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NK细胞占周围血淋巴细胞的5%~15%,在抗病毒感染免疫、肿瘤免疫和移植的排斥反应中起着十分重要的作用。与T、B淋巴细胞不同,NK细胞杀伤破坏靶细胞时不需抗原预先致敏,不受MHC限制,应答速度快,在免疫应答的早期即可发挥作用,是机体天然免疫系统重要的组成部分;此外,NK细胞还可分泌多种细胞因子和趋化因子调节机体的特异性免疫应答。
NK细胞为异质性细胞群体,由于其具有表面标志和生物学功能的多样性和复杂性,多年来许多学者从不同的角度对NK细胞亚群进行研究,根据NK细胞表面CD56分子和CD16分子的表达密度的不同及其表型和功能特点将NK细胞分为不同的亚群。在众多的NK细胞亚群中,90%的NK细胞为CD56并表达CD16分子;而其余10%为CD56
同时低表达或不表达CD16分子。CD16分子是IgG抗体Fc段的低亲和力受体,是NK细胞介导ADCC作用的结构基础,而CD56分子的功能目前尚不清楚。CD56
和CD56两个细胞亚群在免疫应答的过程中发挥着不同的生物学功能:CD56 亚群活化后可产生多种细胞因子(IFN-γ、TNF-α、GM-CSF、IL-5、IL-10和IL-13),主要发挥免疫调节功能而杀伤功能较弱;而CD56细胞只产生少量的IFN-γ,,主要发挥自然杀伤和ADCC作用。
有学者根据CD56
细胞和CD56<,lo>细胞增殖能力、细胞因子产生、杀伤功能及表面标志的差别认为CD56
亚群是CD56亚群的前体细胞,在一定的条件下发生分化。早期的研究曾对CD56 CD16、CD56
CD16和CD56<,lo>CD16 NK细胞亚群的表型和功能进行研究;而近期的研究表明在IL-2+IL-5+IL-12的培养条件下,CD56CD16<->中有部分细胞向CD56
CD16<->转化,而CD56
CD16<->亚群可转化为CD56CD16<+>细胞。在某些疾病如:恶性肿瘤、自身免疫性疾病、慢性疲劳综合症等,NK细胞的功能减低,并出现某个亚群的数量和功能异常。近年来发现在感染艾滋病的个体中,CD56<->CD16<+>NK细胞亚群的数量增加(该亚群只占NK细胞的5%左右),高表达杀伤功能抑制性受体并且杀伤功能减弱,细胞因子产生减少。因此,深入研究NK细胞亚群的表型和功能,揭示不同亚群在疾病发生中的作用及其与疾病发生之间的关系,具有重要的意义。此外,脐带血作为替代骨髓移植的同种异体干细胞移植的良好资源近年来广泛应用。脐带血中的NK细胞由于在抑制移植排斥反应和抗新生儿感染中发挥重要作用而受到广泛关注。脐带血中NK细胞在这些免疫过程中的作用机制和亚群表型和功能的研究必将有助于深入理解新生儿免疫及NK细胞的分化过程。 在本论文的第一部分,我们采用流式细胞术和ELISA的方法对脐带血NK细胞亚群特征、活化分子、粘附分子、记忆细胞标志、杀伤相关分子、细胞内效应分子在各亚群的表达、细胞因子的产生和杀伤功能进行研究,结果表明脐带血NK细胞可分为CD56CD16<->、CD56CD16<->、CD56<+>CD16<+>和CD56<->CD16<+>四个亚群;几乎不表达CD69分子,CD25分子在各亚群的表达较低;与初始T细胞相似,脐带血NK细胞为CD45RA<+>和CD45RO<->;细胞表面CD27、NKG2A、NKG2D和CD95分子的表达和细胞内颗粒酶B及穿孔素的表达在各亚群具有异质性;CD56 CD16<->和CD56CD16<->NK细胞在IL-12刺激下产生IFN-γ,而CD56<+>CD16<+>和CD56<->CD16<+>NK细胞几乎不产生IFN-γ;并且IL-12可增强脐带血NK细胞对靶细胞K562的杀伤功能。
在本论文的第二部分,我们采用流式细胞术对正常成年人周围血NK细胞亚群特征、活化分子、粘附分子、记忆细胞标志、杀伤相关分子、细胞内效应分子在各亚群的表达进行研究,并对比分析了CD3<->CD56
CD25<+>NK细胞和CD4<+>CD25<+>调节性T细胞Foxp3和CTLA-4的表达情况。结果表明正常成年人周围血NK细胞也可分为CD56
CD16<->、CD56CD16<->、CD56<+>CD16<+>和CD56<->CD16<+>四个亚群;各亚群均低表达CD69分子,CD56 NK细胞亚群表达CD25,但不表达Foxp3和CTLA-4,二者高表达于CD4<+>CD25<+>T细胞;CD45RO高表达于CD56
CD16<->和CD56CD16<->亚群而CD45RA高表达于CD56<+>CD16<+>和CD56<->CD16<+>亚群;细胞表面CD27、NKG2A、NKG2D和CD95分子的表达和细胞内颗粒酶B及穿孔素的在各亚群的表达具有异质性。在本论文的第三部分,我们采用ELISA、ELIspot和流式细胞术详细研究了正常成年人NK细胞亚群的功能特征,主要研究IL-12对NK细胞亚群的功能影响:包括细胞因子的产生、杀伤功能和增殖能力;并对比分析了IL-12、IL-2和IL-23对。NK细胞亚群作用的异同;对IL-12增强NK细胞杀伤功能的机制进行了初步研究。结果表明NK细胞未经刺激不产生IFN-γ,在IL-12和IL-2的作用下,CD56 CD16<->亚群约有30%的IFN-γ产生细胞,而CD56<+>CD16<+>和CD56<->CD16<+>亚群几乎无IFN-γ,产生细胞,IL-23也可诱导CD56
CD16<->亚群产生IFN-γ,但其作用较同族的细胞因子IL-12相比较弱;新鲜分离的NK细胞中,CD56<+>CD16<->亚群对K562的杀伤功能比CD56<+/->CD16<+>亚群较弱;在IL-12作用下,CD56<+>CD16<->亚群的杀伤功能无显著性增强,而CD56<+/->CD16<+>亚群的杀伤功能则明显增强;在IL-2的作用下,CD56<+>CD16<->亚群和CD56<+/->CD16<+>亚群的杀伤功能均有增加;IL-23对NK细胞的杀伤功能无改变;IL-12不能促进NK细胞的增殖,而高浓度的IL-2可促进NK细胞的增殖,CD56<+>CD16<->亚群的增殖能力明显高于CD56<+/->CD16<+>亚群,CFSE标记NK细胞后检测IL-12或IL-2促进NK细胞分裂的能力,发现在IL-12作用下,NK细胞几乎不发生分裂,而IL-2促进NK细胞分裂,CD56<+>CD16<->亚群的分裂次数高于CD56<+/->CD16<+>亚群。 上述研究结果充分说明了脐带血和正常人NK细胞亚群表型和功能的异质性,为进一步研究NK细胞亚群在疾病中的作用及其机制、发现以NK细胞为靶点的新的免疫治疗策略提供理论和实验依据。