异基因造血干细胞移植中NK细胞的作用
【摘要】 异基因造血干细胞移植后，供者细胞可产生强大而持久的免疫治疗功效，其中异源反应性NK细胞活性是T细胞异源反应活性以外的，具有显著抗肿瘤/白血病活性的自然免疫现象，并逐渐受到人们的重视。已证实，NK细胞通过其受体与靶细胞MHC分子特异性的识别机制参与移植物抗白血病（GVL）作用并影响移植物抗宿主病（GVHD）的发生。异基因造血干细胞移植后异源反应性NK细胞输注已从动物实验逐渐应用于临床。本文就NK细胞异源反应性及其在异基因造血干细胞移植中的作用进行综述。
【关键词】 异基因造血干细胞移植；NK细胞；移植物抗白血病；移植物抗宿主病。
Role of NK Cells in Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation ——Review。
Abstract After allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (allo—HSCT)，the donor cells present a profound immunization therapy efficiency. Among these effector cells，allo—reactivity natural killer (NK) cell activation are concerned with the graft—versus—host disease (GVHD) and graft—versus—leukemia (GVL) effect . As known，GVHD is primarily a T—cell—mediated event but not initiated by NK cells. NK cells may significantly enhance GVL immune response by using an integration of activating and inhibitory receptors. Allo—reactivitive NK cell infusion after allo—HSCT already transits from experiments to clinic. In this review the background on NK cells，and their clinical roles in Allo—HSCT were summarized.
Key words allogeneic hematopoietic stem cell transplantation; natural killer cell; graft—versus—leukemia; graft—versus—host disease。
异基因造血干细胞移植(allo—HSCT)是治疗多种恶性病及一些非恶性病的有效方法，尤其在治疗急性白血病方面，可使50%患者长期无病生存。研究发现，异基因造血干细胞移植后，供者免疫系统在受者体内的重建可产生移植物抗白血病（graft versus leukemia，GVL）作用，但也产生危及患者生命的移植物抗宿主病（graft versus host disease，GVHD）及迟发的免疫功能障碍。随着对NK细胞功能及活化机制的了解，其在allo—HSCT后造血重建及免疫重建中的作用越来越受到重视。许多的动物实验和临床观察均提示allo—HSCT后，供者NK细胞的异源反应活性通过促进植入、阻止T细胞介导的GVHD、攻击宿主白血病细胞发挥GVL效应。上述现象最初发现于单倍不相合移植，而后研究提示在HLA相合有血缘关系及非血缘关系供者移植中均有体现［1，2］。但最近国外也有研究发现，KIR—配体不相合引起的NK细胞异源反应性与移植相关死亡率（transplantation related mortality，TRM）升高及总存活率下降有关［3，4］，故在这方面的研究仍是热点，存在许多争议。本文就NK细胞异源反应性的形成机制、NK细胞在allo—HSCT中的作用等问题的研究新进展综述如下。
NK细胞群。
NK细胞及来源。
