NK细胞在肝脏疾病中的作用机制研究进展

李岩，杨勇

(中国药科大学药物科学研究院，江苏 南京 211198)

自然杀伤细胞(NK)是在1975年被鉴定为一群独特淋巴细胞亚群,主要参与病变或病毒感染的细胞的杀伤或清除。NK细胞广泛分布于全身的淋巴组织和非淋巴组织。淋巴细胞中含NK细胞数量最多的组织是肺，其次是肝、外周血、脾、骨髓、淋巴结和胸腺。人们对NK细胞生物学功能的认识越来越清晰。普遍认为NK细胞一方面可以通过受体和配体的识别对病原性细胞直接杀伤，另一方面还可以通过分泌一些细胞因子来发挥免疫调节作用[1]。越来越多的证据表明，NK细胞的功能明显受到组织微环境的影响。比如，与外周血的NK细胞相比，肝脏内的NK细胞对肿瘤细胞具有较高的细胞毒性，其表达的细胞毒性介质水平较高。健康的肝NK细胞可在慢性肝炎病毒感染或干扰素α(IFN-α)抗病毒治疗中进一步激活，在控制病毒性肝炎和肝纤维化中发挥关键作用。此外，长期饮酒也可能抑制肝NK细胞的功能，这也是导致酒精性肝病的发生的重要机制之一。在这篇综述中，我们总结了近年来NK细胞在肝脏中抗病毒、抗纤维化和抗肿瘤反应中的进展，并简要讨论了NK细胞作为治疗肝病的治疗靶点的潜力。

1 NK细胞与酒精性肝病和非酒精性脂肪肝

长期饮酒可增加NK细胞的毒性，这可能导致酒精性肝损伤(alcoholic liver disease，ALD)的发生。另有研究证书ALD患者发病原因与NK细胞数量减少和细胞毒性活性降低有关。NK细胞功能的抑制可能导致其抗病毒、抗纤维化和抗肿瘤作用降低，从而引起ALD患者对病毒性肝炎的易感性增加，进而导致肝纤维化或肝细胞癌的进展加速。NKT细胞在非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)中的作用已被广泛研究[2]。然而，NK细胞在这种疾病中扮演什么样的角色目前还不清楚。据报道，与健康对照组相比，肥胖患者的循环NK细胞明显减少，同时细胞毒性也较低。然而，另一项研究报告称，与正常肝脏相比，肥胖的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者肝脏中的NK细胞数量及其相关的细胞毒性介质(如TRAIL、NKG2D和MICA/B mRNAs)的表达显著升高，而NAFLD患者的肝NK细胞数量和表达则较低。另外，在NASH患者中，MICA/B mRNAs的表达与NAFLD活性评分和肝细胞凋亡呈正相关。这种关联表明，NK细胞被激活并导致NASH的发生发展。NASH期间肝NK细胞的活化可能是由于这些患者体内几种NK细胞活化因子(IL-12、IL-18和IFN-γ)和配体(如Mica/B)的水平升高所致[2-5]。NK细胞在NASH中的作用仍需要用进一步的研究来阐明。

表1 NK细胞表面抑制性和活化性受体以及相对应的配体

2 NK细胞杀伤纤维化肝细胞

肝纤维化是各种原因的肝损伤所致的愈合反应，肝实质损伤时引起炎症反应从而使肝星状细胞激活而产生胶原纤维，进而引起肝脏一系列的纤维化病变，在该过程中，NK细胞可以通过提高自身的活性，其中NK细胞的活化可以是某种刺激或者药物，例如丹参可以通过促进NK细胞表面的NK细胞活化性受体(NKG2D)、肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)和Nkp46表达，进而提高其杀伤活性的，抑制肝纤维化[6]。Glässner等[7]证明了NK细胞对活化的肝形状细胞具有杀伤作用，这在抑制肝纤维化方面也起到了重要作用；并且这些结果在后来的临床研究中也得到了证实。首先，活化的原代人肝星状细胞与人NK细胞共培养可产生TRAIL和FasL，结果导致肝星状细胞死亡。第二，从HCV患者中分离的NK细胞对原代人肝星状细胞毒性与其肝纤维化程度呈负相关。最后，NKp46highNK细胞在肝脏的积累与HCV患者的纤维化程度呈负相关。总的来说，这些发现表明NK细胞可能在减轻肝纤维化中起着重要作用。然而，长期饮酒和与终末期肝纤维化相关的TGF-β水平升高可抑制NK细胞的抗纤维化功能，这导致了肝纤维化的进展。

