第七节 NK细胞的免疫学功能
尽管NK细胞是因其自然杀伤功能而被发现的，然而经过近四十年的研究人们逐渐认识到NK细胞的免疫学功能非常广泛。NK细胞除具有杀伤功能外还能通过分泌细胞因子实现调节功能，以及新近发现的抗原递呈功能、记忆功能和组织修复功能。
一、NK细胞杀伤功能
NK细胞杀伤细胞的方式包括以下三种：NK细胞释放的杀伤介质穿孔素和颗粒酶使靶细胞凋亡，该过程需要NK细胞识别受体与靶细胞的直接接触方可实现，CD56dimNK细胞亚群主要借此方式杀伤靶细胞；NK细胞也可以通过膜TNF家族分子(FasL、TRIAL、mTNF等)与靶细胞膜配体结合诱导靶细胞凋亡，该过程不需要NK细胞识别受体与靶细胞的直接接触，CD56brightNK细胞亚群可借此方式杀伤靶细胞；NK细胞还可以通过抗肿瘤抗体IgG1和IgG3作为桥梁，其Fab端特异性识别肿瘤，Fc段与NK细胞FcRγⅢa结合，产生依赖抗体的细胞介导的细胞毒作用(ADCC)，该功能主要由CD16+NK细胞完成。
二、NK细胞分泌细胞因子及其功能亚群
(一)NK细胞分泌的主要细胞因子
NK细胞具有强大的细胞因子分泌功能，可以大量产生IFN-γ，是机体IFN-γ的主要来源。NK细胞大量产生TNF-α、GM-CSF、IL-10、IL-22等细胞因子，也是特定环境下主要的产生细胞。
(二)调节型NK细胞亚群
外周抗原特异性T细胞耐受的诱导和维持是防止自身反应性免疫应答的关键，而免疫调节性T细胞在调控外周自身反应性T细胞中发挥重要作用。除调节性T细胞外，NK细胞及其亚群亦参与机体的免疫调节。
1.NK1、NK2、NK3和NKreg细胞亚群
分泌IFN-γ的NK1细胞、分泌IL-10的NK2细胞和分泌TGF-β的NK3细胞分别被发现。NK1细胞行使对CTL、Th和γδT细胞的正相调控，在抗肿瘤、抗病毒、抗结核的免疫应答十分重要。NK2细胞行使对T细胞的负相调节作用，在自身免疫疾病(例如多发性硬化症、哮喘)中扮演重要角色。NK3细胞行使对T细胞的负调节，在预防糖尿病发生中有重要意义。近期学者们开始寻找类似于Treg细胞的NK细胞亚群(NKreg)，由于NK细胞不表达Foxp3而使该过程更为复杂。但是由于NK细胞表达膜型TGF-β、分泌TGF-β和表达TGF-βR，使研究者信心大增。
2.子宫NK细胞(uNK)
子宫为机体重要的免疫耐受器官之一，NK细胞是妊娠早期子宫内膜组织主要的淋巴细胞，占该组织淋巴细胞的50%～90%。子宫NK细胞在表型与功能方面与外周血NK细胞均有不同，其在妊娠、胚胎植入、不孕和习惯性流产中的作用尚未完全阐明。子宫NK细胞以CD56brightCD16-为主，表达抑制性受体CD94、NKG2A和KIR。uNK细胞抑制性受体的表达在防止子宫NK细胞对胚胎滋养层细胞的攻击和排斥、促进胎盘和滋养层细胞的植入和生长方面起重要作用。uNK细胞亚群通过分泌多种细胞因子(如IFN-γ、IL-10等)，在母胎界面起重要的免疫调节作用。
(三)NK细胞对获得性免疫应答的调控功能
NK细胞被称为连接天然免疫和获得性免疫的桥梁。研究NK细胞对获得性免疫应答的调控作用极大拓展了对NK的认识。NK细胞对其他免疫细胞，如巨噬细胞，树突状细胞以及细胞毒T细胞的功能均具有调节作用。NK细胞分泌的IFN-γ能够促进巨噬细胞的活化和维持Th1的优势状态。从1990年起，学者们对是否存在产生Ⅱ型细胞因子的NK细胞进行了探寻。1995年Warren等发现IL-4、IL-10和IL-12能够刺激人NK细胞分泌Ⅱ型细胞因子IL-5。1998年Peritt等在体外条件下采用诱导Th1和Th2细胞的条件分别诱导出了能够分泌IFN-γ的NK细胞亚群和分泌IL-5和IL-13的NK细胞亚群，分别命名为NK1和NK2细胞。NK1细胞行使对CTL、Th1和γδT细胞的正相调控，在抗肿瘤、抗病毒、抗结核的免疫应答十分重要。NK2细胞行使对T细胞的负相调节作用，在自身免疫疾病(例如多发性硬化症、哮喘)中扮演重要角色。
1.NK细胞调节DC细胞
