引用本文
林文综述, 李莉审校. 恒定自然杀伤T细胞在过敏性哮喘中的调节机制. 2012, 27(10): 866-870
林文 综述, 李莉 审校. Labratory Medicine, 2012, 27(10): 866-870  
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恒定自然杀伤T细胞在过敏性哮喘中的调节机制
林文综述, 李莉审校
上海交通大学附属第一人民医院检验科,上海 200080

作者简介:林文,女,1982年生,学士,技师,主要从事临床检验工作。

通讯作者:李莉,联系电话:021-63240090-4306。

基金:国家自然科学基金资助项目(81072448,30972824); 上海市科委课题资助项目(10495810200)
摘要

恒定自然杀伤T (invariant nature killer T,iNKT ) 细胞是T淋巴细胞中独特的亚群,也是经典的自然杀伤T(NKT)细胞,既表达T细胞的表面标志,又表达自然杀伤(NK)细胞的表面标志CD161(NK1.1) 分子和NK细胞受体P1C。活化iNKT的经典抗原是糖脂类抗原α-半乳糖神经酰胺(α-galactosylceramide,α-GalCer),该抗原由作用类似于主要组织相容性复合物(MHC)Ⅰ类分子的CD1d提呈给iNKT并使之活化。活化的iNKT分泌白细胞介素4(IL-4)、γ干扰素(IFN-γ)、白细胞介素10(IL-10)、白细胞介素13(IL-13)等多种细胞因子,在抗肿瘤、抗感染、抑制自身免疫性疾病及移植耐受中发挥重要作用。最近,iNKT细胞在小鼠哮喘模型和哮喘患者中的重要作用相继被报道。

关键词: 恒定自然杀伤T细胞; CD1d; α-半乳糖神经酰胺; 过敏性哮喘
中图分类号:R446.63 文献标志码:A 文章编号:1673-8640(2012)10-0866-05
林文 综述, 李莉 审校
Abstract
Keyword:
一、 iNKT细胞的发现

1986年研究发现一种恒定的Vα 14基因有着与其他T细胞抗原受体(T cell receptor, TCR)基因不同的独特结构。1987年由Fowlkes和Budd分别报道了一小群CD4- CD8-的胸腺细胞专一表达TCRVβ 8, 进一步研究发现这群细胞也表达CD44和NK1.1, 能分泌Th1和Th2细胞因子。1994年Lantz和Bendelac结合上述研究, 建立了Vβ 8+CD44+胸腺细胞的杂交瘤细胞, 发现其表达恒定的Vα 14 TCRα mRNA, 表明Vα 14+细胞、Vβ 8+CD4- CD8-胸腺细胞和Vβ 8+ CD44+杂交瘤细胞为同一细胞群[1]。由此, 这群细胞被命名为Vα 14 NKT细胞(在小鼠中)或NKT细胞。

二、 iNKT细胞的特征
1. TCR表达及其识别的特征

TCR基因表达的恒定性及其识别配体(相当于传统MHC分子)CD1d的限制性是iNKT细胞的主要特征。而与T、B和NK细胞不同的是, iNKT 的TCR不可变, 小鼠恒定的TCRα 链由TCRVα 14 Jα 18组成, 人类恒定的TCRα 链则由TCRVα 24 Jα 18组成[2], 故TCRVβ 被限定匹配, 在小鼠为Vβ 8.2, 在人类为Vβ 11。又由于其TCRVα 与Vβ 表达的恒定性, 抗原提呈分子CD1d分子也是非多态性分子, 因此对小鼠而言带有TCRVα 14并由CD1d分子提呈抗原而活化的NKT细胞特称为iNKT细胞。目前也有观点认为iNKT细胞属于T淋巴细胞亚群[3], 是T细胞在特殊状态或活化状态下的特殊表达形式。

2. 抗原识别的特征

与经典的T细胞不同, iNKT细胞只能识别由细胞表面CD1d分子提呈的糖脂类抗原, 而对经典的MHC Ⅰ 、Ⅱ 类分子提呈的抗原无反应, 故此α -GalCer被认为是经典的iNKT细胞活化抗原, 由类似于MHC Ⅰ 类分子的CD1d分子提呈, 能很强地连接到iNKT细胞TCR上[2]。α -GalCer仅靶向于iNKT细胞, 在缺少CD1d的小鼠中, α -GalCer几乎无活性。随着研究的深入, 对iNKT细胞识别的抗原不断扩展, 如脂类和多肽类抗原, 前者如里斯曼原虫属或革兰阴性菌分泌的磷脂或多糖类[糖肌醇磷酸磷脂(glycoinositol phosopholipids, GIPLS)、脂磷酸聚糖(lipophosphoglycan, LPG)和鞘糖脂(glycosphingolipid, GSL)]等均能激活iNKT细胞。

