NK細(xì)胞在肝臟疾病中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

李巖，楊勇

(中國藥科大學(xué)藥物科學(xué)研究院，江蘇 南京 211198)

自然殺傷細(xì)胞(NK)是在1975年被鑒定為一群獨(dú)特淋巴細(xì)胞亞群,主要參與病變或病毒感染的細(xì)胞的殺傷或清除。NK細(xì)胞廣泛分布于全身的淋巴組織和非淋巴組織。淋巴細(xì)胞中含NK細(xì)胞數(shù)量最多的組織是肺，其次是肝、外周血、脾、骨髓、淋巴結(jié)和胸腺。人們對NK細(xì)胞生物學(xué)功能的認(rèn)識越來越清晰。普遍認(rèn)為NK細(xì)胞一方面可以通過受體和配體的識別對病原性細(xì)胞直接殺傷，另一方面還可以通過分泌一些細(xì)胞因子來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[1]。越來越多的證據(jù)表明，NK細(xì)胞的功能明顯受到組織微環(huán)境的影響。比如，與外周血的NK細(xì)胞相比，肝臟內(nèi)的NK細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞具有較高的細(xì)胞毒性，其表達(dá)的細(xì)胞毒性介質(zhì)水平較高。健康的肝NK細(xì)胞可在慢性肝炎病毒感染或干擾素α(IFN-α)抗病毒治療中進(jìn)一步激活，在控制病毒性肝炎和肝纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外，長期飲酒也可能抑制肝NK細(xì)胞的功能，這也是導(dǎo)致酒精性肝病的發(fā)生的重要機(jī)制之一。在這篇綜述中，我們總結(jié)了近年來NK細(xì)胞在肝臟中抗病毒、抗纖維化和抗腫瘤反應(yīng)中的進(jìn)展，并簡要討論了NK細(xì)胞作為治療肝病的治療靶點(diǎn)的潛力。

1 NK細(xì)胞與酒精性肝病和非酒精性脂肪肝

長期飲酒可增加NK細(xì)胞的毒性，這可能導(dǎo)致酒精性肝損傷(alcoholic liver disease，ALD)的發(fā)生。另有研究證書ALD患者發(fā)病原因與NK細(xì)胞數(shù)量減少和細(xì)胞毒性活性降低有關(guān)。NK細(xì)胞功能的抑制可能導(dǎo)致其抗病毒、抗纖維化和抗腫瘤作用降低，從而引起ALD患者對病毒性肝炎的易感性增加，進(jìn)而導(dǎo)致肝纖維化或肝細(xì)胞癌的進(jìn)展加速。NKT細(xì)胞在非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)中的作用已被廣泛研究[2]。然而，NK細(xì)胞在這種疾病中扮演什么樣的角色目前還不清楚。據(jù)報(bào)道，與健康對照組相比，肥胖患者的循環(huán)NK細(xì)胞明顯減少，同時(shí)細(xì)胞毒性也較低。然而，另一項(xiàng)研究報(bào)告稱，與正常肝臟相比，肥胖的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者肝臟中的NK細(xì)胞數(shù)量及其相關(guān)的細(xì)胞毒性介質(zhì)(如TRAIL、NKG2D和MICA/B mRNAs)的表達(dá)顯著升高，而NAFLD患者的肝NK細(xì)胞數(shù)量和表達(dá)則較低。另外，在NASH患者中，MICA/B mRNAs的表達(dá)與NAFLD活性評分和肝細(xì)胞凋亡呈正相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)表明，NK細(xì)胞被激活并導(dǎo)致NASH的發(fā)生發(fā)展。NASH期間肝NK細(xì)胞的活化可能是由于這些患者體內(nèi)幾種NK細(xì)胞活化因子(IL-12、IL-18和IFN-γ)和配體(如Mica/B)的水平升高所致[2-5]。NK細(xì)胞在NASH中的作用仍需要用進(jìn)一步的研究來闡明。

