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盘点NK细胞在不同疾病中发挥的作用(癌症、病毒感染、糖尿病……)

盘点NK细胞在不同疾病中发挥的作用(癌症、病毒感染、糖尿病……)

来源:博雅

日期: 2024.02.27

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引言

NK 细胞是人体抵御传染性和非传染性疾病的第一道防线。科学家发现 NK 细胞可以增强或控制疾病的严重程度。了解 NK 细胞在特定疾病中的作用非常重要,以便为患者提供适当的基于 NK 细胞的治疗。本文根据文献,汇总NK细胞在不同疾病中所发挥的作用,例如NK细胞在面对癌症时发挥着免疫监视的作用,在面对病毒感染时发挥着免疫保护的作用,在面对系统性红斑狼疮时发挥着疾病控制的作用……


自然杀伤 (NK) 细胞是人体免疫系统的重要组成部分,可防止感染和肿瘤。


NK 细胞由肝脏、骨髓和淋巴结中的干细胞形成。这些细胞的主要功能是识别并破坏癌细胞和被病原体感染的细胞。NK 细胞还产生细胞因子来调节其他免疫细胞的功能,例如通过产生肿瘤坏死因子(TNF)-α和干扰素(IFN)-γ等细胞因子来诱导针对靶细胞的免疫反应。NK 细胞表面还表达识别受感染细胞的激活和抑制受体。


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骨髓中 NK 细胞的发育 [图源:文献3]


NK细胞杀敌的两种机制


NK 细胞通过两种主要机制杀死癌细胞或病原体感染的细胞[1]


第一种机制,NK 细胞产生穿孔素和颗粒酶。穿孔素在癌细胞和病原体感染细胞的细胞膜上形成孔, 颗粒酶通过孔进入细胞并损害这些细胞的 DNA。


第二种机制,NK 细胞表达一种称为死亡配体的蛋白质,该蛋白质与癌细胞和病原体感染细胞上的受体结合,从而诱导这些细胞死亡。


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NK细胞杀伤病原体感染细胞和癌细胞的机制 [图源:文献1]


NK 细胞与其他免疫细胞的相互作用也会影响 NK 细胞杀死感染细胞和癌细胞的活性。某些免疫细胞,如树突状细胞和巨噬细胞,可以增强 NK 细胞消除肿瘤的有效性。另一种称为调节性 T 细胞 (Treg) 的免疫细胞会降低癌症和自身免疫性疾病中 NK 细胞的活性 [10]


科学家发现,从健康捐献者获得的 NK 细胞可以安全地用于治疗肾癌和卵巢癌等癌症。这些细胞在接受者体内表现出很强的细胞毒活性。


NK 细胞疗法相对于 T 细胞疗法的一个主要优点是,NK 细胞疗法不会引起移植物抗宿主病 (GvHD),供体的免疫细胞不会攻击受体的健康细胞。



NK细胞在不同疾病中所发挥的作用


NK 细胞可以减轻或增强人类多种疾病的严重程度,根据不同的作用机制,科研人员正在开发针对不同疾病的基于 NK 细胞的治疗方案。

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NK细胞在不同疾病中的作用 [表源:文献10]


(1)NK细胞与癌症


例如,NK细胞可以控制肿瘤的转移和生长,还可以降低癌症患者复发的风险[2]。科学家发现,如果成年人的NK细胞活性较低,患癌症的风险就会增加


(2)NK细胞与病毒感染


 NK 细胞可防御多种不同的病毒,如登革热病毒、呼吸道合胞病毒、西尼罗河病毒、流感病毒和日本脑炎病毒。然而,这些病毒在感染过程中会减少 NK 细胞的数量和细胞毒活性 [3]


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NK 细胞可以抑制 HIV 的复制并破坏感染该病毒的细胞。NK 细胞还可以通过产生 IFN-γ 等细胞因子来减少病毒在体内的传播。然而,在 HIV-1 感染过程中,会产生一种名为 Nef(负调节因子)的蛋白质,它可以帮助病毒感染的细胞逃避 NK 细胞的检测 [9]。在这种感染过程中,NK 细胞上的激活受体减少,而抑制性受体显着增加。此外, NK 细胞疗法可用于对标准治疗无反应的 HIV 患者。


(3)NK细胞与哮喘


NK 细胞在哮喘患者暴露于过敏原后促进气道反应[4]。在此反应期间,气道变得狭窄,患者发现呼吸困难。然而,这些细胞也可以减少哮喘患者的气道炎症。


(4)NK细胞与多发性硬化症


多发性硬化症患者的 NK 细胞数量较低。在这种疾病中,激活的 T 细胞会破坏神经纤维周围称为髓磷脂的绝缘层。 NK 细胞可以通过消除 T 细胞来控制这种疾病的严重程度。


