運動與自然殺傷細胞抗病毒等功能的關系和機制

董 毅 ，李 瑞

在新型冠狀病毒肺炎（coronavirus disease 2019，COVID-19）疫情中，多個國家（地區）的職業運動員相繼受到感染。例如，西甲瓦倫西亞俱樂部發布官方通告，稱截至2020年3月17日，俱樂部約35%的雇員感染2019新型冠狀病毒（2019-nCoV）。在美國職業籃球聯賽中，包括魯迪·戈貝爾、凱文·杜蘭特等知名球星在內的多名隊員新冠病毒檢測結果呈陽性。國內，中國重劍隊于2020年3月20日發布通告，3名國家隊隊員確診感染新冠肺炎。研究發現，新冠肺炎在老年群體感染后的死亡率高于青年群體，并且淋巴細胞可能在其中發揮重要作用（Zhou et al.，2020）。這些現象引起人們對于如何提高免疫系統、抵抗病毒入侵的研究興趣。因此尋找較易實現且無副作用的方法來提高機體免疫系統功能成為亟待探索的重要問題。

免疫系統是細胞和分子組成的復雜網絡，其功能是保護宿主免受病毒和微生物侵襲，預防疾病。通過免疫因子殺滅被病毒感染的細胞和侵入的微生物，并可以殺滅腫瘤細胞。免疫細胞包括多種類型，其中自然殺傷（natural killer，NK）細胞是機體最重要的免疫細胞之一，屬于大顆粒淋巴細胞，由骨髓中的早期先天性淋巴前體（EILP）發育而來，被認為是先天性淋巴細胞（ILC）家族的創始成員。NK細胞以其強大的細胞毒性而聞名，并且具有通過自然的細胞毒性或通過抗體依賴性細胞毒性（ADCC）自發裂解腫瘤細胞的能力。20世紀70年代，NK細胞開始受到免疫學家的重視，并開展了運動與NK細胞之間的交叉研究。例如，NK細胞與急性運動或慢性運動的關系。本文主要對運動對NK細胞的影響以及NK細胞對下游病毒、炎癥等影響和機制作一個綜述，期望能對本次冠狀病毒感染疫情的防治提供有用的線索。

1 運動對NK細胞的影響

一直以來，研究者主要從神經內分泌等角度對機體免疫系統的調控進行研究，而運動作為一種綜合性的能夠動員全身系統的方式，也能夠通過多種途徑對免疫系統，尤其是NK細胞產生影響。

1.1 運動對NK細胞數量和活性的影響

研究表明，運動能夠引起免疫系統的生理變化（何偉等，2002；黃孝瑛，1991；金錦萍 等，2007；劉淑慧 等，2002；馬濤 等，2010；陶瑀 等，2019；Simpson et al.，2015）。Nieman等（1989）的早期工作就引起了人們對運動與免疫系統聯系的興趣，其研究發現，經常中等強度鍛煉的人與久坐的人群相比，免疫力明顯增強，上呼吸道感染（URTI）的癥狀更少。對健身愛好者、跑步者的調查表明，經常鍛煉的人群比久坐的人群更不易感冒（Nieman，2000；Shephard et al.，1995）。一項對547名成年人進行的為期1年的流行病學研究表明，與不定期的中度到劇烈體育鍛煉的人相比，經常性鍛煉的人患URTI的風險降低了23%（Matthews et al.，2002）。此外，有研究證明，適度的運動可以增加血液中NK細胞的百分比（王曉軍，2004）。因此，免疫力的增強可能是由于經常鍛煉的人NK細胞的數量發生改變或功能得到了活化。在此方面，不少研究報告了不同的運動類型、強度和時間對外周血中NK細胞數量和活性的影響。

