细胞因子对脐血NK细胞分化及调节活性的作用.pdf

《细胞因子对脐血NK细胞分化及调节活性的作用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《细胞因子对脐血NK细胞分化及调节活性的作用.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、ple sclerosis have elevated antibodies to neurofilament subunit. Neurolo- gy， 2002， 58 （9） ： 1372-1381. 16Kidd D， Barkhof F， McConnell R， et al.Cortical lesions in multiple scle- rosis.Brain， 1999， 122 （Pt 1） ： 17-26. 17Lazeron RH， Boringa JB， Schouten M， et al.Brain atrophy and lesion load as expla

2、ining parameters for cognitive impairment in multiple sclerosis. Mult Scler， 2005， 11 （5） ： 524-531. 18Jaskiewicz E. Epitopes on myelin proteins recognized by autoantibodies present in multiple sclerosis patients.Postepy Hig Med Dosw， 2004， 58： 472-482. 19Tuohy VK， Yu M， Yin L， et al. The epitope sp

3、reading cascade during progression of experimental autoimmune encephalomyelitis and multiple sclerosis.Immunol Rev， 1998， 164： 93-100. （收稿日期： 2005 - 03 - 28） 细胞因子对脐血 NK 细胞分化 及调节活性的作用 吴振添 摘要脐血来源丰富和 GVHD 发生率低等特点使脐血越来越多地用于造血干细胞移植， 但因脐血淋 巴细胞免疫活性较低， 移植后 GVL 相对较弱， 因而不利于长期生存。已有研究发现 NK 细胞可杀伤宿 主抗原呈递细胞而减轻 GVH

4、D， 也杀伤肿瘤细胞起 GVL 作用， 因此， 如何提高脐血 NK 细胞活性已成 为脐血造血干细胞中热门课题。近年发现一些细胞因子具有促进 NK 细胞分化成熟及增强抗肿瘤作 用， 因此细胞因子有望用于临床， 在脐血移植中起重要作用。 关键词细胞因子； 脐血； 自然杀伤细胞 文章编号1673 - 4394 （2006） 02 - 0104 - 03中图分类号R392.11文献标识码A The Role of Cytokine in Cord Blood Natural Killer Cells： Impact on Differentiation and Cytotoxicity WU Zhen

5、-tian （ Department of Hematology，Affiliated Provincial Hospital，Anhui Medical University，Hefei 230001， China） AbstractCord blood （CB）has widely been employed as a source of HSCT for being readily available and the lower risk of GVHD and something others.However， One advantage of CB is the reduction

6、of graft-versus-leukemia（GVL）because of the immaturity of lymphocytes at birth， thus， it is disadvantage for the long term survival.Researchers have shown that NK cell in graft may al- leviate GVHD by killing antigen present cells in host and enhance GVL through killing leukemic cells.Therefore， ele

7、vating the activity of CB NK cell during HSCT is likely to have higher applica- tion value.Some cytokine could facilitate NK cell differentiation and cytotoxicity， and may be cru- cial for successful application of CB in transplant situations to boost the CB GVL. Key wordsCytokine； Cord blood； Natur

8、al killer cells 作者单位： 230001 合肥， 安徽医科大学附属安徽省立医院血液科 审 校 者： 安徽医科大学附属安徽省立医院血液科孙自敏 近年来脐血 （CB） 已越来越多地作为造血干细胞 移植 （HSCT） 的供源用于 HSCT。但脐血淋巴细胞免 疫活性较低， 使得脐血移植后移植物抗白血病作用 （GVL） 亦较弱， 有增加肿瘤复发率的风险。近年来， 许多研究发现 NK 细胞具有杀伤肿瘤 （白血病） 细胞， 降低移植后肿瘤复发率、 提高无病生存率的作用， 而 GVHD 发生率却无明显增加， 甚至有下降趋势 1， 2。 为此， 如 何 提 高 脐 血 NK 细 胞 活 性 成