(5)NK细胞与糖尿病


科学家发现 NK 细胞激活受体 NKp46 在 1 型糖尿病的发展中发挥着重要作用 [5]。NKp46 与胰岛素分泌 β 细胞表面表达的配体结合,导致这些细胞遭到破坏。NK 细胞和其他免疫细胞会引起称为胰岛的胰腺区域的炎症[6]。研究发现,长期患有糖尿病的患者,NK细胞激活受体的表达和NK细胞的活性降低。科学家还发现,施用阻断 NKp46 的抗体可以减轻 NK 细胞在糖尿病发生过程中的作用。


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(6)NK细胞与类风湿关节炎


NK 细胞和其他免疫细胞可导致类风湿关节炎的关节破坏。这些细胞还可以通过产生 IFN-γ 来控制这种疾病的严重程度。


 NK 细胞在类风湿性关节炎患者的滑液中积聚,导致关节炎症。滑膜中的 NK 细胞产生信号分子,例如巨噬细胞集落刺激因子 (M-CSF) 和核因子κ B受体活化因子配体(RANKL),可增加骨吸收 [7]。类风湿性关节炎患者外周血中 NK 细胞的细胞毒功能受损。


(6)NK细胞与系统性红斑狼疮


系统性红斑狼疮患者的 NK 细胞数量减少。这些细胞的细胞毒功能也会降低,从而导致肾炎等并发症。研究发现, NK 细胞通过杀死树突状细胞从而减少 T 细胞的增殖,对系统性红斑狼疮具有保护作用[8]



小结

总之,NK细胞在控制病毒感染、癌症和自身免疫性疾病方面发挥着重要作用。研究发现, NK 细胞的数量和细胞毒功能在多种疾病中都会降低,因此外源性引入制备的 NK 细胞有潜力用于治疗这些疾病。虽然NK细胞会加重某些自身免疫性疾病,例如 1 型糖尿病,但可以通过施用抗体来预防。未来,随着NK细胞在不同疾病中的研究进一步开展,其将对人类健康的管理发挥更大的作用。

参考文献

[1] Ramírez-Labrada, A., Pesini, C., Santiago, L., Hidalgo, S., Calvo-Pérez, A., Oñate, C., ... & Pardo, J. (2022). All about (Nk cell-mediated) death in two acts and an unexpected encore: Initiation, execution and activation of adaptive immunity. Frontiers in Immunology, 13, 896228.

[2] Muntasell, A., Ochoa, M. C., Cordeiro, L., Berraondo, P., de Cerio, A. L. D., Cabo, M., ... & Melero, I. (2017). Targeting NK-cell checkpoints for cancer immunotherapy. Current opinion in immunology, 45, 73-81.

[3] Letafati, A., Ardekani, O. S., Naderisemiromi, M., Norouzi, M., Shafiei, M., Nik, S., & Mozhgani, S. H. (2024). Unraveling the dynamic mechanisms of natural killer cells in viral infections: insights and implications. Virology Journal, 21(1), 18.

[4] Karimi, K., & Forsythe, P. (2013). Natural killer cells in asthma. Frontiers in immunology, 4, 159.

[5] Yossef, R., Gur, C., Shemesh, A., Guttman, O., Hadad, U., Nedvetzki, S., ... & Porgador, A. (2015). Targeting natural killer cell reactivity by employing antibody to NKp46: implications for type 1 diabetes. PloS one, 10(2), e0118936.

[6] Gomez-Muñoz, L., Perna-Barrull, D., Villalba, A., Rodriguez-Fernandez, S., Ampudia, R. M., Teniente-Serra, A., ... & Vives-Pi, M. (2021). NK cell subsets changes in partial remission and early stages of pediatric type 1 diabetes. Frontiers in immunology, 11, 3551.

[7] Söderström, K., Stein, E., Colmenero, P., Purath, U., Müller-Ladner, U., de Matos, C. T., Tarner, I. H., Robinson, W. H., & Engleman, E. G. (2010). Natural killer cells trigger osteoclastogenesis and bone destruction in arthritis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 107(29), 13028–13033. https://doi.org/10.1073/pnas.1000546107

[8] Yang, Y., Day, J., Souza‐Fonseca Guimaraes, F., Wicks, I. P., & Louis, C. (2021). Natural killer cells in inflammatory autoimmune diseases. Clinical & Translational Immunology, 10(2), e1250.

[9] Alter, G., & Altfeld, M. (2009). NK cells in HIV-1 infection: evidence for their role in the control of HIV-1 infection. Journal of internal medicine, 265(1), 29–42. https://doi.org/10.1111/j.1365-2796.2008.02045.x

[10] Mandal, Arundhati, and Chandra Viswanathan. "Natural killer cells: In health and disease." Hematology/oncology and stem cell therapy 8.2 (2015): 47-55.


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