NKT細胞
NKT細胞
NKT細胞(Natural killer T cell)是一種細胞表面既有T細胞受體TCR,又有NK細胞受體的特殊T細胞亞群。NKT細胞能大量產生細胞因子,且可以發揮與NK細胞相似的細胞毒作用。NKT細胞表達的是“半恆定的”TCRαβ肽鏈,意思是指TCRα鏈相對恆定,而TCRβ鏈具有多樣性。例如,人NKT細胞的TCRα鏈均表達Vα24/Jα18。
NKT細胞能表達T細胞的TCR與NK細胞的NKR-P1兩種受體,特別是NKT細胞多數表達Va14TCR,識別CD1抗原,而NKR-P1識別各種糖鏈。 NKT細胞,特別是CD4-NKT細胞,對TCR刺激可產生大量IL-4及IFNγ,同時具有ThO型細胞因子產生能力。NKT細胞不但產生IL-4的主要細胞,而且強力產生IFNγ。IFNγ參與自身Th1誘導,具有極強的Th1誘導能力,從而是IL-2產生亢進。它同時還具有Th2細胞分化抑制功能。IL-12能誘導NKT細胞產生IFNγ。IL-12對TCR的刺激是IFNγ的產生顯著亢進。綜上所述,NKT細胞不但是IL-4和IFNγ的強力產生細胞,同時參與Th1/Th2分化的抑制,而這些作用都不是單純的。
雖然NKT細胞能大量產生細胞因子,但僅在機體內保持這種功能。當初一度認為,NKT細胞只是IL-4的產生細胞,而不是Th2分化的必需細胞。並不認為在CD1缺損的小鼠中NKT細胞的分化和對TCR刺激使IL-4產生減少,且對Th2分化必需的IL-4及IgE的產生沒有多大影響。但給小鼠投於α-GalCer可使NKT細胞活化,IL-4的產生誘導Th2的應答。有報告指出,同樣投於α-GalCer,可使NKT細胞產生IFNγ而致IgE產生低下。由此可見,NKT細胞能產生IL-4與IFNγ兩種功能相反的細胞因子。這種微妙的協調作用可能是NKT機能表達的重要特徵。NKT細胞的活化通常伴有T細胞、B細胞及NK細胞的活化,這對NKT細胞活化后的免疫應答有較大影響。
其主要特徵為:
NKT細胞
2.TCR基因偏向性取用(bias usage)。與其它T細胞亞群相比,NKT細胞具有獨特的限制性表達TCR庫。
3.接受CD1d遞呈的脂類抗原,在固有免疫中發揮作用。
主要包括免疫調節和細胞毒作用,NKT細胞受到刺激后,可以分泌大量的IL-4,IFN-γ,GM-CSF,IL-13和其它細胞因子和趨化因子,發揮免疫調節作用,NKT細胞是聯繫固有免疫和獲得性免疫的橋樑之一。NKT細胞活化后具有NK細胞樣細胞毒活性,可溶解NK細胞敏感的靶細胞,主要效應分子為穿孔素,Fas配體以及IFN-γ。
NKT細胞的發現1986年,克隆成功了NKT細胞的特徵性抗原受體基因。將其命名為Va14基因,與其他T細胞抗原受體的(TCR)基因不同,有其獨特的結構特徵。1987年美國國立衛生研究所的Fawlkes與瑞士的Budd分別領導的兩個研究小組報告指出,胸腺細胞中的T細胞通常不能表達受體,僅有部分未成熟T細胞選擇表達V-β8.2受體。隨後的研究證明這種細胞不是T細胞,考慮是NK細胞的受體,這種細胞集團的數量極少,生理意義不明。1994年,這兩個研究小組的研究人員發現,他們報道的細胞為同一細胞,從此NKT細胞的研究引起人們的廣泛關注。
NKT細胞也在胸腺中經歷陽性選擇,雙陽性胸腺細胞上隨機基因重排的“半恆定的TCRαβ鏈”與鄰近的雙陽性胸腺細胞的CD1d分子識別後,能夠成功結合的即被陽性選擇保留下來。
