原題｜《間充質(zhì)干細(xì)胞治療與自然殺傷細(xì)胞的相互作用》

作者｜李華杰 王福生 施 明

干細(xì)胞治療是移植醫(yī)學(xué)的新希望,。間充質(zhì)干細(xì)胞( MSCs) 由于其具有跨胚層多向分化和免疫調(diào)節(jié)特性,，已被用于免疫系統(tǒng)相關(guān)疾病治療。MSCs 具有向炎癥損傷部位趨化的特性,，通過(guò)釋放各種細(xì)胞因子,，影響局部免疫環(huán)境來(lái)調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫。自然殺傷細(xì)胞( nature killer cell,，NK 細(xì)胞) 是天然免疫系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),，與其他免疫細(xì)胞相輔相成，在多種疾病中發(fā)揮著作用,。

MSCs與NK細(xì)胞會(huì)相互影響,、相互作用并促進(jìn)MSCs治療,。

間充質(zhì)干細(xì)胞( mesenchymal stem cells，MSCs)有干細(xì)胞分化特性,，但其分化能力有限,，在許多疾病的治療中，MSCs通過(guò)可溶性細(xì)胞因子發(fā)揮的誘導(dǎo)分化,、免疫調(diào)節(jié)能力,，是其更加關(guān)鍵的治療機(jī)制。MSCs發(fā)揮的免疫調(diào)節(jié)能力影響著免疫系統(tǒng)的各個(gè)方面,，其中TGF-β,、NO/IDO、PGE2 對(duì)自然殺傷細(xì)胞( nature killer cell,，NK 細(xì)胞) 有著重要作用并借此影響著治療效果_［1］,。

NK細(xì)胞是固有免疫中無(wú)須預(yù)先抗原刺激與活化，即能夠直接殺傷被病毒感染的細(xì)胞或腫瘤細(xì)胞的一群細(xì)胞,。NK細(xì)胞廣泛分布于骨髓,、肝臟、淋巴結(jié),、脾臟,、肺臟和黏膜等器官。NK細(xì)胞根據(jù)其分化狀態(tài)可分為過(guò)渡型NK和成熟型NK,，其表型各異,，可根據(jù)需要向各類器官或組織遷移并進(jìn)一步成熟分化。

NK細(xì)胞有多種亞群,，根據(jù)表達(dá)CD56分子密度可分為殺傷功能為主的CD56^dim亞群和分泌細(xì)胞因子為主的CD56 ^bright亞群_［2］,。

NK細(xì)胞表達(dá)許多表面抑制性和活化性受體，在不同疾病中發(fā)揮不同的作用,，影響著疾病進(jìn)展,，是MSCs治療的靶點(diǎn)之一。

現(xiàn)有研究普遍認(rèn)為MSCs發(fā)揮免疫抑制效應(yīng),，無(wú)論靜態(tài)細(xì)胞模型還是模擬感染和組織損傷的動(dòng)態(tài)模型,，都發(fā)現(xiàn)MSCs會(huì)抑制NK細(xì)胞以減弱炎癥反應(yīng)_［3-5］。MSCs不僅會(huì)影響NK細(xì)胞表面分子表達(dá),，如共培養(yǎng)后MSCs對(duì)NKp30、NKp44,、和CD69等表達(dá)的抑制_［6］,，還會(huì)抑制其增殖和發(fā)揮功能 ( 細(xì)胞因子分泌及細(xì)胞毒作用) _［7］，如斑禿小鼠模型中MSCs可通過(guò)抑制NKG2D來(lái)控制毛囊炎癥_［8］,。

在應(yīng)用CCl₄建立的肝炎小鼠模型中發(fā)現(xiàn),，應(yīng)用IFN-γ,、TGF-β等細(xì)胞因子預(yù)處理的MSCs在小鼠體內(nèi)更傾向分布于肝臟，且其免疫調(diào)節(jié)能力會(huì)進(jìn)一步升高,，炎性因子的下降和其對(duì)NK細(xì)胞裂解敏感性的降低使MSCs的更加適用于治療_［9］,。

MSCs對(duì)各種免疫細(xì)胞有抑制效應(yīng)，但它在特定條件下亦有額外的免疫刺激能力,。有研究發(fā)現(xiàn)無(wú)論健康捐獻(xiàn)者還是免疫抑制患者,，IL-12和IL-18刺激下的MSCs能促進(jìn)NK細(xì)胞釋放IFN-γ，高水平表達(dá)CCＲ2的CD56^bright NK細(xì)胞對(duì)MSC的作用更加敏感_［10］,。

