NKT
细胞(Natural killer T cell)是一种
细胞表面既有
T细胞受体TCR,又有NK细胞受体的特殊
T细胞亚群。NKT细胞能大量产生
细胞因子,且可以发挥与
NK细胞相似的
细胞毒作用。
含义
NKT细胞能表达T细胞的TCR与NK细胞的NKR-P1两种受体,特别是NKT细胞多数表达Va14TCR,识别CD1抗原,而NKR-P1识别各种
糖链。 NKT细胞,特别是CD4-NKT细胞,对TCR刺激可产生大量
IL-4及
IFNγ,同时具有ThO型
细胞因子产生能力。NKT细胞不但是产生
IL-4的主要细胞,而且强力产生IFNγ。IFNγ参与自身Th1诱导,具有强的Th1诱导能力,从而是
IL-2产生亢进。它同时还具有
Th2细胞分化抑制功能。IL-12能诱导NKT细胞产生IFNγ。IL-12对TCR的刺激是IFNγ的产生显著亢进。综上所述,NKT细胞不但是IL-4和IFNγ的强力产生细胞,同时参与Th1/Th2分化的抑制,而这些作用都不是单纯的。
虽然NKT细胞能大量产生
细胞因子,但仅在机体内保持这种功能。当初一度认为,NKT细胞只是
IL-4的产生细胞,而不是Th2分化的必需细胞。并不认为在CD1缺损的小鼠中NKT细胞的分化和对TCR刺激使IL-4产生减少,且对Th2分化必需的IL-4及IgE的产生没有多大影响。但给小鼠投于α-GalCer可使NKT细胞活化,IL-4的产生诱导Th2的应答。有报告指出,同样投于α-GalCer,可使NKT细胞产生
IFNγ而致IgE产生低下。由此可见,NKT细胞能产生IL-4与IFNγ两种功能相反的细胞因子。这种微妙的
协调作用可能是NKT机能表达的重要特征。NKT细胞的活化通常伴有T细胞、B细胞及NK细胞的活化,这对NKT细胞活化后的免疫应答有较大影响。
主要特征
其主要特征为:
1.共表达
T细胞受体和NK细胞受体。经典NKT细胞一般为
CD4+和DN NKT细胞。其中NK1.1是NKT细胞最主要的表面标记。
2.
TCR基因偏向性取用(bias usage)。与其它
T细胞亚群相比,NKT细胞具有独特的限制性表达TCR库。
3.接受
CD1d递呈的
脂类抗原,在
固有免疫中发挥作用。
4.NKT细胞表达的是“半恒定的”TCRαβ
肽链,意思是指TCRα链相对恒定,而TCRβ链具有多样性。例如,人NKT细胞的TCRα链均表达Vα14/Jα18。
5.CD4和CD8的表达不均一。人NKT细胞可能为CD4+CD8-、CD4-CD8+或双阴性CD4-CD8-细胞。
分化过程
NKT细胞也在胸腺中经历
阳性选择,双阳性
胸腺细胞上随机
基因重排的“半恒定的
TCRαβ链”与邻近的双阳性胸腺细胞的CD1d
分子识别后,能够成功结合的即被阳性选择保留下来。
生物学功能
主要包括
免疫调节和
细胞毒作用,NKT细胞受到刺激后,可以分泌大量的
IL-4,
IFN-γ,
GM-CSF,IL-13和其它
细胞因子和
趋化因子,发挥免疫调节作用,NKT细胞是联系
固有免疫和
获得性免疫的桥梁之一。NKT细胞活化后具有NK细胞样细胞毒活性,可溶解NK细胞敏感的
靶细胞,主要
效应分子为
穿孔素,
Fas配体以及IFN-γ。
通常认为,构成机体
免疫系统的
淋巴细胞有三种
细胞系组成,一是由胸腺产生的
T细胞,二是由骨髓分化而来的产生抗体的B细胞,三是
自然杀伤细胞(
NK细胞)。而新近发现存在第四种
淋巴细胞—NKT细胞。
NKT细胞的发现1986年,克隆成功了NKT细胞的特征性抗原受体基因。将其命名为Va14基因,与其他
