NK 细胞|先天免疫细胞功能

Overview

NK细胞，通常被归类为先天免疫细胞，尽管它们具有淋巴细胞的特征，比如形态相似以及淋巴标记物的表达。在病原体和肿瘤入侵时，NK细胞起到一线防御作用，但是与T淋巴细胞不同，NK细胞不需要特异性抗原识别或共刺激。它们是T细胞的对应物，并且是先天淋巴细胞（ILCs）的组成部分。先天淋巴细胞根据其功能分为三组（I、II、III组）。NK细胞是I组ILCs的组成部分，并且发挥类似于CD8+ T细胞的细胞毒性作用。¹

NK细胞的类型

虽然NK细胞来源于骨髓，但是其可以在骨髓中和次级淋巴组织中成熟。在人类中，不同类型的NK细胞（NK细胞毒性、NK调节性和NK记忆性）分别根据它们具有的细胞毒性、调节谱和耐受性功能进行了描述。²每种类型的NK细胞，都可以通过一组表面/细胞内NK细胞标记物以及分泌分子来进行区分。这些标记物的表达，受到招募及激活NK细胞的环境背景和刺激的制约。虽然表面标记物不能单独分离出NK细胞的类型，但是代谢标记物可以提供关于哪些NK细胞参与其中的直接线索。NK细胞毒性细胞以糖酵解和氧化磷酸化为特征；NK调节性细胞利用葡萄糖以外的物质作为能量，并且糖酵解和氧化磷酸化水平较低；而NK记忆细胞的活性氧（ROS）水平较低，糖脂代谢水平较高。³

NK细胞的功能

病毒控制

当NK细胞遇到某些类型的病毒时，如HIV （NKG2C、NK p10、NK p46）、HCV（NKG2D、穿孔素、颗粒酶B、2B4）、CMV（NKG2C、CD57、KIRs）和EBV（NKG2A、NKG2D、CD16、2B4）， NK细胞会扩张、发生特异性分化并获得不同的受体和信号传导分子。如果NK细胞再次遇到已知的病毒病原体，它们还会产生大量的干扰素（IFN-γ），并且具有类似记忆的特性。⁴

肿瘤控制

与细胞毒性T淋巴细胞结合后，NK细胞处于抗肿瘤免疫应答的前线。⁵ NK细胞分泌含有孔道形成蛋白穿孔素的溶细胞颗粒，通过诱导跨细胞膜的非选择性转运来调理靶细胞。⁶ NK分泌的颗粒还含有颗粒酶A/B，其可触发靶细胞的凋亡级联反应。NK细胞还可通过死亡受体途径和细胞因子分泌物来诱导肿瘤细胞死亡。⁷随着肿瘤细胞获得逃逸机制，使得免疫应答迟钝和重新定向，这时NK细胞可能会丧失对肿瘤细胞的作用。在免疫肿瘤学研究中，正在开发NK细胞的潜力，因为它们可以扩增和操纵（CAR-NK细胞）用于细胞移植治疗。^8，9

稳态

除了在病毒和肿瘤控制中发挥细胞毒性作用外，NK细胞还具有稳态功能，可以在清除和耐受之间进行平衡。杀伤免疫球蛋白样受体（KIR），允许NK细胞通过与HLA分子的结合来识别自我。¹⁰在妊娠期间，NK细胞与M2极化巨噬细胞配对。NK细胞还能促进妊娠期间的耐受性，并且参与滋养细胞的侵袭和螺旋动脉的发育，对母亲和孩子都有好处。¹¹

关于使用多色流式细胞仪检测组套（panel）评估NK细胞中激活和抑制受体的表达，若想了解更多这方面的信息。

View NK Cell Data Sheet

参考

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Poznanski SM, Ashkar AA. What defines NK cell functional fate: phenotype or metabolism? Front Immunol. 2019;10:1414. doi:10.3389/fimmu.2019.01414
Wilk AJ, Blish CA. Diversification of human NK cells: Lessons from deep profiling. J Leukoc Biol. 2018;103(4):629-641. doi:10.1002/JLB.6RI0917-390R
Fu B, Tian Z, Wei H. Subsets of human natural killer cells and their regulatory effects. Immunology. 2014;141(4):483-489. doi:10.1111/imm.12224
Hodgins JJ, Khan ST, Park MM, Auer RC, Ardolino M. Killers 2.0: NK cell therapies at the forefront of cancer control. J Clin Invest. 2019;129(9):3499-3510. doi:10.1172/JCI129338
Osińska I, Popko K, Demkow U. Perforin: an important player in immune response. Cent Eur J Immunol. 2014;39(1):109-115. doi:10.5114/ceji.2014.42135
Marcus A, Gowen BG, Thompson TW, et al. Recognition of tumors by the innate immune system and natural killer cells. Adv Immunol. 2014;122:91-128. doi:10.1016/B978-0-12-800267-4.00003-1
Gonzalez-Rodriguez AP, Villa-Álvarez M, Sordo-Bahamonde C, Lorenzo-Herrero S, Gonzalez S. NK cells in the treatment of hematological malignancies. J Clin Med. 2019;8(10):1557. doi:10.3390/jcm8101557
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Faas MM, de Vos P. Uterine NK cells and macrophages in pregnancy. Placenta. 2017;56:44-52. doi:10.1016/j.placenta.2017.03.001