MSCs對(duì)NK細(xì)胞的影響還隨時(shí)間變化而變化,。使用聚肌胞甘酸( poly I∶C) 刺激模擬MSCs與 NK的相互作用發(fā)現(xiàn)，在早期MSCs可通過(guò)分泌Ⅰ型干擾素增強(qiáng)NK細(xì)胞效應(yīng)功能,，但隨后MSC分泌的TGF-β和IL-6又會(huì)誘導(dǎo)調(diào)節(jié)衰老樣NK細(xì)胞表型,，下調(diào)炎癥反應(yīng)，限制NK細(xì)胞效應(yīng)功能,，反過(guò)來(lái)促進(jìn)了MSCs的存活,、增殖和促血管生成。以上結(jié)果表明MSCs的功能可能會(huì)隨感染階段不同而改變_［11］,。

小編注解｜不同的健康狀態(tài),，體內(nèi)免疫環(huán)境千差萬(wàn)別，這也是千人千面無(wú)法統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)治療方案的原因,。

在一項(xiàng)多中心的臨床實(shí)驗(yàn)中,，62名慢性移植物抗宿主病( chronic graft versus-host disease，cGVHD)患者經(jīng)過(guò)230次輸注臍帶血間充質(zhì)干細(xì)胞( umbili- cal cord mesenchymal stem cells,，UC-MSCs) ( 3×10⁷ cells/100ml /per month) 后NK細(xì)胞數(shù)量減少_［12］,。同時(shí)Zhao等_［13］證明同種異體移植物中高濃度的NK細(xì)胞與急性和慢性GVHD風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。因此,，觀察到NK細(xì)胞減少可能是MSCs組中cGVHD發(fā)生率較低的原因之一,。

生理?xiàng)l件下，NK細(xì)胞可以與組織內(nèi)除NKT和γδT細(xì)胞外其他細(xì)胞相互作用,，如單核細(xì)胞衍生的巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞,，中胚層細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)成分等，其中就包括MSCs_［14］,。MSCs對(duì)靜息的NK細(xì)胞有抑制作用,，但對(duì)已活化的NK細(xì)胞反而有促進(jìn)作用，可以進(jìn)一步提高NK細(xì)胞毒性_{［15,，16］},。

各種刺激活化的NK細(xì)胞與骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞( bone marrow-derived mesenchymal stem cells，BM-MSCs) 共培養(yǎng)均發(fā)現(xiàn),，NK細(xì)胞分泌IFN-γ和TNF-α增加,，且活化NK細(xì)胞會(huì)殺傷BM-MSCs,，誘導(dǎo)BM-MSCs內(nèi)活性氧 ( reactive oxygen species，ＲOS) 產(chǎn)生,，減弱細(xì)胞活力,，降低serpin B9(一種絲氨酸蛋白酶抑制蛋白，抑制粒酶B的釋放) 表達(dá)_［17］,。 MSCs會(huì)被IL-2刺激活化的NK細(xì)胞溶解,，且NK細(xì)胞毒性與其CD16表達(dá)的減少和CD56表達(dá)的升高呈正相關(guān)_［18］。NK細(xì)胞可以攻擊MSCs上識(shí)別NKG2D和DNAM1的配體,，借此誘導(dǎo)殺傷MSCs,，釋放促炎因子_［19］。

小編注解｜這是否可以解釋一些免疫狀態(tài)不佳的個(gè)體,，需要免疫細(xì)胞先行,，而不適合優(yōu)先回輸MSCs呢？

體外活化NK細(xì)胞對(duì)MSCs的殺傷作用可以削弱MSCs的治療效力,，且已有研究發(fā)現(xiàn)這種能力不會(huì)被免疫抑制藥物影響,，在培養(yǎng)基內(nèi)活化前以及活化期NK細(xì)胞中添加免疫抑制藥物可以減少NK數(shù)量但不影響它裂解MSCs的能力_［20］。對(duì)這種殺傷作用MSCs并不是完全沒(méi)有抵抗能力的,，MSCs的Toll樣受體3與配體的結(jié)合可以削弱NK細(xì)胞的殺傷_［21］,。

Toll樣受體是MSCs重要的表面受體，這些受體傳遞的信號(hào)既影響MSCs對(duì)固有性免疫和適應(yīng)性免疫的調(diào)節(jié)作用,，又影響NK細(xì)胞對(duì)MSCs的殺傷作用_{［22,，23］}，是在活體內(nèi) MSCs的作用依然占主導(dǎo)而沒(méi)有被完全殺傷的原因之一,。比較細(xì)胞因子預(yù)處理的UC-MSCs發(fā)現(xiàn),，經(jīng)過(guò)細(xì)胞因子［TGF-_β、IFN-γ,、多細(xì)胞因子混合物( multiple cyto- kine cocktail,，MC) ］處理的臍血 MSCs可以免受NK細(xì)胞的裂解 (與未處理UC-MSCs相比NK細(xì)胞CD107a的表達(dá)顯著降低) _［9］。

