自然殺傷細(xì)胞
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自然殺傷細(xì)胞(natural killer cell，NK)是機(jī)體重要的免疫細(xì)胞，不僅與抗腫瘤、 抗病毒感染和免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，而且在某些情況下參與超敏反應(yīng)和自身免疫性疾病的發(fā)生。
目錄 |
NK細(xì)胞的來源
NK細(xì)胞確切的來源還不十分清楚，一般認(rèn)為直接從骨髓中衍生，其發(fā)育成熟依賴于骨髓的微環(huán)境。小鼠和人的體外實驗表明，胸腺細(xì)胞在體外IL-2等細(xì)胞因子存在條件下培養(yǎng)也可誘導(dǎo)出NK細(xì)胞。小鼠脾臟在體內(nèi)IL-3誘導(dǎo)下可促進(jìn)NK細(xì)胞的分化。NK細(xì)胞主要分布于外周血中，占PBMC 5～10％，淋巴結(jié)和骨髓中也有NK活性，但水平較外周血低。
由于NK細(xì)胞具有部分T細(xì)胞分化抗原，如80～90％NK細(xì)胞CD2+，20～30％NK細(xì)胞CD3+(表達(dá)CD3ζ鏈)，30％NK細(xì)胞CD8+(α/α)和75～90％NK細(xì)胞CD38+,而且NK細(xì)胞具有IL-2中親和性受體，在IL-2刺激下可發(fā)生增殖反應(yīng),活化NK細(xì)胞可產(chǎn)生IFN-γ，因此一般認(rèn)為NK細(xì)胞與T細(xì)胞在發(fā)育上關(guān)系更為密切。
NK細(xì)胞的表型
與T細(xì)胞、B細(xì)胞相比，NK細(xì)胞表面標(biāo)志的特異性是相對的。人NK細(xì)胞mIg-,部分NK細(xì)胞CD2、CD3和CD8陽性，表達(dá)IL-2受體β鏈 (P75,CD122)，CD11b/CD18陽性。目前常用檢測NK細(xì)胞的標(biāo)記有CD16、CD56、CD57、CD59、CD11b、CD94和LAK-1(見表7-10)。
最近發(fā)現(xiàn)的一種穩(wěn)定表達(dá)在NK和LAK細(xì)胞表面的LAK-1分子，120kDa，NK細(xì)胞在IL-2條件下培養(yǎng)20天LAK-1仍為陽性，而HNK-1(CD57)和CD16部分消失。LAK的殺傷活性可被抗LAK-1 McAb所抑制。
表7-10 檢測人NK細(xì)胞常用的標(biāo)志
表7-11 NK細(xì)胞和其它細(xì)胞毒效應(yīng)細(xì)胞的表面標(biāo)志(％)
NK細(xì)胞的活化
NK細(xì)胞可通過多種途徑被活化，包括膜表面的CD2、CD3分子和多種細(xì)胞因子。
1. 通過CD3分子的ζ鏈 NK細(xì)胞不表達(dá)TCR/CD3復(fù)合物，但部分NK細(xì)胞表達(dá)CD3ζ鏈，當(dāng)用CD16抗體刺激NK細(xì)胞活化時，ζ鏈發(fā)生酪氨酸磷酸化，引起胞漿內(nèi)Ca2＋ 濃度升高，IP3水平增加，促進(jìn)細(xì)胞因子合成和ADCC作用。
2. 通過CD2分子 CD2與CD58相互作用或用CD2 McAb刺激可活化NK細(xì)胞，CD3 ζ鏈發(fā)生酪氨酸磷酸化。
3. 自然殺傷細(xì)胞刺激因子 自然殺傷細(xì)胞刺激因子(natural killer cell stimulatory factor, NKSF) 對NK細(xì)胞有刺激作用。
IL-2、IL-12、IFN-α、TNF-α以及白細(xì)胞調(diào)節(jié)素(leukoregulin, LR) 對NK細(xì)胞的活化和分化有正調(diào)節(jié)作用， 體外培養(yǎng)時加入上述細(xì)胞因子可明顯提高NK的殺傷活性。 前列腺素 (PG)E1、E2、D2和腎上腺皮質(zhì)激素等對NK細(xì)胞的活性有抑制作用。
NK細(xì)胞表面具有IL-2中親和性受體，IL-2誘導(dǎo)NK的殺傷活性約需18～24小時。此外，IL-2還可誘導(dǎo)NK細(xì)胞的增殖，一般在刺激后3～4天開始發(fā)生增殖，其機(jī)理為IL-2可誘導(dǎo)NK細(xì)胞表達(dá)IL-2Rα鏈，新表達(dá)的α鏈與原先細(xì)胞表面的β鏈和γ鏈結(jié)合形成高親和性受體,在IL-2存在下刺激NK細(xì)胞發(fā)生增殖。IL-2誘導(dǎo)NK細(xì)胞的活性機(jī)理尚不清楚，可能與增加細(xì)胞粘附分子的表達(dá)，提高對NK抵抗靶細(xì)胞的殺傷活性有關(guān)，還可能增加NK細(xì)胞胞漿中的顆粒以及絲氨酸酯酶mRNA的表達(dá)，活化和促進(jìn)殺傷介質(zhì)的殺傷作用。