1.1.1 時間依賴性

研究發現，運動的持續時間對先天性和適應性免疫反應都具有深遠的影響，而且NK細胞的數量和功能具有明顯的時間依賴性。一些研究者首先對NK細胞在運動前后的變化進行了探討。在一項研究中，30名健康成年男性參加了4種不同時間和強度的騎行運動：1）65%O2max，30 min；2）30%O2max，60 min；3）75%O2max，60 min；4）65%O2max，120 min。分別在鍛煉之前和之后的3 min、30 min、2 h、24 h抽血測試。結果發現，運動停止后3 min NK細胞的百分比立即增加并達到頂峰，運動后30 min下降至運動前以下水平，2 h后下降至最低值，而運動后24 h逐漸恢復至基線水平（Kendall et al.，1990）。Nieman等（1992）安排10名健康男性以最大力量運動30 s。分別于運動前，運動后即刻和1 h采集血液樣本發現，運動后即刻NK細胞數量顯著上升，而1 h后低于運動前水平。10名年輕男性以高等（80%O2max）與中等（50%O2max）強度跑步機運動45 min，在運動前和運動后即刻，以及運動后1 h、2 h和3.5 h采集血樣，分析NK細胞的數量和活性。結果顯示，兩種強度下，運動后即刻的NK細胞比例增加，運動后1 h和2 h均低于運動前水平，運動后3.5 h又恢復運動前水平（Nieman et al.，1993）。Strasner等（1997）對8名健康成年女性（21～33歲）以80%O2max和 40%O2max的強度進行自行車運動，分別于運動前、運動后即刻、運動后90 min和3 h采集外周血，發現兩種強度下運動后即刻NK細胞的百分比上升至最高點，90 min后下降至最低點，3 h后恢復至運動前基線水平。Boas等（1996）則觀察了兒童人群的情況，研究對16名進行過游泳訓練的兒童與17名未進行過游泳訓練的兒童進行30 s的Wingate無氧試驗，運動前和運動后3 min和60 min檢測NK細胞活性和細胞數量，結果發現，運動后3 min的NK細胞數量和活性顯著上升，運動后60 min逐漸下降至運動前以下水平。Gabriel等（1992）進一步對職業運動員進行了觀察，11名自行車運動員在功率自行車上運動60 s，在運動前、運動后即刻、15 min、30 min、1 h、2 h、4 h和24 h分別采集血樣。結果發現，NK細胞運動后即刻達到峰值，30 min下降至基線水平，運動后2 h下降至基線水平以下，24 h再次到達基線水平左右。此外，有研究者還觀察了10名經驗豐富的馬拉松運動員，受試者在實驗室進行了3 h的鍛煉，并在運動前和運動中1 h以及運動后5 min、1.5 h、6 h和21 h收集血液樣本，與基線值對比后發現，NK細胞數量在運動后1.5 h和21 h與基線值相比顯著降低。NK細胞活性在運動后的1.5 h內明顯低于基線水平；運動后6 h，NK細胞活性顯著下降；運動后21 h，NK細胞活性與基線水平無明顯差異（Berk et al.，1990）。而對經常運動的人和久坐的人在自行車上進行標準漸進式力竭運動進行對比，發現運動后NK細胞活性都能立即達到最高水平，在120 min后降至最低點，繼而在20 h內緩慢恢復至運動前水平（Brahmi et al.，1985）。還有研究對10～12歲常規訓練的青春期女體操運動員與年齡和成熟程度相近且未經訓練的女性進行觀察，發現30 s最大無氧運動結束時NK細胞數量均顯著升高，運動后24 h恢復至運動前水平，但仍有升高趨勢（Wolach et al.，1998）。

還有研究對運動持續中的NK細胞進行了觀察。久坐的男性進行60%O2max60 min的劇烈運動，在運動前、運動中30 min和60 min及運動后30 min和120 min采集外周靜脈血樣品，檢測發現，運動中NK細胞數量不斷升高，至運動結束后的瞬間達到最高點，30 min后下降至最低點，運動后2 h呈上升趨勢但沒有恢復運動前水平（Rhind et al.，1996）。Gannon等（1998）則讓 10名健康男性以65%O2max進行2 h的自行車運動，在運動前與運動中30 min、60 min、90 min和120 min以及運動后4 h和24 h采血發現，NK細胞絕對數量在運動中已經開始逐漸上升，運動后即刻數量到達最高值，運動后4 h在基線以下，而在24 h恢復至基線以上。與相應的運動前相比，每當運動持續30 min，NK細胞的自然殺傷細胞毒活性（NKCA）都會顯著升高，并在運動后4 h下降至基線以下，運動后24 h恢復至運動前水平附近（Gannon et al.，1998）。對15名年輕健康的志愿者在75%O2max的情況下進行60 min的自行車運動，并在運動前和運動中的數分鐘以及運動后的2 h和24 h采集血液樣本，測試發現，在自行車運動期間，NK細胞活性已明顯升高，在2 h后降至最低，并在24 h內恢復至鍛煉前水平。Shinkai等（1992）對21名年輕男性在60%O2max下進行60 min自行車運動，每30 min收集一次血樣，包括運動中30 min、60 min和運動后30 min、60 min、120 min，然后進行免疫學測試。結果顯示，在整個運動過程中NK細胞數量不斷增加，運動后即刻到達頂峰，之后數值不斷下降，60 min下降至最低點，繼而開始緩慢上升，2 h后仍未恢復到運動前水平。這些研究都表明，在運動過程中，NK細胞數量隨著運動的持續而增加。

也有研究的結果在時間依賴性上略有不同。比如，有研究發現，NK細胞增加在運動后2 h內即恢復正常（Pedersen et al.，1990）。Brenner等（1999）對 8名健康男性隨機分配進行3種不同形式的運動（離心運動、短時間劇烈運動和長期運動），分別采集運動前、運動后即刻、運動后3 h、24 h和72 h的血樣，結果發現，NK細胞數量和活性在運動后即刻達到最高值，運動后3 h內恢復至運動前的基線值，隨后的24 h和72 h不斷上升并超越基線值，在觀察過程中，NK細胞數量從未低于運動前基線水平。

