iNKT细胞多样性调节机制及其在疾病中的作用

【关键词】 iNKT细胞; 肿瘤; 糖尿病; 免疫性疾病

　　iNKT细胞(invariant nature killer T， iNKT)是T淋巴细胞中独特的亚群。它们表达恒定的TCRVα14与NK细胞的部分标识CD161(NK1.1)分子和NK细胞受体NKRP1C。iNKT细胞也被认为是经典的NKT细胞。iNKT细胞受体的恒定部分是TCRVα14链。小鼠的TCRVα链由Vα14Jα18部分组成， 人类的恒定区为TCRVα24Jα28链。这些部分与TCRVβ链有关， 限制着与TCRVβ的匹配。活化NKT细胞的经典抗原是糖脂类抗原αGalcer（αgalactosylcermide）， 由类似于MHCI的CD1d分子提呈。αGalcer是一种由海洋海绵体中提取的α半乳糖神经酰胺。αGalcer活化的iNKT细胞具有产生各种细胞因子的能力， 从而参与着各种各样的免疫调节。iNKT细胞既能控制和缓解部分疾病的进展， 如糖尿病、 肿瘤及器官移植的排斥; 又能扩大和促进一些疾病的发生和发展， 如红斑狼疮、 过敏性哮喘等。不同亚群或亚型的iNKT细胞具有不同的免疫调节功能。现集中讨论iNKT细胞的生物学进展和iNKT细胞在肿瘤和糖尿病中的调节机制。

　　1 iNKT细胞的生物学特征
　　
　　2000年， NKT细胞(nature killer T cell)， 被认定为第4类的淋巴细胞［1］， 它们表达T细胞受体TCR又表达NK细胞的表面标志CD161(NK1.1)。近年的研究发现NKT细胞表达着一个恒定的TCRα链。在小鼠中， 恒定的TCRα链由TCRVα14Jα18组成; 在人类， 恒定的TCRα链指TCRVα24 Jα28部分。由于NKT细胞被限定与相应的TCRVβ匹配(小鼠为Vβ8.2、 Vβ7和Vβ2; 人类为Vβ11)， TCR缺少可变性。CD1d分子也是非多态性分子， 因此带有TCRVα14并由CD1d分子提呈抗原而活化的NKT细胞叫做恒定的NKT细胞(iNKT)。对小鼠而言， 带有恒定的TCRVα14受体的NKT细胞就是iNKT细胞， 也是经典的NKT细胞［2］。目前， 众多学者认为iNKT细胞应属于T淋巴细胞亚群， 是T细胞在特殊状态或者活化状态下特殊的表达方式。一部分人提出NKT细胞属于免疫系统中的固有细胞; 而另一部分学者认为在一个个体中， NKT细胞的存在确实受到遗传的控制， 其NKT细胞的数量也是稳定的。但是在不同个体的人群中， NKT细胞的数量差别很大， 能达到100倍以上。甚至在非正常的人群中也能发现同样多的NKT细胞［3］。在小鼠的组织中， iNKT的分布是有规律的。以TCRVα14+NKT细胞为例， 在外周血和淋巴结中， iNKT细胞占T淋巴细胞总数的0.5%， 肝脏中30%。在人类的组织分布中， iNKT细胞比小鼠少10倍之多。在牛中无NKT细胞的存在［4］。
　　
　　人和小鼠的iNKT细胞都与脂多糖类的抗原（glycilipid）起反应。αGalcer被认为是最经典的活化iNKT细胞的抗原。这些抗原均由一个类似于MHCI类分子的CD1d分子提呈。它能很强地连接到iNKT细胞的TCR受体上， 而且半存活期很长［5］。 αGalcer的靶向只有iNKT细胞。在缺少CD1d的小鼠中， αGalcer几乎无活性［6］。iNKT细胞主要表达T细胞的TCRVα14/Jα18以及NK细胞表面标识CD161(NK1.1)和NKRP1C。而活化后的iNKT细胞则表达CD69+， CD62Llow， 以及CD44high［7］。由于iNKT细胞的活化以识别非多态性的CD1d分子提呈的糖脂类抗原为特征， 在很长的一段时间， 人们都认为能够活化NKT细胞的抗原仅限于αGalcer。随着研究的进展， 人们发现NKT细胞可能还有其他的抗原决定族（ligands）能够识别不同来源的脂类或者多肽类抗原而被活化。这些抗原大约分成二类: 一类是外来性糖脂类抗原， 包括由Leishmania原虫属或者格兰氏阴性菌分泌的磷脂或者多糖类如glycoinositol phosopholipids（GIPLS）、 Lipophosphoglycan(LPG)以及Sphingomanas分泌的glycosphingolipid(GSL)。另一类指合成的糖脂类抗原， 包括αGalcer和将αGalcer的splincosin链缩短的变异体OCH。外来性糖脂类抗原可以通过代谢细胞因子和细胞毒作用参与感染、 肿瘤、 移植和自身免疫病的免疫调节。而合成的糖脂类抗原通过调节Th3细胞分泌的细胞因子控制Th1型的自身免疫性疾病的进展［8］。
　　
　　有学者指出iNKT细胞是自身反应性细胞， 它既具有保护性的免疫调节功能， 又具有损伤性调节功能。最新的研究已经证明了iNKT细胞由不同的细胞亚群或亚型组成， 不同的iNKT细胞亚群表现出不同的生物学功能。他们把TCRVα14+NKT细胞称为I型NKT细胞， 其中包括了两个不同的NKT细胞亚群， 即CD4+NKT细胞和CD4-CD8-NKT细胞。I型NKT细胞是CD1d限制性的NKT细胞， 能够介导保护性和调节性免疫功能， 如抗肿瘤、 抗感染、 器官移植的抗排斥以及控制自身免疫性疾病的发展［9］。Ⅱ型NKT细胞也有部分受CD1d的限制， 但它们不表达TCRVα14， 也不识别αGalcer抗原。部分Ⅱ型NKT细胞有自身反应的能力， 而且抑制I型NKT细胞的抗肿瘤效应。事实上， 对于iNKT细胞的分型、 分群以及功能的获得是否与器官来源有关等问题都不十分清楚， 有待进一步研究。

