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编号:10258342
CHAK:一种新型的免疫杀伤细胞CHAK:A NEW KIND OF KILLER CELL
http://www.100md.com 《免疫学杂志》1999年第4期
     作者:成 军 杨守纯*7{)1e?, 百拇医药

    单位:解放军302医院传染病研究所基因治疗研究中心 北京 100039*7{)1e?, 百拇医药

    关键词:趋化因子 趋化因子激活的杀伤细胞 免疫调节 免疫治疗*7{)1e?, 百拇医药

    免疫学杂志990422摘 要 趋化因子分为CXC、CC、C和CX3C 4种。CC趋化因子可以诱导具有免疫杀伤活性的效应细胞,称为CHAK。CHAK的诱导与激活过程,与趋化因子受体介导的一系列信号转导过程有关。CHAK细胞作为一种新型的免疫杀伤细胞,在免疫调节、抗肿瘤免疫治疗中可能具有广阔的应用前景。*7{)1e?, 百拇医药

    趋化因子(chemokine)是由一系列分子量为8~10KDa、蛋白质一级结构同源性在20%~90%之间、对各种炎症细胞具有趋化作用的细胞因子组成的一个超家族[1]。在炎症过程中,趋化因子的主要功能就是选择性趋化和激活炎性细胞,引导其准确到达炎症发生位点,并发挥其生物学作用[2]。近年来的研究表明:某些类型的趋化因子还能够诱导杀伤细胞的活性。与淋巴细胞激活的杀伤(LAK)细胞相对应,Maghazachi等[3]形象地将趋化因子激活的杀伤细胞称为CHAK(Chemokine-activated killer)。CHAK细胞将在抗肿瘤、抗病毒免疫中发挥重要作用,已成为一种新型的免疫杀伤细胞。*7{)1e?, 百拇医药

    1 诱导CHAK细胞的趋化因子种类*7{)1e?, 百拇医药

    在趋化因子的蛋白质一级结构中,有4个位点上的半胱氨酸残基是高度保守的,根据趋化因子一级结构中半胱氨酸残基的位点及其周围的结构特点,将趋化因子分为4类[4]:第一类趋化因子称为CXC或α趋化因子,其一级结构中氨基端的2个半胱氨酸残基之间存在着一个氨基酸残基;第二类趋化因子称为CC或β趋化因子,其一级结构中氨基末端的2个半胱氨酸相邻;第三类趋化因子称为C型趋化因子,其一级结构中只保留了趋化因子分子结构中4个保守的半胱氨酸残基的第2和第4个,目前仅发现了淋巴趋化素(lymphotactin)一种趋化因子符合这一结构特点[5];最后一种称为CX3C趋化因子,也就是说在其氨基末端的2个半胱氨酸之间有3个氨基酸残基,目前也仅发现一种CX3C趋化因子[6]。各类趋化因子如表1所示。*7{)1e?, 百拇医药