表1 NK細(xì)胞表面抑制性和活化性受體以及相對應(yīng)的配體

2 NK細(xì)胞殺傷纖維化肝細(xì)胞

肝纖維化是各種原因的肝損傷所致的愈合反應(yīng)，肝實(shí)質(zhì)損傷時(shí)引起炎癥反應(yīng)從而使肝星狀細(xì)胞激活而產(chǎn)生膠原纖維，進(jìn)而引起肝臟一系列的纖維化病變，在該過程中，NK細(xì)胞可以通過提高自身的活性，其中NK細(xì)胞的活化可以是某種刺激或者藥物，例如丹參可以通過促進(jìn)NK細(xì)胞表面的NK細(xì)胞活化性受體(NKG2D)、腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)和Nkp46表達(dá)，進(jìn)而提高其殺傷活性的，抑制肝纖維化[6]。Gl?ssner等[7]證明了NK細(xì)胞對活化的肝形狀細(xì)胞具有殺傷作用，這在抑制肝纖維化方面也起到了重要作用；并且這些結(jié)果在后來的臨床研究中也得到了證實(shí)。首先，活化的原代人肝星狀細(xì)胞與人NK細(xì)胞共培養(yǎng)可產(chǎn)生TRAIL和FasL，結(jié)果導(dǎo)致肝星狀細(xì)胞死亡。第二，從HCV患者中分離的NK細(xì)胞對原代人肝星狀細(xì)胞毒性與其肝纖維化程度呈負(fù)相關(guān)。最后，NKp46highNK細(xì)胞在肝臟的積累與HCV患者的纖維化程度呈負(fù)相關(guān)。總的來說，這些發(fā)現(xiàn)表明NK細(xì)胞可能在減輕肝纖維化中起著重要作用。然而，長期飲酒和與終末期肝纖維化相關(guān)的TGF-β水平升高可抑制NK細(xì)胞的抗纖維化功能，這導(dǎo)致了肝纖維化的進(jìn)展。

3 NK細(xì)胞在不同肝炎中發(fā)揮的作用

3.1 NK細(xì)胞在急慢性丙型肝炎中的作用機(jī)制 NK細(xì)胞在HCV感染的急慢性期被激活。在病毒感染的肝細(xì)胞上MHC I類的下調(diào)減少了對NK細(xì)胞的抑制信號，將平衡移向NK細(xì)胞活化。DC細(xì)胞與NK細(xì)胞通過NKp30受體結(jié)合，并促進(jìn)NK細(xì)胞的活化，進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)胞因子如IFN-γ和TNF-α，抑制HCV復(fù)制，并且激活DCs，誘導(dǎo)幼稚CD4 T細(xì)胞響應(yīng)[8]；慢性HCV感染中，外周血NK細(xì)胞和肝內(nèi)NK細(xì)胞的NKp46、TRAIL表達(dá)上調(diào)，發(fā)揮強(qiáng)烈的細(xì)胞毒性并產(chǎn)生更多的IFN-γ。這樣NK細(xì)胞會(huì)在發(fā)炎的肝臟中富集，并且對HCV感染的肝細(xì)胞和參與肝纖維化的肝星狀細(xì)胞顯示出強(qiáng)大的細(xì)胞溶解活性，起到保護(hù)肝臟的作用[9]。值得注意的是：外周存在有殺傷活力的NK細(xì)胞有利于控制肝臟疾病的進(jìn)程，但如果不能及時(shí)將HCV清除，持續(xù)高表達(dá)的NK細(xì)胞活化性受體會(huì)導(dǎo)致NK細(xì)胞過度活化，進(jìn)而會(huì)引起肝臟損傷[10-14]。

