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NKT细胞的生物特性及其在多发性骨髓瘤中应用的研究进展*

2018-01-19

中国肿瘤临床 2018年17期
关键词:骨髓瘤亚群活化

1 NKT细胞的生物特性

NKT细胞根据其T细胞受体(T cell receptor,TCR)表达类型、对糖脂类抗原的反应及发育过程中是否具有CD1d依赖性,分为3种类型:Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型NKT细胞[1]。

Ⅰ型NKT细胞又称为iNKT细胞(invariant NKT),表达恒定的TCRα链(在小鼠中为Vα14-Jα 18,在人体中为Vα24-Jα18),同时共表达Vβ链(在小鼠中为Vβ8.2、Vβ7或Vβ2,在人体中为Vβ11),并同时能被CD1d分子所提呈的α-半乳糖神经酰胺(αgalactosylceramide,α-GalCer)激活,为利用 α-Gal⁃Cer-CD1d四聚体来检测iNKT细胞提供理论依据。根据CD4和CD8分子的表达情况,人体中iNKT细胞可再分为CD4+(12%~36%)、CD4-CD8-(DN;60%~85%)、CD4-CD8α+(1%~5%)iNKT 细胞[1]。DN 和CD8α+亚群在表型和功能上类似,CD4+亚群是一组在细胞因子产生和受体表达方面与其他显著不同的细胞群。CD4-NKT细胞分泌的主要是Th1细胞因子如IFN-γ、TNF,而CD4+NKT细胞产生的是Th1和Th2细胞因子(IFN-γ、IL-4、IL-5、TNF、IL-10、IL-13),其中,发挥抗肿瘤作用主要是CD4-NKT细胞。然而,在小鼠中iNKT细胞可分为CD4+(60%~80%)和DN亚群,而CD8+NKT细胞亚群并不存在[1]。

Ⅱ型NKT细胞虽然有CD1d依赖性但不能识别α-GalCer,且TCR链表达不恒定,是一组更为多样的细胞亚群[2],其在人体中所占比例超过小鼠[3]。Ⅱ型NKT细胞中有一组最具特征性的亚群,其表达的TCR能识别与CD1d结合的硫脑苷脂(sulfatide;3-硫酸半乳糖基神经酰胺),且TCRα链和Vβ链限制性表达(Vα3/Vα1和Vβ8.1/Vβ3.1)[2,4]。目前,可应用结合荧光的sulfatide/CD1d四聚体来标记此类细胞,研究其特性与功能[5]。近期,其他的脂类抗原分子,包括β-D-glucopyranosyl ceramide(β-GlcCer)、β-GalCer、溶血磷脂酰乙醇胺(lysophosphatidyl ethanolamine,LPE)、溶血磷脂甘油三酯(lysophosphatidic triglycer⁃ide,LPG)、溶血磷脂酰胆碱(lysophosphatidylcholine,LPC)已被证明参与肝脏疾病中Ⅱ型NKT细胞的活化[4]。此外,据报道LPC在肝炎、淋巴瘤和多发性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)中能激活Ⅱ型NKT细胞,并且LPC/CD1d四聚体可作为检测Ⅱ型NKT细胞的标记,为研究MM等疾病的免疫机制提供依据[6]。

Ⅲ型NKT细胞又名NKT样T细胞,是一组不依赖CD1d且对糖脂类抗原无反应的T细胞亚群,表达不同类型的TCR和NK标记分子。由于研究较少,其特征和功能不明确[7]。

2 NKT细胞在肿瘤免疫中的作用

有研究证实,Ⅰ型NKT细胞在抗肿瘤免疫中发挥重要的免疫调节作用。在肿瘤免疫监控系统中该类细胞主要通过直接杀死肿瘤细胞或经与肿瘤细胞接触后激活其他免疫细胞,如NK细胞、DC细胞、T细胞和B细胞,发挥抗肿瘤免疫效应[8]。其中,直接途径主要为通过直接识别表达CD1d分子的肿瘤细胞并分泌穿孔素、颗粒酶或经Fas-FasL发挥杀伤效应(如神经母细胞瘤、白血病细胞和骨髓瘤细胞)[9]。另一种途径是NKT细胞表面的TCR识别CD1d分子提呈的糖脂类抗原,激活Ⅰ型NKT细胞分泌Th1和Th2型细胞因子并诱导NK细胞增殖和细胞毒性作用。细胞因子的活化使NKT细胞可通过CD40L与CD40的相互作用促进DC的成熟和活化。其中,分泌的IFN-γ也可以直接激活CD8+T细胞和DC细胞,并能抑制肿瘤血管生成[10]。活化的DC可分泌IL-12和IL-18,快速促进Ⅰ型NKT细胞合成并分泌IFN-γ和IL-2。IFN-γ、IL-2以及成熟DC来源的IL-12又可以活化NK细胞、CD8+T细胞及B细胞。活化的NK细胞和CD8+T细胞通过分泌穿孔素、颗粒酶以及表达FasL来杀伤肿瘤细胞[11]。该途径提示NKT细胞是联系固有免疫和获得性免疫的“桥梁”之一。此外,Ⅰ型NKT细胞还可以通过抑制骨髓来源的抑制性细胞(myeloid-de⁃rived suppressor cells,MDSCs)来诱发抗肿瘤效应[12]。