    表1 趋化因子分类

    Tab 1 Classification of chemokines.ky, 百拇医药

    CXC.ky, 百拇医药

    CC.ky, 百拇医药

    C.ky, 百拇医药

    CX3C.ky, 百拇医药

    IL-8.ky, 百拇医药

    RANTES.ky, 百拇医药

    Lymphotactin.ky, 百拇医药

    Fractalkine.ky, 百拇医药

    NAP-2.ky, 百拇医药

    I309(TCA3).ky, 百拇医药

    ENA-78.ky, 百拇医药

    MIP-1α.ky, 百拇医药

    GROα.ky, 百拇医药

    HCC1.ky, 百拇医药

    GROβ.ky, 百拇医药

    MIP-1β.ky, 百拇医药

    GRO γ.ky, 百拇医药

    MCP-1.ky, 百拇医药

    IP-10.ky, 百拇医药

    Eotaxin.ky, 百拇医药

    GCP-2.ky, 百拇医药

    MCP-2.ky, 百拇医药

    SDF-1.ky, 百拇医药

    MCP-3.ky, 百拇医药

    PF4.ky, 百拇医药

    M1G.ky, 百拇医药

    能够诱导CHAK细胞的趋化因子可能是多种多样的,但目前关于能够诱导免疫细胞激活、产生CHAK细胞的趋化因子却主要集中在CC趋化因子,即β趋化因子,如RANTES、MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和TCA3等方面。Maghazachi等[3]应用MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES等CC趋化因子进行诱导,能够产生与LAK细胞不同的细胞毒效应细胞并首次提出CHAK这一新概念。Taub等[7]也同样以MIP-1α、MIP-1β、RANTES和MCP-1等CC趋化因子诱导成功CHAK细胞活性。但与前者不同的是:其不仅诱导出自然杀伤(NK)细胞的CHAK活性,而且还提高了细胞毒T淋巴细胞(CTL)的细胞毒性,但对于LAK细胞以及抗体依赖的细胞毒性(ATCC)则没有影响。Taub等[8]和Murphy等[9]的研究表明:CC趋化因子MCP-1、MIP-1α、MIP-1β和RANTES的确可以激活T淋巴细胞。除了这些趋化因子之外,MCP-2、MCP-3、I309(TCA3)等CC趋化因子以及IL-8、IP-10等CXC趋化因子对NK细胞也具有激活作用。作为C趋化因子类型中唯一成员的淋巴趋化素(lptn),可以促进CD4+淋巴细胞对肿瘤组织的浸润,虽然lptn自身不具备抗肿瘤的生物活性,但与白细胞介素-2(IL-2)协同可以产生更强的抗肿瘤活性[10]

    2 CHAK细胞激活的机制x#7.:(, http://www.100md.com

    在炎症和组织损伤位点中,炎性细胞的参与是一个重要的环节,不仅在数目上增多,而且由静止状态转变为激活状态。炎性细胞数目的增多,一方面是由于趋化因子的表达,吸引血流中的炎性细胞移行、聚集到炎症和组织损伤位点上,另一方面也是由受到一些生长因子的刺激作用,从而促进效应细胞的增殖,使其数目进一步增多。Turner等[11]从人的外周血中纯化到T淋巴细胞,以抗-CD3和CHO-B7+分别或共同进行刺激:抗-CD3、CHO-B7+分别进行刺激时,上清中分泌CC趋化因子RANTES的水平都没有明显的升高;但以抗-CD3、CHO-B7+共同刺激时,T细胞培养上清中的RANTES表达水平显著上升,而且T细胞[3H]胸腺嘧啶的掺入水平也相应显著升高。但以抗RANTES的特异性抗体对受到抗-CD3和CHO-B7+刺激的T细胞培养上清中所产生的RANTES进行中和以后,T淋巴细胞受到抗-CD3、CHO-B7+共刺激以后的增殖反应则受到显著的抑制。这一研究表明,CC趋化因子RANTES对T淋巴细胞的增殖具有显著的促进作用。Taub等[8]的研究结果也表明,MIP-1α、MIP-1β、MCP-1和RANTES等具有促进人T细胞增殖的作用,但这些T细胞必须事先受到抗-CD3抗体的激活,而对于受到PMA刺激的人T细胞则没有增殖促进作用。x#7.:(, http://www.100md.com

    Ca2+作为第二信使,在细胞的激活过程中发挥着十分重要的作用。在CC趋化因子激活的杀伤细胞的形成过程中,细胞内Ca2+浓度的变化也是一个关键的环节。Turner等[12]以人的单核细胞和THP-1细胞系作为靶细胞,研究了受到MCP-1这种CC趋化因子的刺激时细胞中Ca2+水平的变化。结果表明:人单核细胞与THP-1细胞系受到MCP-1刺激以后,细胞内Ca2+水平即显著升高,而且Ca2+水平的升高也是MCP-1剂量依赖性的。Loetscher等[13]的研究结果表明:MCP-1、MCP-2、MCP-3、MIP-1α、MIP-1β和RANTES所有这些CC趋化因子都能引起NK细胞内快速、短暂的细胞内Ca2+水平升高,其中MCP趋化作用因子诱导细胞内Ca2+水平变化的能力更强,而I309、IL-8和IP-10则无此作用效果。另外,Saito等[14]的研究结果表明:嗜酸性粒细胞受到RANTES的作用以后,可以导致Ca2+激活的K+离子通道的开放。

