自然殺傷細胞與人類免疫缺陷病毒的相互作用及影響

孫建軍+沈佳胤+盧洪洲

摘 要 自然殺傷細胞是固有免疫體系中具有抗病毒效應的重要成分，可發揮免疫清除和調節作用。其表面具有的一系列活化性受體和抑制性受體，共同決定著NK細胞的免疫功能。在HIV感染中，NK細胞能夠通過細胞毒作用裂解靶細胞和免疫調節作用抑制HIV復制。但隨著感染時間的延長，HIV患者之NK細胞亞群分布出現變化，低能/失能NK細胞頻數增多，進而弱化了NK細胞對HIV的控制作用。予以抗病毒治療后，感染者體內的NK細胞功能通常會有所恢復。

關鍵詞 自然殺傷細胞 人免疫缺陷病毒感染 殺傷細胞免疫球蛋白受體 免疫效應

中圖分類號：R512.91 文獻標識碼：A 文章編號：1006-1533（2017）11-0003-04

The interaction between natural killer cells and human immunodeficiency virus

SUN Jianjun1*， SHEN Jiayin1， LU Hongzhou1，2**（1. Department of Infectious Diseases， Shanghai Public Health Clinical Center， Fudan University， Shanghai 201508， China；

2. Department of Infectious Diseases， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China）

ABSTRACT Natural killer cell is an important component of the innate immune system， and can play a vital role in immune clearance and immune regulation. There are a series of activating receptors and inhibitory receptors on its surface and both of them can determine the immune function and the effect of NK cells. In HIV infection， NK cells can cleave the target cells of HIV infection by cytotoxic effect and inhibit HIV replication by immune regulation. However， the distribution of NK cell subsets in patients with HIV is changed and the number of defective NK cells is increased with the extension of the infection time， which can weaken the control effect of NK cells on HIV. The function of NK cells in the infected patients can usually be partly restored after antiviral treatment.

KEY WORDS NK cell； HIV infection； KIR； immunological effect

1 自然殺傷細胞概述

自然殺傷細胞（natural killer cell，NK），是一類無需提前致敏而可以直接發揮細胞毒等免疫效應而殺傷靶細胞的免疫細胞[1] 。NK細胞是固有免疫體系中發揮抗病毒作用的重要效應成分，起著連接固有免疫和適應性免疫兩個系統的橋梁作用。在人體血液循環中，NK細胞約占到外周血單個核細胞比例的5%～15%。從形態上，NK細胞屬于大顆粒淋巴細胞，起源于骨髓。人類的NK細胞表面分化簇以CD3-CD56+為基本特征[2] 。依據NK細胞表面表達CD16、CD56的水平，可將NK細胞分為兩群：CD56dimCD16bright和CD56brightCD16dim/-。前者約占到外周血NK細胞總數的90%，主要通過釋放穿孔素/顆粒酶而發揮細胞毒作用；后者約占到外周血液循環中NK細胞的10%，主要通過分泌細胞因子起免疫調節作用。NK細胞具有多種生物學功能，包括識別被病原體感染的細胞或自體內的腫瘤細胞。概而言之，NK細胞具有[2] ：（1）免疫清除作用：①細胞毒作用：通過分泌穿孔素/顆粒酶等途徑發揮殺傷靶細胞的效應；②誘導凋亡作用：通過Fas-FasL或TRAIL途徑；③抗體依賴細胞介導的細胞毒作用（ADCC）：通過NK細胞表面的CD16作為相關抗體Fc段的受體而對靶細胞進行殺傷；（2）免疫調節作用，如分泌IFN-g發揮調節NK細胞與抗原遞呈細胞或NK細胞與適應性免疫系統的作用。在NK細胞發育過程中需要有抑制性受體所傳導的抑制性信號參與[3] 。NK細胞功能的發揮則依賴于其細胞表面的一系列受體及其所傳遞信號的綜合。這些受體主要包括[4-5] ：①殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（killer immunoglobulin-like receptors， KIR），其配體為人類白細胞抗原（human leukocyte antigen， HLA）A （HLA-A）， HLA-B， HLA-C以及其他配體。KIR可分為抑制性受體（KIR2DL或KIR3DL，胞內區含有酪氨酸抑制基序，ITIM）和活化性的受體（KIR2DS或KIR3DS，胞內區含有酪氨酸活化基序，ITAM）；②C型凝集素樣受體（C lectin-like receptor， CLR），可分為抑制性受體CD94/ NKG2A、活化性受體CD94/NKG2C和NKG2D；③自然細胞毒受體（natural cytotoxicity receptors， NCRs），它可識別多種病原、腫瘤以及源于自身的配體，包括NKp30、NKp44和NKp46三種分子，均屬于活化性受體分子。正是依賴于上述種類多樣的受體組合，NK細胞得以能夠快速地識別和發揮免疫效應以清除病毒感染細胞、腫瘤細胞等病變細胞[6-7] 。更進一步地講，成熟的NK細胞會在其HLA配體表達下調或者缺失時對病毒感染后所表達的活化受體或者腫瘤細胞所表達的分子變得更加敏感而易于活化并發揮免疫效應（喪失自我模式）[8] ；此外，NK細胞的活化會通過活化性信號的強度超過抑制性信號強度而激活（誘導自我模式）[9] 。通常情況下，NK細胞通過此兩種模式的結合可最大程度地識別和清除病原體的感染。

