人类CD56bright NK细胞通过短暂组织驻留与淋巴再循环维持稳态的机制研究

《Nature Immunology》：Transient tissue residency and lymphatic egress define human CD56bright NK cell homeostasis

本研究针对人类CD56bright NK细胞的组织驻留特性与再循环模式这一关键科学问题，通过整合人类肝移植队列、人源化小鼠模型和非人灵长类动物模型，结合淋巴液采样技术，首次揭示了CD56bright NK细胞通过淋巴系统进行短暂组织驻留与再循环的新模式。研究发现CD56bright NK细胞在稳态条件下可进入组织实质，而CD56dim NK细胞则主要局限于血管内；肝移植后供体来源的CD56bright NK细胞会随时间被受体细胞替代，这一过程受Runx3调控。该研究为理解人类NK细胞亚群的组织适应性提供了全新框架，对免疫细胞治疗具有重要指导意义。

　　

在人体免疫系统中，自然杀伤（NK）细胞如同忠诚的巡逻兵，时刻警惕着异常细胞和病原体的入侵。传统观点认为NK细胞是持续循环的免疫细胞，但近年研究发现某些NK细胞会长期"驻扎"在特定组织中，称为组织驻留（TR）NK细胞。这些组织驻留的免疫细胞构成了人体防御的第一道防线，然而科学家对它们如何在组织中"安家落户"、能"驻守"多久、以及是否还会"换防"等基本问题知之甚少。

特别令人困惑的是人类NK细胞中的CD56^bright亚群。这类细胞在不同人体组织中含量丰富，表面带有明显区别于血液中主要亚群CD56^dim的特殊标志，但它们是真的长期"定居"在组织中，还是只是短暂"访问"？它们如何进入组织，又是通过什么途径离开？这些问题一直困扰着免疫学家。

为了解开这些谜团，由Niklas K. Bj?rkstr?m教授领导的研究团队开展了一项跨物种的系统性研究，成果发表在《Nature Immunology》上。研究人员巧妙整合了多种研究手段：从人类肝移植患者样本中追踪免疫细胞的更替，利用人源化小鼠模型观察细胞在组织中的定位，通过非人灵长类动物模型验证细胞迁移规律，还罕见地采集到人体淋巴液样本进行分析。这种多管齐下的研究策略使得团队能够从不同角度验证他们的发现，确保结论的可靠性。

关键技术方法

研究采用肝移植患者队列（n=10）动态追踪供受体免疫细胞变化；使用MISTRG人源化小鼠模型通过静脉CD45抗体标记区分血管内外细胞；收集人类淋巴液样本进行表型分析；运用单细胞RNA测序技术解析肝移植后NK细胞转录组动态；通过CRISPR-Cas9基因编辑验证Runx3对组织驻留表型的调控作用；利用SIV感染猕猴模型研究炎症条件下NK细胞淋巴结归巢。

CD56^bright NK细胞在外周组织中含量丰富

研究人员首先通过高维流式细胞术全面绘制了人类多组织NK细胞图谱。结果显示，CD56^bright NK细胞在肝脏、脂肪组织、子宫等多个外周组织中占主导地位，而CD56^dim NK细胞则主要富集于外周血。更重要的是，不同组织来源的CD56^bright NK细胞表达独特的组织驻留标志组合：皮肤和皮下脂肪组织中表达皮肤淋巴细胞相关抗原，肝脏中高表达CXCR6，子宫中表达CD9和CD49a，扁桃体中表达CD103和CD49a。这些组织特异性标志表明CD56^bright NK细胞能够适应不同的组织微环境。

CD56^bright NK细胞在稳态条件下驻留于组织实质

为了直接验证不同NK细胞亚群的组织定位，研究团队使用了MISTRG人源化小鼠模型。通过静脉注射CD45抗体进行血管内标记，他们发现CD56⁺CD16^- NK细胞（相当于人类CD56^bright NK细胞）大部分位于血管外组织实质中，而CD56⁺CD16⁺ NK细胞（相当于人类CD56^dim NK细胞）主要存在于血管内。对人类肝脏不同血管区室的进一步分析显示，CD56^bright NK细胞在肝组织和肝窦血中富集，而在门静脉、肝静脉和中心静脉血中比例较低，表明它们主要通过非血管途径进行再循环。