通過以上不同運動階段、不同性別、不同年齡段以及不同人群的研究可以發現，運動本身對NK細胞數量和活性的影響具有時間依賴性。大部分研究表明，在運動期間NK細胞數量和活性不斷上升，至運動后即刻達到頂峰，表明NK細胞在運動期間被募集到外周血中，隨著時間推移，在運動后的0.5～2 h之間下降到最低水平后出現拐點，從下降轉為上升趨勢，一般到24 h都能恢復至運動前水平。結果提示，在免疫力受損的“打開窗口”期間（運動后3～72 h之間），病毒和細菌可能會入侵，從而增加亞臨床和臨床感染的風險。因此，提倡在運動結束后，尤其是長時間大強度的運動后，應做好一系列防護措施，如保暖，補充谷氨酰胺、維生素C/D和碳水化合物等（李家盈，1984；萬月紅等，2015），以保證身體在恢復期防止疾病的侵襲。

1.1.2 強度依賴性

除了時間依賴性外，研究發現，NK細胞的數量與運動強度之間也存在一定的聯系。同等時間內的不同強度的運動對NK細胞的數量與活性有著不同的影響。

以上研究數據表明，運動強度是影響NK細胞活性和數量的重要因素。強度越大，NK細胞數量和活性動員越多。但大強度訓練后應保證足夠的休息，避免在運動后免疫功能處于低水平時病毒和細菌的攻擊。

1.1.3 運動類型和模式依賴性

在運動時間和強度依賴性的基礎上，國內外運動免疫學家還對不同運動類型和不同運動模式與NK細胞的關系進行了探討。Brenner等（1999）對8名成年男性分別實施了 4 組實驗：1）5 min，90%O2max，自行車；2）力量訓練（臥推、肱二頭肌彎舉）3組，每組10次，60%～70%RM；3）2 h，60%O2max，自行車；4）靜坐組。在前3種鍛煉中，NK細胞數量和活性均顯著增加，但在運動后3 h內恢復至鍛煉前的基線值。其中在運動后即刻NK細胞數量增加最多的是第1組，其次是第3組，最后是第2組；NK細胞活性增加最多的是第3組，其次是第1組，最后是第2組。但是在所有類型的鍛煉中，每個NK細胞的細胞溶解活性都沒有明顯改變，表明細胞活性的變化主要取決于NK細胞數量的變化（Brenner et al.，1999）。

短時間無氧運動模式：11名健康的運動員在自行車測功機上進行了60 s的劇烈運動，運動后即刻NK細胞數量比運動前增加了5倍（Gabriel et al.，1992）。10～12歲訓練有素的女體操運動員和未經訓練的女孩進行30 s的全力無氧運動，運動后即刻NK細胞數量增加了3倍左右（Wolach et al.，1998）。16名兒童進行30 s的全力自行車運動，運動后即刻NK細胞數量增加了大約5倍（Boas et al.，1996）。29名受試者參加了上下150個臺階的簡短訓練，運動后即刻NK細胞數量大約增加了4倍（Millard et al.，2013）。這些研究表明，短時間無氧運動模式能夠迅速增加NK細胞數量。

其他運動模式：國內學者虞定海等（2008）以中小強度的有氧運動“健身氣功和五禽戲”為運動模式，每天26～39 min，每周最少4次，持續鍛煉6個月，6個月后與運動之前比較，實驗組女性受試者NK細胞活性增加了19.52%，男性受試者顯著增加了32%。王曉軍（2004）對老年受試者進行6個月的太極拳訓練，血液NK細胞含量增加了7.18%，較對照組明顯提高；老年受試者在6個月的鍛煉后進行了一次太極拳鍛煉，運動前后血液NK細胞百分含量增加了16.48%，說明一次適量的運動對于提高老年人的免疫機能，促進身體健康，預防疾病具有積極的意義。

通過對以上文獻分析發現，大多數類型和模式的運動后即刻，NK細胞數量顯著升高并達到最高點（圖1），但不同的運動類型和模式后升高的水平不一樣。升高值從高到低依次是長時間高強度運動、短時間無氧運動、抗阻運動、中等強度運動。長時間的中等強度運動可使免疫細胞分布更加廣泛，功能也能持續提高，而長時間的劇烈運動可能會導致免疫參數的輕微損害，例如，中性粒細胞功能、血清和粘膜免疫球蛋白水平、血漿谷氨酰胺濃度，以及自然殺傷細胞細胞毒性。這可能也是本次新冠肺炎疫情中職業運動員感染率較高的原因之一。

圖1 運動中免疫細胞的動員情況和影響因素（Idorn et al.，2016）Figure 1. Mobilization of Immune Cells and Influencing Factors during Exercise

