IL-18对NK细胞的调节

宋杨英 单保恩 刘英姿 赵连梅

(河北医科大学第四医院科研中心，河北省肿瘤基因诊断、治疗和预防重点实验室，石家庄050011)

IL-18对NK细胞的调节

宋杨英 单保恩 刘英姿①赵连梅

(河北医科大学第四医院科研中心，河北省肿瘤基因诊断、治疗和预防重点实验室，石家庄050011)

1 IL-18对NK细胞增殖和分化的影响及其机制

在免疫应答中NK细胞的增殖和分化受多种细胞因子的调节[1]。例如，IL-2、IL-12、IFN-α、TNF-α以及白细胞调节素(Leukoregulin，LR)对NK细胞的活化和分化都有正调节作用，体外培养时加入上述细胞因子可明显提高NK细胞的杀伤活性。前列腺素 (PG)E1、E2、D2和肾上腺皮质激素等则对NK细胞的活性有抑制作用。Jason等[1]最近的研究表明IL-18可促进NK细胞的成熟。NK细胞可以通过分泌TNF-α、IFN-γ和细胞与细胞间的接触诱导DC细胞的活化和成熟。在体外，活化的DC细胞所产生的 IL-12、IL-12/IL-18、IL-15 及 IFN-α/β 可以诱导NK细胞产生IFN-γ，促进NK细胞的增殖，发挥细胞毒作用[2]。

IL-18基因敲除的小鼠NK细胞的活化严重受损。IL-18与IL-2或IL-12共同作用下能够显著促进小鼠脾细胞的增殖和活化。IL-2+IL-18作用下可以得到NK1.1+CD3-细胞，然而IL-12+IL-18作用下得到的是NK1.1-CD3-细胞。仅IL-2或IL-12单独作用均无此现象。分别用IL-2+IL-18和IL-12+IL-18刺激 NK1.1+CD3-CD4-CD8-的细胞可以得到NK1.1+CD3-的祖细胞及NK1.1-CD3-祖细胞。可见IL-18在NK细胞的增殖和分化中发挥着重要的作用，且与不同的细胞因子协同作用可得到不同的NK细胞亚群[3]。

IL-18与IL-23或IL-12的协同作用均可诱导CD56+/CD3+NK样T细胞分泌IFN-γ，并显著高于CD56+/CD3-NK细胞[4]。其机制可能为，在 IL-18与IL-23或IL-12作用下，诱导CD56+/CD3+NK样T细胞表面IL-18R的表达显著高于CD56+/CD3-NK细胞。但是，CD56+/CD3-NK细胞的增殖却显著高于CD56+/CD3+NK样T细胞。可见IL-18对NK细胞增殖的促进作用不是通过IL-18R实现的。IL-18单独作用也可引起少量CD56+/CD3-NK细胞的增殖，且大多数为 CD56bright的细胞。IL-18或IL-18与IL-23或IL-18与IL-12诱导CD56+/CD3+NK样T细胞或CD56+/CD3-NK细胞增殖的作用是通过一种新的机制，目前此机制还不清楚。

2 IL-18对NK细胞迁移的影响及其机制

趋化因子受体CCR7在免疫和炎症反应的淋巴细胞定向迁移中发挥着关键的作用[5]，IL-18能够诱导NK细胞表达新生的CCR7[6]，可以促进NK细胞移出组织转移至淋巴结。另有研究发现IL-18有很强的调节GPR56(G蛋白偶联受体56)的能力[7]。而GRP56不仅可以作为识别不同NK细胞亚群的新的标志物，还可以调节NK细胞在血液、外周组织和淋巴结中的迁移。由此可以推测，IL-18能够促进NK细胞的迁移，以便其进一步发挥细胞毒性，以及提高IFN-γ的分泌。