NK細(xì)胞的功能
(一)自然殺傷活性
由于NK細(xì)胞的殺傷活性無MHC限制，不依賴抗體，因此稱為自然殺傷活性。 NK細(xì)胞胞漿豐富，含有較大的嗜天青顆粒，顆粒的含量與NK細(xì)胞的殺傷活性呈正相關(guān)。NK細(xì)胞作用于靶細(xì)胞后殺傷作用出現(xiàn)早，在體外1小時、體內(nèi)4小時即可見到殺傷效應(yīng)。NK細(xì)胞的靶細(xì)胞主要有某些腫瘤細(xì)胞(包括部分細(xì)胞系)、病毒感染細(xì)胞、某些自身組織細(xì)胞(如血細(xì)胞)、寄生蟲等，因此NK細(xì)胞是機(jī)體抗腫瘤、抗感染的重要免疫因素，也參與第Ⅱ型超敏反應(yīng)和移植物抗宿主反應(yīng)。
1. 識別靶細(xì)胞 NK細(xì)胞識別靶細(xì)胞是非特異性的，這與CTL識別靶細(xì)胞機(jī)理不同，但確切的機(jī)理尚未明了。現(xiàn)已知淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原-1(LFA-1) 與靶細(xì)胞表面的細(xì)胞間粘附分子-1(ICAM-1)的作用參與NK細(xì)胞的識別過程，抗LFA-1或抗ICAM-1 McAb可抑制NK細(xì)胞的殺傷活性。此外CD2與LFA-3(CD58)結(jié)合以及CD56也可能介導(dǎo)NK細(xì)胞與靶細(xì)胞的結(jié)合。有關(guān)白細(xì)胞分化抗原和粘附分子分別參見第一章和第二章。
2. 殺傷介質(zhì) 主要有穿孔素、NK細(xì)胞毒因子和TNF等。
(1) 穿孔素: 穿孔素是一種由NK、CTL、LAK等殺傷細(xì)胞胞漿顆粒釋放的殺傷靶細(xì)胞的介質(zhì)，有關(guān)穿孔素的結(jié)構(gòu)和功能參見本章第二節(jié)。從胞漿顆粒中純化的穿孔素在體外能溶解多種腫瘤細(xì)胞，抗穿孔素抗體可抑制殺傷活性。IL-2可提高穿孔素基因的轉(zhuǎn)錄。IL-6可以促進(jìn)IL-2對穿孔素基因轉(zhuǎn)錄的誘導(dǎo)作用。絲氨酸酯酶可能有活化穿孔素的作用。
(2) NK細(xì)胞毒因子: NK細(xì)胞可釋放可溶性NK細(xì)胞毒因子(NK cytotoxic factor, NKCF),靶細(xì)胞表面有NKCF受體，NKCF與靶細(xì)胞結(jié)合后可選擇性殺傷和裂解靶細(xì)胞。
(3) TNF: 活化的NK細(xì)胞可釋放TNF-α和TNF-β(LT)，TNF通過①改變靶細(xì)胞溶酶體的穩(wěn)定性，導(dǎo)致多種水解酶外漏；②影響細(xì)胞膜磷脂代謝；③改變靶細(xì)胞糖代謝使組織中pH降低；④以及活化靶細(xì)胞核酸內(nèi)切酶，降解基因組DNA從而引起程序性細(xì)胞死亡等機(jī)理殺傷靶細(xì)胞。TNF引起細(xì)胞死亡過程要明顯慢于穿孔素溶解細(xì)胞的作用過程。
表7-12 人和小鼠NK敏感和不敏感靶細(xì)胞
(二)ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)
表7-13 NK細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子
NK細(xì)胞表面具有FcγRⅢA,主要結(jié)合人IgG1和IgG3的Fc段(Cγ2、Cγ3功能區(qū)),在針對靶細(xì)胞特異性IgG抗體的介導(dǎo)下可殺傷相應(yīng)靶細(xì)胞。 IL-2和IFN-γ明顯增強(qiáng)NK細(xì)胞介導(dǎo)的ADCC作用。以前認(rèn)為在淋巴細(xì)胞中由K細(xì)胞介導(dǎo)ADCC,但至今仍未發(fā)現(xiàn)K細(xì)胞特異的表面標(biāo)記,也不能證實K細(xì)胞是否屬于一個獨立的細(xì)胞群， 很可能NK是介導(dǎo)ADCC的一個主要淋巴細(xì)胞群。具有ADCC功能的細(xì)胞群除NK外，還有單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。
(三)分泌細(xì)胞因子
活化的NK細(xì)胞可合成和分泌多種細(xì)胞因子，發(fā)揮調(diào)節(jié)免疫和造血作用以及直接殺傷靶細(xì)胞的作用。