NK细胞是淋巴细胞谱系中不同于T、B淋巴细胞的一类大颗粒淋巴细胞，其代表性表型为CD3—、CD56+、CD16+。它是天然免疫系统的主要效应细胞，无需抗原预先致敏，与靶细胞混合后4小时内即可发挥杀伤作用，表现为速发效应，因此位于机体抵御肿瘤和病毒感染的第一道防线，同时又能通过早期分泌多种细胞因子和趋化因子来调节获得性免疫，故也是连接天然免疫与获得性免疫的桥梁［5，6］，在机体免疫调节、造血调控、抗肿瘤和抗感染等方面发挥着重要的作用。Cooper等［7］根据NK细胞上CD56分子表达密度的不同将NK细胞分为CD56bright和CD56dim两个亚群，在正常人外周血单个核细胞主要参与NK细胞细胞毒作用。NK细胞来源于骨髓CD34+造血干细胞，其发育、成熟需要骨髓微环境包括骨髓基质及其来源的细胞因子。NK细胞与T细胞来自同一祖细胞，这种分化上的亲缘性可能解释了NK细胞活化也受协同刺激信号的影响，及胞内信号传导通路与T细胞极为相似等现象。但与T细胞不同，NK细胞的发育成熟不依赖于胸腺，在骨髓微环境中，IL15与其配体C—kit（KL）和flt—3（FL）的协同作用是NK细胞发育的关键生理调节因素，在其最初发育期，NK祖细胞在早期基质细胞活化生长因子KL、FL作用下发育为NK细胞前体，该前体细胞在IL—15作用下发育成熟为功能性NK细胞。
NK细胞功能的发挥主要依赖于其识别靶细胞的受体。它有两种受体：一类是激发NK细胞杀伤作用的杀伤细胞活化受体（killer activatory receptor，KAR），如CD94/NKG2C、NKP—P1、KIR—3Dshort；另一类是抑制NK细胞杀伤作用的杀伤细胞抑制受体（killer inhibitory receptor，KIR），如CD94/NKG2A、KIR—3Dlong。按分子结构，也可将与NK细胞杀伤作用相关的受体分为免疫球蛋白样受体（immunoglobulin—like receptor）和凝集素样受体(lectin—like receptor)。一般认为，NK细胞可同时表达活化和抑制受体，其杀伤功能取决于表面抑制性受体与活化受体所传递信号的综合。抑制性受体KIR的配体为MHC—Ⅰ类分子。由于抑制性受体与其配体结合的亲和力大于活化受体，因此通常以抑制性信号占优势。正常情况下，机体组织细胞表面表达自身MHC—Ⅰ类分子，NK细胞KIR识别自身MHC—Ⅰ类分子，产生杀伤抑制信号，该信号在胞内起主导作用，能阻断杀伤信号的传递，表现为自身组织细胞不被破坏。只有当靶细胞表面MHC—Ⅰ类分子表达降低、丢失或发生变异（如细胞发生恶性转化、病毒感染等）时，NK细胞才能活化并启动杀伤作用，此即NK细胞的丢失自我（missing self）识别模式，即“杀伤自身MHC抗原减少或消失的细胞”［8］。异基因造血干细胞移植中的NK细胞作用。
NK细胞的“有利作用”。
在异基因造血干细胞移植中，根据上述“丢失自我机制”，大部分情况下供者NK细胞KIR与受者靶细胞MHC分子的特异性识别表现为KIR—配体不相合性（少数情况下供受者KIR基因可能相合），可激活供者NK细胞，产生异源反应性NK细胞。KIR—配体不相容性与供者NK细胞的异源反应性密切相关。研究证实，此机制已参与移植物的植入、GVL作用及GVHD的发生，并对异基因造血干细胞移植产生有利影响，现分述如下。
无论供者、受者NK细胞都对移植物的植入有一定影响。受者方面，尽管在鼠类的研究显示了抗放射性宿主NK细胞在抵抗骨髓植入中的重要性，但临床干细胞移植中宿主NK细胞介导的抗植入现象却很有限。移植前抑制受者免疫的强化处理方案及大量植入的干细胞数量可基本抵消受者NK细胞的抗植入作用。供者方面，越来越多的研究发现，allo—HSCT过程中供者异源反应性NK细胞可主动攻击宿主细胞，辅助供者干细胞成功植入。供者来源的NK细胞（无论是原本存在于移植物中的还是由植入干细胞新分化发育的）都对促进植入有重要作用。当供受者KIR不相合引发供者NK细胞异源反应性时，供者NK 细胞通过识别杀伤受者残留淋巴细胞和造血细胞而发挥强有力的促植入作用［9］。Peters等［10］的临床研究发现，5例高危急性白血病患者经单倍相合异基因造血干细胞移植后，输注纯化的供者NK细胞可增加稳定嵌合体的形成，进一步证实了供者NK细胞可巩固移植物植入。
NK细胞与GVHD。
GVHD的发生主要由T细胞介导。这一过程始于供者T细胞伴随造血干细胞进入受者体内与受者抗原相遇。启动GVHD的关键的第一步是抗原呈递细胞（APC）向供者CD8+T细胞呈递主要和次要组织相容性抗原。NK细胞并不引发GVHD。研究发现，在鼠类供受者H—2相合但仍可发挥供者NK细胞异源反应性的干细胞移植实验中，无GVHD出现，而且给受体鼠大剂量输注不相合NK细胞克隆也不引发GVHD［11］。进一步在临床移植观察中，单倍相合的allo—HSCT后的供者NK细胞输注是可耐受的，并不导致GVHD。然而，由于GVHD诱发的细胞表面分子上调并通过NKG2D配体激活NK细胞，使得NK细胞可能促进靶细胞的损伤。另一方面，在HLA不相合干细胞移植中，供者NK细胞可通过表达LFA—1（淋巴细胞功能相关抗原1，是一种黏附分子，介导NK细胞与靶细胞结合）的造血系统特异靶细胞减轻GVHD。供者异源反应性NK细胞可于输注后数小时之内杀灭受者淋巴细胞、骨髓细胞及APC［11］。理论上APC为启动GVHD所需，故输注异源反应性NK细胞应可以减轻GVHD。临床研究数据支持这一假说：在单倍相合和非亲缘供者异基因造血干细胞移植中，存在NK细胞异源反应性的供—受者的GVHD发生率确实低于KIR相合者［12］。