三、自然杀伤细胞
自然杀伤细胞（natural killer cell，NK）是一群非依赖于抗原特异性受体，通过表达称为细胞杀伤受体的膜分子，发挥杀伤作用的淋巴细胞。NK细胞也是一群异质性的细胞群体，与不同生物学作用（抗感染、抗肿瘤、免疫调节等）相联系。
（一）NK细胞的发生发育、表面标志、亚群
1．起源和发育 NK细胞主要从造血干细胞CD34＋HSC分化而来，分为3个阶段：NK前体细胞（NKp）、未成熟NK细胞（iNK）和有功能的成熟NK 细胞（mNK）。其发育依赖骨髓基质微环境，主要提供NK发育分化必需的多种细胞因子及黏附分子，例如IL-15对NK发育成熟具有非常关键的作用。
NK细胞除可在骨髓中发育成熟外，其前体细胞还可以进入次级淋巴组织（如淋巴结、扁桃体、肠道相关淋巴组织），以及肝脏、脾脏、胸腺等进一步发育成熟。
2．表面标志 NK 细胞表面的膜分子大多不具有特异性，在淋巴细胞中，NK 可表达CD56，而部分T细胞也表达该分子，因此人类NK 细胞的专一性标志为CD3－CD56＋。由于小鼠NK细胞不表达CD56，也未发现有类似于人类NK细胞的专一性标志。因此直至目前，可用于标识不同种属NK细胞的专一性标志尚未找到。
3．亚群 根据NK 细胞CD56表达密度的不同，可以分为CD56dim和CD56bright2个亚群。CD56dim主要存在于外周血中，表达中亲和力IL-2受体、CD16、KIR、LFA-1高表达，CD94／NKG2A低表达，CD56dim活化后以发挥细胞毒作用为主，仅有低水平细胞因子产生。CD56bright主要存在于次级淋巴组织，表达高亲和力IL-2受体，CD94／NKG2A、CD62L高表达，而CD16和KIR低表达，CD56bright活化后分泌多种细胞因子（IFN-γ、TNF-β、IL-10、IL-13、GM-CSF）发挥调节作用，但细胞毒活性相对较低。
根据NK细胞分泌细胞因子种类不同，可分为NK1和NK2，前者分泌IFN-γ等为主，对T细胞免疫应答有正向调控作用，后者分泌IL-13等为主，起负调控作用。
如前述，NK细胞可在不同脏器和组织中分化成熟，而外周血中的成熟NK 也可以向不同脏器趋化迁移。而研究发现，在一些特定组织器官还存在具有特殊表型和功能特点的NK细胞亚群，与其他组织和器官中的NK 有较大差异。例如：肝脏中存在一类表型为CD56brightEOMES＋的NK亚群，在黏膜系统中存在一类表型为CD56＋NKP44＋的亚群，而人类在怀孕期间在子宫蜕膜层可出现一类表型为CD56highCD16－的亚群。这些亚群的细胞毒作用均较弱，而其他功能尚未得到完全阐明。而存在于黏膜系统中的前述NK亚群，已有研究表明这类NK具有介导免疫细胞向黏膜迁移的功能。
（二）NK细胞的膜分子
1．NK细胞受体 NK细胞不表达抗原特异性受体，其识别和杀伤机制主要依赖于本身表达的抑制性受体和活化性受体与相应配体的作用，通过调控两者信号的相互平衡来实现。
（1）抑制性受体 NK细胞的抑制性受体有3类，分别归属于免疫球蛋白超家族的杀伤细胞免疫球蛋白样受体家族（killer cell immunoglobulin-like receptor，KIR），免疫球蛋白样转录体家族（Ig-like transcript，ILT），以及属于C型凝集素家族的杀伤细胞凝集素样受体家族（killer lectin-like receptor，KLR）。
归属于KIR的抑制性受体有2种：KIR2DL和KIR3DL，均为Ⅰ型跨膜蛋白，胞外区分别有2个或3个Ig样结构域（KIR2D或KIR3D），配体为靶细胞表面属于HLA-Ⅰ类分子的HLA-C（对应于KIR2DL），HLA-A／B（对应于KIR3DL），KIR2DL和KIR3DL胞内区均含有免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）。
归属于KLR的抑制性受体有2种：CD94／NAG2A／2B，分别由Ⅱ型膜分子CD94作为分子伴侣，与Ⅱ型膜分子NKG2家族的NKG2A 或NKG2B通过二硫键共价结合组成异二聚体，其配体为非经典HLA Ⅰ类分子HLA-E，NKG2A和NKG2B胞内区有2个ITIM。
归属于ILT的抑制性受体有一种：ILT2，胞外区有杀伤细胞Ig样功能区，配体为HLAⅠ类分子，ILT2胞内区含2个ITIM。
（2）活化性受体 NK细胞表达有与抑制性受体结构类似的活化性受体，分别是：归属于KIR的活化性受体KIR2DS和KIR3DS，其配体为HLA-Ⅰ类分子。归属于KLR的活化性受体CD94／NAG2C／E，其配体为非经典HLA-Ⅰ类分子HLA-E；NKG2D（该分子不带有伴侣分子CD94），其配体为HLA-Ⅰ类相关分子MIC A／B。
上述活化性受体与抑制性受体的主要区别是其胞内区不带有ITIM，但跨膜区有带正电的赖氨酸，可与DAP-12的胞内区ITAM 结合，传导活化信号。
