 介导细胞毒分子(如FasL、 TNF、 穿孔素)的表达模式方面也有所不同, 并影响了各自的功能。Rossignol等对CD4+NKT和CD4-CD8-

7、NKT细胞在促Th2活性方面（通过其促自身的B细胞分泌免疫球蛋白的能力）进行了比较, 结果显示, CD4+NKT细胞促进B细胞分泌IgG和IgE（不包括IgM）, 即发挥了促Th2样活性, 而CD4-CD8-NKT细胞却不能。CD4+NKT细胞主要表达CD127 (IL7受体), 而CD4-NKT细胞主要表达CD122 (IL2/IL15受体共用链), 因此CD4+NKT细胞主要对IL7起反应, 而CD4-NKT细胞主要对IL15起反应。同一亚群的NKT细胞由于所在的器官不同行使不同的功能, 如肝脏中的(CD4-CD8-) DN NKT细胞主要表现为抗肿瘤的活性; 而胸腺中的(CD4-CD8-

8、) DN NKT细胞主要表现为免疫调节的活性。4 NKT细胞的分布 在传统T细胞所分布的各组织中都有NKT细胞的分布, 但其主要分布于肝、 骨髓、 胸腺、 脾及外周血中, 此外脐血中也含有一定数量的NKT细胞。各器官所含有的NKT细胞的比例、 分型及激活后的表型亦不同。其中肝脏中NKT细胞占总T细胞的30%50%, 骨髓中可占总T细胞的20%30%, 在成熟胸腺细胞中则占到10%20%, 在脾细胞中占到0.5%1%, 而在外周血中仅占0.1%0.5%。CD4+NKT细胞在胸腺及脐血NKT细胞中所占的比例为90%, 而外周血中只占40%。5 NKT细胞的免疫活化 NKT细胞的抗原识别与传统的T细

9、胞不同, 不能识别由经典的MHC、 类分子提呈的抗原肽, 而只识别由细胞表面CD1d分子提呈的脂类、 蛋白质抗原5, 在这些抗原的刺激下NKT细胞被激活, 并迅速的产生IL4、 IFN、 IL10、 IL13等细胞因子, 从而在抗肿瘤、 抗感染、 抑制自身免疫性疾病及移植免疫中发挥重要的作用。5.1 NKT细胞的自身配体及合成的配体 最早, 人们从海绵提取物中发现GalCer（半乳糖神经酰胺）, 其能特异性的激活NKT细胞。之后于1993年由日本的Kirin Brewery公司首次合成并命名为AGLs, 并相继出现其类似物AGL582, 命名为KRN 7000, 以及其衍生物GalCer、 O

10、CH、 CGalCer、 C202。此期间发现NKT细胞的蛋白质抗原SEB（金黄色葡萄球菌肠毒素B）及天然抗原5, 如寄生虫的糖基磷脂酰肌醇、 分枝杆菌胞壁的磷脂酰肌醇甘露糖等。于2004年Zhou等发iGb3(isoglobotrihexosylceramide)为NKT细胞的天然配体, 在NKT细胞从主流T细胞前体池的成熟过程中的阳性选择中起到重要的作用6。于2007年Porubsky等对iGb3进一步研究, 结果表明, 其作为天然配体在NKT细胞的阳性选择中确实起到作用, 但在其缺失时可被其他的抗原代替, 而不影响NKT细胞的阳性选择7。5.2 NKT细胞的免疫活化 NKT细胞的表面表达

11、近期激活或记忆T细胞的特征标志CD44hi CD62LCD69+, 在GalCer等抗原的刺激下, 其与CD1d、 TCR形成三联体激活NKT细胞, NKT细胞数目增加, 并同时迅速的产生大量的IL4、 IFN、 IL10、 IL13等细胞因子, 并或者通过细胞间直接接触的作用方式, 而作用于NK细胞、 B细胞、 DC细胞和T细胞, 从而影响了整个免疫网络。 NKT细胞在接受刺激后所分泌的细胞因子受下列因素影响: (1)不同的NKT细胞亚群所分泌的细胞因子不同。CD4+NKT细胞在丝裂原的刺激下同时分泌Th1和Th2细胞因子, 而CD4-CD8-和CD8+NKT细胞主要产生Th1样的细胞因子,