三、iNKT细胞的活化

糖脂类抗原被加工、提呈, 活化iNKT细胞的机制已被证实。CD1d在内质网合成, 与内质网上的内源性磷脂结合, 磷脂作为分子伴侣稳定CD1d复合物结构, 并促使他们转运到细胞表面。CD1d分子与磷脂的结合需要脂质转运蛋白(lipid transport protein, LTP), 如微粒体甘油三酯转运蛋白(microsomal triglyceride transfer protein, MTP)的参与。胞膜CD1d分子随后进入内体溶酶体被内化, 释放出磷脂。脂类抗原通过抗原递呈细胞(antigen-presenting cell, APC)上的微分子模式识别受体[4], 或通过含载脂蛋白E的脂质复合物的内化, 由脂蛋白受体转运到内体溶酶体。一些复合脂类抗原在内体溶酶体内需经内源性脂肪酶和糖苷酶的进一步加工。糖脂类抗原结合到CD1d分子上需要LTP的参与, 如鞘脂激活蛋白(SAP)和GM2活化蛋白(GM2-activation protein)等神经鞘脂活化蛋白。新近研究表明α -GalCer与CD1d分子的结合受脂肪酰水解酶的调控[5]。

iNKT细胞还能被间接活化。报道最多的活化物是细胞壁含有脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)的革兰阴性菌。将树突状细胞(dendritic cell, DC)与沙门菌共培养, 能激活iNKT细胞, 活化过程需要Toll样受体(toll-like receptor, TLR)的信号转导。将革兰阳性菌如单核细胞增生李斯特菌感染DC和巨噬细胞, 能上调CD1d的表达, 此过程需要 β 干扰素(IFN-β )介导。同样, 通过TLR信号转导活化APC产生大量细胞因子, 如白细胞介素12(IL-12)、白细胞介素18(IL-18)和α 干扰素(IFN-α ), 也能增强恒定的TCR和CD1d脂质复合物的相互作用, 从而激活iNKT细胞[6]。

四、iNKT细胞的效应子功能

iNKT细胞被激活后能快速分泌多种细胞因子, 包括典型的Th1类细胞因子如IFN-γ 、肿瘤坏死因子(TNF), Th2类细胞因子如IL-4、IL-10、IL-13, 还分泌白细胞介素2(IL-2)、转化生长因子-β (TGF-β )和一些趋化因子。此外, iNKT细胞亚群能分泌Th17类细胞因子白细胞介素17(IL-17)[7]。iNKT细胞只在活化的早期分泌细胞因子, 随后分泌即停止。小鼠体内注射α -GalCer后6 h左右iNKT细胞分泌IL-4达高峰, 24 h左右分泌IFN-γ 达峰值。α -GalCer活化的iNKT细胞对α -GalCer的再次刺激表现出抵抗性, 约持续2个月, 处于一种无反应性表型状态。

iNKT细胞能与固有免疫系统和适应性免疫系统的其他免疫细胞相互作用[8], 特别是活化的iNKT细胞, 是DC发挥生物功能的有效激活物, 也同样能促进NK细胞、巨噬细胞、中性粒细胞以及传统的B和T细胞的活化, 从而在过敏性炎症、抗肿瘤免疫和自身免疫性疾病中发挥作用。

五、iNKT细胞与过敏性哮喘

1. iNKT细胞与哮喘气道高反应性

iNKT细胞活化后释放大量的细胞因子IL-4、白细胞介素5(IL-5)、IL-13, IL-4能刺激B细胞产生过敏原特异性IgE, IL-4是B细胞产生IgE的惟一必需因子; IL-5诱导嗜酸性粒细胞的产生、成熟及活化; IL-13诱导气道高反应性(airway heperreactivity, AHR)和呼吸道黏液分泌。那么iNKT细胞缺陷的小鼠是否会诱发过敏性哮喘?哮喘症状是否由小鼠肺组织内活化的iNKT细胞所诱导?为此, Akbari等[9]研究了iNKT细胞缺陷的Jα 281和CD1d基因敲除(Jα 281-/-和CD1d-/-)小鼠经卵清蛋白(ovalbumin, OVA)致敏和激发的AHR和气道炎症状态, 结果iNKT细胞的缺陷严重抑制了AHR和气道炎症反应, 而将Vα 14 iNKT细胞转移给Jα 281-/-小鼠, 又重新诱发出AHR, 进而证实iNKT细胞是AHR和气道炎症反应的必要条件。Matangkasombut等[10]研究发现灵长类动物(如猕猴)肺组织中iNKT细胞经α -GalCer直接活化后能诱发严重的AHR, 因此推测人类iNKT细胞与哮喘AHR密切相关。