2 運動對NK效應的作用機制

NK細胞受運動的影響很大，運動引起的NK細胞功能變化的機制主要涉及神經系統、內分泌系統和免疫系統之間的聯系。交感神經系統活動的增加以及兒茶酚胺（例如，腎上腺素和去甲腎上腺素）的分泌是運動過程中某些淋巴細胞和單核細胞亞型動員的主要原因。此外，運動會增加下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA）的活性，導致釋放促腎上腺皮質激素釋放激素、腎上腺皮質激素和皮質醇，這些物質對淋巴細胞的運輸具有深遠的影響（Okutsu et al.，2008）。研究表明，生理劑量的腎上腺素給藥，除了降低促分裂原反應性外，還會導致外周血淋巴細胞亞群相對比例發生變化，因此可以模擬體內的部分情況（Crary et al.，1983）。總之，運動對免疫功能具有重要的調節作用。這些影響是由多種因素介導的，包括多種應激激素、運動誘導的炎癥細胞因子釋放以及血液流體動力學導致的細胞重新分布。下面根據運動對NK細胞的幾種不同影響分別闡述其可能的機制。

2.1 運動導致NK細胞數量升高的機制

普遍認為，在血壓和心輸出量增加的基礎上所引起的切應力作用，是外周淋巴計數增加的機制之一（Walsh et al.，2011）。研究發現，腎上腺素是在體育鍛煉和其他身體應激期間將NK細胞募集到血液中的主要原因。一定強度和時間的運動可使血液中的去甲腎上腺素（NE）和腎上腺素（E）升高，進而作用于腎上腺素受體中的β2受體，該受體分布于血管平滑肌，能夠介導血管擴張并影響免疫調節細胞的運輸和功能（Murray et al.，1992）。同時，運動引起的急性交感刺激，導致免疫調節細胞選擇性釋放到循環中，隨后使得細胞免疫功能發生改變。此外，運動還可能通過增加的切應力和不依賴于脾臟的β2腎上腺素能機制，將NK細胞從邊緣池轉移到血液中，此過程僅需數分鐘（Pedersen et al.，2000）。另有研究報道，NK細胞和單核細胞的迅速增加可能是由血流量和兒茶酚胺濃度增加而導致的（Gabriel et al.，1992）。

2.2 運動導致NK細胞數量降低的機制

當運動結束后，血液重新分布到全身各個器官和組織，因此運動后血液中NK細胞數量的快速下降可能歸因于歸巢機制。然而尚不清楚運動后最初幾個小時內NK細胞向哪個隔室或器官發生了遷移（Gabriel et al.，1992）。

2.3 運動導致NK細胞活性升高的機制

研究發現，β-內啡肽和運動均可刺激NK細胞活性。一項研究對8名健康年輕女性進行自行車運動，并在隨機條件下在體內注射安慰劑和阿片樣物質拮抗劑納洛酮。安慰劑注射后的運動伴隨著NK細胞活性的急劇增加，而注射納洛酮運動后NK細胞活性不再顯著升高，這表明阿片樣物質系統可能在生理應激期間參與NK細胞的調節（Fiatarone et al.，1988）。動物實驗表明，長期向腦內注入β-內啡肽可增強體內NK細胞的活性，而納洛酮可消除這種作用（Jonsdottir et al.，1996）。而且體外實驗也觀察到β-內啡肽對NK細胞活性有明顯的刺激作用。如果與人外周血單核細胞或NK細胞一起孵育，β-內啡肽會增強NK的活性（Mathews et al.，1983）。

有研究發現，運動期間NK細胞活性增加還與兒茶酚胺的分泌相關。高強度運動條件下，升高的兒茶酚胺刺激NK細胞流入循環血中，這可通過外周血NK細胞活性的增加來反映。兒茶酚胺濃度隨著運動逐漸升高，在運動結束時達到最高點，隨后逐漸下降，到運動后90 min時兒茶酚胺濃度與運動前的基線水平相當（Strasner et al.，1997）。在自行車運動期間，腎上腺素增加，導致NK細胞活性增加和單核細胞亞群的重新分布，從而導致NK細胞功能改變。向8位健康受試者皮下注射0.2 mg腎上腺素后，外周單核細胞的NK細胞活性在15～30 min內增加，而在接受0.2 ml生理鹽水注射的3名對照受試者中，未觀察到NK細胞活性的變化（Tonnesen et al.，1984）。

此外，細胞因子在NK細胞的功能中也發揮了重要作用。當BMNC與干擾素-α（IFN-α）、白介素-2（IL-2）一起預孵育時，運動期間的NK細胞活性均顯著增加，表明細胞因子具有刺激NK細胞毒性活性的作用（Pedersen et al.，1988）。

這些研究結果表明，運動可以通過多種途徑提高NK細胞的活性。

2.4 運動導致NK細胞活性降低的機制

研究發現，運動后2 h由于NK細胞亞群（CD16+）比例分布正常，而單核細胞比例增加了兩倍，因此NK細胞活性下降可能并非由于NK細胞池大小的變化。這一發現提示，單核細胞在劇烈運動期間釋放的前列腺素是NK細胞活性下降的原因（Pedersen et al.，1988）。體外研究表明，藥理學濃度的甲基潑尼松龍和氫化可的松可抑制NK細胞功能，部分是通過抑制效應細胞對靶細胞的粘附來實現的（Pedersen et al.，1986）。大劑量皮質類固醇抑制NK細胞活性，其抑制的程度與類固醇濃度直接相關，與效應細胞的數量成反比（Parrillo et al.，1978；Pedersen et al.，1984）。這些研究提示，單核細胞和皮質醇是降低NK活性的主要因素。這可能是運動導致NK細胞活性降低的機制。

