背景
大约二十年前，在小鼠和人类中都发现了一类独特的T淋巴细胞群——自然杀伤T细胞（NKT细胞），因为它们共同表达T和NK细胞的标记。自此以后，这些细胞的表型得到了更充分的表征，其独特的个体发育和发育的细节也开始慢慢揭开神秘的面纱。此外，已经确定了几种可被NKT特异性结合的抗原，并已了解这些抗原如何被NKT细胞识别。迄今为止，已报道NKT细胞在许多不同类型的免疫应答的调节中起关键作用，包括了从自身耐受性和自身免疫的发展到对病原体和肿瘤的反应。然而，目前尚不清楚NKT细胞如何从一种免疫反应到另一种免疫反应中发挥如此明显不同的作用。因此，有必要充分了解NKT细胞如何被激活以及它们对免疫应答的活化结果。
什么是NKT细胞？
NKT细胞最初的定义是共表达αβT细胞抗原受体（TCR）和NK细胞受体的T淋巴细胞。但现在看来，这个定义不算特别准确。虽然绝大多数NKT细胞确实表达NK受体，但是其他非NKT细胞，例如活化的常规CD8 T细胞，也可以表达。此外，NKT细胞表达NK受体的水平随着它们的发育阶段、活化状态以及遗传背景而变化。基于它们的TCRα链、MHC限制和各种表面分子的表达，目前将NKT细胞分成多种亚型。小鼠和人类中研究最多且表征最清楚的NKT细胞是I型NKT细胞或iNKT细胞，这类细胞正是后面会深入总结的。iNKT细胞表达Vα14基因片段（人类中是Vα24）与Jα18基因片段重排形成的TCR，这些α链与有限的一组Vβ链共表达，在小鼠中主要是Vβ8.2、Vβ7和Vβ2，在人类中主要是Vβ11。然而，这些Vβ链在其CDR3组成上和与Jβ区段的结合方面都是高度多样化的。iNKT细胞识别由非多态性MHC I类分子CD1d呈递的糖脂抗原。经典TCR和CD1d分子的高度保守性使得不同种属间可发生交叉反应，例如小鼠iNKT细胞可识别人CD1d，反之亦然，表明iNKT细胞在免疫系统中可能非常重要。载有原型糖脂抗原（α-半乳糖神经酰胺，α-Galcer）的CD1d四聚体的开发代表了iNKT细胞研究的重大进展，这使得我们第一次可以仅基于CD1d /α-GalCer反应性明确鉴定iNKT细胞，而不需要考虑其它表型标记。研究发现，iNKT细胞在小鼠肝脏和骨髓中的比例最高，胸腺、脾脏和外周血中的数量也很多。在人类中，iNKT细胞的比例通常低得多，并且个体之间差异较大。大多数iNKT细胞表现出活化或记忆表型——CD69 +、CD62Llow、CD44high和CD122high，并且通常表达NK受体，例如NK1.1、NKG2D和Ly49标记。在小鼠中，iNKT细胞仅为CD4 +或CD4CD8双阴性（DN），而在人类中还可存在CD8 + iNKT。
iNKT细胞是如何发育而来的？
iNKT细胞在胸腺中发育。 它们不存在于裸鼠体内，不会在胸腺切除的小鼠体内发育，并且首先出现在胸腺中，比传统的T细胞出现稍晚。 iNKT细胞的不寻常的表型和功能属性表明它们的发育途径可能比较特殊。 最初，提出了两种模型来解释这种独特的淋巴细胞群的发展：第一个模型推测iNKT细胞来自专门的iNKT细胞前体。第二个模型提出iNKT细胞来自共同的T细胞前体，但是它们的发育路径与常规T细胞发育不同，是通过随机产生的TCR识别CD1d分子介导的正向选择发育而成。现在已经证实，iNKT细胞一开始与TCRαβ发育路径一致，只是在双阳性（DP）胸腺细胞阶段开始与常规T细胞分离。与常规T细胞一样，iNKT细胞发育需要识别自身抗原。限制性CD1d由胸腺中的DP胸腺细胞和上皮细胞表达。不过早期研究揭示，在DP阶段，是通过表达CD1d的DP细胞本身选择iNKT细胞，而不是通过驱动常规T细胞选择的上皮细胞进行。最近，证实DP-DP突触的同型相互作用产生“第二信号”，由信号传导淋巴细胞活化分子（SLAM）家族的两个成员Slamf1 [SLAM] ]和Slamf6 [Ly108]）构成，，从而导致适配器SLAM相关蛋白（SAP）和Src激酶Fyn的下游募集，这些蛋白先前被认为是iNKT细胞谱系扩增和分化所必需的。