第四節　NK細胞的免疫識別與自身耐受

近年研究證實NK細胞表達多種受體實現自我識別調控［14］。已經證明NK細胞受體(NK receptor，NKR)有數十種之多。從功能角度可分為兩大類受體：能夠激發NK細胞殺傷作用的活化受體(activating receptor)和能夠抑制NK細胞殺傷作用的抑制受體(inhibitory receptor)；從蛋白結構角度分為兩大家族：一類為C型凝集素樣受體，稱為殺傷凝集素樣受體(killer lectin-like receptor，KLR)，另一類受體為免疫球蛋白樣殺傷受體(killer immunoglobulin-like receptor，KIR)。兩種分類方法互有穿插，例如按結構分類的兩大家族受體又分別含有活化性受體和抑制性受體。活化性受體主要借助含有免疫受體酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM)，通過FcεRIγ、DAP12或CD3ζ鏈轉導活化信號，而抑制性受體分子本身的胞槳區多含有免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)，通過SHP-1/Valv-1或c-AbI/CrK轉導抑制信號。

一、NK細胞識別受體的發現

1986年Karre等發現丟失或降低MHC-Ⅰ分子的靶細胞(病毒感染細胞或腫瘤細胞)對NK細胞的殺傷十分敏感，而表達MHC-Ⅰ分子可以保護正常細胞免受NK細胞殺傷，據此提出了NK細胞免疫識別的靶細胞是一類“丟失自我(Missing-Self)”的細胞。1991年Yokoyama等在發現了第一個可識別小鼠MHC-Ⅰ分子的NK細胞受體Ly49A分子。1993年Moretta等發現了第一個可識別HLA-C分子的人NK細胞受體P58分子。此后，NK細胞受體的研究進入了一個嶄新的階段。

二、NK細胞的免疫識別模式

1986年Karre等發現的“Missing-Self”現象是NK細胞識別機制的開山之作。2006年Yokoyama和Raulet分別提出的“Licensing”假說和“Disarming”模型，大大擴展了對NK細胞的識別機制的認識，認識到NK細胞抑制性信號與活化性信號之間的平衡決定NK細胞與靶細胞相互作用結果。正常情況下，靶細胞表面自身MHC-Ⅰ類分子通過與NK細胞表面抑制性受體結合而傳導抑制性信號，以抑制NK細胞活化。感染等細胞應激狀態下MHC-Ⅰ可丟失，這種平衡被打破，NK細胞即可能對靶細胞行使殺傷效應。

目前NK細胞的天然免疫識別機制可以擴展為“Nonself”“Missing-self”“Induced self”三類識別模式，基本可以囊括NK細胞識別活化的各種情況。NK細胞受體直接識別非己成分(如Ly49H與MCMV感染的細胞表達的病毒蛋白m157結合)，從而激活KARAP/DAP12信號通路，此種識別為“Nonself”模式；當感染或腫瘤發生時靶細胞表面自身MHC-Ⅰ類分子水平下調，導致抑制性信號減弱，誘導NK細胞活化，此種識別為“Missing-Self”模式；在感染、腫瘤等情況下靶細胞上調活化性受體(如NKG2D)的配體分子MICA/B，Rae1s，H60，ULBPs等的表達，可激活KARAP/DAP12或DAP10信號通路，此時活化性信號“戰勝”抑制性信號，從而誘導NK細胞活化，稱為“induced self”識別模式。

三、NK細胞抑制型受體

(一)人和小鼠的KIR家族

人KIR受體家族可根據胞內區段長短分為長型KIR(KIR-L)和短型KIR(KIR-S)，并分別為抑制型受體和活化型受體。KIR-L為抑制型受體，識別HLA-A、B、C。小鼠Ly49家族分子屬于KIR結構成員，也包括抑制性受體和活化型受體。大部分Ly49受體為抑制性受體，識別小鼠H-2分子。

(二)人和小鼠的NKG2A受體

NKG2家族受體是KLR家族的成員，以共價的方式組成共二聚體或者與CD94組成CD94-NKG2異二聚體。NKG2家族成員NKG2A/B、C和E與CD94形成異源二聚體，而NKG2D形成同源二聚體。人NKG2A識別人類MHCⅠ類分子HLA-E，轉導抑制信號。小鼠NKG2A和NKG2I識別小鼠MHCⅠ類分子Qa-1，轉導抑制信號。

四、NK細胞活化型受體

(一)人和小鼠的NCR家族

人類NK細胞最重要的活化受體家族為天然細胞毒受體(natural cytotoxicity receptor，NCR)，主要包括NKp30、NKp44和NKp46，是KIR家族的成員，可分別與CD3ζ、FcεRIγ和DAP-12等接頭蛋白或信號分子相結合而活化NK細胞。NKp46和NKp30表達于所有NK細胞(包括成熟、未成熟、靜止和活化NK細胞)表面，而NKp44僅表達于活化的NK細胞表面，是活化NK細胞的特異性標志。NKp44與流感病毒血凝素或仙臺病毒的相互作用觸發NK細胞的抗病毒活性，NKp46通過與流感病毒血凝素或仙臺病毒血凝素神經氨酸酶結合攻擊病毒感染細胞。NKp30通過與人巨細胞病毒蛋白pp65結合導致NK細胞介導的細胞毒活性。目前在小鼠僅發現NKp46分子。另外在還發現了人類活化型NKp80受體，可識別AICL分子。