由于多樣化的表面受體,、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子及轉(zhuǎn)錄因子表達(dá),、組織特異性印跡和外來(lái)抗原暴露，人們對(duì)NK細(xì)胞多樣性的認(rèn)識(shí)比最初認(rèn)為的要廣泛得多,。盡管多數(shù)亞群有共同的 CD56^bright CD16 ^-顯性,，但它們受各個(gè)組織獨(dú)特的微環(huán)境所影響，因此彼此不全相同_［2］,。

各個(gè)組織的 NK 細(xì)胞亞群都具有獨(dú)特的表型特征,，其表型和功能亦不相同。如肝臟富集NK細(xì)胞,，占肝總淋巴細(xì)胞的30%～50% ,，且CD56^bright肝NK細(xì)胞亞群占其中40% ，遠(yuǎn)高于外周血比例,，它們的表面分子( 如CXCＲ6) 表達(dá),、顆粒、功能( 如產(chǎn)生促炎性細(xì)胞因子減少及脫顆粒和細(xì)胞毒作用增強(qiáng)) 與外周血NK細(xì)胞均不同_［11］,。

因此,，機(jī)體內(nèi)的NK細(xì)胞在比例、含量,、亞群,、表達(dá)及功能上差異的NK細(xì)胞對(duì)疾病及治療有著深刻影響。

MSCs與NK細(xì)胞會(huì)形成一個(gè)穩(wěn)定的炎癥-修復(fù)系統(tǒng),，既保證了適當(dāng)?shù)难装Y抵御外界侵害的損傷,，又避免了過(guò)度炎癥及組織的破壞。這已經(jīng)在許多體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證_［11,14］,，包括移植物抗宿主病的臨床治療,、肝衰竭的治療等。例如使用MSCs治療HBV感染的小鼠的實(shí)驗(yàn)中,，體內(nèi)成像發(fā)現(xiàn) MSCs 在受損肝內(nèi)聚集且肝臟炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少,，同時(shí)抑制 HBV 感染所需的NK細(xì)胞激活性受體NKG2D的表達(dá)_［24］。

小編注解｜MSCs能“恰到好處“的調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)

整體上并未觀察到NK細(xì)胞抑制MSCs的實(shí)際療效,，但消除MSCs對(duì)NK細(xì)胞的影響可以進(jìn)一步確定MSCs的療效并可能促進(jìn)MSCs 治療的優(yōu)化_［20］,。如IL-2活化的NK細(xì)胞對(duì)MSCs的殺傷會(huì)因淋巴細(xì)胞和MSCs的比例不同而改變，因此研究活化NK細(xì)胞對(duì)MSCs 的影響可能改善MSCs治療的潛力_［18］,。

綜上,，MSCs對(duì)NK細(xì)胞的抑制主要體現(xiàn)在活化及增殖的削弱，而MSCs發(fā)揮功能的前提亦需要炎性環(huán)境等激活,，未激活的MSCs功能并不明顯,。因此它們的相互作用促進(jìn)了MSCs 對(duì)疾病的治療。

小編注解｜MSCs的治療效果可能因機(jī)體內(nèi)的炎性環(huán)境存在異質(zhì)性,，在一個(gè)弱炎性的機(jī)體,，MSCs輸注后的體感是否就不明顯？

盡管MSCs最終會(huì)被異體受者的免疫系統(tǒng)清除,，但MSCs低表達(dá)MHC Ⅰ類分子,，不表達(dá)MHC Ⅱ類分子，這種低免疫原性保護(hù)MSCs免受NK細(xì)胞的攻擊并抵抗移植排斥_［25］,。不同來(lái)源的MSCs對(duì)不同的疾病的作用和影響不盡相同,，其中UC-MSCs是異體移植中較好的選擇_［26］。

UC-MSCs相比BM-MSCs和脂肪間充質(zhì)干細(xì)胞( adipose-derived mesen- chymal stem cells,，AT-MSCs) 壽命長(zhǎng),、數(shù)量多,、易于增殖、無(wú)侵入性,、倫理爭(zhēng)議小且p53,、p21和p16這些衰老相關(guān)標(biāo)志表達(dá)更低_{［26，27］},。長(zhǎng)期體外擴(kuò)增的MSCs可以保持自身的穩(wěn)定,，但其免疫抑制特性會(huì)略有下降_［28］。

