自然杀伤细胞(Natural Killer cells, NK细胞)是淋巴细胞的一种,属于机体免疫系统的重要组成部分。NK细胞是一种大颗粒淋巴细胞,与T细胞和B细胞并列为第三大类淋巴细胞,约占血液中所有免疫细胞的15%。它们主要分布在血液、肝脏和脾脏中,是天然免疫系统的核心成员。NK细胞的独特之处在于其无需预先接触抗原就能识别并杀死靶细胞,且不受主要组织相容性复合体(MHC)的限制。这种特性使得NK细胞能够在免疫应答的早期阶段迅速发挥作用,对病毒感染的细胞和肿瘤细胞进行快速清除。因此,NK细胞在机体的先天免疫防御中扮演着至关重要的角色。
一、NK细胞的发育
目前主流的NK细胞发育模型认为,自然杀伤细胞(NK细胞)起源于骨髓中的CD34+CD45RA+造血祖细胞(HPCs)。在骨髓中,这些HPCs通过共同淋巴样祖细胞(CLPs)和NK细胞前体(NKPs)逐步发展成为成熟的NK细胞。随后,这些成熟的NK细胞会迁移到外周血,形成常规NK细胞(cNK细胞),或者定居在特定组织中,成为组织驻留NK细胞(trNK细胞)。
trNK细胞的分化发生在多个组织部位,包括肺、胸腺、肝脏、子宫、皮肤、皮下脂肪组织和肾脏。在不同组织中,NK细胞展现出不同的表型特征和功能特性,形成了NK细胞在不同成熟阶段的多样化。即使在同一器官或同一组织内,NK细胞也表现出高度的异质性,这意味着它们能够适应各种微环境并执行多种免疫功能。这种多样性和异质性使得NK细胞能够在机体的不同部位发挥其独特的免疫保护作用。
二、NK细胞的分类
NK细胞通常被定义为CD3-、CD56+的细胞。根据表面蛋白CD56和CD16的表达情况,NK细胞可以分为两类:
①:CD56高表达(CD56hi)且CD16低表达或不表达(CD16-):这类NK细胞主要负责免疫调节和细胞因子的产生。它们在全部NK细胞中约占10%。
②:CD56低表达(CD56low)且CD16高表达(CD16+):这类NK细胞具有较强的细胞毒性作用,能够直接杀伤靶细胞。它们在全部NK细胞中占约90%。
这种分类反映了NK细胞在功能上的多样性,其中CD56lowCD16+亚群主要执行细胞毒性功能,而CD56hiCD16-亚群则更多参与免疫调节和细胞因子的分泌。
三、NK细胞检测指标选择
NK细胞的鉴定通常依赖于特定的表面标志物:
Human:CD3-CD56+CD16 +/-
CD3-:排除T细胞,特别是NKT细胞(CD3+CD56+)。
CD56+:NK细胞的标志性表面蛋白。
CD16 +/-:部分NK细胞表达FcγRIIIA(CD16),这是识别抗体结合靶细胞的重要受体。
根据CD56和CD16的表达水平,人NK细胞可以进一步分为两个主要亚群:
①CD3-CD56dimCD16bri:
高细胞毒活性:这个亚群占外周血NK细胞的大部分(约90%),具有强大的细胞毒性功能,能够直接杀伤靶细胞。
特征:CD56低表达(dim),CD16高表达(bri)。
②CD3-CD56briCD16dim:
分泌细胞因子:这个亚群占比较小(约10%),主要负责产生各种细胞因子,参与免疫调节。
特征:CD56高表达(bri),CD16低表达或不表达(dim)。
Mouse:CD3e-CD49b+NK1.1+NKP46+
CD3e-:排除T细胞。
CD49b+:也称为DX5,是NK细胞的一个常见标志。
NK1.1+:这是NK细胞的另一个重要标志,在NK细胞发育的早期阶段就开始表达。
NKP46+:即自然细胞毒性受体1(NCR1),也是NK细胞的一个特异性标志。
常规NK细胞检测时,通常使用CD49b+,NK1.1+,NKP46+等阳性指标来判断NK细胞群的比例。其中,NK1.1在NK细胞发育的最早期就开始表达,因此使用NK1.1作为标志物可以更全面地检测到不同发育阶段的NK细胞。选择这三个标志物中的任何一个都可以有效识别和定量NK细胞群。
小鼠NK细胞可以根据其发育和功能差异分为不同的亚群,这些亚群可以通过表面标志物CD11b和CD27的表达水平来区分:
CD11blowCD27low:这是NK细胞发育的最早阶段。
CD11blowCD27high:代表未成熟的NK细胞亚群。
CD11bhighCD27high:这一亚群主要负责分泌细胞因子。
CD11bhighCD27low:这是具有高细胞毒活性的成熟NK细胞亚群。
四、常用NK细胞功能检测指标
1.活化水平
CD107a:CD107a(LAMP-1)的表面表达是NK细胞脱颗粒和活化的标志。当NK细胞被激活时,CD107a会出现在细胞表面,因此可以通过流式细胞术检测其表达来评估NK细胞的活化状态。
2.自然杀伤
1)脱颗粒途径:
Granzyme B:一种丝氨酸蛋白酶,与穿孔素一起进入靶细胞,诱导靶细胞凋亡。
Perforin:形成孔道,使Granzyme B等分子进入靶细胞,导致细胞裂解和凋亡。
2)凋亡诱导配体途径:
Fas/FasL:Fas配体(FasL)结合到靶细胞上的Fas受体,触发凋亡信号。
TRAIL/DR4 DR5:肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(TRAIL)通过与其受体DR4和DR5结合,诱导靶细胞凋亡。
TNF/TNFR:肿瘤坏死因子(TNF)与其受体(TNFR)结合,也可以诱导细胞凋亡。
3.细胞因子合成和分泌
IFN-g,GM-CSF等,活化Mf,诱导Th0®Th1,Ig类别转换;IL-10,TGFβ等导致免疫耐受。
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免疫细胞亚群的流式配方方案
流式抗体推荐 | |||
种属 | 细胞群 | 流式抗体搭配 | 货号 |
Human | T/B/NK细胞群检测 | CD45-PerCP | PCP-30039 |
CD3-FITC | FITC-30004 | ||
CD16-PE | PE-30061 | ||
CD56-PE | PE-30008 | ||
CD19-APC | APC-30066 | ||
Human | Th1/Th2 细胞群检测 | CD3-PerCP/Cyanine5.5 | PCP55-30004 |
CD4-FITC | FITC-30005 | ||
IFN-γ-PE | PE-30053 | ||
IL4-APC | APC-30043 | ||
Mouse | Th1/Th2 细胞群检测 | CD3-PerCP/Cyanine5.5 | PCP55-30002 |
CD4-FITC | FITC-30001 | ||
IFN-γ-PE | PE-30074 | ||
IL4-APC | APC-30026 | ||
Human | Treg细胞群检测 | CD4-FITC | FITC-30005 |
CD25-PE | PE-30035 | ||
CD127-APC | APC-30033 | ||
Mouse | Treg细胞群检测 | CD4-FITC | FITC-30001 |
CD25-PE | PE-30017 | ||
FOXP3-APC | APC-30055 |