此外，NK細(xì)胞可抑制PWM體外誘導(dǎo)B細(xì)胞的 分化及抗體應(yīng)答， 其機(jī)理可能通過直接抑制B 細(xì)胞或抑制輔佐細(xì)胞的抗原提呈作用。 NK細(xì)胞通過自然殺傷和ADCC發(fā)揮的細(xì)胞毒作用，在機(jī)體抗病毒感染、免疫監(jiān)視中起重要作用。(1) 抗病毒感染: NK可選擇性地殺傷病 毒感染的靶細(xì)胞。由輔佐細(xì)胞或NK細(xì)胞所產(chǎn)生 的IFN可協(xié)同NK的抗病毒作用， 而對正常細(xì)胞 有保護(hù)作用。另一方面，病毒感染細(xì)胞表面的 病毒抗原和其它表面分子使得其對NK的殺傷細(xì) 胞作用變得更加敏感。在體外，NK可溶解皰疹 病毒、牛痘病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、巨細(xì)胞病毒和流感病毒感染的靶細(xì)胞。體內(nèi)試驗表明， NK低活性小鼠品系對某些病毒感染更加敏感；注射抑制NK細(xì)胞的抗Asialo GM1抗體可加重小鼠流感病毒性肺炎。此外，NK細(xì)胞在體外還可殺傷某些細(xì)菌、真菌、原蟲等，可能與NK細(xì)胞釋放某些殺傷介質(zhì)有關(guān)。(2)NK細(xì)胞在免疫監(jiān)視、殺傷突變的腫瘤細(xì)胞可能比T細(xì)胞具有更重要的作用。 某些疾病如Chediak-Higashi或X性聯(lián)淋巴增殖綜合征患者， 由于NK功能缺陷對惡性淋巴細(xì)胞增殖疾病特別易感。(3)參與骨髓移植后移植物抗白血病效應(yīng) (graft-versus-leukemia effect,GVL): 在體外NK細(xì)胞可殺傷某些淋巴樣和髓樣白血病細(xì)胞。骨髓移植后數(shù)周內(nèi)，來自供體的NK細(xì)胞在PBL中占相當(dāng)高的比例。 此外，在體內(nèi)NK細(xì)胞還可殺傷某些不成熟細(xì)胞如骨髓干細(xì)胞、胸腺細(xì)胞亞群等。
自然殺傷細(xì)胞是一種細(xì)胞質(zhì)中具有大顆粒的細(xì)胞，也稱NK細(xì)胞。因為其非專一性的細(xì)胞毒殺作用而被命名。沒有T細(xì)胞B細(xì)胞所具的受體，不會進(jìn)行受體的基因重組。但仍具有一些特殊受體，可以活化或抑制其作用。占循環(huán)中淋巴細(xì)胞族群的5-10%。和殺死腫瘤細(xì)胞有關(guān)，可利用分泌穿孔素及腫瘤壞死因子，摧毀目標(biāo)細(xì)胞。
自然殺傷細(xì)胞屬于粒狀淋巴細(xì)胞，是人體免疫系統(tǒng)的組成部分。它能迅速溶解某些腫瘤細(xì)胞，因此開發(fā)它的抗癌功能是近年來癌癥研究的重點。
圣祖德兒童研究醫(yī)院的坎帕納博士等人在新一期《血液》雜志網(wǎng)絡(luò)版上發(fā)表論文說，此前用自然殺傷細(xì)胞治療白血病的研究進(jìn)展不快，主要是因為自然殺傷細(xì)胞對白血病細(xì)胞不敏感，也難以在實驗室大量培養(yǎng)，而他們在這兩個方面都取得了進(jìn)展。
研究人員首先使用了含有各種免疫細(xì)胞的血樣，將其與經(jīng)過轉(zhuǎn)基因處理的K562人類白血病細(xì)胞混合培養(yǎng)。這種白血病細(xì)胞經(jīng)轉(zhuǎn)基因處理后，表面帶有“4-1BBL”和“IL－15”兩種蛋白質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因白血病細(xì)胞能刺激血樣中自然殺傷細(xì)胞大量生長，其數(shù)量很快達(dá)到原先的1萬倍，這使得自然殺傷細(xì)胞能提純出來。
此后，研究人員對自然殺傷細(xì)胞進(jìn)行轉(zhuǎn)基因處理，使其表面生成能識別白血病細(xì)胞的受體蛋白。這種受體蛋白能與白血病細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)“CD19”結(jié)合，促使自然殺傷細(xì)胞溶解白血病細(xì)胞。
坎帕納等人在論文中說，他們的方法能從少量血樣中培養(yǎng)大量自然殺傷細(xì)胞，從而使自然殺傷細(xì)胞能實際應(yīng)用于白血病治療，這尤其適用于接受骨髓移植治療的白血病患者。醫(yī)生可以用骨髓捐獻(xiàn)者的血樣大量培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因自然殺傷細(xì)胞，然后在移植手術(shù)后注射到接受骨髓移植的患者體內(nèi)，消滅殘余的白血病細(xì)胞。
研究人員說，他們將很快對患有急性淋巴性白血病的兒童進(jìn)行臨床試驗。如果試驗顯示積極效果，這種方法會成為白血病治療的“利器”之一。
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