總之，運動能夠影響NK細胞的數量和活性（表1）。作為其中的潛在介質，如兒茶酚胺、皮質醇以及β-內啡肽，其作用值得進一步研究。在分子水平上，表觀遺傳學改變可能與NK細胞的功能變化有關。目前，由于使用了不同的運動方式（類型，持續時間，強度和頻率），而且不同的測量時間點以及不同的檢測方法都限制了對NK細胞功能的研究。因此，有待進一步深入研究以確定運動對NK細胞功能影響的機制，更重要的是，應進一步研究運動后NK細胞分布目的地。

3 NK細胞對健康的作用及其機制

NK細胞通過對病毒、腫瘤、炎癥等靶標進行作用，從而實現機體抗病毒、抗炎等功能，為防治類似冠狀病毒的感染起作用。

表1 運動影響NK細胞數量與活性的機制Table 1 The Mechanisms underlying the Effect of Exercise on the Number and Activity of NK Cells

3.1 NK細胞對健康的作用

NK細胞是人體重要的免疫細胞，與抗腫瘤、抗病毒感染和免疫調節密切相關，在人體預防疾病發生和治療相關疾病中也起著關鍵的作用。

3.1.1 NK細胞與病毒

NK細胞是天然免疫系統的效應細胞，在控制病毒感染中扮演著重要角色。最新研究表明，NK細胞可直接對病毒做出反應，可在初次病原體接觸或接種疫苗后發展出記憶樣反應，還具有形成適應性免疫反應的潛力。研究已經明確，NK細胞通過非中和抗體介導的ADCC作為保護性疫苗反應途徑的重要性（Haynes et al.，2012）。更為重要的是，與其他免疫細胞相比，NK細胞可以有效地區分病毒感染的細胞與正常細胞，而且無需事先致敏，并具有在適應性免疫發生之前殺死病毒感染細胞的能力。因此NK細胞被募集和激活后，能夠在控制冠狀病毒、艾滋病毒（HIV）、乙型肝炎病毒（HBV）和淋巴細胞脈絡叢腦膜炎病毒（LCMV）、小鼠巨細胞病毒（MCMV）、急性登革熱病毒（DENV）感染中起著關鍵作用。

3.1.1.1 NK細胞與冠狀病毒

嚴重非典型呼吸綜合征（SARS）的一項流行病學調查顯示，該病死亡率隨著年齡的增長變化很大。其病程似乎在兒童中很少導致致命結果，但老年人的死亡率卻很高，其中病死率為60歲以下的患者為13.2%，而60歲或以上的患者為43.3%，主要原因可能與年齡越大的人群免疫抵抗力越弱有關（Donnelly et al.，2003）。對新冠肺炎的流行病學調查顯示，新冠肺炎死亡患者具有以下特點：淋巴細胞減少，年齡普遍較大，存在多項慢性基礎疾病（高血壓、糖尿病、冠心病、凝血功能異常等）。而老年人治療效果較差可能是由于免疫系統減弱和炎癥增加（Zhou et al.，2020）。這兩次冠狀病毒疫情流調結果提示，淋巴細胞（包括NK細胞）可能在其中發揮重要作用。

3.1.1.2 NK細胞與HIV

NK細胞的成熟和發育可以進一步增強HIV特異的ADCC活性（Parsons et al.，2014）。因此，ADCC是NK細胞控制HIV感染的有效因素。而通過治療性疫苗接種重建T細胞功能可以增強慢性HIV-1感染者的NK細胞活性。該發現為研究HIV-1免疫所涉及的適應性免疫機制和先天性免疫機制之間的相互作用提供了新的見解，并揭示了在未來針對HIV-1的治療性疫苗策略中利用NK細胞功能的可能性（Jost et al.，2014）。

在HIV-1感染的情況下，NK細胞的功能并不局限于靶細胞的細胞毒性消除。通過識別感染HIV-1的細胞激活NK細胞，可能導致γ干擾素（IFN-γ）和巨噬細胞炎性蛋白-1β（MIP-1β）的分泌，影響抗病毒反應并限制病毒傳播。在HIV感染的人源化小鼠模型中，以NK細胞依賴性方式使用IL-15超激動劑（IL-15與可溶性IL-15Rα結合）可有效阻斷HIV感染（Seay et al.，2015）。

此外，HIV感染的控制也與NK細胞有關，在刺激多功能CD8αPOSNK細胞后，NK細胞顯示出強有力的細胞毒性功能，并激活 IFN-γ的表達（Vieillard et al.，2010）。同時NK細胞在急性HIV感染早期在外周血中擴張，可以在體外抑制HIV復制，還可以在感染者體內調節免疫壓力，從而導致病毒逃逸（Alter et al.，2007）。回顧性研究證明，高功能CD8（+）NK細胞的數量與HIV相關的疾病標志物呈負相關，并與疾病進展延遲有關，這表明CD8（+）NK細胞代表了一種新NK細胞衍生的先天性免疫，與HIV感染的臨床轉歸有關（Ahmad et al.，2014）。