移植后供体来源细胞是主要的肝脏免疫群体

肝移植为研究组织驻留免疫细胞的动态变化提供了独特模型。研究人员通过HLA分型区分供体和受体来源的免疫细胞，发现移植后6小时，肝脏中大部分免疫细胞（包括CD56^bright NK细胞）仍为供体来源；而一年后，供体来源的免疫细胞几乎完全被受体来源的细胞所替代。特别值得注意的是，少数长期存留的供体来源细胞主要是T细胞，而非NK细胞，提示不同淋巴细胞亚群在组织中的驻留时间存在差异。

浸润肝脏的受体细胞获得组织驻留转录组特征

单细胞RNA测序分析揭示了肝移植后NK细胞的动态变化。移植后6小时，供体来源的NK细胞主要聚集在表达组织驻留标志（如CD69、Eomes、ITGA1和CXCR6）的细胞簇中；而一年后，受体来源的NK细胞占据了主导地位，并且获得了类似的组织驻留转录组特征。这表明新浸润的NK细胞能够快速适应肝脏微环境，获得组织驻留特性。

Runx3参与人类TR NK细胞的形成

为了探索组织驻留表型形成的调控机制，研究人员分析了TR NK细胞的转录特征。发现RUNX3在肝脏TR NK细胞中高表达，而在循环NK细胞中表达较低。通过CRISPR-Cas9基因敲除实验证实，Runx3缺陷的CD56^bright NK细胞在TGFβ刺激下上调CD103的能力受损，表明Runx3在NK细胞组织驻留表型建立中发挥重要作用。

淋巴液中的CD56^bright NK细胞显示独特表型

研究团队通过分析淋巴液、淋巴结和组织的NK细胞，发现了两个明显的CD56^bright NK细胞亚群：一类表达Aiolos、Eomes、CXCR6和CD54，但不表达CD62L，主要存在于肝脏、肝引流淋巴结和输出淋巴液中；另一类表达CD62L，但低表达上述标志，主要存在于血液和扁桃体中。这种表型分布提示前者代表从外周组织经淋巴管再循环的TR NK细胞，后者则为直接从血液进入淋巴结的循环NK细胞。

淋巴结出口阻断降低血液中CD56^bright NK细胞数量

为进一步验证CD56^bright NK细胞的再循环途径，研究人员分析了多发性硬化症患者使用FTY720（一种阻止淋巴细胞从淋巴结释放的药物）治疗前后的NK细胞变化。发现治疗后血液中CD56^bright NK细胞数量显著下降，而CD56^dim NK细胞数量保持稳定，进一步支持CD56^bright NK细胞主要通过淋巴系统进行再循环的观点。

炎症条件下细胞毒性NK细胞进入淋巴结

在稳态条件下，CD56^dim NK细胞主要局限于血管内，但研究人员想知道在炎症情况下这一规律是否改变。通过SIV感染猕猴模型，他们发现病毒反弹期间，淋巴结中CD56^dim NK细胞比例增加，且这些细胞高表达颗粒酶B，低表达CD69。静脉CD45抗体标记实验证实这部分细胞确实进入了淋巴结实质，表明在炎症条件下，细胞毒性NK细胞能够获得组织浸润能力。

研究结论与意义

这项研究系统阐明了人类NK细胞亚群的组织分布、动态行为和再循环模式，建立了理解人类NK细胞组织适应性的新框架。研究首次证实CD56^bright NK细胞是短暂组织驻留的亚群，通过淋巴系统进行再循环，并在整个迁移过程中保持稳定的组织印记表型。相反，CD56^dim NK细胞在稳态下局限于血管内，仅在炎症条件下才能进入组织。

该发现改变了我们对人类NK细胞生物学的传统认知，揭示了组织微环境对免疫细胞命运的深刻影响。Runx3在调控NK细胞组织驻留中的新功能为理解免疫细胞的组织适应性提供了分子基础。从临床角度看，这项研究对器官移植后免疫重建、肿瘤免疫治疗和感染性疾病防治都具有重要指导意义。理解免疫细胞如何在组织中"安家"和"换防"，将有助于我们开发更精准的免疫干预策略，为未来免疫治疗提供新思路。