12、 例如IFN和TNF。在小鼠NKT细胞中CD4的表达与否与Th2细胞因子的表达增加与否相关。但细胞内细胞因子染色实验显示, 大部分NKT细胞均组成性的同时表达IL4及IFN mRNA, 因此NKT细胞对Th1和Th2细胞因子的调节部分可能发生于转录后时相8, 然而NKT细胞这种细胞因子调节的模式尚不清楚。同时CD4+和CD4-NKT细胞亚群所表达的趋化因子受体也明显不同, 表明它们各自的转移和归巢的特性亦不同9, 10。(2)NKT细胞接受的刺激的不同, CD1d/配体与TCR结合的亲和力的不同均可导致分泌的细胞因子的不同。如KRN7000促使NKT细胞同时分泌Th1和Th2细胞因子, 而OC

13、H偏向分泌Th2细胞因子; 自身CD1d/配体与TCR的亲和力较低, 刺激NKT细胞后使其持续的偏向分泌Th2细胞因子而在内环境的稳定的情况下维持对自身的耐受。(3)NKT细胞接受刺激时所处的微环境对其受刺激后所分泌的细胞因子有着重要的影响, 其中微环境中的细胞因子及抗原提呈细胞（APC）的性质是2个重要因素。如IL12、 IL15促进Th1型细胞因子的分泌, IL7促进Th2型细胞因子的分泌; 非专职APC(如胃肠道上皮细胞、 皮肤角质细胞、 肝细胞)促进Th2型细胞因子的分泌11。 激活的NKT细胞几乎对所有的血细胞, 包括NK细胞、 DC细胞、 B细胞及T细胞均有所作用。在GalCer合

14、成抗原的刺激下, NKT细胞促使DC细胞的成熟, 在应用GalCer 24 h后DC细胞的成熟标志MHCII类分子、 CD40、 CD80和CD86表达上调, 但多次注射GalCer后上述DC细胞的表面标志下调至未刺激时水平12。通过CD40LCD40的相互作用, 刺激DC细胞释放IL12; 促进NK细胞的增殖, 并增加NK细胞的IFN的分泌及其细胞毒活性; 同时能促进B细胞的增殖及产生免疫球蛋白, 在MHC-/-的小鼠模型中显示NKT细胞能代替传统的CD4+T细胞辅助B细胞分泌免疫球蛋白, 并且可见到在缺乏NKT细胞的老鼠中循环抗体的衰退要加。NKT细胞分泌的IL4上调外周血B细胞的激活标志

15、CD69, 并能影响CD4+T细胞的细胞因子的分泌, 扩大CD8+T细胞对蛋白抗原的反应。NKT细胞还可以以细胞间直接接触的方式促进调节性细胞(Treg cells)的增殖13。6 NKT细胞与疾病 NKT细胞既有增强免疫反应又有抑制免疫反应的双向免疫调节功能, 因此与多种疾病如肿瘤、 自身免疫性疾病及移植耐受等密切相关。目前研究发现NKT细胞在某些肿瘤患者（如前列腺癌、 多发性骨髓瘤等）及自身免疫性疾病患者（如糖尿病、 多发性硬化、 类风湿性关节炎、 特发性血小板减少性紫癜、 再生障碍性贫血等）中数目减少, 并且在肿瘤患者中NKT细胞分泌IFN的能力降低14。在小鼠肿瘤模型中NKT细胞的抗肿

16、瘤作用已非常明确。David等在肿瘤患者体内扩增NKT细胞的研究, 以及Ishikawa等在晚期肺癌患者的期临床试验表明患者体内应用GalCer后NKT细胞数目明显增加, 从而起到抗肿瘤的作用15, 16。现认为NKT细胞抗肿瘤作用的主要机制为: NKT细胞在自身配体及合成配体的刺激下, 其表面的IL12R活化, 刺激DC细胞分泌大量的IL12, 并促使未成熟DC细胞的分化及成熟, 而其本身迅速、 大量的分泌IFN, 同时IFN作用于NK细胞促使NK细胞亦分泌大量的IFN, DC细胞分泌的IL12作用于初始CD4+T细胞, 使其向Th1极化, 上述因素共同作用而介导了抗肿瘤作用17。在小鼠的自