2009年Miki-Hosokawa等[11]研究了CD69缺陷的小鼠哮喘模型, 发现经OVA致敏、α -GalCer激发的小鼠AHR和中性粒细胞浸润程度明显降低, 证实活化的iNKT细胞介导的哮喘依赖于CD69分子, CD69+iNKT细胞与AHR及气道炎症反应密切相关。

然而, 有学者认为iNKT细胞并非是气道过敏性炎症反应不可缺少的条件。Koh等[12]证实β 2m-/-小鼠也能诱发AHR。应用抗CD1d抗体或抗NK1.1抗体治疗, 能抑制β 2m-/-小鼠体内抗原诱导的AHR。而将β 2m-/-小鼠体内iNKT细胞群移植到CD1d-/-小鼠体内, 依然能诱发AHR。这些研究表明了非β 2m型CD1d限制性的非经典NKT参与了AHR。

2. 哮喘患者体内iNKT细胞的表达

为了进一步证实iNKT细胞在哮喘患者体内的作用, 2006年Akbari等[13]检测了哮喘患者体内 iNKT细胞, 结果发现哮喘患者支气管肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid, BALF)中超过60%的CD4+T细胞为iNKT细胞, 而在结节病患者或正常人体内并未发现NKT细胞。

2007年有4个试验小组做了相似的研究, 却发现iNKT细胞在哮喘患者体内并未增加[14, 15, 16, 17]。Vijayanand等[14]认为iNKT细胞在哮喘、慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)患者和健康人体内均处于低表达, 3种人群的表达水平差异均无统计学意义。Mutalithas等[15, 16, 17]多位学者对BALF中iNKT细胞的研究同样得出了相似的结论。

2008年以后的研究报道又一致表明哮喘患者体内iNKT细胞数量增加。Matangkasombut等[18]的研究显示与健康对照相比, 重度哮喘患者体内iNKT细胞明显增加, 但其报道的哮喘患者BALF中仅2%~7%CD3+细胞为iNKT细胞, 仅1例重度哮喘患者NKT细胞表达达64.5%。哮喘患者体内iNKT细胞研究结果的差异可能与iNKT细胞检测的技术难度较高、方法不统一有关, 如采用了痰液标本而非BALF标本, 一些研究中缺少合适的健康对照人群, 或是被检测对象哮喘的严重程度不同等。如Matangkasombut等[18]就发现哮喘患者肺部iNKT细胞数量与哮喘严重程度和症状控制程度密切相关, 重度、控制不佳的患者BALF中iNKT细胞数量比健康人增加明显, 而仅50%中度至重度、控制良好的患者BALF中iNKT细胞数量有所增加。因此, 肺部iNKT细胞数量的表达是有差异的, 而绝大多数哮喘患者肺部iNKT细胞数量是增加的。

3. iNKT细胞的临床检测

Koh等[19]研究61例哮喘患者、10例嗜酸性粒细胞性支气管炎(eosinophilic bronchitis, EB)患者和17名健康者外周血和诱导痰中的NKT细胞数量。将经处理的痰液细胞和外周血细胞与荧光标记单克隆抗体[异硫氰酸(FITC)-CD4, 藻红蛋白(PE)-6B11或PE-TCRVα 24, 多甲藻叶绿素蛋白(PerCP)-CD3, 别藻蓝蛋白(APC)-CD56]共育, 流式细胞仪分别检测CD3+CD56+NKT细胞、CD3+6B11+NKT细胞和CD3+Vα 24+NKT细胞的数量。结果3组人群外周血中NKT细胞数量无明显差异, 而哮喘患者和EB患者痰液中CD3+CD56+NKT细胞和CD3+Vα 24+NKT细胞明显增加, CD3+6B11+NKT细胞有所增加, 且痰液中CD3+Vα 24+NKT细胞数量增加与哮喘患者AHR程度有关。