　　2 iNKT细胞的抗肿瘤调节机制
　　
　　由于iNKT细胞的受体部分是相对恒定的， 作为抗原的提呈分子又缺少多样性。iNKT细胞一旦识别了糖脂类抗原αGalcer而活化之后将产生高浓度的细胞因子， iNKT细胞参与多样的免疫调节是必然的。事实上αGalcer本身就是抗肿瘤制剂。αGalcer活化的NKT细胞在肺脏和肝脏中协同IL12对那些转移癌起重要杀伤作用。另一方面， 使用αGalcer之后， NKT细胞被活化。活化后的NKT细胞释放大量的IFNγ; IFNγ又活化了体内的NK细胞。由于调动了NK细胞的杀肿瘤效应， 进而达到了控制肿瘤的目的。αGalcer诱导抗肿瘤的细胞和分子机制还包括了上调CD40L和细胞毒性分子的表达。象图1显示的那样， NKT细胞表面的CD40L激活了DC细胞表面的CD40， 导致DC细胞产生IL12。DC细胞分泌的IL12又活化了NKT细胞。活化后的NKT细胞产生IFNγ。而IFNγ又能活化NK细胞和CD8+的细胞毒性细胞（CTL）， 从而介导了抗肿瘤作用。αGalcer活化的NKT细胞能趋化DC细胞成熟， 调动Th1细胞的正向免疫应答反应（图1）［10］。

　　图1 NKT细胞抗肿瘤的分子与细胞机制（略）

　　NKT细胞的另一个抗肿瘤机制可能来自肿瘤细胞自身。两个直接识别的理论解释了这种假设。第一个直接识别的理论认为， 由炎症部位(inflammatory situation)引起的癌可以诱导DC产生IL12， 加上癌细胞自身分泌的IL12， 两者都能充分的活化NKT细胞; 第二个直接识别理论提出， 癌细胞或者与癌细胞相关的组织表达特异性的糖脂类物质。这些糖脂类物质就像αGalcer抗原那样能活化NKT细胞。肿瘤患者体内的NKT细胞可能直接识别了癌细胞表面的糖脂类物质而被活化， 导致NKT细胞抗肿瘤效应的发生。
　　
　　iNKT细胞参与抗肿瘤调节几乎是公认的事实。近期的研究也指出其他的细胞可能会干预NKT细胞的抗肿瘤作用， 包括Ⅱ型NKT细胞。已经知道用αGalcer加DC可以很好的控制肿瘤。若要把NKT细胞作为治疗肿瘤的新工具时， 必须综合考虑CD1d/NKT 细胞的整个系统。