9、为 脐 血 移 植 （CBT）中的热门课题。近年研究发现许多细胞因子 401国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 可促进脐血 NK 细胞分化成熟， 产生的杀伤肿瘤细胞 活性明显增强。 1IL-2 对脐血 NK 细胞的作用 IL-2 由 CD4 + T 细胞产生， 有诱导 T 细胞的细胞 毒作用， 增强 NK 细胞、 LAK 细胞及单核细胞的细胞 毒作用， 是较早发现能刺激 NK 细胞、 增强其杀伤活 性的细胞因子。Condiotti 等 3用 IL-2

10、（1000IU/ml） 刺 激 CB CD56 + NK 细胞， 22 天后扩增倍数最高， 达 （152 29） 倍， 培养 10 天时 IFN-、 IL-6 分泌明显升高达高 峰， 而 TNF-升高不甚明显。扩增 26 天后在效靶比 为 25： 1 时， 对 NK 细胞敏感的 K562 细胞和不敏感的 Colo-205 细胞杀伤率分别达 （70.9 2. 0） % 及 （48.2 4. 0） %， 而且 IL-2 诱导 CB CD56 + NK 细 胞 促 进 IFN-、 IL-6 分 泌 的 作 用 明 显 优 于 外 周 血 （PB） ， 对 K562 细胞和 Colo-205 细胞系的

11、杀伤作用与 PB 相近。 细胞因子刺激后的脐血 NK 细胞具有杀伤病毒等感 染细胞作用， Kida 等 4发现 CB 及 PB 对人疱疹病毒- 6 无溶解作用， 而经 IL-2（或 IL-12） 培养后，NK 细胞 可发挥这种作用， 并证实了 Fas-Fas L 途径至少参与 了这种作用。 2IL-12 对脐血 NK 细胞的作用 IL-12 由 p35 和 p40 通过两个二硫键结合在一 起， 可诱导 NK 细胞、 T 细胞产生 IFN-， 增强 NK 细胞 和 CD8 + T 细胞的杀伤功能。IL-12 同 IL-2、 IL-15 均 有促进 CB NK 细胞增殖分化作用， 此外， IL-1

12、2 尚有 不同于其他细胞因子的作用。Lin 5发现 IL-12 和 （或） IL-15 对 CB CD56 + NK 细胞的增殖作用比对 PB 的作用更强， 两者联用比各自单用作用强， 单用时 IL-12 不及 IL-15。另外， 还发现 IL-12 和 （或） IL-15 可 上调 T 细胞及 NK 细胞 Fas 的表达， 这有可能增强 NK 细胞的 GVL 作用。Loza 等 6发现在 Daudi 作为 饲养细胞等培养条件下， 只有 IL-12 能使脐血不成熟 的 CD16 + /CD56 - NK 细胞最终分化成熟为 CD56 + NK 细胞并分泌 IFN-， 而 IL-2 及 IL-1

13、5 则否。认为 IL-2 和 （或） IL-15 仅维持 CD56 - NK 细胞的存活及增殖， 而没有进一步分化能力。 3IL-15 对脐血 NK 细胞的作用 IL-15 主要由单核巨噬细胞分泌， 主要促进 NK 细胞增殖。是目前认为最重要的 NK 细胞刺激因子。 近年的研究表明脐血 NK 细胞对 IL-15 的反应强于 外周血。Choi 7等将脐血单个核细胞 （CB-MNC） 用 IL-15 培养 5 周后 表达 CD16 + CD56 + 的 NK 细胞明显 增多， 用人免疫缺陷病毒 gp120 抗原包被的 CEM 细 胞检测其抗体依赖细胞介导的细胞毒作用 （antibody- depe