NK细胞的活化性受体除上述分子外，还包括自然细胞毒性受体（NCR）和CD16。前者包括NKp46、NKp44、NKp30，可识别病毒或肿瘤细胞表面的特定分子，如血凝素、B7-H6等；后者作为IgG Fc受体，参与ADCC效应。
2．黏附分子受体 NK细胞表达的黏附分子受体包括有CD2、CD226、P1整合素和p2整合素等，可与靶细胞上的配体相互作用，促进NK细胞的活化。
3．细胞因子受体 NK 细胞表达诸多细胞因子受体，包括有IFNα／β、IL-2R、IL-12R、IL-15R、IL-18R、IL-21R等，这些受体对NK 的发育成熟、激活以及免疫效应的发挥起到关键作用，尤其是IL-15的信号刺激对NK的存活和成熟至关重要。(https://www.daowen.com)
4．趋化因子受体 静息状态的CD56brightCD16－NK 细胞高表达CCR5和CCR7，低表达CXCR1、CXCR2和CXC3R1；静息状态的CD56dimCD16＋NK细胞表达CXCR1、CXCR2、CXCR3、CXCR4和CX3CR，而不表达CC类趋化因子受体。不同的趋化因子通过与这些受体相互作用，可以调控NK细胞向不同组织迁移。
（三）NK细胞的免疫生物学作用
1．识别模式和激活机制
（1）教育和致敏 早期NK在发育过程中，需经历一个受“教育”的过程，其抑制性受体与正常自身靶细胞表面的配体相互识别，获得针对自身细胞的免疫耐受；然后表达细胞因子受体，接收环境中相应细胞因子的刺激信号，进一步发育成熟，成为有功能的“致敏”NK细胞。
以后当NK细胞与其他靶细胞相遇，即可通过感受相应配体对其抑制性受体和活化性受体的作用，决定是否被活化和发挥杀伤作用。
（2）“丧失自我”识别模式 当NK细胞遇到的靶细胞处于病理条件下，如肿瘤或病毒感染细胞，其MHCⅠ类分子，与正常细胞相比，处于下调或异常表达状态（丧失自我），NK细胞抑制性受体无法与之结合，则失去负调节信号，无法拮抗活化性受体收到的活化信号，从而NK细胞被激活，发挥杀伤效应。
图11-2 NK细胞的“自然杀伤”机制
（3）“诱导自我”识别模式 此模式是指当NK细胞遇到的靶细胞处于特定病理条件下，如理化刺激、感染、恶变、炎症等，高表达能与NK细胞活化性受体结合的配体（诱导自我），使得抑制性受体即使获得抑制性信号，依然无法与之拮抗，导致NK 被活化。例如：热休克因子在应急诱导条件下，可促进靶细胞MIC A等高表达，被NK活化性受体NKG2D识别，从而激活NK细胞。
2．杀伤机制
（1）ADCC途径 CD56dimCD16＋NK 细胞通过表面的CD16，与覆盖于靶细胞表面的IgG Fc结合，可迅速被激活，发挥杀伤靶细胞的作用，因此NK 是参与ADCC的主要效应细胞。
（2）穿孔素／颗粒酶途径 NK细胞被活化后，可释放胞内穿孔素，在靶细胞上形成穿膜“孔道”，导致细胞裂，而其所释放的颗粒酶即丝氨酸蛋白酶，可进一步进入靶细胞诱导凋亡。
（3）死亡受体途径 活化的NK细胞可以表达FasL或TNF-α，通过与靶细胞表面的Fas（CD95）或TNFR-1结合，介导靶细胞凋亡。
3．NK细胞的功能
（1）抗感染 NK细胞在抗病毒固有免疫应答中起重要作用，实验研究发现NK可以直接杀死感染疱疹病毒、流感病毒等的靶细胞，而且活性在感染早期即可达到高峰。临床研究也发现NK细胞活性降低或缺失会增加疱疹病毒的感染概率，而HIV 患者体内也发现NK细胞的功能异常或细胞缺失。
NK还可通过杀伤被分枝杆菌、李斯特菌、利氏曼原虫等感染的巨噬细胞，或通过释放细胞因子增强巨噬细胞杀伤活性，来发挥清除胞内寄生细菌及原虫的作用。NK 对真菌有直接杀灭作用，也可以分泌细胞因子活化中性粒细胞来抗真菌。
（2）抗肿瘤 NK细胞在抗肿瘤免疫监视中起重要作用，如：NK 细胞可通过识别发生“丧失自我”（MHC Ⅰ类分子缺失）或“诱导自我”（NK 活化性受体配体表达上调）的肿瘤细胞并予以杀伤，也可分泌多种具有抗肿瘤作用的细胞因子（IL-2、IL-12等）发挥抗肿瘤作用，另外NK还可以诱导肿瘤特异性T细胞免疫应答。临床研究显示，人外周血NK活性越低，恶性肿瘤的发生风险越大。
（3）免疫调节 NK细胞可以通过表达黏附分子和分泌细胞因子作用于其他免疫细胞发挥调节作用。例如：NK可以分泌IFN-γ和TNF-α促进DC成熟，表达MHC和共刺激分子，使之能更有效地提呈被NK 杀伤的靶细胞释放出的抗原；NK 也可以通过分泌IFN-γ增强CTL的活性。因此，NK细胞既可以参与固有免疫，也可以参与适应性免疫应答，起到桥梁作用。
NK细胞对免疫应答除了正向调控作用以外，也有负向调控作用。例如：NK可以杀死MHCⅠ类分子低表达的未成熟DC，也可通过识别活化T细胞表面的NK 活化性受体配体或分泌IL-10等杀伤或抑制T细胞，从而达到抑制免疫应答的作用。NK细胞通过上述机制，发挥对免疫应答的精细调节，维护机体的稳定。