需要指出的是,NKT細胞對機體有害也有利。例如,在動脈粥樣硬化患者中,NKT細胞的TCR識別沉積在動脈血管的氧化的脂質抗原后持續活化,擴大了炎症反應,加重了病情。
1、T細胞識別的抗原是蛋白質,而NKT細胞識別的抗原是α-Gal-Cer即所謂的糖脂質,這是該免疫系統與通常的免疫系統重要的不同點。NKT細胞的分化與T細胞不同的是在胸腺形成前的胎生初期6.5日在胸腺外組織分化。NKT細胞與T細胞比較,機能處於不發達狀態。T細胞分化為功能不同的Th1和Th2細胞群,Th1細胞產生INFγ及IL-2,引起遲發行過敏症等細胞性炎症。Th2細胞能產生IL-4和IL-10,參與變態反應及抗體產生等體液免疫反應。而NKT細胞不但能分泌Th1和Th2細胞因子,同時還具有與CD8+殺傷性T細胞(cytotoxic T lymphocytes,CTL)相同的殺傷靶細胞作用。毫無疑問,NKT細胞在免疫調節系統中佔有重要位置。NKT細胞與疾病可能有諸多關係,可能與自身免疫性疾病的發病機制、變態反應的調節、抗腫瘤作用、及抑制寄生蟲感染等有關。
NKT細胞與CD4細胞共同作用(模式圖)
2. NKT細胞的多樣性分化[4~7]NKT細胞具有T細胞和NK細胞細胞兩重性質,既能表達Va14/Ja281特定的T細胞受體又能由CD1介導識別脂質抗原。NKT細胞的分化是否依賴胸腺尚有爭議。根據其表達TCR等多種表面抗原的不同,提示NKT細胞存在兩個以上細胞群。從CD4/8的表達看,可將其分為(1)CD4-NKT細胞,(2)CD8-NKT細胞,(3)CD4和CD8均不能表達的DN-NKT細胞。第一類的全部和第二類的半數是Va14/Ja281-T細胞。
NKT細胞
5. NKT細胞產生細胞因子的意義 NKT細胞是指能夠表達NKT細胞標誌NKT1.1的T細胞,其機能具有T細胞和NKT細胞雙重特徵。NKT細胞在TCR和NKR介導下,產生大量的IL-4及INFγ,對腫瘤細胞有殺傷作用。
克隆定量
用RT-PCR法從分離后的DN-T細胞擴增TCRAV24基因,確定克隆后的CDR3區域,計算出不含N區域的TCR AV24AJ18基因的頻度。
用流式細胞儀進行定量
人的NKT細胞因能表達CD161分子,且有TCRAV24AJ18基因,用流式細胞儀檢測NKT細胞更為簡便。用5種染色法進行TCRAV24+BV11+DN-T細胞定量。以健康人的末梢淋巴細胞、TCRAV24+DNT細胞為一組分,用單細胞水平TCRAV24基因研究BV基因,TCRAV24+DN-T細胞96%使用TCRAV24AJ18基因,對應BV基因的96%使用TCRBV11基因,結果發現TCRAV24AJ18+BV11+DNT細胞中100%表達CD161分子,即TCRAV24+BV11+DNT細胞中約93%含有TCRAV24AJ18基因與CD161分子,以此來判明NKT細胞。用流式細胞儀定量分析TCRAV24-BV11-DN T細胞,作為狹義的NKT細胞簡單測定是可能的。
自身免疫與NKT細胞在自身免疫性疾病模型中,MRL 1pr/1pr小鼠及(NZB×NZW)F1小鼠等自身免疫性疾病發病時,表達TCR的NKT細胞減少,當投與TCRAV14抗體時可導致自身免疫性疾患惡化,推測NKT可能具有調節性T細胞的功能。