已知，IL-2能够调节NK细胞的迁移和诱导NK细胞分泌明胶酶类，例如，MMP-2(基质金属蛋白酶2)。IL-18可诱导NK细胞产生多种细胞因子，例如IL-2、IFN-γ，由此推断，IL-18可调节 NK 细胞的迁移。Yukiko等[8]研究发现IL-18确实能够增强NK细胞通过基质胶的能力，但这种作用并不依赖IL-2和IFN-γ，应用IL-2抗体以后，并不影响IL-18对NK细胞迁移的影响[9];应用 IFN-γ抗体后，也不影响IL-18作用下NK细胞分泌有活性的MMP-2，但应用了IL-18抗体后，可阻断IL-18介导的NK细胞分泌有活性的MMP-2。由此可见，IL-18本身就可促进NK的迁移及明胶酶类的分泌。另外，对IL-18刺激的NK细胞和无IL-18刺激的NK细胞的裂解物进行免疫印记分析，发现后者NK细胞表面无MT1-MMP蛋白的表达，(MT1-MMP是MMP-2的主要激活剂)，而前者有MT1-MMP蛋白的表达且具有IL-18剂量依赖性，应用IL-18抗体后可完全阻断前者MT1-MMP的表达。进一步研究发现，NK细胞表面MT2-MMP的表达不受IL-18的影响，两组NK细胞表面均未见MT3-MMP的表达[8]。这些数据表明，IL-18作用下，MT1-MMP/MMP-2系统参与基质膜成分的降解从而促进NK细胞的迁移。

由此可见IL-18可以通过多种途径调节NK细胞的迁移，以促进其细胞毒活性，IFN-γ的分泌，以及引起机体的Th1型免疫反应等生物学活性的发挥。

3 IL-18对NK细胞生物学活性的影响及其机制

NK细胞的活化涉及诸多识别信号的整合，其生物学效应是通过抑制型和活化型受体之间的相互竞争实现的。当机体功能良好时，NK细胞表面的抑制型受体处于优势状态，引发免疫耐受，从而保护机体自身免受伤害。当机体发生感染，肿瘤等侵害时，NK细胞表面的活化型受体处于优势状态，激活NK细胞发挥抗肿瘤效应。NKG2D(即CD314)是NK细胞的活化型受体，可识别MHCⅠ类分子，参与病毒感染细胞的识别及NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用，在天然免疫中发挥重要的作用。许多肿瘤细胞可以分泌大量的免疫抑制因子，如TGF-β。TGF-β可以降低肿瘤病人NK细胞表达NKG2D，但是其机制尚不清楚。Song等[10]将IL-12/IL-18重组体作用于TGF-β处理的NK细胞，可以增加NK细胞NKG2D的表达，且是剂量依赖性的。然而将TGF-β作用的NK细胞与JNK抑制剂共同孵育则可抑制IL-2/IL-18诱导的NKG2D的产生，而且NK细胞毒性分析表明，TGF-β作用下NK细胞毒性的降低可以在IL-2/IL-18的作用下得到恢复。表明IL-2/IL-18可通过JNK通路抑制TGF-β诱导的NK细胞NKG2D的下调，对TGF-β分泌型肿瘤提供了一个新的治疗思路。

对沙门菌感染时NK细胞和巨噬细胞间相互作用的研究发现，巨噬细胞可以激活NK细胞使其分泌IFN-γ和产生脱颗粒作用，相反活化的NK细胞却可显著减少巨噬细胞内存活的病原菌。Nicolas等[11]分析表明有三种因素发挥了作用:NK细胞和巨噬细胞是通过细胞间的接触传达信息的;IL-2或IL-15启动NK细胞产生IFN-γ;沙门感染的巨噬细胞分泌的IL-12和IL-18激活了NK细胞。

与野生型的小鼠相比，MyD88敲除的小鼠清除生殖道内鼠衣原体感染的能力降低。在MyD88敲除的小鼠内招募到生殖道内的NK细胞不能产生IFN-γ mRNA和蛋白。研究证明，这与局部IL-17、IL-18和TNF-α的生成减少而IL-12p70的水平正常有关[12]。由此可推断IL-18可通过MyD88途径促进NK细胞分泌IFN-γ。在单核细胞增生性李斯特感染骨髓来源的DC的实验研究中再次证实了这一点[13]。

