第四节 NK细胞的免疫识别与自身耐受
近年研究证实NK细胞表达多种受体实现自我识别调控［14］。已经证明NK细胞受体(NK receptor，NKR)有数十种之多。从功能角度可分为两大类受体：能够激发NK细胞杀伤作用的活化受体(activating receptor)和能够抑制NK细胞杀伤作用的抑制受体(inhibitory receptor)；从蛋白结构角度分为两大家族：一类为C型凝集素样受体，称为杀伤凝集素样受体(killer lectin-like receptor，KLR)，另一类受体为免疫球蛋白样杀伤受体(killer immunoglobulin-like receptor，KIR)。两种分类方法互有穿插，例如按结构分类的两大家族受体又分别含有活化性受体和抑制性受体。活化性受体主要借助含有免疫受体酪氨酸活化基序(immunoreceptor tyrosine-based activation motif，ITAM)，通过FcεRIγ、DAP12或CD3ζ链转导活化信号，而抑制性受体分子本身的胞桨区多含有免疫受体酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif，ITIM)，通过SHP-1/Valv-1或c-AbI/CrK转导抑制信号。
一、NK细胞识别受体的发现
1986年Karre等发现丢失或降低MHC-Ⅰ分子的靶细胞(病毒感染细胞或肿瘤细胞)对NK细胞的杀伤十分敏感，而表达MHC-Ⅰ分子可以保护正常细胞免受NK细胞杀伤，据此提出了NK细胞免疫识别的靶细胞是一类“丢失自我(Missing-Self)”的细胞。1991年Yokoyama等在发现了第一个可识别小鼠MHC-Ⅰ分子的NK细胞受体Ly49A分子。1993年Moretta等发现了第一个可识别HLA-C分子的人NK细胞受体P58分子。此后，NK细胞受体的研究进入了一个崭新的阶段。
二、NK细胞的免疫识别模式
1986年Karre等发现的“Missing-Self”现象是NK细胞识别机制的开山之作。2006年Yokoyama和Raulet分别提出的“Licensing”假说和“Disarming”模型，大大扩展了对NK细胞的识别机制的认识，认识到NK细胞抑制性信号与活化性信号之间的平衡决定NK细胞与靶细胞相互作用结果。正常情况下，靶细胞表面自身MHC-Ⅰ类分子通过与NK细胞表面抑制性受体结合而传导抑制性信号，以抑制NK细胞活化。感染等细胞应激状态下MHC-Ⅰ可丢失，这种平衡被打破，NK细胞即可能对靶细胞行使杀伤效应。
目前NK细胞的天然免疫识别机制可以扩展为“Nonself”“Missing-self”“Induced self”三类识别模式，基本可以囊括NK细胞识别活化的各种情况。NK细胞受体直接识别非己成分(如Ly49H与MCMV感染的细胞表达的病毒蛋白m157结合)，从而激活KARAP/DAP12信号通路，此种识别为“Nonself”模式；当感染或肿瘤发生时靶细胞表面自身MHC-Ⅰ类分子水平下调，导致抑制性信号减弱，诱导NK细胞活化，此种识别为“Missing-Self”模式；在感染、肿瘤等情况下靶细胞上调活化性受体(如NKG2D)的配体分子MICA/B，Rae1s，H60，ULBPs等的表达，可激活KARAP/DAP12或DAP10信号通路，此时活化性信号“战胜”抑制性信号，从而诱导NK细胞活化，称为“induced self”识别模式。
三、NK细胞抑制型受体
(一)人和小鼠的KIR家族
人KIR受体家族可根据胞内区段长短分为长型KIR(KIR-L)和短型KIR(KIR-S)，并分别为抑制型受体和活化型受体。KIR-L为抑制型受体，识别HLA-A、B、C。小鼠Ly49家族分子属于KIR结构成员，也包括抑制性受体和活化型受体。大部分Ly49受体为抑制性受体，识别小鼠H-2分子。
(二)人和小鼠的NKG2A受体
NKG2家族受体是KLR家族的成员，以共价的方式组成共二聚体或者与CD94组成CD94-NKG2异二聚体。NKG2家族成员NKG2A/B、C和E与CD94形成异源二聚体，而NKG2D形成同源二聚体。人NKG2A识别人类MHCⅠ类分子HLA-E，转导抑制信号。小鼠NKG2A和NKG2I识别小鼠MHCⅠ类分子Qa-1，转导抑制信号。
四、NK细胞活化型受体
(一)人和小鼠的NCR家族
人类NK细胞最重要的活化受体家族为天然细胞毒受体(natural cytotoxicity receptor，NCR)，主要包括NKp30、NKp44和NKp46，是KIR家族的成员，可分别与CD3ζ、FcεRIγ和DAP-12等接头蛋白或信号分子相结合而活化NK细胞。NKp46和NKp30表达于所有NK细胞(包括成熟、未成熟、静止和活化NK细胞)表面，而NKp44仅表达于活化的NK细胞表面，是活化NK细胞的特异性标志。NKp44与流感病毒血凝素或仙台病毒的相互作用触发NK细胞的抗病毒活性，NKp46通过与流感病毒血凝素或仙台病毒血凝素神经氨酸酶结合攻击病毒感染细胞。NKp30通过与人巨细胞病毒蛋白pp65结合导致NK细胞介导的细胞毒活性。目前在小鼠仅发现NKp46分子。另外在还发现了人类活化型NKp80受体，可识别AICL分子。