14、ndent cellula cytotoxicity， ADCC） ， 发现 IL-15 刺激 后 CB-MNC 的 ADCC 作用明显增强。 Lin 8的研究表明， 刺激前 CB-MNCs 活性较 PB 的低， 用 IL-15 刺激 10 天后 CB NK 细胞 CD16/56 表 达较 PB 高， 对 K562 的杀伤活性也增强， 但仍比同浓 度刺激的 PB 低， 而 LAK 杀 Daudi 细胞活性较 PB 高， Flt3L 不管和 IL-15 联用或单用， CD16/56 表达及活性 均无明显变化， 认为 Flt3L 对 NK 细胞扩增或细胞毒 活性无影响， 同时发现去除 CB-MNC

15、s CD34 + 细胞后， 经 IL-15 刺激后细胞毒活性及 CD16/56 表达无明显 变化， 认为 IL-15 的刺激作用不是发生在 CD34 + NK 前体细胞水平， 这和 Loza 等 6的研究有相似之处。 另 外，Rutella 9 等 发 现 脐 血 CD34 - CD133 - CD7 - CD45dimlin - HSCs 在 IL-15 培 养 下 可 分 化 成 CD7 + CD45brightCD25 + CD44 + 淋巴前体细胞， 而 IL-2 及 IL-7 无此作用。但 IL-15 不能使该细胞最终成熟， 加入基 质细胞后， 则可分化成 NK 细胞及 T 细胞。

16、需要指出的是， IL-15 对 CB NK 细胞的作用具有 特殊的剂量相关性。有学者 10在 Flt3-L 和 IL-15 不 同浓度下培养 CB-MNCs 14 天， 发现单用 Flt3-L 不会 引起 NK 细胞和 T 细胞明显增殖， 在 Flt3-L 10ng/ml的 条件下， IL-15 的浓度由低到高， NK 细胞在较低浓度 时扩增即达较高水平， 5ng/ml 时扩增后的 NK 细胞即 占 MNCs 的（20. 9 9. 3） %， 而 100ng/ml 时 仅 占 （3.9 1.5） %。然而， T 细胞的扩增无以上规律性， 基本 上 与 IL-15 浓 度 呈 正 相 关， IL

17、-15 5ng/ml 时 为 （24.4 16.1） %， 而 100ng/ml 时为 （44.5 11.7） %。 因此， IL-15 在低浓度的刺激后 NK 细胞和 T 细胞的 比例 （NK/T） 较高， IL-15 为 1ng/ml 时， NK/T 为 （5. 29 4.04） ， 而 100ng/ml 时为 （0.09 0.03） 。由此设想， 使用较低浓度的 IL-15 （及 Flt3-L） 刺激 CB-MNCs 便可 产生较多的 NK 细胞， 而 T 细胞可以在较低的水平， 在 CB-HSCT 中可能有利于 GVL 而不影响 GVHD， IL-2 无此种作用。随着 IL-2 浓度的

18、增加， NK 细胞、 T 细 胞水平均逐渐增加， NK/T 无明显差异。另外， 还证 实了无细胞因子刺激时， 以纯化的 NK 细胞为效应细 胞， 以 K562 细胞为靶细胞， 在效靶比例 10 : 1 时， 纯 化的 NK 细胞几乎对 K562 细胞无杀伤活性， 经 10ng/ ml 的 IL-15 及 10ng/ml 的 Flt3-L 刺激 14 天后， 杀伤活 性明显增加 （ P 0. 0001） ， 与相同剂量刺激的 PB- MNCs 活性无明显差异， 而刺激前的 APB-MNCs 已有 较高的细胞毒活性。 有趣的是， IL-15 对 NK 细胞凋亡的影响在脐血 和成人外周血中不相同。有

19、研究表明 11， 脐血 NK 501国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 细胞比成人外周血 NK 细胞自发凋亡快， IL-15 （或 IL- 12） 可抑制这种过程。然而， IL-15 加快成人外周血 NK 细胞的凋亡。 4IL-18 对脐血 NK 细胞的作用 IL-18 可诱导 T 细胞及 NK 细胞产生 IFN-， 与 IL-12 有协同作用， 最早称为 IFN-诱导因子。IL-18 可通过 Fas-FasL 途径增强 NK 细胞及 Th1 细胞的毒

