新冠肺炎患者体内的NK细胞发生了哪些变化？
导语 / Introduction
新型冠状病毒肺炎的临床演变在很大程度上取决于宿主的抗病毒免疫反应，疾病的严重程度与过度或减弱的抗病毒反应相关：一是，受抑制的抗病毒反应将使病毒不受控制地复制；反之，过度的免疫反应带来的细胞因子风暴，将导致多器官破坏和功能障碍。
免疫细胞是参与抗病毒免疫的重要细胞，每一类免疫细胞都具有不同的保护机制。其中NK细胞在先天免疫反应和适应性免疫反应中发挥作用。NK细胞无需预先致敏，即可通过细胞毒性、抗体依赖性细胞毒性 (ADCC) 和细胞因子的产生发挥抗病毒和肿瘤细胞的作用。
那么，新冠病毒肺炎患者体内的NK细胞是否发生了哪些不为人知的变化，从而导致了不同的疾病反应和临床结果呢？
最近，乔治埃米尔帕拉德医科大学的研究者给出了结论，他们根据COVID-19患者中一种特殊的NK细胞亚群（CD16/CD56）的差异表达，评估了感染SARS-CoV-2患者的总自然杀伤 (NK) 细胞和不同NK细胞亚群的动态变化，该项题为“Dynamic Evaluation of Natural Killer Cells Subpopulations in COVID-19 Patients”的研究结果发表在《国际分子科学杂志》上。
文章截图
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来源：参考资料[1]
为了验证NK细胞亚群概况与疾病严重程度和结果相关联，研究者对感染 SARS-CoV-2 的患者的NK细胞亚群进行表征。该研究总共招募了 53 名患者，男性n = 27 (50.9%) 和女性n = 26 (49.1%) ( p > 0.5)。
NK细胞亚群
NK细胞在其表面表达多种标记物，这些标记物在调节其活性方面具有不同且重要的功能。最具代表性的标志物是 CD56，一种可以附着到靶细胞的粘附分子，以及CD16，FcγRIIIA 的受体，在介导 ADCC 中很重要。CD107a 是一种溶酶体膜蛋白，在主要组织相容性复合体 (MHC) 刺激后在NK细胞膜上表达，并反映细胞毒性和细胞因子分泌，而CD57是与杀伤免疫球蛋白样受体 (KIR) 一起表达的细胞成熟标志物。成熟的、功能性完整的NK细胞表达CD226，这是一种参与靶向识别的粘附分子，以及根据宿主的MHC定制的 KIR，可调节NK细胞的活性。
人NK细胞亚群主要根据 CD56 和 CD16 的表达强度分为两个主要类别。在本文中，研究者将考虑以下四种类型的NK细胞：
CD16-CD56 +/++细胞毒性差，但细胞因子产生能力高，具有分泌表型；
CD16+CD56++代表具有分泌和细胞溶解特性的NK细胞亚群；
CD16+CD56+细胞具有强大的细胞溶解活性，代表了大多数循环NK细胞；
CD16++CD56-是NK细胞的另一种亚型，在不同类型的感染中具有潜在作用，尤其是在 HIV 感染的患者中。
图2.所有患者、幸存者和非幸存者入院时的NK细胞亚群分析
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来源：参考资料[1]
非幸存者的NK细胞总数下降
在本研究中，非幸存组中有患有严重疾病的老年患者，这并不奇怪。因为在这个年龄组中，先天（NK细胞功能失调和IFN合成能力受损）和适应性免疫都会经历免疫衰老。
研究者提到在另一项单细胞免疫分析研究中，也强调了早期无症状与中度/重度 SARS-CoV-2 感染患者之间免疫细胞的区别。虽然没有发现幸存者与非幸存者的 CD16-CD56++ NK 细胞比例有任何差异，但在幸存者组中，入院时主要细胞因子产生者更高。这与上述说法一致，可以转化为一个事实，即在 SARS-CoV-2 感染的早期阶段，产生足够的IFN会降低病毒载量和复制。
图2.COVID-19患者免疫细胞分布及细胞因子/趋化因子表达。
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来源：参考资料[2]
相反在非幸存者组中，这些NK细胞亚群在感染的早期阶段比例较低，而在感染后第10天时比例较高 ( p = NS)。这与不利的结果一致。众所周知，晚期病毒感染期间合成 IFN 会增强炎症反应和细胞因子风暴（晚期CD16-CD56++NK细胞增加加剧病情恶化）。
不过，在NK细胞绝对计数或溶解细胞（CD16+CD56+和 CD16++CD56-亚型）的百分比方面，幸存者和非幸存者之间没有差异。但在所有患者中，无论疾病结果如何，CD16+CD56+细胞都显着逐渐减少。这与之前华中科技大学同济医学院同济医院检验科的研究者得到的研究结果一致。他们动态分析了 COVID-19 患者免疫细胞的进化情况，发现在出现死亡结局的患者中，NK 细胞总数逐渐下降，而在幸存者中，NK细胞从发病到晚期不断增加。
图2.COVID-19期间的细胞免疫反应。该图显示了不同发病时间存活和死亡的COVID-19患者的免疫反应特征（↑或↓分别表示所描述阶段的平均值较早期结果升高或降低）
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来源：参考资料[3]
由此可见，在形成免疫反应时，不仅NK细胞的数量很重要，而且细胞的功能也很重要。NK 细胞的数量和功能与 COVID-19 的进展有关，这些特征在严重的 SARS-CoV-2 感染中受到更频繁的影响。在SARS-CoV-2 感染的受试者中，NK 细胞数量减少与病毒载量居高不下、抗体反应减弱和存活率降低相关。
研究者还注意到CD16-CD56+/++NK细胞亚群在疾病进展过程中表现出反向进化，在幸存者中逐渐减少，在非幸存者中增加。但它们根本不具备的细胞溶解活性。CD56++NK细胞是细胞因子的主要生产者，在调节免疫反应中具有重要作用。它们产生细胞因子的标志是 INF-γ，这是一种在调整早期病毒免疫反应中很重要的细胞因子。幸存者的这种趋势可能与疾病早期阶段分泌IFN 对于快速病毒清除的重要作用相一致，而在非幸存患者中，分泌性（CD56++NK）NK 数量的增加会增强炎症反应，产生有害结果。
图2.所有患者、幸存者和非幸存者入院时的 NK 细胞亚群分析
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来源：参考资料[1]
不过总的来说，在幸存者和非幸存者中，整个研究阶段的总NK数量和CD16+CD56+NK 亚型在各个时段都呈现显着下降趋势，入院时数值最高，研究方案结束时（第 10 天）最低。在所有动态分析的时间点，ICU和非ICU患者的NK细胞百分比没有差异，但与 COVID-19 患者相比，健康对照组的NK细胞明显更高。
该研究仍有一些局限性，仍然需要进一步研究将阐明在不同变体或病毒株感染的背景下，对 NK 细胞的进化以及疾病结果的影响。
参考文献
[1] doi.org/10.3390/ijms231911875.
[2]Ricci, D.; Etna, M.P.; Rizzo, F.; Sandini, S.; Severa, M.; Coccia, E.M. Innate immune response to sars-cov-2 infection: From cells to soluble mediators. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22, 7017.
[3]Wang, F., Hou, H., Yao, Y. et al. Systemically comparing host immunity between survived and deceased COVID-19 patients. Cell Mol Immunol 17, 875–877 (2020).