关于NK细胞耗竭、B细胞耗竭与T细胞耗竭异同的综述报告

作者： Kevin Roe，来自美国加利福尼亚州圣何塞，已退休。 发表信息： 本文为一篇综述，于2022年发表在期刊 Immunology 上（第166卷，第155-168页）。

本综述系统性地探讨了淋巴细胞耗竭领域的研究现状，特别是对研究较少的自然杀伤细胞耗竭和B细胞耗竭进行了深入分析，并与研究较为透彻的T细胞耗竭进行了全面比较。

一、 研究背景与概念辨析

该综述的首要贡献在于对淋巴细胞功能障碍的几个相关但本质上不同的概念进行了明确区分。作者指出，淋巴细胞耗竭常与失能、细胞衰老和抑制等状态混淆，因为它们存在显著的重叠相似性。为了后续讨论的清晰性，文章首先定义了这四种状态：

• 淋巴细胞耗竭（Lymphocyte Exhaustion）：被定义为由慢性感染或癌症导致的持续性抗原刺激，引发的淋巴细胞功能进行性丧失和增殖能力降低的状态。
• 淋巴细胞失能（Lymphocyte Anergy）：一种功能性的低反应状态，指淋巴细胞在遭遇抗原后，因激活受体刺激不足而不能增殖，且不能有效产生主要生长因子或炎性细胞因子。
• 细胞衰老（Cellular Senescence）：一种由癌基因激活、DNA端粒降解、表观基因组改变或活性氧等应激刺激引起的永久性G1期细胞周期停滞，旨在限制细胞寿命和复制。衰老细胞仍能存活，并分泌多种促炎因子，形成所谓的衰老相关分泌表型。
• 淋巴细胞抑制（Lymphocyte Suppression）：由外部非抗原性因素导致的细胞功能障碍，例如组织缺氧、神经内分泌激活、促炎前列腺素、调节性T细胞和髓源性抑制细胞等的作用。

作者强调，淋巴细胞耗竭并非一种简单的二元状态，而是由不同水平和持续时间的连续抗原刺激诱导的、具有严重程度谱系的渐进过程。这一观点为理解该领域的复杂性奠定了重要基础。

二、 自然杀伤细胞耗竭的特征

与T细胞耗竭有较为明确的定义不同，学界对自然杀伤细胞耗竭的定义尚未达成共识。常规NK细胞寿命短且缺乏抗原特异性，其耗竭可能不如其他功能障碍重要。然而，文章重点关注了具有适应性免疫特征的长寿命适应性NK细胞。这类细胞在巨细胞病毒等感染中可长期存在，拥有记忆回忆能力和一定的抗原特异性，因此更可能发生由慢性激活引起的耗竭。

• 表型与功能特征：耗竭的NK细胞表现出功能受损，具体表现为脱颗粒标志物溶酶体相关膜蛋白-1表达下降，细胞因子干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α的产生减少，以及细胞毒性分泌物穿孔素和颗粒酶的产量降低。在转录因子层面，观察到T-box转录因子eomesodermin和T-bet的表达显著下降，这两个因子对NK细胞的成熟和功能至关重要。
• 受体表达失衡：NK细胞耗竭的核心特征是其表面激活性和抑制性受体表达的失衡。抑制性受体的表达普遍增高，而激活性受体的表达则降低。
  • 抑制性受体：文章列举了多个与NK细胞耗竭相关的抑制性受体，其中最受关注的是T细胞免疫球蛋白和ITIM结构域蛋白，多项小鼠肿瘤模型研究表明，TIGIT是功能障碍性NK细胞的关键标志物，阻断TIGIT可逆转NK细胞耗竭并产生显著的抗肿瘤效果。其他重要的抑制性受体还包括淋巴细胞激活基因-3、T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域-3以及CD96。关于程序性细胞死亡蛋白1是否为NK细胞耗竭的标志物，学界存在高度争议，一些研究并未在肺癌和黑色素瘤患者的NK细胞上检测到PD-1的表达差异。
  • 激活性受体：耗竭的NK细胞表面，多种激活性受体的表达会下调，包括NKG2D、DNAX辅助分子-1、CD16以及自然细胞毒性受体NKp30、NKp44、NKp46。这些受体的下调直接削弱了NK细胞识别和杀伤靶细胞的能力。

三、 B细胞耗竭的特征

B细胞耗竭本质上是指在慢性疾病或慢性/潜伏病原体感染下，正常B细胞功能受到抑制的状态。这种抑制可能是长期的，即使病原体清除后，B细胞的低增殖能力仍可能被持久性地编程。对B细胞耗竭的研究主要源于对人类免疫缺陷病毒感染者的观察。