(二)人和小鼠的NKG2家族分子

NKG2D是NK細胞重要的活化受體［15］。NKG2D的配體是MHCⅠ樣分子，人類NKG2D的配體為MIC-A、MIC-B和ULBPs，小鼠NKG2D的配體為REA1、H60和Mult分子。NKG2D的配體在胞內細菌或病毒感染的細胞、惡變初期的腫瘤細胞中表達上調，使NKG2D識別免疫系統產生的危險信號。與NKG2D結合的DAP10分子不含ITAM序列，通過DAP10的YxxM基序結合PI3K傳遞活化信號。NKG2D還表達于γδT細胞、活化的巨噬細胞和活化的CTL，作為共刺激信號。

近期發現人和小鼠的NKG2C和NKG2E均可以結合各自的配體(HLA-E或Qa-1)而導致NK細胞活化，同一種配體(HLA-E)由于結合了不同的NK識別受體(NKG2A或NKG2C)而導致NK細胞出現相反結果的意義目前尚不清楚。

(三)人和小鼠的KIR家族

人KIR-S為活化型受體，可識別HLA-C。小鼠Ly49-H和Ly49-D為活化型受體，分別識別MCMV-m157分子和H-2Dd分子。

五、NK細胞的識別機制與免疫耐受

(一)NK細胞的識別機制

NK細胞抑制性信號與活化性信號之間的平衡決定NK細胞與靶細胞相互作用的結果。正常情況下，靶細胞表面自身MHCⅠ類分子與NK細胞表面抑制性受體結合傳導抑制性信號，從而抑制NK細胞活化，靶細胞不會受到NK細胞的攻擊。病理狀態下，這種平衡被打破后NK細胞即可能對靶細胞行使“killing”效應。多種情況下“missing-self”和“induced-self”識別模式會同時發生，NK細胞以其最大的能力來區分正常或異常的靶細胞。NK細胞識別活化受體通過DAP12/Syk-ZAP70、DAP10/PI-3K或者SAP/Fyn三個信號通路之一完成NK細胞活化。外環境的變化可以使內源性天然免疫受體KIR、NKG2、NCR、SLAM、DNAM等的活化平衡發生變化或者建立新的平衡點。

(二)NK細胞識別自我與自身耐受機制

NK細胞對自身細胞維持免疫耐受的機理尚不清楚，推測在NK細胞發育分化過程中NK前體細胞與正常自身細胞通過NK細胞識別受體/MHCⅠ配體的相互作用對NK細胞進行“education”，從而使NK細胞對自身細胞具有免疫耐受功能。目前主要有以下兩種假說(“Licensing”假說和“Disarming”假說)描述抑制型受體如何主導NK細胞免疫耐受以及如何與活化型受體相互配合，盡管兩個假說有一些不同解釋，但是其核心內容如下。從NK細胞發育過程看，MHCⅠ分子對于抑制型受體的功能形成十分重要，MHCⅠ分子持續高表達可伴隨抑制型受體的強大功能，反之亦反；NK細胞活化型受體的功能受到抑制型受體的控制，當抑制型受體缺陷或功能低下時活化型受體的功能會同時處于低下狀態；活化型受體在抑制型受體功能低下時可以耗竭而失去作用；活化型受體(例如NKG2D)的失活可以誘導其他類型活化型受體(例如CD16、NK1.1、Ly49H等)功能處于抑制狀態，即導致交叉耐受。這些機制的存在使NK細胞對自身細胞的免疫耐受狀態得以維持。

六、NK細胞的自身耐受

在NK成熟過程中必須經歷一個類似T細胞胸腺選擇的馴化過程(education)，以促進其自我耐受，避免NK細胞介導的自身免疫現象發生［16］。例如，在MHCⅠ類分子缺陷小鼠中NK細胞發育正常，不會過度活化和發生自身攻擊。NK細胞在沒有MHCⅠ類分子(缺乏抑制性信號)機體中如何馴化將會很好填補Missing-self理論的巨大空白。Licensing和Disarming學說很好解釋了抑制性信號對NK細胞成熟分化的關鍵作用，提出NK細胞在長期的Education過程中需要抑制性信號長期馴化才可以使NK細胞的活化元件組裝成功。但是這兩個學說仍存在各自缺陷，例如Licensing學說中認為unlicensed NK細胞是沒有功能的，然而研究顯示小鼠中控制MCMV感染的NK細胞群主要是unlicensed NK細胞。最近發現正常發育的野生型NK細胞轉輸到MHCⅠ類分子缺陷的宿主中后，其功能逐漸丟失；而MHCⅠ類分子缺陷小鼠中的低反應性NK細胞轉輸到野生型宿主中后，其功能又能得到恢復，此現象稱之為NK細胞再馴化，提示NK細胞的功能狀態是可以重編程的(reprogramming)，然而啟動NK功能重編程的因素以及發生場所依然未知。

理解NK細胞馴化與耐受的具體過程對于NK細胞研究意義重大，仍然存在若干待解決的關鍵問題。提供抑制性信號的MHCⅠ類分子究竟由哪群細胞提供，在NK發育成熟中是否存在著類似T細胞發育中胸腺上皮細胞的角色?NK細胞活化性信號和抑制性信號是如何相互作用的，其分子機制是什么，決定NK活化與否的信號閾值為何?NK細胞發育成熟中，unlicensed/disarmed NK細胞為什么不會像T細胞胸腺選擇中那樣直接克隆清除掉?其存活的意義是什么?最后，NK細胞馴化與耐受過程除了受其自身受體影響外，是否受到其他的環境因素影響?這些環境因素的改變能否隨之改變NK細胞耐受狀態?