基于NK细胞的肿瘤免疫逃逸及中医药对NK的免疫调节作用

孙御芳 倪中亚 王莉新 朱诗国

[摘要] 恶性肿瘤是当今世界发病率和致死率最高的疾病之一。近年来，肿瘤免疫治疗作为一种靶向治疗方法，其利用自身免疫系统诱导抗肿瘤效应，现备受关注。自然杀伤（NK）细胞是具有多种免疫功能的淋巴细胞，是天然免疫中的重要一员。NK细胞可以通过细胞毒作用及免疫调节直接或间接杀伤肿瘤细胞，在肿瘤免疫监视中发挥着重要作用。但恶性肿瘤中存在着多种机制来逃避NK细胞的识别及杀伤，导致肿瘤免疫逃逸。因此，如何恢复和增强NK细胞的抗肿瘤作用尤为重要。在恶性肿瘤的治疗中，中医药可以调节包括NK细胞在内的多种免疫细胞功能。本文就肿瘤细胞如何逃逸NK细胞免疫监视及中医药对NK细胞的调节作用进行综述。

[关键词] 自然杀伤细胞;免疫监视;肿瘤免疫逃逸;中医药

[中图分类号] R273          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）10（a）-0052-04

Tumor immune escape from NK cells and immunomodulatory effects of traditional Chinese medicine on NK cells

SUN Yufang   NI Zhongya   WANG Lixin   ZHU Shiguo

Department of Immunology and Pathogens， School of Basic Medical Science， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai   201203， China

[Abstract] Malignant tumers are one of the diseases with the highest morbidity and mortality in the world. In recent years， tumor immunotherapy as a targeted therapy using its own immune system to induce anti-tumor effects has attracted more and more attention. Natural killer （NK） cells are lymphoid cells with a variety of immunological functions. They are important members of natural immunity. NK cells can directly or indirectly kill tumor cells through cytotoxicity and immune regulation， and play an important role in immune surveillance. However， there are many mechanisms in many malignant tumors to help the tumor escape the recognition and killing of NK cells， leading to immune escape. Therefore， how to restore and enhance the anti-tumor effect of NK cells is particularly important. Traditional Chinese medicine can regulate a variety of immune cell functions in the treatment of malignant tumors. This article reviews how tumor cells escape NK cells immune surveillance and the regulation of NK cells by traditional Chinese medicine.

[Key words] Natural killer cells; Immune surveillance; Tumor immune escape; Traditional Chinese medicine

2018全球癌癥统计报告[1]显示，2018年新增癌症患者1810万，死亡患者950万。恶性肿瘤已成为严重威胁人类健康的疾病之一。传统的肿瘤治疗方法如手术、化疗、放疗等虽然可以有效地根除原位瘤，但并不能有效地抑制肿瘤的转移和复发[2]。肿瘤免疫治疗作为近年来新兴的肿瘤治疗手段因其治疗效果好、副作用低等优势而备受关注。自然杀伤细胞（natural killer cell，NK细胞）作为机体固有免疫的主要效应细胞，在肿瘤的发生发展中发挥免疫监视作用。然而，研究发现肿瘤患者体内NK细胞功能受损，肿瘤细胞会通过不同的机制来逃逸NK细胞的免疫监视。因此，提升NK活性将成为基于NK细胞肿瘤免疫治疗的重中之重。中医药历史悠久，在多种恶性肿瘤的治疗中均能增强机体免疫细胞的功能与应答。本文就肿瘤细胞如何逃逸NK细胞免疫监视及中医药对NK细胞抗肿瘤效应的调节作用进行综述。

1 NK细胞的识别与杀伤机制

NK细胞是人体固有免疫细胞，占外周血淋巴细胞的10%～15%，NK细胞是否处于活化状态主要取决于NK细胞表面激活型受体或抑制型受体表达水平的动态平衡。当激活型受体信号占主导地位时，NK细胞即被活化。活化后的NK细胞主要通过以下几种方式杀伤肿瘤细胞：①释放穿孔素和颗粒酶使肿瘤细胞凋亡;②死亡受体介导的肿瘤细胞凋亡。NK细胞可表达肿瘤坏死因子（TNF）家族的配体，这些配体会和肿瘤细胞表达的Fas和TRAIL受体结合诱导肿瘤细胞凋亡;③分泌一些效应因子，如TNF-α、γ干扰素（IFN-γ）等;④通过表达CD16激活抗体依赖的细胞毒作用消除肿瘤细胞[3]。

