第三节　NK细胞的组织分布与区域免疫学特性

传统观念认为骨髓是NK细胞发育场所，近来也有报道提示在胸腺、淋巴结或肝脏等器官中NK细胞也可发育成熟。这些在各组织器官中分布的NK细胞，由于免疫微环境的不同，具有显著的多样性。

一、小鼠NK细胞组织分布

(一)小鼠NK细胞的个体发育

在胚胎鼠和新生鼠体内不成熟的CD11bloNK细胞是NK细胞群的主体；在成年小鼠体内主要存在于骨髓、淋巴结和肝脏中。CD11bloCD27hiNK细胞高表达CD127和CD117，提示该NK细胞亚群可能处于NK细胞发育的早期阶段。CD11bhiNK细胞大部分为成熟的NK细胞，存在于外周，如脾脏、外周血和肺脏中。CD11bhiNK细胞表达较高水平Ly49家族受体、CD62L，低表达CD94/NKG2A，其效应功能强于CD11bloNK细胞。CD11bhiCD27loNK细胞高表达Ly49受体、趋化因子CX3CR1或S1P、KLRG，是最具效应功能的细胞群体。

(二)小鼠NK细胞的组织分布

对不同脏器NK细胞亚群检测发现，CD11bhiCD27loNK细胞亚群主要驻留于肺脏或外周血，不存在于淋巴结中。骨髓NK细胞主要由混杂的CD11bloCD27hiNK细胞亚群和CD11bhiCD27hiNK细胞亚群组成。在脾脏和骨髓中占主导地位的是CD11bhiCD27hiNK细胞亚群，与CD11bloCD27hiNK细胞亚群一样具有较强的增殖能力，而CD11bhiCD27loNK细胞的增殖能力却非常有限，可能是一群长期驻留在骨髓中的NK细胞，功能尚不明确。

二、人类NK细胞组织分布

(一)人类NK细胞的组织分布

NK细胞比例以肺＞肝脏＞外周血＞脾脏＞骨髓＞淋巴结＞胸腺的顺序分布，总数则以脾脏＞肺＞骨髓＞外周血＞淋巴结＞肝脏＞胸腺的顺序分布。人类成熟NK细胞中CD56dimNK亚群主要分布在外周血，占NK细胞总数的90%，以杀伤功能为主。CD56brightNK亚群在外周血仅占NK细胞总数的10%，但是在淋巴结可占NK细胞总数的近100%，在肿瘤组织边缘、肺结核胸腔积液、肠道、子宫等天然免疫第一线或免疫应答场所中CD56brightNK亚群的比例也明显高于CD56dimNK亚群，引起免疫学家们研究CD56brightNK亚群的极大兴趣。

(二)人类NK细胞亚群的组织分布特点

1.胸腺CD127+NK细胞亚群

在小鼠胸腺中发现了一群CD127+NK细胞，表型和功能均不同于来自脾脏、血液和肝脏的CD127-NK细胞［8］。CD127+NK细胞基本无杀伤功能，但具备大量分泌细胞因子(IFN-γ、TNF-α、GM-CSF等)的能力，主要迁移至淋巴结。无胸腺小鼠淋巴结中无此群细胞。采用人类胚胎胸腺器官培养技术也发现了这群CD127+NK细胞。在人类外周血中亦证实这群细胞为CD56bright，而CD56dimNK细胞均为CD127-。胸腺CD127+NK细胞亚群的发现为重新解读NK细胞发育分化途径提供了新线索。

2.淋巴结NK细胞亚群

尽管淋巴结中NK细胞仅占淋巴细胞的0.5%，但这群细胞还是一直吸引着免疫学家。近来在小鼠淋巴结，发现该DX5+NKp46+NK细胞为CD11blowLy49-，可能来源于胸腺CD127+NK细胞。这群NK细胞通过L-selectin穿越淋巴结高内皮静脉而进入淋巴结T细胞区和髓质区。有趣的是，该群细胞同时包括CD127+NK细胞和CD127-NK细胞，是否均由胸腺CD127+NK细胞分化而来尚不清楚。在人淋巴结也发现了类似细胞，并且证实在淋巴结可以完成由NKp(CD34+CD117+CD161-CD94-)→iNK细胞(CD117+CD161+CD94-)→mNK细胞(CD16-CD56bright)的发育阶段，提示淋巴结可能是人类NK细胞的发育分化场所。淋巴结CD16-CD56brightNK细胞的发现同时提示NK细胞对T细胞的辅助或调节效应有了作用场所。