(二)人和小鼠的NKG2家族分子
NKG2D是NK细胞重要的活化受体［15］。NKG2D的配体是MHCⅠ样分子，人类NKG2D的配体为MIC-A、MIC-B和ULBPs，小鼠NKG2D的配体为REA1、H60和Mult分子。NKG2D的配体在胞内细菌或病毒感染的细胞、恶变初期的肿瘤细胞中表达上调，使NKG2D识别免疫系统产生的危险信号。与NKG2D结合的DAP10分子不含ITAM序列，通过DAP10的YxxM基序结合PI3K传递活化信号。NKG2D还表达于γδT细胞、活化的巨噬细胞和活化的CTL，作为共刺激信号。
近期发现人和小鼠的NKG2C和NKG2E均可以结合各自的配体(HLA-E或Qa-1)而导致NK细胞活化，同一种配体(HLA-E)由于结合了不同的NK识别受体(NKG2A或NKG2C)而导致NK细胞出现相反结果的意义目前尚不清楚。
(三)人和小鼠的KIR家族
人KIR-S为活化型受体，可识别HLA-C。小鼠Ly49-H和Ly49-D为活化型受体，分别识别MCMV-m157分子和H-2Dd分子。
五、NK细胞的识别机制与免疫耐受
(一)NK细胞的识别机制
NK细胞抑制性信号与活化性信号之间的平衡决定NK细胞与靶细胞相互作用的结果。正常情况下，靶细胞表面自身MHCⅠ类分子与NK细胞表面抑制性受体结合传导抑制性信号，从而抑制NK细胞活化，靶细胞不会受到NK细胞的攻击。病理状态下，这种平衡被打破后NK细胞即可能对靶细胞行使“killing”效应。多种情况下“missing-self”和“induced-self”识别模式会同时发生，NK细胞以其最大的能力来区分正常或异常的靶细胞。NK细胞识别活化受体通过DAP12/Syk-ZAP70、DAP10/PI-3K或者SAP/Fyn三个信号通路之一完成NK细胞活化。外环境的变化可以使内源性天然免疫受体KIR、NKG2、NCR、SLAM、DNAM等的活化平衡发生变化或者建立新的平衡点。
(二)NK细胞识别自我与自身耐受机制
NK细胞对自身细胞维持免疫耐受的机理尚不清楚，推测在NK细胞发育分化过程中NK前体细胞与正常自身细胞通过NK细胞识别受体/MHCⅠ配体的相互作用对NK细胞进行“education”，从而使NK细胞对自身细胞具有免疫耐受功能。目前主要有以下两种假说(“Licensing”假说和“Disarming”假说)描述抑制型受体如何主导NK细胞免疫耐受以及如何与活化型受体相互配合，尽管两个假说有一些不同解释，但是其核心内容如下。从NK细胞发育过程看，MHCⅠ分子对于抑制型受体的功能形成十分重要，MHCⅠ分子持续高表达可伴随抑制型受体的强大功能，反之亦反；NK细胞活化型受体的功能受到抑制型受体的控制，当抑制型受体缺陷或功能低下时活化型受体的功能会同时处于低下状态；活化型受体在抑制型受体功能低下时可以耗竭而失去作用；活化型受体(例如NKG2D)的失活可以诱导其他类型活化型受体(例如CD16、NK1.1、Ly49H等)功能处于抑制状态，即导致交叉耐受。这些机制的存在使NK细胞对自身细胞的免疫耐受状态得以维持。
六、NK细胞的自身耐受
在NK成熟过程中必须经历一个类似T细胞胸腺选择的驯化过程(education)，以促进其自我耐受，避免NK细胞介导的自身免疫现象发生［16］。例如，在MHCⅠ类分子缺陷小鼠中NK细胞发育正常，不会过度活化和发生自身攻击。NK细胞在没有MHCⅠ类分子(缺乏抑制性信号)机体中如何驯化将会很好填补Missing-self理论的巨大空白。Licensing和Disarming学说很好解释了抑制性信号对NK细胞成熟分化的关键作用，提出NK细胞在长期的Education过程中需要抑制性信号长期驯化才可以使NK细胞的活化元件组装成功。但是这两个学说仍存在各自缺陷，例如Licensing学说中认为unlicensed NK细胞是没有功能的，然而研究显示小鼠中控制MCMV感染的NK细胞群主要是unlicensed NK细胞。最近发现正常发育的野生型NK细胞转输到MHCⅠ类分子缺陷的宿主中后，其功能逐渐丢失；而MHCⅠ类分子缺陷小鼠中的低反应性NK细胞转输到野生型宿主中后，其功能又能得到恢复，此现象称之为NK细胞再驯化，提示NK细胞的功能状态是可以重编程的(reprogramming)，然而启动NK功能重编程的因素以及发生场所依然未知。
理解NK细胞驯化与耐受的具体过程对于NK细胞研究意义重大，仍然存在若干待解决的关键问题。提供抑制性信号的MHCⅠ类分子究竟由哪群细胞提供，在NK发育成熟中是否存在着类似T细胞发育中胸腺上皮细胞的角色?NK细胞活化性信号和抑制性信号是如何相互作用的，其分子机制是什么，决定NK活化与否的信号阈值为何?NK细胞发育成熟中，unlicensed/disarmed NK细胞为什么不会像T细胞胸腺选择中那样直接克隆清除掉?其存活的意义是什么?最后，NK细胞驯化与耐受过程除了受其自身受体影响外，是否受到其他的环境因素影响?这些环境因素的改变能否随之改变NK细胞耐受状态?