現已證明,人類NKT細胞的唯一標誌是TCRAV24AJ18基因,表達該基因的細胞群為CD4-CD8-(DN)細胞。小鼠TCRAV14AJ281+NKT細胞能識別CD1分子,而人類TCRAV24AJ18/BV11+DNT細胞株能識別CD1d分子。小鼠的NKT細胞能強力表達FasL,對CD4+CD8+T細胞有細胞傷害作用。有人認為人類NKT細胞在mRNA水平表達FasL。MRLIPR/IPR小鼠及(NZB×NZW)F1小鼠、NOD小鼠等製作的幾種自身免疫病動物模型,當自身免疫病發病時NKT細胞減少。將對TCRAV14的單克隆抗體投與MRL IPR/IPR小鼠,可是淋巴瘤及脾腫瘤增惡,抗DNA抗體上升。自身免疫病模型結果提示,NKT細胞有可能發揮調節性T細胞的功能。
1、全身性硬皮病(SSc)SSc以Raynaud癥狀及皮膚硬化為特徵,呈現Scl-70等多種自身抗體的產生及肺纖維症、腎炎等全身表現的自身免疫性疾病。自身抗體產生的機制雖不十分清楚,但患者末梢血中DNαβT細胞高於健康人的5~10倍(5.2~6.4%)。異常增多的DNαβT細胞的TCRβ鏈僅限定在TCRBV5,BV7,BV17;越來越多的α鏈病例表達TCRAV24基因。對TCRAV24+T細胞的J區域結合部進行分析,健康人含有N區域均一的TCRAV24AJ18基因,檢出率45~86%。而SSc則無此現象。流式分析結果表明SSc患者末梢血中DNTCRAV24+BV11+細胞(NKT細胞)比健康人明顯減少,從SSc患者均一的TCRAV24AJ18+NKT細胞選擇性減少看,推測NKT細胞具有抑制自身免疫反應調節性T細胞的作用。
2、系統性紅斑狼瘡(SLE)SLE通常伴有面部蝶狀並可導致腎炎、肝炎、肺炎及腦炎等全身性自身免疫疾患,同時伴多種自身抗體的產生。SLE患者末梢血中DNT細胞與SSc患者一樣明顯高於健康人。多為TCRAV24+DNT細胞。最新研究資料表明,從TCRAV24+DNT細胞的-N-J區域分析結果看,SLE患者末梢血中TCRAV24AJ18+NKT細胞減少與其AJ基因再構成后的TCRAV24+細胞的增加有關。
3、類風濕性關節炎(RA)RA是一種伴有滑膜的增殖及破壞的進行性慢性炎症性疾患,關節局部滑膜細胞的異常增殖,浸潤后的自身反應性T細胞導致自身免疫反應可能是發病病因。對滑膜浸潤T細胞的TCR進行分析,證明與抗原刺激誘導有關。對RA關節內浸潤DNT細胞中TCRAV24基因分析發現,TCRAV24AJ18+DNT細胞與上述自身免疫性疾病一樣選擇性減少,而其他具有TCRAJ的TCRAV24+DN(AJ42,AJ44)克隆性增加。用流式細胞儀對RA患者末梢血淋巴細胞進行分析,發現TCRAV24+BV11+DNT細胞減少,其中關節局部末梢血中DN NKT細胞數低下。
4、 Sjogren綜合征Sjogren綜合征主要表現為唾液腺及淚腺顯著的淋巴細胞浸潤,最終導致腺體結構的破環,呈現眼干和口乾等癥狀的自身免疫性疾病。與SSc、SLE、RA一樣,末梢血中TCRAV24+BV11+DNNKT細胞減少。
5、胰島素依賴性糖尿病(IDDM) 近來被列為自身免疫性疾病之一的是IDDM,有報告指出末梢血中的DN TCRAV24AJ18+細胞減少。IDDM動物模型NOD小鼠中未發現NKT細胞。給該小鼠植入正常小鼠的NKT細胞,能阻止糖尿病的發病。由此可見,NKT細胞參與自身免疫反應的調節是一有趣現象。