不同來(lái)源的MSCs對(duì)包括NK細(xì)胞在內(nèi)的免疫細(xì)胞影響也不盡相同,。使用較多的BM-MSCs與AT-MSCs有著相似的表型,，都可以削弱NK細(xì)胞的增殖和細(xì)胞因子分泌_［29］，但只有BM-MSCs明顯減弱NK細(xì)胞毒作用,。此外,，它們對(duì)其他免疫細(xì)胞的作用亦略有不同_［30］。

應(yīng)用MSCs 的免疫抑制功能來(lái)減弱免疫損傷可以治療疾病,，但對(duì)于有腫瘤風(fēng)險(xiǎn)的患者( 而非腫瘤患者) 是把雙刃劍,，或有可能促使腫瘤形成。在腫瘤形成時(shí),，腫瘤內(nèi)MSCs( 腫瘤微環(huán)境影響下的 MSCs,，有分泌能力等的改變) 對(duì)免疫系統(tǒng)的作用同樣是抑制的，可能增加腫瘤風(fēng)險(xiǎn)_［3,31］,。

腫瘤內(nèi)MSCs通過(guò)直接及間接影響調(diào)節(jié)性T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞對(duì)NK有抑制作用,，可以促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)_［32］。如腫瘤內(nèi)MSCs比正常來(lái)源的MSCs有更強(qiáng)的免疫抑制性,，且對(duì)NK細(xì)胞亞群影響不同,，它們誘導(dǎo)NK細(xì)胞CD56dim表型NK增多且抑制CD56bright亞群產(chǎn)生IFN-γ_［33］。正常人和乳腺癌患者中的MSCs在同等情況下對(duì)NK細(xì)胞有相似的抑制效應(yīng)_［34］,。

小編注解｜狡詐的腫瘤細(xì)胞會(huì)將MSCs馴化,，并為己所用？是否可以解釋腫瘤易感群體不能輸注MSCs的理論支撐,？

盡管 MSCs 有促腫瘤風(fēng)險(xiǎn),，但對(duì)腫瘤患者可以利用MSCs的腫瘤趨向性來(lái)抗腫瘤，如通過(guò)基因操作,、體外IFN-α或化學(xué)試劑處理來(lái)調(diào)節(jié)它們的免疫修飾能力,。這樣，MSCs可以用于增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)或特異運(yùn)輸抗腫瘤信號(hào),，并還可作為載體用于運(yùn)送細(xì)胞毒藥物直接到腫瘤位點(diǎn),。但基于MSCs的腫瘤治療應(yīng)依據(jù)腫瘤的類型、定位和階段以及腫瘤微環(huán)境中的免疫狀態(tài)來(lái)選擇_［3］，因此其在有腫瘤風(fēng)險(xiǎn)患者中的應(yīng)用安全性還有待商榷,。

小編注解｜換一個(gè)策略,，MSCs也是抗腫瘤的好工具

間充質(zhì)干細(xì)胞是干細(xì)胞治療中的優(yōu)勢(shì)選擇，它具有來(lái)源廣泛,、易于增殖,、倫理爭(zhēng)議小、免疫原性低,、分化潛能高和免疫調(diào)節(jié)性強(qiáng)等治療優(yōu)勢(shì)。其中,，分化潛能在實(shí)際治療中發(fā)揮作用較小,，而針對(duì)時(shí)刻變化的疾病狀況中錯(cuò)綜復(fù)雜的免疫系統(tǒng)，MSCs的免疫調(diào)節(jié)能力可以更加廣泛的應(yīng)對(duì),。

MSCs如何與免疫系統(tǒng)相互作用,，其背后的機(jī)制十分值得探究，NK細(xì)胞與MSCs 的相互作用僅是其機(jī)制的一部分,，對(duì)其機(jī)制的進(jìn)一步研究可為應(yīng)用 MSCs 治療疾病提供理論支撐,。

盡管活化的NK細(xì)胞有殺傷MSCs的作用， 但MSCs的治療作用在過(guò)去的許多實(shí)踐中已經(jīng)被證實(shí),，在各種動(dòng)物以及人的疾病模型實(shí)驗(yàn)中都發(fā)揮了積極的作用_［35］,。

且通過(guò)不同的處理可進(jìn)一步改善MSCs 的功能以改進(jìn)治療效果，活化NK細(xì)胞對(duì)MSCs 的殺傷作用在活體中并未觀察到,。本篇綜述討論了過(guò)去所做的成果以進(jìn)一步探究背后的機(jī)制與意義,。NK細(xì)胞作為免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)在疾病發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，MSCs治療中,，MSCs對(duì)NK細(xì)胞的抑制作用影響著治療效果,，是治療機(jī)制的一環(huán)，可以促進(jìn)MSCs在治療上的應(yīng)用,。