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1、1iNKT 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 TCRV14与 NK 细胞的部分标识CD161(NK1.1)分子和 NK 细胞受体 NKRP1C。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 TCRV14链。小鼠的 TCRV链由 V14J18部分组成 , 人类的恒定区为TCRV24J28链。这些部分与 TCRV链有关 , 限制着与 TCRV的匹配。活化 NKT 细胞的经典抗原是糖脂
2、类抗原Galcer（ galactosylcermide）, 由类似于 MHCI的 CD1d分子提呈。Galcer 是一种由海洋海绵体中提取的 半乳糖神经酰胺。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22000 年, NKT
3、 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TCR链。在小鼠中 , 恒定的 TCR链由 TCRV14J18组成; 在人类, 恒定的 TCR链指 TCRV24 J28部分。由于 NKT 细胞被限定与相应的 TCRV匹配( 小鼠为 V8.2、 V7和 V2; 人类为V11), TCR 缺少可变性。CD1d 分子也是非多态性分子, 因此带有TCRV14并由 CD1d 分子提呈抗原而活化的 NKT 细胞叫做恒定的NKT 细胞(i
4、NKT) 。对小鼠而言 , 带有恒定的 TCRV14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 TCRV14
5、+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3反应。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 MHCI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 。 Galcer的靶向只有 iNKT 细胞。在缺少 CD1d 的小鼠中, Galcer几乎无活性6 。iNKT 细胞主要表达 T
6、 细胞的TCRV14/J18以及 NK 细胞表面标识 CD161(NK1.1)和NKRP1C。而活化后的 iNKT 细胞则表达 CD69+, CD62Llow, 以及 CD44high7 。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 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
7、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 Galcer和将 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 Th2 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 。4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
8、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 TCRV14+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 。型 NKT 细胞也有部分受 CD1d 的限制, 但它们不表达 TCRV14, 也不识别Galcer抗原。部分型 NKT 细胞有自身反应的能力,
9、 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 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 Galcer本身就是抗肿瘤制剂。Galcer 活化的NKT 细胞在肺脏和肝脏中协同 IL12对那些转移癌起重要杀伤作用。另一方面, 使用 Galcer之后, NKT 细胞被活化。活化后的 NKT5
10、细胞释放大量的 IFN; IFN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。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 IL12。DC 细胞分泌的 IL12又活化了 NKT 细胞。活化后的 NKT 细胞产生 IFN。而 IFN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。Galcer 活化的 NKT 细胞能趋化 DC 细胞成熟, 调动 Th1 细胞的正向
11、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IL12, 加上癌细胞自身分泌的 IL12, 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 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
12、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6指出其他的细胞可能会干预 NKT 细胞的抗肿瘤作用, 包括型 NKT细胞。已经知道用 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 细胞, 使 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
13、）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, 细胞就开始凋亡。DC 细胞携带着 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 34 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
14、 12 周。到第 2530 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7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-/TcRV+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-/TcRV+T细胞的
15、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 IL2、 IFN
16、 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 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 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8DC 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