目前,对于Ⅱ型NKT细胞在抗肿瘤免疫中的作用一致认为是负性免疫调节作用。在大量的小鼠模型研究中表明,Ⅱ型NKT细胞发挥抑制抗肿瘤免疫主要依赖于分泌产生Th2细胞因子IL-13和IL-4。IL-13通过IL-4R-STAT6途径并且与TNF-α联合诱导CD11b+Gr-1+髓样细胞来促进TGF-β的表达[13-14]。TGF-β是一种有3个亚型的多效能细胞因子,其中TGF-β1可以抑制CD8+T细胞的活化,从而下调细胞毒性T细胞(cytotoxic T cells,CTL),发挥抑制抗肿瘤效应。此外,IL-13也可以通过诱导M2型巨噬细胞来抑制CD8+T细胞的功能。应用IL-13抑制剂,如可溶性的IL-13Rα2、抗TGF-β的抗体或减少MDSCs均可以恢复CD8+T细胞的抗肿瘤活性[15]。

在肿瘤免疫方面表现出相反作用的Ⅰ、Ⅱ型NKT细胞间也存在相互调节。Ambrosino等[16]研究发现,经sulfatide活化的Ⅱ型NKT细胞会抑制α-GalCer激活iNKT细胞时介导的细胞增殖及分泌细胞因子效应。将α-GalCer和sul-fatide同时应用到Ⅰ、Ⅱ型NKT细胞的共培养体系中时,sulfatide部分减弱α-Galcer的激活作用;同时,α-Galcer也减弱sulfatide的抑制作用。因此,增强Ⅰ型NKT细胞作用同时抑制Ⅱ型NKT细胞成为未来抗肿瘤治疗的潜在策略[17]。

3 NKT细胞在MM中的作用

MM是以分泌单克隆免疫球蛋白的浆细胞在骨髓内大量增殖为特征的血液系统恶性肿瘤。目前,MM是研究NKT细胞调节抗肿瘤免疫机制的目标肿瘤之一[18]。有研究证实[19-21],MM患者的Ⅰ型NKT细胞数量及功能上均存在缺陷,使其抗肿瘤免疫受损。Dhodapkar等[21]对意义未明的单克隆免疫球蛋白血症(monoclonal gammopathy of undetermined signifi⁃cance,MGUS)、非进展期/进展期MM患者及正常对照外周血和骨髓中iNKT细胞的分析发现,患者疾病的进展程度与iNKT分泌IFN-r缺陷程度存在明显关联,并且该功能缺陷可以通过体外DC细胞联合α-GalCer来逆转,间接验证了NKT细胞可通过活化DC细胞来发挥抗肿瘤作用。对NKT细胞的功能进行评估可以用来判断MM患者的预后,具有较大研究意义和潜在的临床应用价值[22]。

MM患者的肿瘤细胞主要生长在骨髓,而骨髓中多数T细胞发挥免疫作用时具有CD1d依赖性,表达CD1d分子的MM细胞可直接被NKT细胞杀灭[22]。Spanoudakis等[23]研究发现,MGUS和初诊MM患者其MM细胞均高表达CD1d分子,而进展期MM患者的肿瘤细胞CD1d分子表达下调甚至不表达。并且,在MM细胞系中发现CD1d分子的表达降低了骨髓瘤细胞的存活。因此,CD1d分子可作为MM治疗的切入点。

此外,激活的iNKT细胞还可以通过抗血管生成来激活NK细胞和CD8+T细胞介导的抗骨髓瘤免疫效应[23-24]。在Favreau等[25]的最新研究中发现,利用脂肪因子瘦素受体拮抗剂可以增强iNKT细胞的抗骨髓瘤细胞效应,为MM患者的治疗提供新思路。在该研究中,骨髓瘤骨病(myeloma bone disease,MBD)中破骨细胞的激活可能与其iNKT细胞数量和功能的缺陷有关[26],而Spanoudakis等[27]研究发现,骨髓瘤患者的骨髓及外周血中iNKT细胞表达高水平的RANKL,表明iNKT细胞可能与破骨细胞的激活有关。同时,Hu等[28]利用iNKT细胞缺陷及野生型小鼠发现,iNKT细胞可以增强破骨细胞前体细胞的生长发育,iNKT细胞对MBD到底起到何种作用还有待于更多的研究。