Nfibiz，是 IκBζ的编码基因，为了研究 IκBζ在NK细胞中作用，Tohru等[14]用IL-12或IL-12和IL-18的重组体(IL-12/IL-18)分别作用于不同的NK细胞。IL-12或IL-12/IL-18作用于Nfkbiz+/-的NK细胞，能够诱导 IFN-γ的产生，然而作用于 Nfkbiz-/-的NK细胞，可严重降低IFN-γ的产生，且NK细胞的细胞毒性作用降低。在Nfkbiz-/-的小鼠体内IL-12或IL-12/IL-18作用下用微阵列技术比较Nfkbiz-/-NK细胞和野生型的NK细胞，我们发现与野生型的NK细胞相比，IL-12和IL-18作用后NK细胞内有96种基因的表达上调超过2倍，而且这些基因的表达都依赖于IκBζ。可见，IL-12或IL-18可通过 IκBζ诱导 NK细胞发挥生物学作用。Yashaswini等[15]的研究也证明 IκBζ能够增强 IL-12/IL-18介导的NK分泌IFN-γ。

除了利用丝氨酸-苏氨酸-IL-1R相关激酶信号传导途径外，IL-18作用于NK细胞的细胞系NK92还可以激活 STAT3、MAPK P44erk-1和 p42erk-21。应用MAPK的通路抑制剂可以抑制IL-18诱导的NK细胞的细胞毒活性，及 IFN-γ的产生，但是P44erk-1和p42erk-21并不影响NK细胞的增殖反应[16]，说明通过不同的通路，IL-18对NK细胞的作用是不同的。尽管在IL-18-/-的小鼠体内NK细胞的数量是正常的，但是NK细胞的细胞毒性却明显降低[17]。可见，IL-18通过多种途径调节着NK细胞的生物学功能。

4 结语

作为重要的免疫活性细胞，NK细胞在机体的天然免疫应答中发挥着重要的作用。大量有活性的细胞因子的产生又使NK细胞成为连接天然免疫和获得性免疫的桥梁，在机体对抗感染，肿瘤等过程中发挥重要的作用。然而，最近，Harker等[18]在RSV/ IL-18重组体感染小鼠中首次报道了NK细胞在肺感染的过程中可导致病理现象，而且在分化过程中不同阶段的NK细胞会表达不同的表面分子，而具有不同的生物学功能，例如表达CD117的NK细胞具有免疫抑制作用[19，20]。可见NK细胞的作用是很复杂的，因此对NK细胞调节的研究至关重要。

免疫应答中NK细胞受多种细胞因子的作用从而影响他们的分化和功能。最近研究表明IL-18单独作用即可诱导NK细胞的活化[21]。此外IL-18通过多种途径调节着NK细胞的增殖、迁移及其生物学活性，且对不同阶段，不同亚群的NK细胞的作用不尽相同。另外，与其他细胞因子相互作用在调节NK细胞的增殖和分化，以及转移和生物学效应时也表现出不同的功能[1]。其中很多具体机制还没有完全被阐明，因此，研究IL-18对NK细胞的调节将为NK细胞更好的发挥生物学效应奠定基础。

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[收稿2011-12-06 修回2012-02-13]

(编辑 倪 鹏)

R392.12

A

1000-484X(2012)08-0766-03

10.3969/j.issn.1000-484X.2012.08.022

①河北医科大学第四医院神经外科，石家庄050011

宋杨英(1982年-)，女，在读硕士，检验技师，主要从事肿瘤免疫学研究;

及指导教师:单保恩(1962年-)，男，教授，博士生导师，主要从事肿瘤免疫学研究，E-mail:baoenshan@ yahoo.com.cn。