T细胞抗原受体的(TCR)基因不同,有其独特的结构特征。1987年美国国立卫生研究所的Fawlkes与
瑞士的Budd分别领导的两个研究小组报告指出,
胸腺细胞中的T细胞通常不能表达受体,仅有部分
未成熟T细胞选择表达V-β8.2受体。随后的研究证明这种细胞不是T细胞,考虑是NK细胞的受体,这种
细胞集团的数量极少,生理意义不明。1994年,这两个研究小组的研究人员发现,他们报道的细胞为同一细胞,从此NKT细胞的研究引起人们的广泛关注。
免疫功能
1、T细胞识别的抗原是
蛋白质,而NKT细胞识别的抗原是α-Gal-Cer即所谓的糖
脂质,这是该
免疫系统与通常的免疫系统重要的不同点。NKT细胞的分化与T细胞不同的是在胸腺形成前的
胎生初期6.5日在胸腺外
组织分化。NKT细胞与T细胞比较,机能处于不发达状态。T
细胞分化为功能不同的Th1和
Th2细胞群,
Th1细胞产生INFγ及
IL-2,引起迟发行
过敏症等细胞性炎症。
Th2细胞能产生
IL-4和IL-10,参与
变态反应及抗体产生等体液免疫反应。而NKT细胞不但能分泌Th1和Th2
细胞因子,同时还具有与
CD8+杀伤性T细胞(cytotoxic T lymphocytes,
CTL)相同的杀伤
靶细胞作用。毫无疑问,NKT细胞在
免疫调节系统中占有重要位置。NKT细胞与疾病可能有诸多关系,可能与
自身免疫性疾病的
发病机制、变态反应的调节、抗
肿瘤作用、及抑制
寄生虫感染等有关。
2. NKT细胞的多样性分化[4~7]NKT细胞具有T细胞和
NK细胞细胞两重性质,既能表达Va14/Ja281特定的
T细胞受体又能由CD1
介导识别脂质抗原。NKT细胞的分化是否依赖胸腺尚有争议。根据其表达TCR等多种
表面抗原的不同,提示NKT细胞存在两个以上细胞群。从
CD4/8的表达看,可将其分为(1)CD4-NKT细胞,(2)CD8-NKT细胞,(3)CD4和CD8均不能表达的DN-NKT细胞。第一类的全部和第二类的半数是Va14/Ja281-T细胞。
3.人类
NKT细胞人
末梢血中的DN-NKT细胞V区域,可高度表达Va24/JaQ(这与鼠的Va14/Ja281高度相似)及Vβ11(与鼠Vβ18高度相似)。这种TCR的组合表达可见于DN-NKT细胞和
CD4+细胞。而未见于CD8+细胞。小鼠的CD1相当于人的CD1d的Va24/JaQ。此外,人末梢血中1~2%的T细胞能表达
抑制性受体,即抑制型NK细胞受体(KIR),而Va24/JaQ+细胞则不能表达。它的NK相关分子是CD16、CD56或CD57,Va24/JaQ+细胞异不能表达这些分子。在小鼠中还可以看到Va24/Ja281+T细胞以外的NKT细胞。人类Va24/JaQ+细胞与KIR+T细胞能形成不同的
亚群。且具有不同的功能。4. NKT细胞分化的胸腺
依赖性这是存在争议的问题,可以肯定地说NKT细胞分化过程中胸腺是有作用的。NKT细胞多见于胸腺及脾脏以外的肝脏和骨髓种,胸腺缺损的小鼠与正常小鼠比较,NKT的分化并不少。将出生三日小鼠的胸腺摘除,虽然NKT细胞的分化显著受到抑制,但此时CD8+NKT细胞的分化未受到影响。由此认为CD8+NKT细胞在胸腺外分化的可能。
5. NKT细胞产生
细胞因子的意义 NKT细胞是指能够表达NKT细胞标志NKT1.1的T细胞,其机能具有T细胞和NKT细胞双重特征。NKT细胞在TCR和NKR
介导下,产生大量的
IL-4及INFγ,对
肿瘤细胞有杀伤作用。
6.