3.1.1.3 NK細胞與HBV

急性乙型肝炎和慢性乙型肝炎患者的肝臟中均富含NKp46陽性NK細胞。急性乙型肝炎患者外周血NK細胞比慢性乙型肝炎患者和健康人群外周血NK細胞表達更高水平的活化受體和更低水平的抑制受體，從而顯示出細胞溶解活性和IFN-γ產生的增加；急性乙型肝炎患者血清促炎細胞因子和趨化因子水平也較慢性乙型肝炎患者和健康人群升高。因此，在急性乙型肝炎患者中，IFN-γ和NKCA的增加與肝損傷和病毒清除有關（Zhao et al.，2012）。

將過表達顆粒酶H的NK細胞過繼轉移到HBV感染的小鼠中，能夠清除HBV（Tang et al.，2012）。而在感染了HBV的患者中發現，活化性受體NKG2D在HBV感染過程中部分也能通過激活NK細胞來調節免疫炎癥和抗病毒反應（Wang et al.，2017）。通過阻斷免疫抑制細胞因子（包括IL-10和TGF-b）也可增強NK細胞在慢性HBV感染中的抗病毒功能（Peppa et al.，2010）。這些研究表明，NK細胞是針對B型肝炎免疫療法的有效靶標。

3.1.1.4 NK細胞與LCMV、MCMV、DENV

在感染持續性LCMV的小鼠中，NK細胞的耗竭可能增強病毒特異性T細胞群的增殖或抗病毒活性，這表明NK細胞耗竭療法是提高免疫功能的有效途徑（Waggoner et al.，2014）。

NK細胞的反應控制了IFN-α/β的正、負效應與其他先天性細胞因子之間的平衡，以優化MCMV免疫反應的協調，表明NK細胞對MCMV感染的早期反應能力至關重要（Robbins et al.，2007）。

DENV感染患者癥狀首次出現后，NK細胞被強烈激活并增殖。DENV感染患者的血漿和誘導的皮膚水泡中IL-18水平的升高，以及IL-18R下游伴隨的信號傳導，相應的NK細胞亞群可以在急性感染早期定位于皮膚，這些結果代表了人類急性病毒感染期間NK細胞以前未出現的特征（Zimmer et al.，2019）。

這些研究結果表明，NK細胞對防治病毒感染具有非常重要的意義，也為進行NK細胞治療提供了依據。

3.1.2 NK細胞與腫瘤

由于NK細胞具有無需事先致敏便有效區分和殺死異常細胞的能力，因此能夠對腫瘤發生產生作用。這種識別并迅速殺死腫瘤細胞的能力，提示NK細胞具有作為抗癌“活體藥物”的潛力。NK細胞控制癌癥的發展，主要在惡性轉化的初始階段，但在特定的腫瘤發生背景下，也可以在腫瘤轉化的最后階段起作用（Della Chiesa et al.，2016）。目前NK細胞介導癌癥治療的策略主要有以下幾個方面。

3.1.2.1 基于補體或抗體的治療

急性髓細胞性白血病（AML）：研究發現，使用臍血干細胞衍生的CD16（+）NK細胞在使用抗CD47抗體治療時，有效促使急性淋巴細胞白血病細胞凋亡（Valipour et al.，2020）；使用NKG2D配體MICA和抗CD20scfv嵌合蛋白可增強NK細胞介導的抗白血病細胞毒性重組蛋白，能通過NK細胞特異地裂解白血病細胞（Zou et al.，2018）；人原代急性髓系白血病細胞移植小鼠，經CD16+NK-92細胞和抗CD123單克隆抗體照射后，存活率高于經CD16+NK-92細胞和同型對照抗體照射的小鼠，因此，CD16+NK-92細胞系與以白血病干細胞抗原為靶點的抗體結合，可以提高AML相關臨床前模型的生存率（Williams et al.，2018）。

3.1.2.2 細胞因子修飾刺激NK細胞聯合過繼轉移的治療

肺癌：在細胞因子刺激的NK細胞和T細胞聯合過繼轉移后，能夠延長非小細胞肺癌（NSCLC）患者的生存期（Zhang et al.，2014）。此外，在同種異體、離體細胞因子刺激下或冷凍手術后的NK細胞過繼轉移后，晚期NSCLC患者的免疫細胞功能得到改善，生活質量明顯提高（Iliopoulou et al.，2010；Lin et al.，2017）。

骨髓瘤：在高度危險的復發性骨髓瘤患者中注入新鮮NK細胞，然后每天給予IL-2后發現，在7名可評估的患者中，沒有與NK細胞輸注有關的嚴重不良反應，而同時大部分患者的疾病進展速度顯著降低（Szmania et al.，2015）。