2 NK細胞對HIV感染的抑制和清除作用

NK細胞表面表達許多受體，包括：殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（KIR）、自然細胞毒受體（NCR，如NKp30、NKp44和NKp46）、C型凝集素受體（包括NKG2A、NKG2C和NKG2D），還有SLAM家族受體的CD16分子，都參與到了NK細胞免疫效應的調控之中。對于HIV感染，NK細胞可以通過病毒感染的靶細胞表面所表達的壓力配體而識別或通過間接途徑由抗體依賴的細胞介導的細胞毒作用識別，進而對靶細胞進行細胞毒作用而將其裂解。此外，NK細胞還可通過釋放細胞因子，如MIP-1b或效應分子IFN-g而發揮免疫效應或調節免疫系統功能而發揮抗病毒作用。另外，NK細胞可由其表面的CD16分子而被招募至被HIV感染后且分泌HIV抗原蛋白的靶細胞附近而參與殺傷的免疫功能。最終，NK細胞的脫顆粒/細胞毒以及細胞因子分泌的免疫效應是否發揮，需要活化性信號和抑制性信號的綜合。對于NK細胞免疫調節中極其重要的受體——KIR，目前研究主要集中在KIR及其配體HLA的組合對HIV感染風險和感染HIV后疾病進展速度的影響等方面。

對于HIV感染的預防，目前尚無疫苗可用。理論上講，只有發揮固有免疫體系快速而有效的免疫效應才可能在病原入侵的同時將HIV快速殺滅，從而防止HIV感染的發生。之前的一項在越南開展的關于靜脈吸毒者的觀察性隊列發現[10] ，有相關HIV危險暴露行為而未被HIV感染的人群中，NK細胞活性顯著高于同樣有危險接觸但已被HIV感染的人群和健康對照；同時，研究者[11-12] 還發現，在有危險暴露行為而未被HIV感染者中，基因型為KIR3DS1純合子的比例顯著高于HIV感染組。因而推測，KIR3DS1+NK細胞具有保護個體不被HIV感染的作用。但是需要注意的是，此基因型僅僅具有部分保護作用，而非像CCR5Δ32純合子那樣具有絕對的保護個體免受HIV感染的能力。

感染HIV后，臨床研究發現，擁有不同HLA/KIR組合的HIV感染者中，其感染預后存在顯著的差別，如HLA-Bw4與KIR3DS1組合之感染者進展至免疫缺陷期的病程較其他的患者更慢[13-14]。而國內外多名學者的研究也證實，NK細胞參與了HIV抑制且HLA-Bw4/ KIR3DS1組合的抑制能力最強[15-16]。而近年來國內亦有研究表明，HLA-Bw4與KIR3DS1的組合在長期無進展的HIV感染人群中出現頻率最高[17]。此外，由于在HIV感染后，不同于HLA-A和HLA-B分子，HLA-C作為NK細胞KIR的配體而未被Nef蛋白下調[18] ，因而在HIV感染防治中具有獨特的價值。也因此，近年來諸多研究者逐漸將注意力從HLA-B分子上轉移到了HLA-C分子。在2015年的AIDS期刊上，泰國的一項臨床隊列研究發現，擁有HLA-C1/KIR2DL3+的HIV高危人群中，出現HIV感染的風險顯著高于HLA-C1/KIR2DL3-者；對于已經感染HIV者，擁有HLA-C1/KIR2DL3-者具有較少的基線病毒載量和較低的HIV感染病死率[18]。