• 组织样记忆B细胞：B细胞耗竭的一个关键标志是CD21表达缺失的成熟B细胞亚群的积累，这群细胞被称为组织样记忆B细胞。它们的表型特征为CD27⁻/CD21^low，增殖能力低下，表位多样性减少。这些细胞在HIV感染者外周血中大量扩增，且其累积不仅仅由高病毒载量引起，而可能与感染诱导的内在B细胞改变有关。
• 抑制性受体过表达：TLM B细胞表面高表达多种含有免疫受体酪氨酸抑制基序的抑制性受体，这些受体作为B细胞受体信号的负调控因子，抑制B细胞的激活和功能。
  • Fc受体样-4是其中最关键的抑制性受体之一，它在TLM B细胞上表达显著增加，并通过抑制BCR介导的钙动员和蛋白激酶通路激活，发挥深远的负调控作用。FCRL4的高表达被认为是HIV感染中B细胞抑制的核心。
  • 其他过表达的抑制性受体包括唾液酸结合性免疫球蛋白样凝集素-6、低亲和力IgG受体FcγRIIB (CD32b)、CD22、白细胞相关免疫球蛋白样受体-1、CD72、CD85d、CD85j以及PD-1。阻断FCRL4和Siglec-6等受体可恢复B细胞的增殖和细胞因子释放功能，证实了这些受体在维持耗竭状态中的作用。
• 非典型记忆B细胞与T-bet：除了病毒，疟原虫等寄生虫感染也能诱导B细胞耗竭，其特征是非典型记忆B细胞的扩增。这些细胞与TLM B细胞在受体表达谱上相似，如FCRL4、CD85j、CD11c表达升高，CD62L、CXCR5表达降低。进一步研究表明，表达转录因子T-bet的B细胞是应对胞内感染（包括HIV、丙型肝炎病毒、疟疾、结核病）的关键亚群，并在自身免疫病和衰老中扩增。这群T-bet⁺ B细胞表现出CD21低表达甚至不表达的特征，在小鼠中被称为“年龄相关B细胞”。它们的增殖依赖于Toll样受体的信号而非BCR信号。

四、 T细胞耗竭的特征

T细胞耗竭是研究最为广泛的一种，其定义是慢性感染或癌症中，由于持续性抗原刺激和炎症环境，导致T细胞功能进行性丧失，但可通过阻断检查点受体等外部调控通路恢复。T细胞耗竭的严重程度与抗原丰度和刺激持续时间正相关。

• 转录与表观遗传重构：T细胞耗竭不仅涉及功能性改变，更深层次上由核因子TOX等转录因子驱动，在转录和表观遗传层面发生了重构。
• 效应功能下降：耗竭的CD4⁺和CD8⁺ T细胞在效应功能上表现出阶梯式丧失。首先是白细胞介素-2的产生能力下降，随后是肿瘤坏死因子-α，最后是干扰素-γ的分泌能力丧失。同时，穿孔素和颗粒酶的分泌也减少，严重削弱了其杀伤能力。
• 多重抑制性受体共表达：T细胞耗竭的一个核心特征是其表面持续且高水平地共表达多种抑制性受体。这些受体包括PD-1、LAG-3、TIM-3、细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白-4、B和T淋巴细胞衰减因子、CD160和CD244。共表达的抑制性受体种类越多，T细胞的耗竭程度越严重。尽管PD-1是T细胞耗竭的标志，但TIM-3的高表达通常与严重的慢性病毒感染导致的耗竭相关。
• 细胞因子的调节作用：细胞因子在T细胞耗竭中扮演了双重角色。一方面，I型干扰素在感染早期对CD8⁺ T细胞激活至关重要，但其长期存在会诱导CD4⁺ T细胞耗竭，进而因缺少IL-21信号而加重CD8⁺ T细胞的耗竭。调节性T细胞通过分泌IL-10、IL-35和TGF-β，并充当IL-2的“接收器”以消耗环境中的IL-2，以此来维持T细胞耗竭状态。

五、 多淋巴细胞耗竭概念的提出与意义

本综述最具创新性的观点在于提出了多淋巴细胞耗竭这一新概念。作者指出，由于B细胞、NK细胞和T细胞在免疫防御中发挥互补作用，且导致耗竭的慢性持续性抗原刺激条件对这三类淋巴细胞都适用，因此理论上完全可能发生两种或三种淋巴细胞同时耗竭的情况。

• 概念定义：多淋巴细胞耗竭是指由同一癌症或病原体诱导的、涉及两种或多种淋巴细胞类型的并发性耗竭状态。
• 现实依据：文章提供了支持该构想的证据，例如，已有研究发现巨细胞病毒感染可分别与NK细胞耗竭和T细胞耗竭相关联，而恶性疟原虫感染的患者体内则同时存在B细胞和T细胞耗竭的表型证据。
• 临床意义：多淋巴细胞耗竭对免疫系统而言是灾难性的，可能使病原体或癌症几乎完全瘫痪关键的淋巴细胞防御体系。因此，作者推测，从进化角度看，某些具有操纵能力的病毒、细菌、真菌和原生动物寄生虫很可能已经演化出诱导多淋巴细胞耗竭的能力，以获得巨大的生存优势。这一框架为理解慢性感染和肿瘤免疫逃逸的复杂机制提供了全新的视角和未来研究方向。