3.肝脏NK细胞亚群

20多年前就发现在大鼠肝脏存在大量大颗粒淋巴细胞(当时称为pit cell)，现在确认为NK细胞。正常小鼠NK细胞占其肝脏淋巴细胞的5%～10%，呈现不成熟NK细胞表型(TRAIL+CD11blowDX5-Ly49-)，最近研究利用CD49a和DX5将小鼠肝脏NK细胞划分成两个亚群［9］：CD49a-DX5+NK细胞亚群随血液循环全身流动，各方面特征与脾脏NK细胞相似，为经典NK细胞；另一群表型为CD49a+DX5-，该亚群为肝脏特有NK细胞，具有组织驻留特性，其表型、功能和发育方面与经典NK细胞均存在显著差异；上述两群NK细胞各占肝脏总NK细胞一半左右。人NK细胞可占其肝脏淋巴细胞的50%，包含CD56bright和CD56dim亚群，其中肝脏CD56dimNK细胞与外周血NK细胞相似；而CD56brightNK细胞型独特，高表达CD69、CXCR6，低表达CD16、KIR，与小鼠肝脏驻留NK细胞相似。在HBV感染患者肝脏中大量出现TRAIL+CD56brightCD16-NK细胞，推测与清除病毒感染细胞有关。

4.子宫NK细胞亚群

妊娠早期子宫滋养层含有大量NK细胞，又称为子宫NK(uterine NK，uNK)细胞。人类uNK细胞主要为CD56brightCD16-NK亚群。这些细胞可以与外周血CD56brightCD16-NK亚群一样表达NKp46、NKG2D和LFA-1，但与外周血CD56brightCD16-NK亚群不同，可以表达大量的KIR分子。uNK细胞的特有表型可能与子宫微环境有关。子宫中还发现存在由CD34+造血干细胞向CD56bright发育分化的途径，提示子宫在NK细胞发育分化的特有作用。与肝脏类似，小鼠uNK细胞也包含CD49a-DX5+经典NK细胞和CD49a+DX5-组织驻留NK细胞，后者占子宫总NK细胞70%左右［10］；最近研究表明子宫组织驻留NK细胞可进一步划分成CD49a+Eomes-和CD49a+Eomes+NK细胞，这两群NK细胞的发育关系和功能分工仍然未知。

三、NK细胞的关键迁移分子

(一)黏附分子

小鼠NK细胞表面表达大量L-选择素(L-selectin/CD62L)和P-选择素糖蛋白配体-1(PSGL-1)。已知L-选择素在NK细胞迁移至淋巴结中至关重要。人类NK细胞中CD56brightNK亚群大量表达L-选择素，提示该细胞有穿越血管内皮细胞迁移至组织的能力。CD56dimNK细胞不表达L-选择素。NK细胞迁移中LFA-1也十分关键，是穿越血管内皮的重要分子。

(二)趋化分子

四个趋化因子受体在小鼠NK细胞迁移中至关重要：CCR2、CCR5、CXCR3和CX3CR1。这些受体使NK细胞对CCL2、CCL3、CCL5、CCL7、CCL8、CCL9、CCL11、CCL13、CXCL9-11和CX3CL1等趋化因子有应答反应，可以在不同区域环境中作出针对不同趋化因子的反应。例如，人类NK细胞向上皮细胞迁移可依赖于CCR2、CCR5、CXCR3或者ChemR23；小鼠NK细胞向肝脏迁移则依赖于CCR2和CCR5。

NK细胞各亚群表面趋化因子受体表达是特异的。CD11bhiCD27hiNK细胞组成性表达 CXCR3，CD11bhiCD27loNK细胞则不表达CXCR3。两群NK细胞亚群都显示出广谱的CXCR4表达，但是都不表达CCR5和CCR7。与CD11bhiCD27loNK相比，CD11bhiCD27hiNK细胞对于CXCR3配体(IP-10，I-TAC)、CXCR4配体都显示出较强的趋化活性。

四、NK细胞组织分布的几个热点问题

胸腺NK细胞、肝脏NK细胞、子宫NK细胞、肺脏NK细胞和小肠NK细胞的相继发现，揭示出这些组织器官含有与经典NK细胞表型与功能截然不同的NK亚群。随着研究的深入，这些器官特异性NK细胞呈现出独特的迁移特性。肝脏驻留NK细胞的发现为发掘其他部位组织驻留NK细胞和其所在区域的免疫特性研究提供了新的思路，也赋予了光辉的前景。

(一)组织器官特有NK细胞的来源

一般认为NK细胞来源于骨髓造血干细胞，各组织器官中特有的NK细胞的形成主要有以下机制：①各组织器官免疫微环境中相关趋化因子和黏附因子对NK细胞进行选择性招募和定居，从而截留富集各脏器中特有NK细胞群体；②各组织器官免疫微环境中相关促分化细胞因子使循环NK细胞在各脏器中进一步分化为特有NK细胞，并在特定黏附因子作用下定居于相应脏器。研究循环NK细胞在特定组织器官的富集或后期分化机制是一个亟待解决的科学问题。