20、 性作用。有研究证实 CB NK 细胞及 T 细胞对 IL-18 反应是不相同的。Nomura 等 12从 CB 分离出 NK 细 胞、 T 细胞及 CD45RA + T 细胞， 单用 IL-18 时 CB 及 PB MNCs 的 IFN-分泌几乎无变化， 在含 IL-12 的培 养基上加入 IL-18 进行培养 NK 细胞 48h、 T 细胞及 CD45RA + T 细胞 72h， 两者 IFN-的分泌均显著升 高， 但 CB T 细胞产生 IFN-的水平明显低于成人 PB T 细胞。然而， 较不成熟的脐 血 CD45RA + T 细 胞 （占 T 细胞 （87.5 4.5） % 经 IL-

21、18 及 IL-12 刺激， 与成人外周血 CD45RA + T 细胞 （占 T 细胞 （45.4 11.5） % 相比， 分泌水平相当， 认为 CB T 细胞对 IL- 18 的 反 应 较 低 是 因 为 含 有 较 多 的 不 成 熟 的 CD45RA + T 细胞， 后者可能是 CB-HSCT 中 GVHD 发 生率较低的原因之一， 而脐血 NK 细胞对 IL-18 反应 较高， 因此， 我们设想用 IL-18 刺激 PCB-MNCs， 移植 后 GVL 的作用将大于 GVH 作用。另外， CB NK 细胞 经 IL-18 和 IL-12 刺激后分泌 IFN-水平及 CD69 的 表达

22、比 PB 的 NK 细胞高， 比 IL-12 单用时明显。未 刺激时 CB 细胞溶解低于 PB， IL-12 刺激后两者细胞 溶解活性大致相同， 而 IL-18 和 IL-12 联用未提高 CB 或 PB NK 细胞的细胞毒作用， 认为 IL-18 诱导 IFN- 分泌， 但并不增强 NK 细胞毒性活性， 具体机制有待 进一步研究。 5IL-21 对脐血 NK 细胞的作用 IL-21 主要由活化 T 细胞分泌， 作用于 T 细胞、 B 细胞及 NK 细胞， 促进 IFN-分泌， 与 IL-15、 IL-18 有 协同作用。Sivori 等 13从脐血中分离的 CD34+ Lin - 造血前体细

23、胞， 在含 IL-15， Flt3-L 及 SCF 的基础上加 入 IL-21， 25 天后 50%的 CD56 + NK 细胞表达各种特 异性受体， 包括 NKp46、 NKp30 活性受体 （triggering re- ceptors） 、 CD94/NKG2A 抑制性受体及 CD16， 35 天后， 多数 NK 细胞表达成熟阶段表达的受体， 如 KIR、 CD8 及 CD2， 而且 CD56dim NK 细胞也有这些受体的表 达， 而这些受体在没有 IL-21 时未检测到。这表明 IL-21 是 NK 细胞分化、 成熟的另一重要因子。 6细胞因子在脐血造血干细胞移植中的实验研究 细胞因

24、子可使 CB NK 细胞活性增强， 有人设想 这一作用可能弥补 CB-HSCT 中因免疫细胞活性低从 而 GVL 较弱的缺点。已有实验研究证实了这点。 Kalberer 等 14对 NOD/SCID 鼠进行人脐血移植， 移植 2 月后注入 4 种不同组合的 IL-2、 IL-12、 IL-15、 Flt3-L、 干细胞因子 （SCF） 和巨核细胞生长分化因子 （MGDF） 一周， 第 8 天在骨髓中检测到多量的 CD56 + CD3 - NK 细胞， 占人 CD45 + 细胞的 （3. 9 0. 9） % 至 （4. 9 2.0） %，没 刺 激 时 CD56 + NK 细 胞 仅 占（0.