3.1.2.3 NK細胞募集和活化

胃癌：融合蛋白NKG2D-IL-15可以通過NK細胞的募集和活化，控制小鼠異種移植胃癌的生長（Chen et al.，2017）。

黑色素瘤：人dsNKG2D-IL-15可通過激活和募集小鼠NK細胞和CD8+T細胞來延遲移植黑色素瘤的生長。

乳腺癌：活化的NK細胞抑制了腫瘤的形成和器官轉移，表明NK細胞負責抑制小鼠中乳腺細胞逐漸生長為腫瘤細胞。

3.1.2.4 聯合治療

通過常規放射、化學、靶向療法、離體刺激、基因修飾、抗體的組合使用，聯合自體或同種異體NK細胞和靶向NK細胞，可能會發現治療腫瘤更為有效的方法。例如，白血病：通過使用FMS樣酪氨酸激酶3（FLT3）特異地嵌合抗原受體（CAR）的自然殺傷細胞可以有效對B細胞急性淋巴細胞白血病進行靶向治療（Oelsner et al.，2019）。神經母細胞瘤：研究發現，過繼的NK細胞療法與m3F8（鼠單克隆抗體）結合使用是安全的，并且在較高的細胞劑量下具有抗神經母細胞瘤的作用（Modak et al.，2018）。

盡管腫瘤可能發展出多種機制來抵抗內源性NK細胞的攻擊，但NK細胞的離體激活、擴增和基因修飾都可以極大地提高其抗腫瘤活性，并使它們具有抵抗腫瘤微環境的能力。這些方法中的一些已被轉化為臨床試驗，并支持在血液系統惡性腫瘤或實體瘤患者中進行NK細胞輸注的臨床治療，已取得令人鼓舞的結果。除免疫療法外，最新研究表明，誘導腫瘤細胞衰老的分子靶向藥物可以引發NK細胞監控程序，導致腫瘤細胞死亡（Ruscetti et al.，2018）。進一步表明，NK細胞可能是未來多模式癌癥治療方法中的關鍵角色。

3.1.3 NK細胞與細菌

細菌廣泛分布于土壤和水中，或與其他生物（包括人類）共生。細菌對環境、人類和動物既有好處又有危害。細菌作為病原體，可導致破傷風、傷寒、肺炎等疾病；也可用于制造食品，如奶酪、泡菜、醬油、醋、酒等。NK細胞在先天性免疫中非常重要，一般NK細胞能夠很快發現入侵的微生物并對其進行清除或中和轉化，還能及時清除已經被病毒感染的細胞。后來，人們發現NK細胞也能夠識別并響應細菌感染的細胞。NK細胞在細菌感染中的作用已被明確確立，具有先天的抗菌免疫功能（Souza-Fonseca-Guimaraes et al.，2012）。

益生菌：有研究指出，益生菌顯著誘導NK細胞分裂，導致細胞因子大量分泌，在細胞分化和炎癥消退中起到重要作用。細菌的這種潛在平衡作用能夠將活化信號保持在一個合理的區間，從而防止NK細胞過度或過低活化。益生菌還可調節活化的NK細胞，控制癌癥干細胞的分化，從而抑制腫瘤的生長，并減少炎癥性細胞因子的釋放。這些研究表明，非致病性細菌在人外周血單核細胞中誘導了獨特的免疫反應（Bui et al.，2015）。

肺炎克雷伯菌：肺炎克雷伯菌的外膜蛋白A和鞭毛蛋白分別通過Toll樣受體2（TLR2）和Toll樣受體5（TLR5）發出信號，直接刺激人體NK細胞，誘導NK細胞產生IFN-γ，并在參與識別病原體相關分子模式誘導的激活中與IL-2和促炎性細胞因子協同作用。高度純化的NK細胞通過Toll樣受體TLR直接識別并響應病原體成分，導致病原體死亡（Chalifour et al.，2004）。

金黃色葡萄球菌：通過采用野生型（WT）、IL-15基因敲除（KO）和NK細胞耗盡的小鼠模型，肺部被金黃色葡萄球菌感染后，WT小鼠氣道腔中的活化NK細胞顯著增加，并在肺中產生IL-15。因此確定了NK細胞在宿主防御肺部細胞外細菌感染中的關鍵作用，并暗示IL-15通過對NK細胞而非其他先天細胞的作用參與了這一過程（Small et al.，2008）。

分枝桿菌：從健康供體新鮮分離的NK細胞和NK細胞株中發現，NK細胞對結核分枝桿菌感染的單核細胞的裂解程度大于未感染的單核細胞，說明NK細胞對結核分枝桿菌感染的單核細胞具有殺傷活性（Vankayalapati et al.，2002）。NK細胞對感染的單核細胞的裂解能夠降低分枝桿菌感染的活力，表明NK細胞在預防或應對分枝桿菌感染中非常重要（Katz et al.，1990）。