    CC趋化因子能够结合的受体分子类型有交叉和重叠,包括CC CKR1、CC CKR2B、CC CKR5、DARC以及HCMV US28等[4]。CC趋化因子所产生的刺激信号就是通过这些7段跨膜受体转导进入细胞的,而这些受体分子又都是G-蛋白相关性的受体分子。因此,CC趋化因子对效应细胞的激活、CHAK细胞的形成,都与G蛋白的信号通路有关[15]。G-蛋白是由鸟嘌呤核苷调节的蛋白的大型超家族的一部分,主要由α、β、γ3个亚单位组成,每种G-蛋白分子的差别就是α亚单位结构的不同。到目前为止,共发现了20余种不同的Gα蛋白形式:分为对腺苷酸环化酶具有激活作用的Gs、对腺苷酸环化酶具有抑制作用的Gi,对Ca2+、Cl-或K+离子通道具有激活作用的有Go,还有Gg、Gz等[16]。AI-Aoukaty等[17]的研究表明,不同的CC趋化因子通过不同的CC趋化因子受体,对不同的G-蛋白进行调节。以抗-Gs、抗-Go和抗-Gz的抗体,可以阻断IL-2激活的NK(IANK)细胞对趋化因子MIP-1α、MIP-1β,以及RANTES等刺激作用的应答。抗-Gi抗体可以阻断IANK细胞对MCP-1或RANTES的应答,但不影响IANK细胞对MIP-1α的应答。IANK细胞膜以抗-Gs、抗-Go和抗-Gz预处理,可以抑制IANK细胞膜受到MIP-1α、MCP-1或RANTES的刺激时的GTP结合和GTPase的活性。抗-Gi抗体仅能抑制MCP-1和RANTES刺激时的GTP结合和GTPase的活性,但却不影响MIP-1α诱导的G-蛋白信号转导。以抗G-蛋白抗体所识别的合成多肽,则可以逆转抗G-蛋白抗体的这些抑制作用。这些结果表明,MCP-1和RANTES受体与多种G蛋白的功能相偶联,MIP-1α受体与Gs、Go和Gz蛋白偶联,而与Gi无关。Luo等[18]的研究结果也表明,CC趋化因子TCA3对平滑肌细胞的激活过程中也与Gαi有关。RANTES对嗜酸性细胞Eol-1细胞系膜上的Ca2+、K+通道的开放作用,也与G蛋白的激活和相关的信号转导有关[14]?mto, 百拇医药

    Smith等[14]发现磷脂酶C(PLC)的抑制剂U73122十分有效地阻断THP-1细胞系及人单核细胞在受到MCP-1刺激时的细胞内Ca2+水平升高,而与U73122结构类似的U73343,却不能抑制PLC活性,同时也不影响细胞在受到MCP-1刺激时细胞内Ca2+水平的升高。因而认为磷酸肌醇的代谢在细胞受到CC趋化因子刺激以后的信号转导过程中具有十分重要的作用。THP-1和单核细胞在受到MCP-1刺激之后,磷酸肌醇3-激酶(PI-3K)的活性升高,同时,PI-3K所催化的产物磷脂酰肌醇(3,4,5)二磷酸盐[PI(3,4)P2]以及磷脂酰肌醇(3,4,5)三磷酸盐[PI(3,4,5)P3]都是时间依赖性和剂量依赖性的方式升高。同时,受到MCP-1刺激以后,细胞内磷脂(PtdoH)水平也发生了显著的变化,这些都是PLC和磷脂酶D(PLD)等激活的结果。进一步的研究表明:PtdoH的变化与细胞内Ca2+浓度的变化是平行的,因而认为主要是PLC发挥着重要调节作用。所以MCP-1趋化因子的信号转导通路至少包括PLC和PI-3K两条不同的路径。

    粒细胞与单核细胞受到CXC和CC趋化因子的刺激以后,释放颗粒酶的胞吐(exocytosis)作用是一种重要的应答方式。Loetscher等[13]研究了人外周血NK和CD8+T细胞受到MCP-1和RANTES等刺激时的颗粒酶A和N-乙酰-β-D葡糖胺酶的胞吐过程。当细胞受到MCP-1和RANTES的刺激后,两种胞吐颗粒酶的迅速释放上升,5min内达到高峰。CHAK细胞的细胞毒作用,在很大程度上也依赖于颗粒酶的胞吐作用。np!+^fx, 百拇医药

    3 CHAK细胞的应用前景np!+^fx, 百拇医药

    作为一种新型的免疫杀伤细胞,CHAK将在免疫调节、抗肿瘤免疫和抗病毒免疫应答中发挥重要作用。Maghazachi等[3]以MIP-1α、MIP-1β、MCP-1或RANTES等诱导人外周血单个核细胞成为新型的CHAK细胞,这种CHAK细胞对于NK敏感的K562靶细胞以及NK不感染的Raji细胞具有杀伤作用,而且这种杀伤作用与IL-2诱导的LAK细胞的杀伤活性相似。IL-2主要是激活CD4+和CD8+细胞而成为LAK细胞,但在这项研究中发现:趋化因子对这两种细胞没有诱导杀伤细胞的活性。MIP-1α、MCP-1和RANTES等CC趋化因子对CD56+细胞具有很强的诱导作用,而且CHAK细胞的杀伤活性也主要是CD56+细胞激活以后的杀伤活性。np!+^fx, 百拇医药