25、3 0.1） %， 是没有细胞因子刺激时的 15 倍， 停止治疗 后至少持续 3 周。刺激后小鼠体内外杀伤 K562 细胞 活性均增强， 在没有细胞因子治疗的小鼠骨髓及脾分 离出 CD56 + NK 细胞时进行 IL-15、 SCF、 Flt3-L 联合培 养， 3 周时 CD56 + NK 细胞扩增显著， 并大量表达活性 受体 NKp46， 而抑制性受体 CD158a、 CD158b 及 NKb1 未检测到， 活性受体的表达有利于 NK 细胞对白血病 细胞的杀伤， 在造血干细胞移植中起 GVL 作用。 7展望 脐血细胞的免疫活性较低， 经细胞因子刺激后 NK 细胞等淋巴细胞数量增多， 杀伤肿

26、瘤细胞的活性 明显增强， 这使得细胞因子有望在 CBT 中发挥重要 的作用， 弥补 CBT 中 GVL 较弱的缺点， 这已在小鼠 模型得到证实 14。有研究发现 T 细胞对某些细胞因 子反应较 NK 细胞弱 13， 这可能使得刺激后 GVL 增 强的同时 GVHD 基本不受影响。另外， 值得一提的 是， 虽然脐血淋巴细胞免疫活性较低， 但 NK 细胞在 表型及功能中却趋于成熟。最近的研究 15表明， 脐 血 NK 细胞 CD56 表达率、 IFN-分泌水平及纯化后 在 IL-2 作用下的增殖能力均和成人 NK 细胞相似， 虽然对靶细胞的细胞毒效应比成人 NK 细胞低， 但经 IL - 15 作

27、用后可达后者水平。而且， 不成熟 NK 细胞 标志的 L - 选择素在脐血中的表达却比成人 NK 细 胞低， 这几点说明脐血 NK 细胞在免疫细胞中具有趋 于成熟的特征。这使得脐血移植可能也有较好的 GVL 作用， 若经细胞因子刺激则可增强这种作用， 减 少肿瘤复发率。 参考文献 1Ruggeri L， Capanni M， Urbani E， et al.Effectiveness of donor natural killer cell alloreactivity in mismatched hematopoietic transplants. Science， 2002， 295 （5

28、562） ： 2097-2100. 2Giebel S， Locatelli F， Lamparelli T， et al. Survival advantage with KIR li- gand incompatibility in hematopoietic stem cell transplantation from unre- lated donor.Blood， 2003， 102 （3） ： 814-819. 3Condiotti R， Zakai YB， Barak V， et al. Ex vivo expansion of CD56+cyto- toxic cells fr

29、om human umbilical cord blood. Exp Hematol， 2001， 29 （1） ： 104-113. 601国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 4Kida K， Isozumi R， Ito M. Killing of human Herpes virus 6-infected cells by lymphocytes cultured with interleukin-2 or -12. Pediatr Int， 2

30、000， 42 （6） ： 631-636. 5Lin SJ， Wang LY， Huang YJ， et al.Effect of interleukin（IL） -12 and IL-15 on apoptosis and proliferation of umbilical cord blood mononuclear cells. Bone Marrow Transplant， 2001， 28 （5） ： 439-445. 6Loza MJ， Zamai L， Azzoni L， et al. Expression of type 1（interferon gam- ma）and t

31、ype 2（interleukin-13， interleukin-5）cytokines at distinct stages of natural killer cell differentiation from progenitor cells. Blood， 2002， 99 （4） ： 1273-1281. 7Choi SS， Chhabra VS， Nguyen QH， et al. Interleukin-15 enhances cytotox- icity， receptor expression， and expansion of neonatal natural kille

32、r cells in long-term culture.Clin Diagn Lab Immunol， 2004， 11 （5） ： 879-888. 8Lin SJ， Yang MH， Chao HC， et al.Effect of interleukin-15 and Flt3-ligand on natural killer cell expansion and activation： umbilical cord vs.adult pe- ripheral blood mononuclear cells. Pediatr Allergy Immunol， 2000， 11 （3）