近期发现肝脏、子宫和胸腺中特有NK细胞有可能并不是由循环NK细胞归巢后分化而来，可能是造血干细胞发育分化而来。肝脏存在一群特有的NK1.1+DX5-NK细胞，可以由肝脏前体细胞发育而来，该肝脏特有NK细胞具备经典NK细胞不具备的免疫记忆功能。胸腺的DN细胞也可以发育分化为NK细胞，胸腺中何种因素决定了NK细胞定向发育分化乃至驯化是一个十分有趣问题。通过进一步鉴定胸腺NK细胞及其前体细胞的表型，有可能从中得到新线索。胎盘和脐带血中富含的HSC，也有可能直接发育分化为子宫NK。

(二)组织驻留NK细胞的共同标志

肝脏驻留NK细胞的发现推动了其他脏器组织驻留NK细胞的研究，子宫、皮肤、唾液腺、脂肪等相继被报道富含组织驻留NK细胞，不同部位的组织驻留NK细胞在表型上有共同点。CD49a也被称为整合素α1被，能与CD29形成二聚体(VLA-1)从而介导细胞与细胞外基质间的黏附作用，对淋巴细胞在组织内的居留发挥作用，也是组织驻留NK细胞、组织驻留记忆性T细胞和NKT细胞(具有组织驻留特征)的共同高表达的分子，而在循环淋巴细胞上呈低表达。与此类似，CD69和转录因子Hobit在组织驻留的各类淋巴细胞上高表达，其中CD69可以抑制迁移分子S1P1的表达从而抑制淋巴细胞从组织内迁出，Hobit则对组织驻留NK细胞的发育形成起到关键作用［11］。此外，杀伤分子TRAIL也是不同脏器的组织驻留NK细胞的阳性标志，可能参与局部免疫稳态监视，黏附分子CD103则是黏膜部位(肠道、唾液腺等)组织驻留淋巴细胞的通用标志［11，12］。组织驻留NK细胞共同特征的解读为探寻其在组织局部黏附和驻留的分子机制提供切入点。

(三)组织器官中NK细胞的区域免疫学特性

1.胸腺NK细胞

具有一定的杀伤功能(弱于脾脏NK)与很强的细胞因子分泌能力(强于脾脏)，成熟NK细胞存在于胸腺的意义是一个有趣的科学问题。研究表明NK细胞能杀伤早期胸腺细胞，提示胸腺NK细胞可能会杀伤转化的胸腺细胞或者发育失败的胸腺细胞中间体，来保证胸腺淋巴细胞发育正常进行。胸腺NK细胞具有独特的迁移特性，生理状态下会选择性滞留在淋巴结，并通过表达CD127与骨髓来源NK细胞予以区分。而胸腺来源NK细胞定向迁移于淋巴结的意义仍有待解析。

2.肝脏NK细胞

多呈现不成熟表型(CD11b-CD27+细胞)，高表达抑制性受体NKG2A，参与了肝脏天然免疫耐受，其免疫学和免疫病理学意义仍然不清楚。肝脏特有NK细胞高表达TRAIL，能够有效杀伤TRAIL敏感的靶细胞，但是肝脏特有NK细胞在抗嗜肝病毒(HBV、HCV、LCMV等)和抗肝癌中的作用仍需要深入研究。

3.子宫NK细胞

主要为CD56brightNK细胞，高表达抑制性受体，杀伤功能下降，为子宫母胎耐受所必需。最近发现子宫NK细胞高分泌IFN-γ，可以抑制TH17的细胞分化，以减轻IL-17介导的炎症反应，保护胎盘免受免疫攻击而维持子宫的免疫耐受状态［13］。尽管已经确知子宫NK细胞的高含量、高效产生IFN-γ和高表达NK细胞抑制性受体，目前仍然不能完整描绘子宫NK细胞介导母胎免疫耐受的全貌。

4.其他组织特有NK细胞

NK细胞还广泛分布于中枢神经组织、皮肤、关节等处，参与该组织器官生理及病理进程。NK细胞的组织分布研究，拓展了NK多样性的研究，提出了诸多科学问题。NK细胞在各组织中特异性分布是如何实现的?需要分别从发育和招募的角度进行更为确切的定性研究；决定各组织特有NK细胞表型差异的组织内在因素是什么?这些表型差异如何决定其功能上的差异?病理状态下各组织NK细胞功能是否改变?这些问题的解答，对于NK细胞的区域免疫学研究有重大意义。