17、身免疫性疾病模型（如型糖尿病、 实验性自身脑脊髓膜炎等）中已表明NKT细胞在疾病的发生及治疗中起到了重要的作用, 通过应用GalCer刺激NKT细胞, 使其数目增加的同时, 极化分泌IL4、 IL10等Th2细胞因子而起到治疗自身免疫性疾病的作用。NKT细胞在移植耐受中的作用亦不容忽视。在小鼠的肝移植、 心脏移植、 胰岛移植及ACAID（前房相关免疫偏离）模型中均证实了NKT细胞在移植耐受中的重要作用18。同时在小鼠GVHD模型研究中表明: 来源于供鼠骨髓中的NKT细胞能抑制外周血干细胞移植后所发生的GVHD19, 将供鼠的NKT细胞体外扩增后输注给受体鼠, 进一步减轻了GVHD并维持了长期的

18、混合嵌合体20, 另外应用GalCer刺激受体鼠的NKT细胞, 使其数目增加的同时, 诱导IL4、 IL10的产生, 从而通过细胞因子介导或细胞间直接接触的方式而抑制GVHD。7 结语 NKT细胞以双刃剑的方式调节着免疫系统,越来越引起人们的关注, 对NKT细胞的免疫活化及与疾病的关联的进一步研究将为人们在抗肿瘤、 抗自身免疫性疾病及移植耐受中提供一新的有效的治疗手段, 具有广泛的应用前景。【参考文献】 1 Godfrey DI, Macdonald HR, Kronenberg M, et al. NKT cells: whats in a name?J. Nat Rev Immunol,

19、2004, 4(3): 231-237.2 Kronenberg M, Engel I. On the road: progress in finding the unique pathway of invariant NKT cell differentiationJ. Curr Opin Immunol, 2007, 19(2): 186-193.3 Kronenberg M, Gapin L. The unconventional lifestyle of NKT cellsJ. Nat Rev Immunol, 2002, 2(8): 557-568.4 Baev DV, Peng X

20、H, Song L, et al. Distinct homeostatic requirements of CD4+ and CD4- subsets of V24invariant natural killer T cells in humansJ. Blood, 2004, 104(13): 4150-4156.5 Ragin MJ, Sahu N, August A. Differential regulation of cytokine production by CD1drestricted NKT cells in response to superantigen staphyl

21、ococcal enterotoxin B exposureJ. Infect Immun, 2006, 74(1): 282-288.6 Zhou D, Mattner J, Cantu C, et al. Lysosomal glycosphingolipid recognition by NKT cellsJ. Science, 2004, 306(5702): 1786-1799.7 Porubsky S, Speak AO, Luckow B, et al. Normal development and function of invariant natural killer T c

22、ells in mice with isoglobotrihe xosylceramide (iGb3) deficiencyJ. Proc Natl Acad Sci USA, 2007, 104(14): 5977-5982.8 Wang ZY, Kusam S, Munugalavadla V, et al. Regulation of Th2 cytokine expression in NKT cells: unconventional use of Stat6, GATA3, and NFAT21J. J Immunol, 2006, 176(2): 880-888.9 Lee P

23、T, Benlagha K, Teyton L, et al. Distinct functional lineages of human V24 natural killer T cellsJ. J Exp Med, 2002, 195(5): 637-641.10 Thomas SY, Hou R, Boyson JE, et al. CD1drestricted NKT cells express a chemokine receptor pro of Th1type inflammatory homing cellsJ. J Immunol, 2003, 171(5): 2571-25

24、80.11 Yu KO, Porcelli SA.The diverse functions of CD1drestricted NKT cells and their potential for immunotherapyJ. Immunol Lett, 2005, 100(1): 42-55.12 Kojo S, Seino K, Harada M, et al. Induction of regulatory properties in dendritic cells by V14NKT cellsJ. J Immunol, 2005, 175(6): 3648-3655.13 Kron

25、enberg M. Toward an understanding of NKT cell biology: progress and paradoxesJ. Annu Rev Immunol, 2005, 23(1): 877-890.14 Yonedaa K, Moriia T, Niedab M, et al. The peripheral blood V24+NKT cell numbers decrease in patients with haematopoietic malignancyJ. Leukemia Res, 2005, 29(2): 147-152.15 Ishikawa A, Motohashi S, Ishikawa E, et al. A phase I study of alphaGalactosylceramide (KRN7000)pulsed dendritic cells in patients with advanced and recurrent nonsmall cell lung cancerJ. Clin Cancer Res, 2005, 11(5): 1910-1917.16 Chang D, Osman K, Connolly J, et al. Sustained expansio