3 NK细胞在不同肝炎中发挥的作用

3.1 NK细胞在急慢性丙型肝炎中的作用机制 NK细胞在HCV感染的急慢性期被激活。在病毒感染的肝细胞上MHC I类的下调减少了对NK细胞的抑制信号，将平衡移向NK细胞活化。DC细胞与NK细胞通过NKp30受体结合，并促进NK细胞的活化，进而产生细胞因子如IFN-γ和TNF-α，抑制HCV复制，并且激活DCs，诱导幼稚CD4 T细胞响应[8]；慢性HCV感染中，外周血NK细胞和肝内NK细胞的NKp46、TRAIL表达上调，发挥强烈的细胞毒性并产生更多的IFN-γ。这样NK细胞会在发炎的肝脏中富集，并且对HCV感染的肝细胞和参与肝纤维化的肝星状细胞显示出强大的细胞溶解活性，起到保护肝脏的作用[9]。值得注意的是：外周存在有杀伤活力的NK细胞有利于控制肝脏疾病的进程，但如果不能及时将HCV清除，持续高表达的NK细胞活化性受体会导致NK细胞过度活化，进而会引起肝脏损伤[10-14]。

3.2 NK细胞对乙型肝炎作用机制 在乙型肝炎病毒(HBV)感染所导致的重型肝炎的发病机制中，NK细胞发挥了重要的作用。乙型肝炎病毒感染后会诱导抗原提呈细胞产生IL-23，增加的IL-23可能通过激活表达IL-23受体的NK细胞，通过产生IL-17来抵抗感染[15]。NK细胞特定的活化性受体及抑制性受体如NKG2D/NKG2A及之间的信号平衡在很大程度上调控NK细胞的功能。NK细胞的主要两个亚群CD56bright和CD56dimNK细胞。在功能上，免疫调节性CD56brightNK是干扰素的强大生产者，在清除感染性病原体中起着关键作用。接受乙型肝炎抗病毒治疗的患者，其通过提高IL-15和NKG2D的表达，促进CD56brightNK细胞的扩增，进而恢复CD56BrightNK细胞的功能，增强免疫[16]，应对机体的HBV感染。另外，TRAIL被研究证实是HBV过程中能够活化NK细胞作用的主要受体，研究显示HBV感染的患者的肝脏中表达TRAIL的 NK细胞的比例要显著高于健康人，这些病人体内IFN-α的浓度可以活化NK细胞，而IL-8/IFN-α能够显著上调肝实质细胞表面TRAIL受体的表达[17]，这就使得肝实质细胞更容易受到NK细胞的损伤，同时TRAIL还可以诱导肝细胞的凋亡，从而帮助机体抗HBV感染。

综上，与丙型肝炎病毒感染相比，在没有IFN-α/β和IL-15诱导的情况下，急性乙型肝炎病毒感染的早期阶段与IL-10的上调有关。IL-10的产生可能导致这些患者的外周NK细胞功能的抑制。然而，HBV感染伴随的肝脏炎症与外周和肝内NK细胞的活化紧密有关，这可能由于细胞因子IFN-α、IL-12、IL-15和IL-18介导的。在慢性乙型肝炎病毒感染患者中，活化的NK细胞表达高水平的TRAIL，并导致肝细胞损伤和炎症；另一方面，是否活化的NK细胞有助于控制乙型肝炎病毒的复制目前仍然不清楚。

4 NK细胞对自身免疫性肝病的作用机制

自身免疫性肝病是一组由免疫介导的、以肝脏为相对特异性免疫损伤器官的慢性肝病， 作为先天免疫的主要成分，NK细胞在早期防御病毒、细胞内细菌和癌细胞等多方面提供监测。然而，NK细胞的效应功能必须精确控制以防止对正常自身细胞的无意攻击。在肝脏中，NK对免疫耐受和免疫防御之间的区别是至关重要的，过多的NK细胞在维持体内平衡方面具有独特作用。一旦自我耐受被打破，就会导致自身免疫性肝病。作为“双刃剑”，NK细胞既可以产生炎性细胞因子和趋化因子保护肝脏，同时也会被过度激活改变相关淋巴细胞的增殖和活化，损伤肝脏[17]。这提示我们在临床治疗肝病的过程中，一定要注意做到NK细胞的适度活化。