2 NK细胞的免疫监视作用及肿瘤免疫逃逸

2.1 NK细胞的免疫监视功能

NK细胞在肿瘤免疫监视中发挥重要作用，可联合其他适应性免疫细胞增强抗肿瘤免疫效应[4-5]。已有研究发现去除NK细胞会增加甲基胆蒽（MCA）诱导的肉瘤的发生率，提示NK细胞可参与到肿瘤细胞的消除[6]。O′Sullivan等[7]发现与RAG2-/-小鼠（缺乏T、B淋巴细胞）比较，RAG2-/-γc-/-小鼠（缺乏T、B淋巴细胞和NK细胞）中MCA诱导的肉瘤发生率更高。Bottos等[8]发现JAK/STAT抑制剂可通过抑制NK细胞活性进一步促进乳腺癌细胞的转移。

2.2 肿瘤细胞逃逸NK细胞识别的免疫机制

NK细胞具有重要的免疫监视作用，但仍有大量肿瘤细胞可以通过各种途径逃逸NK细胞的免疫监视。其中，NK细胞的识别缺失是造成肿瘤免疫逃逸的主要机制。恶性肿瘤细胞上虽然表达NK激活型受体相关配体，但其可通过金属蛋白酶介导的剪切等方式从肿瘤细胞表面脱落，进而形成可溶性配体，其表达水平与肿瘤分期、转移及不良预后有关[9-11]。与此同时，可溶性配体与相关受体结合导致脱敏和内化，可降低NK细胞的活性。例如，可溶性的NKG2D配体可通过多种途径来抑制肿瘤细胞的免疫应答，最主要的一种机制为可溶性的NKG2D配体下调激活型受体NKG2D的表达致NK细胞无能化[12]。NKp30是NK细胞另一激活型受体，Reiners等[13]在慢性淋巴细胞白血病（CLL）患者的血液中发现可溶性BAG6配体，并随着病程的进展其表达水平增高，晚期患者的水平最高。可溶性BAG6配体会减少活化性受体NKp30的表达，抑制NK细胞对CLL的杀伤。此外，肿瘤细胞另一种免疫逃逸策略是基于NK细胞抑制信号的增强。在多种肿瘤细胞中发现，与抑制性KIR受体结合的MHC-Ⅰ类分子的表达上调可抑制NK细胞效应功能[14]。肝癌患者中发现人类白细胞抗原E（HLA-E）的高水平表达，肿瘤内浸润的NK细胞尤其是CD56dim NK细胞则高水平表达NK细胞表面受体NKG2A，引起NK细胞功能受损，诱导NK细胞耗竭[15]。

2.3 免疫抑制因子对NK细胞的负调节作用

在肿瘤的发生发展中，肿瘤细胞及其微环境会释放出多种免疫抑制因子来逃逸NK细胞的免疫监视。转化生长因子β（TGF-β）是NK细胞抗肿瘤应答的主要抑制因子之一，在多种肿瘤患者的血清中发现TGF-β的含量较正常人体高。TGF-β激活TGF-β RI/Ⅱ下游的Smad2和Smad3信号分子，下调转录因子T-bet和E4BP4来抑制NK细胞IFN-γ的产生[16]。TGF-β通过减少颗粒酶和穿孔素抑制NK细胞的细胞毒性，并下调几种活化受体，从而抑制NK细胞识别表达其同源配体的肿瘤细胞。更重要的是，TGF-β对NK细胞的细胞因子表达和细胞毒性具有急性作用，仅暴露在TGF-β几小时后可观察到原代NK细胞功能受到抑制[17]。

吲哚胺2，3-双加氧酶（IDO）主要从两个方面参与NK细胞的免疫抑制：①诱导调节性T细胞（Treg），Treg细胞是抑制性的免疫细胞，可抑制T细胞和NK细胞功能。②色氨酸经IDO代谢分解之后的代谢产物为L-犬尿氨酸（L-kynurenine），L-犬尿氨酸可以下调激活型受体NKp46以及NKG2D的表达。除去L-犬尿氨酸时，NK细胞功能恢复正常[18]。使用广谱的Caspase抑制剂、Fas拮抗剂及抗氧化剂时，NK细胞无凋亡现象，也可能成为新的提升NK细胞免疫监视的方法[19]。

前列腺素E2（PGE2）是一种生长和调节因子，在多种黑色素瘤中可以下调NK细胞主要的激活型受体，导致NK细胞无能，促进肿瘤的发生与发展。Park等[20]发现甲状腺肿瘤患者分泌的PGE2可以抑制NK细胞成熟并通过下调激活型受体NKp30、NKp44死亡受体肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体（TRAIL）的表达来降低NK细胞的细胞溶解活性。