    CHAK细胞类型却不仅仅限于NK细胞的激活,CC趋化因子也可以诱导CD8+T细胞,成为CHAK细胞。以小鼠H-2kb反应性CTL克隆30和人CD8+T细胞克隆C6B9作为效应细胞,经CC趋化因子MIP-1α、MCP-1和RANTES诱导以后,分别可以杀伤带有kb抗原表位的小鼠EL-4和人M548细胞等肿瘤细胞系。诱导的CHAK细胞的杀伤活性是趋化因子剂量依赖性的,其有效作用范围是1~100ng/ml。CHAK细胞在抗肿瘤免疫治疗中可能具有广阔的实际应用前景。 第一作者:男,35岁,博士,副主任医师np!+^fx, 百拇医药

    参考文献np!+^fx, 百拇医药

    1 Horuk R.Molecular properties of the chemokine receptor family.Trends Pharmacol Sci,1994,15:159

    2 Howard OMZ,Ben-Baruch A,Oppenheim JJ.Chemokines:Progress toward identifying molecular target for therapeutic agents.Trends Biotech,1996,4:46ym[88, http://www.100md.com

    3 Maghazachi AA,AI-Aoukaty A,Schall TJ.CC chemokines induced the generation of killer cells from CD56+ cells.Eur J Immunol,1996,26:315ym[88, http://www.100md.com

    4 Power CA,Wells TNC.Cloning and characterization of human chemokine receptors.Pharmacol Sci,1996,17:209ym[88, http://www.100md.com

    5 Kelner GS,Kennedy J,Bacon KB,et al.Lymphotactin:A cytokine that represents a new class of chemokine.Science,1994,266:1395ym[88, http://www.100md.com

    6 Bazan JF,Bacon KB,Hardlman G,et al.A new class of membrane-bound chemokine:with a cx3c motif.Nature,1997,385:640ym[88, http://www.100md.com

    7 Taub DD,Ortaldo JR,Turcovski-Corrales SM,et al.β chemokine costimulate cytolysis,proliferation,and lymphokine production.J Leukol Biol,1996,59:81ym[88, http://www.100md.com

    8 Taub DD,Turcovski-corrales SM,Key ML,et al.Chemokines and T lymphocyte activation I.β chemokines costimulate human T lymphocyte activation in vitro.J Immunol,1995,156:2095

    9 Murphy WJ,Tinaan ZG,Asar O,et al.Chemokines and T lymphocyte activation Ⅱ facilitation of human T cell trafficking in severe combined immunodeficiency mice.J Immunol,1996,156:2104+'v-)37, http://www.100md.com

    10 Dilloo D,Bacon K,Holden W,et al.Combined chemokine and cytokine gene transfer enhances antitumor immunity.Nature Med,1996,2:1090+'v-)37, http://www.100md.com

    11 Turner L,Ward SG,Sansom D,et al.A role for RANTES in T lymphocyte proliferatin.Biochem Soc Trans,1996,24:935+'v-)37, http://www.100md.com

    12 Turner SG,Ward SG,Mckinnon M,et al.Stimulation of signal transduction pathways by MCP-1 in human monocytes and THP-1 cells.Biochem Soc Trans,1996,24:695+'v-)37, http://www.100md.com

    13 Loetscher P,Seitz M,Clark-Lewis I,et al.Activation of NK cells by CC chemokines,chemotaxis,Ca2+ mobilization,and enzyme release.J Immunol,1996,156:322+'v-)37, http://www.100md.com

    14 Saito M,Sato R,Hisatome I,et al.RANTES and platelet-activating factor open Ca2+-activated K+ and channels in eosinophils.FASEB J,1996,10:792+'v-)37, http://www.100md.com

    15 Neote K,DiGregorio D,Mak JY,et al.Molecolar cloning,functional expression,and signaling characte-ristics of a C-C chemokine receptor.Cell,1993,72:415+'v-)37, http://www.100md.com

    16 Birnbaumer L.G proteins in signal transduction.Annu Rev Pharmacol Toxicol,1990,30:675+'v-)37, http://www.100md.com

    17 AI-Aoukaty A,Schall TJ,Maghazachi AA.Differential coupling of CC chemokine receptors to multiple hete-rotrimeric G proteins in human interleukin-2-activated natural killer cells.Blood,1996,87:4235+'v-)37, http://www.100md.com

    18 Luo Y,DAmore PA,Dorf ME.β-chemokine TCA3 binds to and activates rat vascular smooth muscle cells.J Immunol,1996,157:2143+'v-)37, http://www.100md.com

    19 Simth RJ,Sam LM,Justen JM,et al.Receptor-coupled signal transduction in human polymorphonuclear neutrophils,effects of a novel inhibitor of phospholipase C-dependent processes on cell responsiveness.J Pharmacol Exp Ther,1990,253:688+'v-)37, http://www.100md.com

    (1998-04-22收稿;1998-11-30修回)(成 军 杨守纯)