3 HIV感染后NK細胞亞群分布和免疫功能的變化

在HIV急性感染后且CD8+ T淋巴細胞尚未活化時，NK細胞在大量細胞因子的刺激下發生快速而大量的增殖[19（] 主要是CD56dim亞群）。一般而言，病毒感染后會下調感染細胞表面的HLA-I型分子以逃避CD8+ T淋巴細胞的殺傷，但往往會由于同時下調了NK細胞的抑制性受體KIR的HLA配體，誘發了NK細胞的免疫清除。但是HIV進化出了逃避NK細胞殺傷的策略：HIV感染后會通過分泌Nef蛋白而選擇性下調靶細胞表面的HLA-A和HLA-B型分子（逃避細胞毒性T淋巴細胞攻擊），但是保留HLA-C分子（KIR2D的配體，發揮抑制NK細胞免疫效應的作用）和HLA-E分子（CD94/ NKG2A的配體，發揮抑制NK細胞免疫效應的作用）的表達，最終巧妙地同時躲避了細胞毒性T淋巴細胞和NK細胞的免疫清除[20] 。此外，在HIV感染者體內，NK細胞的抑制性受體表達上調而活化性受體如NKp30、NKp46等表達下調[21-22] 。除了Nef蛋白外，HIV的其他分子如gp41、gp120和Tat蛋白均可通過多種途徑下調NK細胞活性[23] 。

同樣在HIV急性感染的過程中，由于NK細胞亞群分布的變化，失能的NK細胞亞群CD56dim NK細胞出現擴增，這就從在整體上降低了NK細胞對未成熟樹突狀細胞的清除，進一步減弱了樹突狀細胞致敏T淋巴細胞的能力（DC-editing），最終導致適應性免疫應答的效應能力下降[24] 。此外，CD56dim NK細胞亞群由于表面活化性受體減少，進而分泌IFN-g和TNF-a的能力下降。由于此兩種細胞因子對于促進樹突狀細胞成熟非常重要，所以NK細胞功能下降會影響到樹突狀細胞成熟。同樣，由于樹突狀細胞成熟減少，由其分泌的IL-12、IL-15和IL-18亦會相應減少，進而影響到NK細胞的發育和成熟[6] 。

在HIV感染進入慢性階段，NK細胞的數量和功能均發生了顯著變化[6] 。隨著感染時間的延長，NK細胞亞群中CD56brightCD16dim數量減少而具有高水平抑制性受體和低水平自然殺傷受體的失能CD56-CD16+NK細胞數量增加[25] 。這意味著HIV感染后，通過異化NK細胞的構成進而弱化了NK細胞對HIV的控制作用。

盡管HIV不能夠感染、直接破壞NK細胞，可是HIV感染后不斷進行的病毒復制使得NK細胞的亞群分布發生了巨大改變。予以抗病毒治療后，在HIV復制受抑后NK細胞的功能通常會逐漸恢復正常[26] ，這也提示，HIV對NK細胞的功能影響是可逆的。在體外的實驗發現，予以IL-2刺激后，NK細胞分群的異?？梢缘玫交謴蚚27]。

4 結語

在HIV感染后，宿主之NK細胞功能出現缺陷，使得NK細胞對于HIV感染的控制能力減弱。由于NK細胞的免疫效應以及其與適應性免疫體系的相互作用是發揮NK細胞抗擊HIV感染的關鍵之處，所有能對NK細胞分化和增殖有促進作用的因素都可認為是具有治療HIV感染潛在價值的手段。IL-15是NK細胞成熟、存活以及功能完善的主要調控因子。在關于腫瘤遠處轉移的臨床研究中發現，予以重組人IL-15的制劑后受試者體內NK細胞功能活化和增殖效應明顯[28] 。而另一個關于人源化HIV小鼠模型實驗中，予以IL-15超激動劑（IL-15結合到IL-15Ra的制劑）應用后可以通過NK細胞相關的免疫效應預防HIV感染[29] 。這就表明，在HIV感染而予以常規抗病毒治療之后仍有潛在低水平病毒復制和病毒儲存庫的背景下，增強NK細胞免疫監視功能以清除HIV潛伏感染具有新的可行性。除此之外，還有其他的針對NK細胞或者NK細胞功能激活的研究，均在探索恢復NK細胞功能以發揮抗HIV感染的作用[30] 。這些都可為開辟新的抗HIV治療路徑提供理論儲備。

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