自身免疫与NKT细胞在
自身免疫性疾病模型中,MRL 1pr/1pr
小鼠及(NZB×NZW)F1小鼠等自身
免疫性疾病发病时,表达TCR的NKT细胞减少,当投与TCRAV14抗体时可导致自身免疫性疾患恶化,推测NKT可能具有一定
调节性T细胞的功能。
定量方法
克隆定量
用RT-
PCR法从分离后的
DN-T细胞扩增TCRAV24基因,确定克隆后的CDR3区域,计算出不含N区域的TCR AV24AJ18基因的频度。
人的NKT细胞因能表达CD161分子,且有TCRAV24AJ18基因,用
流式细胞仪检测NKT细胞更为简便。用5种
染色法进行TCRAV24+BV11+DN-T细胞定量。以健康人的
末梢淋巴细胞、TCRAV24+DNT细胞为一组分,用单细胞水平TCRAV24基因研究BV基因,TCRAV24+DN-T细胞96%使用TCRAV24AJ18基因,对应BV基因的96%使用TCRBV11基因,结果发现TCRAV24AJ18+BV11+DNT细胞中100%表达CD161分子,即TCRAV24+BV11+DNT细胞中约93%含有TCRAV24AJ18基因与CD161分子,以此来判明NKT细胞。用
流式细胞仪定量分析TCRAV24-BV11-DN T细胞,作为狭义的NKT细胞简单测定是可能的。
其它特征
现已证明,人类NKT细胞的标志是TCRAV24AJ18基因,表达该基因的
细胞群为
CD4-CD8-(DN)细胞。小鼠TCRAV14AJ281+NKT细胞能识别CD1分子,而人类TCRAV24AJ18/BV11+DNT
细胞株能识别
CD1d分子。小鼠的NKT细胞能强力表达FasL,对CD4+
CD8+T细胞有细胞伤害作用。有人认为人类NKT细胞在
mRNA水平表达FasL。MRLIPR/IPR小鼠及(NZB×NZW)F1小鼠、NOD小鼠等制作的几种
自身免疫病动物模型,当自身免疫病发病时NKT细胞减少。将对TCRAV14的
单克隆抗体投与MRL IPR/IPR小鼠,可是
淋巴瘤及
脾肿瘤增恶,
抗DNA抗体上升。自身免疫病模型结果提示,NKT细胞有可能发挥
调节性T细胞的功能。
自身免疫病与NKT细胞的关联
1、全身性硬皮病(SSc)SSc以Raynaud症状及
皮肤硬化为特征,呈现Scl-70等多种
自身抗体的产生及肺纤维症、
肾炎等全身表现的
自身免疫性疾病。自身抗体产生的机制虽不十分清楚,但患者
末梢血中DN
αβT细胞高于健康人的5~10倍(5.2~6.4%)。异常增多的DNαβT细胞的TCRβ链仅限定在TCRBV5,BV7,BV17;越来越多的α链病例表达TCRAV24基因。对TCRAV24+T细胞的J区域结合部进行分析,健康人含有N区域均一的TCRAV24AJ18基因,
检出率45~86%。而SSc则无此现象。流式
分析结果表明SSc患者末梢血中DNTCRAV24+BV11+细胞(NKT细胞)比健康人明显减少,从SSc患者均一的TCRAV24AJ18+NKT细胞选择性减少看,推测NKT细胞具有抑制
自身免疫反应
调节性T细胞的作用。
2、
系统性红斑狼疮(SLE)通常伴有面部蝶状并可导致肾炎、
肝炎、
肺炎及
脑炎等全身性自身免疫疾患,同时伴多种自身抗体的产生。SLE患者
末梢血中DNT细胞与SSc患者一样明显高于健康人。多为TCRAV24+DNT细胞。最新
研究资料表明,从TCRAV24+DNT细胞的-N-J区域分析结果看,SLE患者末梢血中TCRAV24AJ18+NKT细胞减少与其AJ基因再构成后的TCRAV24+细胞的增加有关。
3、
类风湿性关节炎(RA)RA是一种伴有滑膜的增殖及破坏的进行性
慢性炎症性疾患,关节局部
滑膜细胞的异常增殖,浸润后的自身
反应性T细胞导致
自身免疫反应可能是发病病因。对滑膜浸润T细胞的TCR进行分析,证明与抗原刺激诱导有关。对RA关节内浸润DNT细胞中TCRAV24
基因分析发现,TCRAV24AJ18+DNT细胞与上述
自身免疫性疾病一样选择性减少,而其他具有TCRAJ的TCRAV24+DN(AJ42,AJ44)
克隆性增加。用
流式细胞仪对RA患者
末梢血淋巴细胞进行分析,发现TCRAV24+BV11+DNT细胞减少,其中关节局部末梢血中DN NKT细胞数低下。
4、 Sjogren综合征Sjogren综合征主要表现为
唾液腺及
泪腺显著的淋巴细胞浸润,最终导致腺体结构的破环,呈现
眼干和
口干等症状的自身免疫性疾病。与SSc、SLE、RA一样,末梢血中TCRAV24+BV11+DNNKT细胞减少。
5、
胰岛素依赖性
糖尿病(
IDDM) 近来被列为自身免疫性疾病之一的是IDDM,有报告指出
末梢血中的DN TCRAV24AJ18+细胞减少。IDDM动物模型NOD小鼠中
未发现NKT细胞。给该小鼠植入正常小鼠的NKT细胞,能阻止糖尿病的发病。由此可见,NKT细胞参与自身免疫反应的调节是一有趣现象。
NKT细胞在疾病中的消极影响
需要指出的是,NKT细胞对机体有害也有利。例如,在
动脉粥样硬化患者中,NKT细胞的
TCR识别沉积在动脉血管的氧化的
脂质抗原后持续活化,扩大了
炎症反应,加重了病情。