2.4 免疫抑制细胞对NK细胞的负调节作用

肿瘤细胞发生免疫逃逸后，免疫抑制细胞对NK细胞进一步抑制。髓源性抑制细胞（MDSCs）是未成熟的骨髓细胞，是免疫抑制和肿瘤免疫逃逸最重要的参与者之一，大部分MDSCs可上调诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和精氨酸酶的表达。近期发现MDSCs对NK细胞还存在一种新的抑制方式：MDSCs通过释放NO抑制NK细胞Fc受体介导的抗体依赖细胞毒性、细胞因子产生和信号转导等功能，抵消单克隆抗体的治疗效应。在乳腺癌小鼠中非特异清除MDSCs或抑制iNOS可显著改善单克隆抗体的治疗效果[21]。

肿瘤相关巨噬细胞（TAMs）是在肿瘤局部异常丰富的一种炎症细胞。肿瘤细胞刚开始形成时，TAMs会转化为M1型巨噬细胞并产生抗肿瘤效应;随着病程进展又会转变成为M2型巨噬细胞，分泌白介素-10（IL-10）、TGF-β和蛋白水解酶重塑细胞外基质环境，耗竭成熟的NK细胞[22]，降低脱颗粒效应和IFN-γ的产生[23]。

肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）可以释放TGF-β抑制NK细胞活性，Balsamo等[24]发现黑色素瘤相关成纤维细胞可以通过释放PGE2抑制NK细胞激活型受体NKp30和NKp44的表达。在肝癌中，CAFs则通过产生PGE2和IDO导致NK细胞功能紊乱[25]。

3 中医药对NK细胞抗肿瘤效应的调节作用

肿瘤细胞发生免疫逃逸后，如何恢復NK细胞的识别和效应功能对于建立机体抗肿瘤免疫能力至关重要，也是肿瘤免疫治疗的主要目标之一。现阶段增强NK细胞活性的方法主要有以下几种：①过继性NK细胞疗法;②基于NK细胞的细胞毒作用（ADCC）功能抗体治疗;③免疫检查点阻断剂;④细胞因子治疗;⑤嵌合抗原受体（CAR）修饰的NK细胞疗法等[26]。中医药是我国传统医学，可以有效延长恶性肿瘤患者的生存期，提高患者生活质量。多种治疗方法均能增强包括NK细胞在内的免疫细胞功能，达到抑制肿瘤生长、转移和复发的功效[27]。

3.1 中醫药直接增强NK细胞的杀伤功能

很多研究已报道中药可通过多种方式直接增强NK细胞抗肿瘤效应。龚贵香等[28]发现补气健脾给药组患者体内的NK细胞活性比对照组患者体内的NK细胞活性增加，生存质量得到改善。兰红云等[29]发现在黑色素瘤B16介导的小鼠肺癌转移模型中，黄芪干预后可上调IL-17D，增强肺部NK细胞的募集。IL-17D促进趋化因子CXCL9和细胞因子IL-15的表达，增强NK细胞的抗转移效应。从沙苑子中提取出的黄酮类化合物可以增强NK-92细胞的增殖能力，可以上调激活型受体NKG2D及NKp44，刺激NK细胞分泌IFN-γ，进而提升抗肿瘤效应[30]。Houh等[31]发现青蒿素可以增强NK-92细胞和人原代NK细胞脱颗粒效应，继而激活NK细胞激活型受体信号的转导。

3.2 中医药抑制肿瘤免疫逃逸恢复NK细胞抗肿瘤效应

中医药对于肿瘤逃逸NK细胞的免疫监视机制也进行了相关研究。Luo等[32]发现玉屏风散增强lewis肺癌小鼠中肿瘤浸润的NK细胞，增加脾脏的NK细胞数量，降低肿瘤微环境中NK免疫抑制因子TGF-β、IDO及IL-10，进而增强NK细胞对肿瘤的杀伤活性。Yao等[33]发现植物米仔兰的单体——楝酰胺可抑制自噬关键基因ULK1的蛋白翻译，阻断非小细胞肺癌发生自噬，进而恢复NK细胞颗粒酶B的水平及抗肿瘤活性。Lian等[34]发现柚皮素可以显著抑制黑色素瘤和肺癌中Smad3的翻译和磷酸化，恢复Smad7的表达，从而抑制TGF-β1的功能，达到恢复NK细胞活性的目的。