Reynolds等[20]用过敏原刺激中等程度过敏性哮喘患者24 h或7 d后, 检测支气管活检冰冻切片组织中PE标记的CD1d/α -GalCer四聚体+CD3+细胞数量。结果过敏性哮喘患者肺组织中NKT数量比健康者明显增加, 且约9.8% CD3+细胞为NKT细胞。

4. 体内iNKT细胞活化和调节机制

尽管活化的iNKT细胞能诱发和加重过敏性哮喘, 而α -GalCer是海洋海绵体的提取物, 在日常生活中接触极少, 仅是试验研究中的过敏反应激发物。呼吸道更多受到环境中过敏原、病原体和空气污染物等的刺激, 许多研究也表明环境中的自然物质能活化iNKT细胞, 诱发和加重过敏性气道炎症反应。iNKT细胞恒定表达的TCR能识别细菌(如鞘氨醇单胞菌)、疏螺旋体和利什曼原虫体内的糖脂质。从鞘氨醇单胞菌细胞壁提取的糖脂刺激非iNKT细胞缺陷小鼠呼吸器官, 能诱发AHR。iNKT细胞一旦被病毒抗原激活, 便能刺激巨噬细胞释放IL-13, 诱导AHR和黏液分泌[21]。因此, 呼吸道感染的病原体糖脂成分活化iNKT细胞能诱发哮喘。

空气中的污染物臭氧与哮喘的发生有关。健康人接触臭氧后, 也会引起气道上皮细胞的破坏和中性粒细胞数量增加, 诱发AHR。哮喘患者对臭氧的作用更为敏感。Pichavant等[22]发现臭氧诱发的哮喘与小鼠肺部iNKT细胞分泌IL-17有密切关系。

Wingender等[23]发现屋尘提取物(house dust extracts, HDE)内含有活化小鼠和人体iNKT细胞的抗原。在OVA和HDE共同致敏, 再经OVA激发的小鼠哮喘模型中, 肺部iNKT细胞分泌Th2细胞因子和IL-17明显增强, 气道炎症反应显著加强。与之相比, 在Jα 18-/- iNKT细胞缺陷小鼠体内OVA/HDE的气道炎症反应则明显减弱, 说明Vα 14 iNKT细胞在小鼠过敏性哮喘中起决定作用。

启动和增强Th2型反应、参与过敏反应的多种细胞因子相继被报道。如白细胞介素25(IL-25, IL-17E)在结构上属于IL-17细胞因子家族, 由活化的Th2细胞、上皮细胞、嗜碱性粒细胞和肥大细胞分泌, 能加重AHR。使用重组IL-25能诱导肺部血清IgE水平增加、嗜酸性粒细胞增多、病原学改变等Th2型反应和AHR。但这些由IL-25诱发的症状并未在iNKT细胞缺陷的小鼠体内得以证实[24]。iNKT细胞的转移试验表明, iNKT细胞的IL-17受体B(IL-17 receptor B, IL-17RB)是IL-25诱发AHR的必要条件。胸腺基质淋巴细胞生成素(thymicstromal lymphoprotein, TSLP)由上皮细胞、肥大细胞和嗜碱性粒细胞分泌, T细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞和DC为其作用的靶细胞。Nagata等[25]认为TSLP同样作用于iNKT细胞, 通过上调IL-13的分泌加重AHR。白细胞介素33(IL-33)是白细胞介素1(IL-1)家族成员, 哮喘患者体内上皮细胞分泌IL-33增加。IL-33能增强活化的iNKT细胞分泌Th1和Th2细胞因子[26]。这些研究表明环境中的自然配体能活化iNKT细胞, 诱发过敏性哮喘, 亲Th2细胞因子IL-25、TSLP和IL-33能加重过敏症状。

六、 展望

人类对过敏性哮喘发病机制的认识日益深入, iNKT细胞、Th17细胞、IL-25等是继Th2细胞之后参与过敏反应发生的新发现的指标。小鼠和灵长类动物的研究表明, 一类新型的淋巴细胞亚群iNKT细胞能被环境中的过敏原、病毒抗原和空气污染物激活, 诱发过敏性哮喘。iNKT细胞存在于哮喘患者的肺组织中, 其作用机制还在不断探索之中。已有的从哮喘患者获得的数据与小鼠和灵长类哮喘模型获得的研究结果均一致, 表明iNKT细胞在人类哮喘中起重要作用。对哮喘患者体内iNKT细胞功能的深入研究, 有助于阐明iNKT细胞在哮喘和AHR中的确切作用及其机制, 为人类探寻新型、有效的哮喘防治方法和手段提供新的思路和策略。

The authors have declared that no competing interests exist.

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