　　3 iNKT细胞在I型糖尿病中的免疫调节作用
　　
　　I型糖尿病是自身免疫性疾病。由于自身反应性淋巴细胞破坏了胰岛的β细胞， 使β细胞不能产生胰岛素而引起的。I型糖尿病的发生受基因突变和环境因素的影响。I型糖尿病的模型小鼠叫做NOD 鼠。这种小鼠很容易自发形成糖尿病。糖尿病类型与人类I型糖尿病（T1D）相似， 是用于研究自身免疫性糖尿病最好模型［11］。已经知道I型糖尿病主要由于T 淋巴细胞异常引起的， 但是不排除其他淋巴细胞， 如B细胞、 DC 细胞（树突状细胞）、 巨噬细胞以及NK 细胞的参与。NOD 小鼠通常在出生后的2周左右， β细胞就开始凋亡。DC 细胞携带着β细胞的表面抗原进入胰腺淋巴结， 将这些自身抗原提呈给具有自身反应性的T 淋巴细胞， 导致这些异常的T 细胞大量活化。在小鼠出生后的第3～4周， 自身反应性淋巴细胞开始侵袭胰岛细胞， 然后不断扩大。当90%的胰岛细胞被破坏后， 将不能分泌胰岛素， 导致血糖上升， 糖尿病形成。通常糖尿病形成的时间大约在第12周。到第25～30周时， 80%以上的雌性小鼠发病。糖尿病的发生率在雌雄小鼠间是不同的。雄鼠糖尿病的发生率仅占20%～30%， 远低于雌性小鼠。最新的研究报告参与糖尿病免疫调节的细胞可能还有调节性T 细胞， 包括CD4+T 细胞、 CD25+Treg。细胞（T 调节细胞）、 CD62L+CD4+T细胞以及CD1d限制的iNKT细胞［12］。以往的研究通过转基因和转细胞手段证明了iNKT细胞在糖尿病小鼠中的保护性调节作用。他们将CD4-CD8-/TcRVαβ+的胸腺细胞（CD1d限制的T 细胞）导入低龄NOD 小鼠。结果发现接受CD4-CD8-/TcRVαβ+T细胞的小鼠不发生糖尿病。随后建立了转基因小鼠。通过转基因手段， 增加NOD 小鼠体内iNKT细胞数量， 从而预防了糖尿病的发生［13］。由转基因获得的NKT 细胞， 无论是经典的iNKT细胞还是非经典的NKT 细胞都参与了自身反应性糖尿病的保护性调节。尽管导入NKT 细胞能够推迟NOD小鼠的发病时间或者降低发病率， 但是必须在胰岛细胞遭到侵害的早期实施才有效。 这暗示着NKT 细胞的作用可能不是消灭自身反应性T 细胞， 也不是直接终止已经活化的自身反应性T细胞的作用。它的作用可能是抑制自身反应性T 细胞的分化以及间接地通过FasL 、 perferin或者IL2、 IFNγ 等细胞因子的作用参与调节［14］。iNKT细胞的另一个作用机制可能是通过DC细胞途径。DC细胞能使T 细胞耐受。而CD1d限制的iNKT细胞能诱导耐受性DC细胞分化。如果活化的iNKT细胞诱导了大量耐受性DC 细胞增殖， 这种DC 细胞不能把β细胞抗原递呈给T 细胞。这就阻止了自身反应性T 淋巴细胞的活化， 间接地控制了自身免疫病的发生和发展。同样的道理， 作者用αGalcer抗原活化了NOD小鼠的iNKT细胞; 活化后的iNKT细胞诱导大量耐受性DC细胞生成并进入到胰腺淋巴结。一方面导致自身反应性T 细胞耐受; 另一方面， iNKT细胞通过直接杀伤作用或者抑制性调节作用控制糖尿病的发生或进展。胰腺淋巴结含有0.2%NKT 细胞， 而且胰腺血管内皮表面表达CD1d 分子。iNKT细胞能够进入胰腺。在NOD小鼠的胰腺侵润部位确实发现了iNKT细胞。当胰岛细胞完全受损， 糖尿病形成时， iNKT细胞的数量明显减少［15， 16］。
　　
　　iNKT细胞存在于自然免疫和获得性免疫的中间状态。参与各种免疫应答反应。作为免疫治疗的新技术而言， iNKT细胞极具吸引力。人们已经有能力去合成一些糖脂类抗原人工活化NKT 细胞， 并试图使其成为一种新的治疗疑难病的手段［17］。到目前为止， iNKT细胞或者NKT 细胞的效应功能究竟是什么？在正常状态下iNKT细胞的数量究竟为多少？iNKT细胞是免疫系统固有的遗传性细胞群， 还是应激条件下一过性的选择性细胞群等等都有待进一步研究。

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