4 结语与展望

NK细胞是机体主要的、固有的免疫效应细胞之一，在免疫监视中的地位显著。已有临床及临床前研究发现，NK细胞具有良好的肿瘤免疫应答能力[35]。但是肿瘤细胞及所处的微环境会提供多种逃逸NK细胞的免疫监视功能的途径，促进恶性肿瘤的形成。中医药从整体角度出发，对患者的肿瘤细胞及肿瘤所处的微环境具有调节作用，可增强免疫细胞功能。无论是中药复方、单味中药或是中药提取物、中药单体对NK细胞的数量和活性都具有增强效应，可以达到更好的治疗效果。但是，目前中医药关于肿瘤细胞逃逸NK细胞免疫监视机制的研究较少，鉴于此中医药对这些抑制因素的调节作用将会成为今后的研究方向之一，也进一步将祖国医学和基于NK细胞的肿瘤免疫治疗更加紧密的联系在一起。

[参考文献]

[1]  Bray F，Ferlay J，Soerjomataram I，et al. Global cancer statistics 2018：GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries [J]. CA Cancer J Clin，2018，68（6）：394-424.

[2]  Wayteck L，Breckpot K，Demeester J，et al. A personalized view on cancer immunotherapy [J]. Cancer Lett，2014，352（1）：113-125.

[3]  Fang F，Xiao W，Tian Z. NK cell-based immunotherapy for cancer [J]. Semin Immunol，2017，31：37-54.

[4]  Paul S，Kulkarni N，Shilpi，et al. Intratumoral natural killer cells show reduced effector and cytolytic properties and control the differentiation of effector Th1 cells [J]. Oncoimmunology，2016，5（12）：e1235106.

[5]  Sconocchia G，Eppenberger S，Spagnoli GC，et al. NK cells and T cells cooperate during the clinical course of colorectal cancer [J]. Oncoimmunology，2014，3（8）：e952197.

[6]  Smyth MJ，Crowe NY，Godfrey DI. NK cells and NKT cells collaborate in host protection from methylcholanthrene-induced fibrosarcoma [J]. Int Immunol，2001，13（4）：459-463.

[7]  O′Sullivan T，Saddawi-Konefka R，Vermi W，et al. Cancer immunoediting by the innate immune system in the absence of adaptive immunity [J]. J Exp Med，2012，209（10）：1869-1882.

[8]  Bottos A，Gotthardt D，Gill JW，et al. Decreased NK-cell tumour immunosurveillance consequent to JAK inhibition enhances metastasis in breast cancer models [J]. Nat Commun，2016，7：12258.

[9]  Baragano Raneros A，Suarez-Alvarez B，Lopez-Larrea C. Secretory pathways generating immunosuppressive NKG2D ligands：New targets for therapeutic intervention [J]. Oncoimmunology，2014，3：e28497.

[10]  Zingoni A，Cecere F，Vulpis E，et al. Genotoxic Stress Induces Senescence-Associated ADAM10-Dependent Release of NKG2D MIC Ligands in Multiple Myeloma Cells [J]. J Immunol，2015，195（2）：736-748.

[11]  Fionda C，Soriani A，Zingoni A，et al. NKG2D and DNAM-1 Ligands：Molecular Targets for NK Cell-Mediated Immunotherapeutic Intervention in Multiple Myeloma [J]. Biomed Res Int，2015，2015：178698.

[12]  Liu G，Lu S，Wang X，et al. Perturbation of NK cell peripheral homeostasis accelerates prostate carcinoma meta-stasis [J]. J Clin Invest，2013，123（10）：4410-4422.

[13]  Reiners KS，Topolar D，Henke A，et al. Soluble ligands for NK cell receptors promote evasion of chronic lymphocytic leukemia cells from NK cell anti-tumor activity [J]. Blood，2013，121（18）：3658-3665.

[14]  Varbanova V，Naumova E，Mihaylova A. Killer-cell immunoglobulin-like receptor genes and ligands and their role in hematologic malignancies [J]. Cancer Immunol Immunother，2016，65（4）：427-440.

[15]  Sun C，Xu J，Huang Q，et al. High NKG2A expression contributes to NK cell exhaustion and predicts a poor prognosis of patients with liver cancer [J]. Oncoimmunology，2016，6（1）：e1264562.

[16]  Tang PM，Zhou S，Meng XM，et al. Smad3 promotes cancer progression by inhibiting E4BP4-mediated NK cell development [J]. Nat Commun，2017，8：14677.