3.1.4 NK對自身免疫性疾病的影響

NK細胞屬于大型的粒狀淋巴細胞，是先天性和適應性免疫系統之間的重要紐帶，因此其功能、數量及活性的改變與多種自身免疫性疾病有關。

重癥肌無力（EAMG）：研究發現，NK細胞的過繼轉移通過抑制濾泡輔助性T細胞（Tfh）和生發中心B細胞來改善EAMG癥狀。NK細胞還可以通過誘導T細胞凋亡抑制 CD4+T細胞和 Tfh（Yang et al.，2019）。而且采用IFN-α治療重癥肌無力后，患者體內NK細胞的活性增強（Bolay et al.，1998）。

系統性紅斑狼瘡（SLE）：通過對SLE患者NK細胞表型分析發現，部分患者NK細胞表達增殖標記物Ki67出現頻率明顯高于健康供體。而且研究表明，細胞因子IL-15能夠促進NK細胞Ki67的誘導。這些結果提示，NK細胞在調節SLE免疫介導的病理過程中起著重要作用，同時也為SLE的治療干預提供了可能的靶點（Hudspeth et al.，2019）。SLE患者血液中NK細胞的比例和總數量顯著降低，在SLE腎炎患者中更為明顯（Park et al.，2009）。這與血清IFN-α水平升高有關，IFN-α是一種細胞因子，可促進SLE患者激活誘導的細胞凋亡（Huang et al.，2011）。患有活動性SLE的患者中CD56brightNK細胞的比例增加，這表明NK細胞在疾病的活躍期具有降低細胞毒性的能力，但增加了細胞因子的產生（Schepis et al.，2009）。

3.1.5 NK對炎癥的影響

NK細胞不僅是抵抗病毒感染和癌癥的第一道防線，還參與維持組織穩態。近年來對NK細胞活化的研究表明，它們能夠對組織損傷引起的炎癥刺激做出反應，并有助于炎癥的發展和消退。

實驗表明，小鼠自限性過敏性氣道炎癥模型在停止接觸過敏原后，嗜酸性粒細胞和T細胞被清除，同時肺和縱隔淋巴結NK細胞數量增加。縱隔淋巴結NK細胞被激活，開始表達 CD27、CD11b、CD69、CD107a和 IFN-γ。同時NK細胞表達CMKLR1（一種促分解介質resolvin E1的受體）并消耗NK細胞以降低了resolvin E1介導的過敏性炎癥的分解（Haworth et al.，2011）。

在丙型肝炎病毒（HCV）感染的情況下，肝細胞和庫普弗細胞（KC）均能夠釋放IL-1β和IL-18，而KC可以通過這種機制激活NK細胞（Pan et al.，2016；Zannetti et al.，2016）。雖然肝細胞死亡會加劇肝臟炎癥，但IL-18可以發揮保護功能從而限制肝臟損傷，IL-18的保護作用部分是由于激活NK細胞，并誘導激活程序性死亡受體1（PDL1）和凋亡相關因子配體（FasL）引起NK細胞記憶（Terme et al.，2012，Van den Boorn et al.，2016）。 NK細胞還可以通過在炎癥過程中分泌TNF-α和IL-22，而對肝組織再生產生有益作用，刺激肝細胞增殖以替代垂死的肝細胞（Cosgrove et al.，2008，Park et al.，2011）。

此外，NK細胞的細胞毒性活性可以通過NKG2D受體與早期活化的HSC表達的RAE-1配體結合，從而殺死HSC衍生的成纖維細胞，抑制纖維化的發展（Melhem et al.，2006）。

3.2 NK細胞清除細胞靶標的機制

NK細胞清除靶標的機制主要包含以下途徑：1）釋放含有細胞凋亡誘導酶的細胞毒性囊泡，包括絲氨酸蛋白酶顆粒酶B和造孔蛋白穿孔素，靶細胞上的受體結合和攝取這些囊泡后，導致細胞溶解；2）在激活受體結合后通過Fas配體或TRAIL死亡受體進行信號傳導，從而誘導細胞凋亡；3）釋放具有有效抗病毒和抗腫瘤活性的細胞因子（包括 IL-2、IL-15、IL-12和 IL-18）；4）IgG 抗體的恒定（Fc）結構域，通過FcγRIIIA受體（CD16）與NK細胞結合而觸發ADCC。

4 結論

運動與NK細胞之間具有緊密的直接聯系。運動鍛煉增加了循環血中NK細胞的數量和活性，而NK細胞對運動時間、強度和類型/模式都有一定的依賴性，如大強度長時間訓練后的免疫抑制比其他運動形式嚴重。因此，應根據運動對NK細胞的影響，合理安排訓練計劃，并在訓練后做好身體防護措施。未來的研究需要進一步解決運動誘導的NK細胞募集與循環的機制。更重要的是，應探明運動動員NK細胞后的目的地。NK細胞在宿主應對病毒、炎癥、癌癥、自身免疫性疾病等方面有著突出的殺傷能力。目前，利用NK細胞開發的免疫療法越來越多，臨床試驗的結果也令人鼓舞。未來通過運動訓練激活NK細胞可以作為一種抗病毒、腫瘤等疾病的預防和治療方法，從而預防類似冠狀病毒感染的疫情。將運動訓練與免疫功能、疾病的控制聯系起來，將可能成為未來的研究熱點之一。