33、： 168-174. 9Rutella S， Bonanno G， Marone M， et al.Identification of a novel subpopula- tion of human cord blood CD34-CD133-CD7-CD45+lineage- cells ca- pable of lymphoid/NK cell differentiation after in vitro exposure to IL-15.J Immunol， 2003， 171 （6） ： 2977-2988. 10Nagamura-Inoue T， Mori Y， Yizhou Z

34、， et al.Differential expansion of um- bilical cord blood mononuclear cell-derived natural killer cells dependent on the dose of interleukin-15 with Flt3L.Exp Hematol， 2004， 32 （2） ： 202- 209. 11Lin SJ， Cheng PJ， Huang YJ， et al. Evaluation of cytotoxic function and apoptosis in interleukin（IL） -12/I

35、L-15-treated umbilical cord or adult pe- ripheral blood natural killer cells by a propidium-iodide based flow cytom- etry.Pediatr Allergy Immunol.2004， 15 （1） ： 79-85. 12Nomura A， Takada H， Jin CH， et al Functional analyses of cord blood nat- ural killer cells and T cells： a distinctive interleukin-

36、18 response. Exp Hematol， 2001， 29 （10） ： 1169-1176. 13Sivori S， Cantoni C， Parolini S， et al.IL-21 induces both rapid maturation of human CD34+cell precursors towards NK cells and acquisition of sur- face killer Ig-like receptors.Eur J Immunol， 2003， 33 （12） ： 3439-3447. 14Kalberer CP， Siegler U， W

37、odnar-Filipowicz A. Human NK cell develop- ment in NOD/SCID mice receiving grafts of cord blood CD34 + cells. Blood， 2003， 102 （1） ： 127-135. 15Dalle JH， Menezes J， Wagner E， et al.Characterization of cord blood natu- ral killer cells： implications for transplantation and neonatal infections. Pediat

38、r Res， 2005， 57 （5pt1） ： 649-655. （收稿日期： 2005 - 03 - 29） * T 细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3 与免疫调节的研究进展 王毓琴杨培增* 摘要T 细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3 （Tim-3） 是一种型膜表面蛋白分子， 属于新近发现的 T 细胞 免疫球蛋白粘蛋白分子家族的一员。Tim-3 分子只选择性表达在分化的 Th1 细胞而不是 Th2 细胞上， 可以作为新的区分 Th1 和 Th2 细胞的表面标志。Tim-3 分子通过与 CD4 + CD25 + 调节性 T 细胞和/或抗 原提呈细胞上表达的 Tim-3 配体相互作用， 抑制 Th1 免疫

39、应答， 在自身和异体免疫性疾病以及免疫耐 受中起着重要作用。 关键词T 细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3； 免疫； Th1 细胞； T 细胞免疫球蛋白粘蛋白分子-3 配体 文章编号1673 - 4394 （2006） 02 - 0107 - 04中图分类号R392.11文献标识码A Recent Studies on the Role of Tim-3 in Immunoregulation WANG Yu-qin， YANG Pei-zeng （Key Laboratory of Ophthalmology of the Ministry of Education and Zhongshan O

40、phthalmic Cen- ter， Sun Yat-ten University， Guangzhou 510060， China） AbstractT cell immunoglobulin-and mucin-domain-containing molecule-3（Tim-3） ， one of the recently identified Tim-gene family members， is a type-transmembrane protein preferentially ex- 701国际免疫学杂志 2006 年 3 月第 29 卷第 2 期International Journal of Immunology， March 2006， Vol 29.No.2 基金项目： 国家自然科学基金创新研究群体基金 （30321004） 作者单位： 510060 广州， 中山大学中山眼科中心眼科学教育 部重点实验室 （博士研究生） ；*通讯作者 审校者： 中山大学基础医学院免疫学教研室吴长有