[17]  Fujii R，Jochems C，Tritsch SR，et al. An IL-15 superagonist/IL-15Ralpha fusion complex protects and rescues NK cell-cytotoxic function from TGF-beta1-mediated immunosuppression [J]. Cancer Immunol Immunother，2018，67（4）：675-689.

[18]  Della Chiesa M，Carlomagno S，Frumento G，et al. The tryptophan catabolite L-kynurenine inhibits the surface expression of NKp46- and NKG2D-activating receptors and regulates NK-cell function [J]. Blood，2006，108（13）：4118-4125.

[19]  Song H，Park H，Kim YS，et al. L-kynurenine-induced apoptosis in human NK cells is mediated by reactive oxygen species [J]. Int Immunopharmacol，2011，11（8）：932-938.

[20]  Park A，Lee Y，Kim MS，et al. Prostaglandin E2 Secreted by Thyroid Cancer Cells Contributes to Immune Escape Through the Suppression of Natural Killer （NK） Cell Cytotoxicity and NK Cell Differentiation [J]. Front Immunol，2018，9：1859.

[21]  Stiff A，Trikha P，Mundy-Bosse B，et al. Nitric Oxide Production by Myeloid-Derived Suppressor Cells Plays a Role in Impairing Fc Receptor-Mediated Natural Killer Cell Function [J]. Clin Cancer Res，2018，24（8）：1891-1904.

[22]  Krneta T，Gillgrass A，Poznanski S，et al. M2-polarized and tumor-associated macrophages alter NK cell phenotype and function in a contact-dependent manner [J]. J Leukoc Biol，2017，101（1）：285-295.

[23]  Biswas SK，Mantovani A. Macrophage plasticity and interaction with lymphocyte subsets：cancer as a paradigm [J]. Nat Immunol，2010，11（10）：889-896.

[24]  Balsamo M，Scordamaglia F，Pietra G，et al. Melanoma-associated fibroblasts modulate NK cell phenotype and antitumor cytotoxicity [J]. Proc Natl Acad Sci U S A，2009，106（49）：20847-20852.

[25]  Li T，Yang Y，Hua X，et al. Hepatocellular carcinoma-associated fibroblasts trigger NK cell dysfunction via PGE2 and IDO [J]. Cancer Lett，2012，318（2）：154-161.

[26]  Li Y，Sun R. Tumor immunotherapy：New aspects of natural killer cells [J]. Chin J Cancer Res，2018，30（2）：173-196.

[27]  李浩，景小雪.淺谈中医治疗恶性肿瘤的主要法则[J].世界最新医学信息文摘，2018，18（44）：140，142.

[28]  龚贵香，汤健.补气健脾清热中药对恶性肿瘤患者NK细胞活性及生活质量的影响[J].现代肿瘤医学，2015， 23（21）：3173-3175.

[29]  兰红云，郑晓丹，郭钰琪，等.IL-17D调控肺脏NK细胞募集及黄芪的促进作用[J].中国免疫学杂志，2018，34（3）：393-397.

[30]  Han R，Wu WQ，Wu XP，et al. Effect of total flavonoids from the seeds of Astragali complanati on natural killer cell function [J]. J Ethnopharmacol，2015，173：157-165.

[31]  Houh YK，Kim KE，Park S，et al. The Effects of Artemisinin on the Cytolytic Activity of Natural Killer（NK）Cells [J]. Int J Mol Sci，2017，18（7）.

[32]  Luo Y，Wu J，Zhu X，et al. NK Cell-Dependent Growth Inhibition of Lewis Lung Cancer by Yu-Ping-Feng，an Ancient Chinese Herbal Formula [J]. Mediators Inflamm，2016，2016：3541283.

[33]  Yao C，Ni Z，Gong C，et al. Rocaglamide enhances NK cell-mediated killing of non-small cell lung cancer cells by inhibiting autophagy [J]. Autophagy，2018，14（10）：1831-1844.

[34]  Lian GY，Wang QM，Tang PM，et al. Combination of Asiatic Acid and Naringenin Modulates NK Cell Anti-cancer Immunity by Rebalancing Smad3/Smad7 Signaling [J]. Mol Ther，2018，26（9）：2255-2266.

[35]  臧福才，刘明月，刘敏，等.不同行为特征肺癌小鼠血管内皮生长因子表达及NK细胞的活性差异研究[J].中国医药导报，2018，15（15）：18-21，封4.

（收稿日期：2019-03-01  本文编辑：任   念）