NK细胞对DC细胞的调控作用被认为是NK调节获得性免疫的基础，大量实验证实NK一方面可以通过分泌TNF-α和IFN-γ促进DC表达共刺激分子与MHC分子，进而诱使单核细胞转变为成熟DC细胞，并通过杀伤靶细胞提供抗原以供DC加工递呈。另一方面，NK细胞也可以通过NKp30、NKp46等活化受体杀伤未成熟DC细胞，进而发挥免疫抑制作用，而成熟DC细胞通过高表达MHCⅠ类分子免受杀伤。新近研究显示NK细胞还可以通过夺取DC表面MHCⅡ类分子并转而表达至自身膜表面，并在后续抗原递呈识别中抑制CD4+T细胞的活化。NK细胞对DC细胞双刃剑似的调节作用赋予了NK促进或抑制获得性免疫应答的重要功能，然而NK细胞这两种截然相反功能的切换条件依然值得探讨，并且NK细胞对不同DC细胞亚群，如pDC、调节性DC等的作用是否存在差异，同样是理解NK细胞调节作用的关键。
2.NK细胞调节T细胞
NK细胞对获得性免疫应答的调节还表现在对T细胞的直接作用中，经典观点认为NK通过分泌IFN-γ促进Th1细胞极化，然而近期研究却表明NK细胞在病毒感染、自身免疫病及移植排斥中都发挥着重要的限制T细胞应答的功能。例如在LCMV感染过程中，清除NK细胞反而会显著增加病毒特异性T细胞数目及功能，致使慢性感染不能形成。进一步研究证实NK细胞主要通过杀伤活化的抗原特异性T细胞，进而诱导T细胞克隆清除及免疫耐受形成。而在人类异体骨髓移植早期，通常伴随着NK细胞的大量出现，并且NK细胞数目与移植物抗宿主疾病发生率呈负相关，提示在人群中NK细胞也可以负调节同种异体反应性T细胞(alloreactive T cell)，进而促进移植耐受。NK细胞杀伤活化T细胞主要通过自身受体来实现，如NKG2D、NKp46和Fas等。此外NK细胞还可以分泌IL-10抑制T细胞应答。
NK细胞对获得性免疫的调控赋予了其更为广泛的功能。是否存在特殊的NK细胞亚群(例如调节性NK细胞，NKreg)来介导这些免疫调控功能需要进一步鉴定。而NKreg与其他免疫调节细胞，诸如调节性T细胞(Treg cell)、髓系来源免疫抑制细胞(MDSC)等是否具有功能的分工及冗余仍待确认。
三、NK细胞与固有免疫淋巴细胞
随着区域免疫体系研究的兴起和深入，黏膜部位的各种淋巴细胞新亚群逐渐被揭示，极大地拓展了对以NK细胞和LTi细胞为原型的ILC家族的认识。目前，根据Th细胞亚群的分类方法，ILC家族被分为三大类，其中一类ILC被定义为以分泌IFN-γ为主但不能产生Th2和Th17相关因子的细胞，包括NK细胞和ILC1；为了将ILC1与NK细胞进一步区分开来，ILC1被定义为不具备杀伤功能的细胞，但由于ILC1表达NCR并且其发育依赖于T-bet，与组织驻留NK细胞十分相似，也有文献将组织驻留NK细胞称为ILC1，总之，目前学界对组织驻留NK细胞和ILC1的界定仍未达成共识［24］。
二类ILC的发育依赖于IL-7；与Th2细胞相似，二类ILC能分泌IL-5、IL-13等细胞因子，GATA-3对于其发育和维持起到关键作用；过去所发现的天然辅助细胞(natural helper cell)、nuocyte和固有2型辅助细胞(innate type 2 helper cell)被统称为ILC2；ILC2主要分布于肺脏和肠道，是肺脏过敏性疾病发生发展的重要效应细胞，在抵御肠道寄生虫感染方面具有重要作用［25］。
三类ILC被界定为能分泌IL-17或IL-22的细胞，其发育依赖于IL-7和RORγt；包括LTi细胞，NCRILC3和NCR+ILC3。LTi细胞起源于胎肝，是最早进入胚胎肠道和淋巴结原基的造血细胞群体之一，对外周淋巴组织器官的形成至关重要。ILC3主要存在于人和小鼠的黏膜组织(如肠道、扁桃体)，能通过IL-22促进上皮细胞分泌抗炎性细胞因子IL-10，并活化一系列细胞分裂基因和抗凋亡基因，促进上皮细胞存活；IL-22还可促进肠道上皮细胞表达RegⅢb和RegⅢg等在组织修复和抗菌反应中发挥重要作用的蛋白。由于NCR+ILC3表达NK细胞标志(CD56或NK1.1)，在发现之初曾被称为“NK-22细胞”。但后续深入研究发现NCR+ILC3的发育分化独立于NK细胞谱系，由NCR-ILC3发育而来，因此“NK-22细胞”这一名称不再被广泛使用［26］。近来研究发现，NK细胞和其他ILC在发育分化路径上有相似性和可塑性，例如，TCF1+早期ILC前体(early ILC progenitor，EILP)能定向发育成包括经典NK细胞在内的各类ILC亚群；ID2或PLZF阳性造血前体细胞能定向分化成肝脏驻留NK细胞和其他ILC细胞，但不能发育成T、B细胞和经典NK细胞；GATA-3决定所有表达CD127的ILC的发育分化；NCR+ILC3在IL-12诱导下上调T-bet并下调RORγt，获得IFN-γ分泌能力，呈现出一类ILC的表型和功能特征。