3.2 NK細(xì)胞對乙型肝炎作用機(jī)制 在乙型肝炎病毒(HBV)感染所導(dǎo)致的重型肝炎的發(fā)病機(jī)制中，NK細(xì)胞發(fā)揮了重要的作用。乙型肝炎病毒感染后會(huì)誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞產(chǎn)生IL-23，增加的IL-23可能通過激活表達(dá)IL-23受體的NK細(xì)胞，通過產(chǎn)生IL-17來抵抗感染[15]。NK細(xì)胞特定的活化性受體及抑制性受體如NKG2D/NKG2A及之間的信號平衡在很大程度上調(diào)控NK細(xì)胞的功能。NK細(xì)胞的主要兩個(gè)亞群CD56bright和CD56dimNK細(xì)胞。在功能上，免疫調(diào)節(jié)性CD56brightNK是干擾素的強(qiáng)大生產(chǎn)者，在清除感染性病原體中起著關(guān)鍵作用。接受乙型肝炎抗病毒治療的患者，其通過提高IL-15和NKG2D的表達(dá)，促進(jìn)CD56brightNK細(xì)胞的擴(kuò)增，進(jìn)而恢復(fù)CD56BrightNK細(xì)胞的功能，增強(qiáng)免疫[16]，應(yīng)對機(jī)體的HBV感染。另外，TRAIL被研究證實(shí)是HBV過程中能夠活化NK細(xì)胞作用的主要受體，研究顯示HBV感染的患者的肝臟中表達(dá)TRAIL的 NK細(xì)胞的比例要顯著高于健康人，這些病人體內(nèi)IFN-α的濃度可以活化NK細(xì)胞，而IL-8/IFN-α能夠顯著上調(diào)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞表面TRAIL受體的表達(dá)[17]，這就使得肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞更容易受到NK細(xì)胞的損傷，同時(shí)TRAIL還可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞的凋亡，從而幫助機(jī)體抗HBV感染。

綜上，與丙型肝炎病毒感染相比，在沒有IFN-α/β和IL-15誘導(dǎo)的情況下，急性乙型肝炎病毒感染的早期階段與IL-10的上調(diào)有關(guān)。IL-10的產(chǎn)生可能導(dǎo)致這些患者的外周NK細(xì)胞功能的抑制。然而，HBV感染伴隨的肝臟炎癥與外周和肝內(nèi)NK細(xì)胞的活化緊密有關(guān)，這可能由于細(xì)胞因子IFN-α、IL-12、IL-15和IL-18介導(dǎo)的。在慢性乙型肝炎病毒感染患者中，活化的NK細(xì)胞表達(dá)高水平的TRAIL，并導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷和炎癥；另一方面，是否活化的NK細(xì)胞有助于控制乙型肝炎病毒的復(fù)制目前仍然不清楚。

4 NK細(xì)胞對自身免疫性肝病的作用機(jī)制

自身免疫性肝病是一組由免疫介導(dǎo)的、以肝臟為相對特異性免疫損傷器官的慢性肝病， 作為先天免疫的主要成分，NK細(xì)胞在早期防御病毒、細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌和癌細(xì)胞等多方面提供監(jiān)測。然而，NK細(xì)胞的效應(yīng)功能必須精確控制以防止對正常自身細(xì)胞的無意攻擊。在肝臟中，NK對免疫耐受和免疫防御之間的區(qū)別是至關(guān)重要的，過多的NK細(xì)胞在維持體內(nèi)平衡方面具有獨(dú)特作用。一旦自我耐受被打破，就會(huì)導(dǎo)致自身免疫性肝病。作為“雙刃劍”，NK細(xì)胞既可以產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子和趨化因子保護(hù)肝臟，同時(shí)也會(huì)被過度激活改變相關(guān)淋巴細(xì)胞的增殖和活化，損傷肝臟[17]。這提示我們在臨床治療肝病的過程中，一定要注意做到NK細(xì)胞的適度活化。