Tools for NK Cell Characterization

BD生物科学提供了几种工具来表征NK细胞及其功能

NK细胞富集

BD生物科学提供的工具，允许使用磁分离方法对目标细胞进行阳性选择和阴性选择。BD IMag™人类NK细胞富集套件 - DM用于外周血NK细胞的阴性选择。生物素化的人类NK细胞富集混合物，含有单克隆抗体，可以识别在非NK细胞的红细胞、血小板和外周血白细胞（包括NK-T细胞）上表达的抗原。据报道，BD IMag™抗人CD56磁性颗粒可以有效分离人类和恒河猴血液中携带CD56的细胞。通过使用BD IMag™细胞分离磁铁，为阳性选择或耗尽携带CD56白细胞而对这些颗粒进行优化。不含NK-T细胞的NK细胞富集，还可以采用BD IMag™抗人CD3磁性颗粒进行 - DM在分离CD56阳性白细胞之前，特异性地耗尽T淋巴细胞。基于同样的原则，可以对小鼠NK细胞进行富集，例如，采用BD IMag™小鼠NK细胞富集套件 - DM对小鼠脾脏或淋巴结中的NK细胞进行阴性选择。这种阴性选择，确保了NK细胞在分离过程中不会被意外激活。

来自两种不同供体PBMC的人类CD56+NK细胞的阳性选择

白细胞采用BD IMag™抗人CD56磁性颗粒进行标记 - DM （Cat. No. 557775），采用BD IMag™细胞分离磁铁（Cat. No. 552311）进行分离，并且收集阴性（CD56-）和阳性（CD56+）组分。新鲜PBMC（左检测组套（panel））、阴性组分（中检测组套（panel））和阳性组分（右检测组套（panel））采用PE小鼠抗人CD56 （Cat. No. 555516）和APC小鼠抗人CD3 （Cat. No. 555335）进行染色。显示每个样本中CD56+CD3-NK细胞和CD56+CD3+NK-T细胞的百分比。在BD FACSCalibur™流式细胞仪系统，使用流式细胞仪。相对于左检测组套（panel），右检测组套（panel）观察到的染色更为模糊，这表明，BD IMag颗粒标记，部分地阻断了PE小鼠抗人CD56抗体对CD56的染色。据报道，CD56+CD3+NK-T细胞在总CD56+细胞中所占的相对比例，因供体而异。展示了来自NK-T细胞水平相对较低（顶部检测组套（panel））和NK-T细胞水平相对较高（底部检测组套（panel））供体的数据。

NK细胞的细胞毒性

NK细胞在细胞毒性应答中所占的份额，可以通过一个多色流式细胞仪检测组套（panel）来监测，选择的抗体包括泛NK标记物CD56。

可以使用CD335（NKp46）、CD336（NKp44）和CD337（NKp30）来分析天然细胞毒性受体（NCRs）。BD Pharmingen™和BD Horizon™抗体有多种荧光格式可供选择，以满足您对检测组套（panel）的需求。

表面标记物检测，还可以与细胞毒性细胞因子（比如干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和趋化因子（如巨噬细胞炎症蛋白-1β（MIP-1β））的抗体结合起来进行。

即用型的混合物（比如带有T细胞（CD3）、B细胞（CD20）和NK/单核细胞/巨噬细胞（CD16）表面标记物的BD Pharmingen™NHP T/B/NK ）可以与其他的NK标记物结合起来使用，从而明确描述它们的功能。

此外，BD生物科学公司提供了高灵敏度的ELISPOT检测方法，来评估干扰素分泌物所富集NK细胞的细胞毒性谱。

NK细胞脱粒测定

富含胞浆溶细胞颗粒（含有颗粒酶和穿孔素）的活化NK细胞，也可以采用流式细胞仪进行检测。^12，13可以采用BD生物科学的试剂套件组合（比如BD Pharmingen™ FITC小鼠抗人颗粒酶A试剂套件和BD Pharmingen™ PE穿孔素试剂套件）通过流式细胞仪来区分溶细胞颗粒的类型。

通过检测CD107a（LAMP-1）在NK细胞上的表面表达，可以对NK脱颗粒进行监测。通过使用含有布雷非德菌素A的BD GolgiPlug™蛋白转运抑制剂或含有莫能菌素的BD GolgiStop™抑制剂来阻断分泌途径，然后采用BD Cytofix/Cytoperm™溶液进行固定和破膜，从而可以监测活化的NK细胞群中颗粒释放前的含量。BD Cytofix/Cytoperm™ Plus试剂盒，还可以与BD GolgiPlug™或BD GolgiStop™抑制剂一起使用。BD抗体（带有荧光标记的干扰素-γ（IFN-γ）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）和趋化因子（如巨噬细胞炎症蛋白-1β（mmp -1β）），也可供选用。

对于检测NK细胞的细胞毒性所用的多色流式细胞仪检测组套（panel），了解更多关于它的详细信息。

参考

Tognarelli S, Jacobs B, Staiger N, Ullrich E. Flow Cytometry-based assay for the monitoring of NK cell functions. J Vis Exp. 2016;(116):54615. doi:10.3791/54615
Shabrish S, Gupta M, Madkaikar M. A modified NK cell degranulation assay applicable for routine evaluation of NK cell function. J Immunol Res. 2016;2016:3769590. doi:10.1155/2016/3769590

仅供研究使用，不用于诊疗程序。