5 NK细胞在肝癌中发挥的作用

肝细胞肝癌 (HCC) 是当前世界范围内发病率及致死率最高的恶性肿瘤之一，其中NK细胞作为免疫监视的一员，在肝癌治疗过程中起到重要作用。肝NK细胞在肿瘤免疫监测中的重要作用很可能通过介导穿孔素、颗粒酶、TRAIL和IFN-γ的产生。然而，NK细胞的肿瘤监测功能在癌前纤维化和肝硬化以及含癌性肿瘤的肝脏中常常受到抑制。例如，与健康受试者相比，HCC患者外周CD56dimNK亚群显著降低。在这些HCC患者肿瘤浸润的CD56dimNK亚群产生IFN-γ水平以及细胞毒性也降低。尽管肿瘤内CD56+NK细胞的数量与肝癌患者的长期生存率已被证实有明显相关性。但是否CD56dimNK细胞的减少与患者不良的预后有关联目前尚不清楚[18]。另外， 研究者已经提出了几种机制来解释HCC中NK细胞数量和功能的缺陷，例如，肿瘤周围区域中浸润的单核细胞/巨噬细胞诱导NK细胞的快速活化，然后这些激活的NK细胞变得疲惫并最终死亡，这是由CD48/2B4相互作用介导的[19-20]。骨髓来源的抑制细胞(MDSCs)也可以与HCC患者中的NK细胞相互作用。来自HCC患者的MDSCs以接触依赖的方式直接抑制NK细胞的细胞毒性和细胞因子产生[21]。此外，源自HCC的成纤维细胞引发NK细胞功能障碍，其由HCC细胞产生的吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)和前列腺素E2(PGE2)介导，并且这两种天然免疫抑制剂下调活化的NK受体[22]。总之，NK细胞功能失调涉及多种机制，导致HCC的发展，NK细胞数量的缺乏和NK细胞功能的缺陷促进了肿瘤细胞逃避免疫监视。

基于以上研究，提示我们寻找针对NK细胞来设计抗肿瘤免疫疗法至关重要。可以从NK细胞功能障碍的机制以及诱导有效的NK细胞免疫应答两方面入手，该过程涉及化学免疫疗法，过继转移NK细胞或基因修饰的NK细胞，基因治疗和细胞因子疗法，以及用特异性mAbNK抑制性受体。目前促进NK细胞激活并阻断抑制性信号传导途径(例如PD-1、CTLA-4和KIR)的联合疗法，在逆转肿瘤诱导的免疫耐受方面更有效。最近的双功能治疗策略包括刺激两者通过诱导I型IFN的产生和靶向抑制肿瘤生长相关基因而激活NK细胞。另外，寻找NK细胞有效受体以及受体识别的肿瘤特异性配体来治疗肝癌也可以成为临床治疗努力的方向。

6 总结与展望

NK细胞在抑制病毒性肝炎、肝纤维化和肝癌发生方面发挥着重要作用。这些功能表明，NK细胞的激活可能是治疗这些肝脏疾病的新治疗策略。事实上，IFN-α是最有效的NK细胞活化剂之一，已被广泛用于治疗病毒性肝炎，并已被证明能抑制肝纤维化和肿瘤形成。IFN-α对这些疾病的疗效很可能通过激活NK细胞介导的。其他的NK细胞活化剂，如IL-12和IL-18，已经被证明能有效抑制动物模型中的肝癌发生发展。此外，NK细胞的刺激还被用于增强NK细胞抗体依赖性细胞介导的细胞毒性(ADCC)，并被用于治疗各种类型的癌症。阻断NK细胞抑制受体是另一种增强NK细胞对肿瘤细胞的毒性的途径。因此，破译NK细胞的动态变化对于鉴定其在肝疾病不同阶段的作用非常重要，NK细胞在肝脏疾病中的作用不断被揭露，靶向NK细胞来肝脏疾病将是科研工作者未来不断努力的方向。