5 NK細(xì)胞在肝癌中發(fā)揮的作用

肝細(xì)胞肝癌 (HCC) 是當(dāng)前世界范圍內(nèi)發(fā)病率及致死率最高的惡性腫瘤之一，其中NK細(xì)胞作為免疫監(jiān)視的一員，在肝癌治療過程中起到重要作用。肝NK細(xì)胞在腫瘤免疫監(jiān)測中的重要作用很可能通過介導(dǎo)穿孔素、顆粒酶、TRAIL和IFN-γ的產(chǎn)生。然而，NK細(xì)胞的腫瘤監(jiān)測功能在癌前纖維化和肝硬化以及含癌性腫瘤的肝臟中常常受到抑制。例如，與健康受試者相比，HCC患者外周CD56dimNK亞群顯著降低。在這些HCC患者腫瘤浸潤的CD56dimNK亞群產(chǎn)生IFN-γ水平以及細(xì)胞毒性也降低。盡管腫瘤內(nèi)CD56+NK細(xì)胞的數(shù)量與肝癌患者的長期生存率已被證實(shí)有明顯相關(guān)性。但是否CD56dimNK細(xì)胞的減少與患者不良的預(yù)后有關(guān)聯(lián)目前尚不清楚[18]。另外， 研究者已經(jīng)提出了幾種機(jī)制來解釋HCC中NK細(xì)胞數(shù)量和功能的缺陷，例如，腫瘤周圍區(qū)域中浸潤的單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)NK細(xì)胞的快速活化，然后這些激活的NK細(xì)胞變得疲憊并最終死亡，這是由CD48/2B4相互作用介導(dǎo)的[19-20]。骨髓來源的抑制細(xì)胞(MDSCs)也可以與HCC患者中的NK細(xì)胞相互作用。來自HCC患者的MDSCs以接觸依賴的方式直接抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和細(xì)胞因子產(chǎn)生[21]。此外，源自HCC的成纖維細(xì)胞引發(fā)NK細(xì)胞功能障礙，其由HCC細(xì)胞產(chǎn)生的吲哚胺2,3-雙加氧酶(IDO)和前列腺素E2(PGE2)介導(dǎo)，并且這兩種天然免疫抑制劑下調(diào)活化的NK受體[22]。總之，NK細(xì)胞功能失調(diào)涉及多種機(jī)制，導(dǎo)致HCC的發(fā)展，NK細(xì)胞數(shù)量的缺乏和NK細(xì)胞功能的缺陷促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視。

基于以上研究，提示我們尋找針對NK細(xì)胞來設(shè)計(jì)抗腫瘤免疫療法至關(guān)重要。可以從NK細(xì)胞功能障礙的機(jī)制以及誘導(dǎo)有效的NK細(xì)胞免疫應(yīng)答兩方面入手，該過程涉及化學(xué)免疫療法，過繼轉(zhuǎn)移NK細(xì)胞或基因修飾的NK細(xì)胞，基因治療和細(xì)胞因子療法，以及用特異性mAbNK抑制性受體。目前促進(jìn)NK細(xì)胞激活并阻斷抑制性信號傳導(dǎo)途徑(例如PD-1、CTLA-4和KIR)的聯(lián)合療法，在逆轉(zhuǎn)腫瘤誘導(dǎo)的免疫耐受方面更有效。最近的雙功能治療策略包括刺激兩者通過誘導(dǎo)I型IFN的產(chǎn)生和靶向抑制腫瘤生長相關(guān)基因而激活NK細(xì)胞。另外，尋找NK細(xì)胞有效受體以及受體識別的腫瘤特異性配體來治療肝癌也可以成為臨床治療努力的方向。

6 總結(jié)與展望

NK細(xì)胞在抑制病毒性肝炎、肝纖維化和肝癌發(fā)生方面發(fā)揮著重要作用。這些功能表明，NK細(xì)胞的激活可能是治療這些肝臟疾病的新治療策略。事實(shí)上，IFN-α是最有效的NK細(xì)胞活化劑之一，已被廣泛用于治療病毒性肝炎，并已被證明能抑制肝纖維化和腫瘤形成。IFN-α對這些疾病的療效很可能通過激活NK細(xì)胞介導(dǎo)的。其他的NK細(xì)胞活化劑，如IL-12和IL-18，已經(jīng)被證明能有效抑制動(dòng)物模型中的肝癌發(fā)生發(fā)展。此外，NK細(xì)胞的刺激還被用于增強(qiáng)NK細(xì)胞抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性(ADCC)，并被用于治療各種類型的癌癥。阻斷NK細(xì)胞抑制受體是另一種增強(qiáng)NK細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的毒性的途徑。因此，破譯NK細(xì)胞的動(dòng)態(tài)變化對于鑒定其在肝疾病不同階段的作用非常重要，NK細(xì)胞在肝臟疾病中的作用不斷被揭露，靶向NK細(xì)胞來肝臟疾病將是科研工作者未來不斷努力的方向。