Chang等[29]将LPC和CD1d四聚体结合作为标记来检测骨髓瘤患者及健康者外周血中的Ⅱ型NKT细胞,在骨髓瘤患者中此类细胞高表达,同时高分泌TH2细胞因子,特别是IL-13,验证了Ⅱ型NKT细胞在抗骨髓瘤免疫中发挥抑制性作用,并且推断检测Ⅱ型NKT细胞升高的水平与MM的发病存在直接联系。

4 NKT细胞在MM治疗中的作用

由于目前对于Ⅱ型NKT细胞的生物学特性研究仍处于初级阶段,并且对于MM治疗的研究报道甚少,本文主要对Ⅰ型NKT细胞在MM患者治疗中的作用进行论述。鉴于肿瘤细胞及微环境之间复杂的相互作用,体内iNKT细胞的激活不能充分地发挥抗肿瘤作用。因此,应用联合治疗才能获得最大抗肿瘤免疫治疗的效果。既往研究发现[19],免疫调节药物(immunomodulating agents,IMiDs)沙利度胺及其衍生物来那度胺(lenalidomide,LEN)、泊马度胺(pomalido⁃mide)在临床上的应用明显提高了MM患者的治疗疗效及预后。这类药物的重要作用在于可以在人T细胞包括NKT细胞抗原选择发育过程中提供共刺激信号,并可以通过直接细胞毒作用或间接靶向干扰肿瘤细胞与骨髓微环境之间的相互作用来发挥抗炎、抗血管生成和免疫性调节的作用。Dhodapkar等[22]研究表明,LEN可以上调健康人群和MM患者在配体依赖性扩增iNKT细胞时对α-GalCer的反应能力。并且,在有LEN的基础上,由α-GalCer联合DCs激活的iNKT细胞有着更强分泌IFN-r的能力。应用IMiDs如沙利度胺及其衍生物联合地塞米松、硼替佐米、环磷酰胺和阿霉素等化疗药物是目前治疗MM的趋势,并且已在临床上取得了较好的疗效。

目前,利用肿瘤细胞作为肿瘤抗原来研制癌症疫苗已成为研究热点,但其免疫原性低,将肿瘤抗原结合各种佐剂可增强癌症疫苗的免疫原性。已有报道,iNKT细胞的配体α-GalCer已作为一种强大的佐剂来治疗实体瘤和血液系统恶性肿瘤,包括淋巴瘤和MM[30]。Richter等[20]对6例无症状的MM患者进行了3个周期的α-GalCer联合DCs和低剂量的LEN治疗,均取得了良好的治疗效果,患者的M蛋白明显下降,提示LEN对iNKT细胞的促进作用可能具有配体依赖性,联合iNKT细胞的佐剂治疗可能对人类预防及治疗癌症提供新思路。Hong等[31]将α-GalCer联合MOPC315BM骨髓瘤细胞疫苗应用到MM小鼠模型中,有效地抑制肿瘤生长、诱导已形成的肿瘤消除和阻止幸存小鼠的肿瘤复发。该研究结果表明,α-Gal⁃Cer联合骨髓瘤细胞疫苗有效地促进了小鼠模型中iNKT依赖的抗肿瘤免疫,并对MM及其他表达CD1d分子的肿瘤提高了以肿瘤细胞为基础的免疫治疗疗效。

5 NKT细胞在治疗MM中的挑战与展望

尽管大量的数据已表明NKT细胞在不同的疾病(包括肿瘤)状态下起到重要的调节作用,但是利用这些细胞特性并在临床实践中获益仍处于起步阶段。原因在于有关NKT细胞治疗的研究多数以小鼠模型或极少例患者为研究对象,并且人和小鼠体内NKT细胞所占的比例不同:小鼠体内的iNKT细胞比例要明显多于人类,而Ⅱ型NKT细胞比例要明显少于人类,NKT细胞在小鼠和人体内产生的生物作用存在较大差别。因此,就目前所提供的可行性数据得出其对临床有影响的任何结论均有较大的局限性。然而,要提高NKT细胞的靶向治疗疗效仍需对NKT细胞配体有更多的了解,并且找到Ⅰ、Ⅱ型NKT细胞在人体中的平衡点。随着对人类NKT细胞的生物学特性研究的不断深入,相信在MM患者中以NKT细胞为靶点的治疗将会获得更多的临床效益。

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