一旦iNKT细胞被正选择，它们就会在胸腺中扩增并发育成熟，最终形成活化的NK样表型。 该过程依赖于细胞因子受体、信号转导分子（例如Fyn、SAP）、转录因子（例如NFκB、T-bet、Ets1、Runx1、RORγ、Itk、Rlk、AP-1）和共刺激分子如CD28和ICOS的正确表达 。 大多数iNKT细胞在未成熟阶段（缺失NK1.1等NK受体）就离开胸腺组织，在外周完成其终末分化成熟。 然而，外周器官中这些NK1.1- iNKT细胞的相当大部分不能获得NK标记物的表达，因此实际上代表了功能上不同于其对应的NK1.1+胸腺成熟细胞。iNKT细胞从胸腺到外周的需要通过胸腺基质细胞表达的LTβ受体介导的淋巴毒素（LT）αβ信号传导，这种信号反过来调节胸腺髓质趋化因子的分泌。在外周组织驻留的iNKT细胞表达Sphingosine1-Phosphate 1受体（S1P1R），需要表达CxCR6用于肝脏定位。然而，许多iNKT细胞仍留在胸腺中，在那里成熟为NK1.1 +表型，并成为长期存活的驻留细胞。在不同发育阶段负责从胸腺输出/保留iNKT细胞的机制尚不清楚，还需要进一步关注。
iNKT能做什么？
在理解和预测体内iNKT细胞功能时，最令人困惑的问题可能是iNKT细胞在免疫反应过程中可以做许多不同类型的事情。 它们不仅具有快速和稳健地产生细胞因子和趋化因子的能力，而且正如其名称所暗示的那样，它们还具有杀死其他细胞的能力，见下图：
此外，它们也会影响许多其他免疫细胞，见下图：
1、产生细胞因子和趋化因子iNKT细胞最初被认为是具有NK标记的不常见T细胞群，在小鼠中，其具有注射抗CD3抗体后快速且稳健地产生IL-4的独特能力。后来的研究表明，虽然这种强大的IL-4产生能力是iNKT细胞的特征，但它肯定不是iNKT细胞能产生的唯一细胞因子。迄今为止，已显示iNKT细胞能产生IFN-γ和IL-4，以及IL-2、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13、IL-17、IL-21。TNF-α、TGF-β和GM-CSF。iNKT细胞还会产生大量的趋化因子。
静止期的iNKT高表达IL-4和IFNγmRNA，这是其被α-GalCer刺激后快速产生IL-4和IFN-γ的内在机制。有趣的是，已发现编码RNA结合蛋白的RNA识别基序家族成员TIA-1和TIAR的mRNA在iNKT细胞中富集，还发现编码趋化因子RANTES（CCL5）的mRNA在iNKT细胞中组成型表达，并且已经描述了在记忆“常规”T细胞中RANTES表达的转录后调节的类似机制。 总之，这些结果表明iNKT可能通过这种翻译机制至少在一定程度上调节其细胞因子分泌。
iNKT细胞还在转录水平调节其细胞因子产生。已知几种转录因子在常规T细胞中调节细胞因子基因转录（T-bet、GATA-3、NFκB、c-Rel、NFAT、AP-1），iNKT细胞也可表达T-bet和GATA-3转录因子，导致IFNγ和IL-4mRNA的转录调节。
2、细胞毒能力iNKT细胞表达高水平的颗粒酶B、穿孔素和FasL，与这些细胞的细胞溶解功能一致。体外测定已证明iNKT细胞具有以CD1d依赖性方式杀死抗原递呈APC的能力。此外，一些小鼠模型显示iNKT细胞在肿瘤监测和肿瘤排斥中起重要作用。然而，尚不清楚体内iNKT细胞溶解活性是否是肿瘤监测和排斥成功的关键。在一些肿瘤模型中，iNKT细胞产生的IFNγ明显有助于NK细胞的活化，从而产生强大的抗肿瘤反应。同样，最近的研究表明，iNKT细胞识别并响应细菌抗原并参与细菌清除，iNKT细胞产生的IFNγ对该过程也是至关重要的。在单核细胞增生李斯特菌的研究中，将iNKT细胞过继转移到缺乏iNKT细胞和NK细胞的Rag-/- γc-/- 受体中，极大地减少了这些小鼠的细菌负荷。这可能表明该模型的细菌清除中iNKT细胞起着细胞溶解功能，然而，iNKT细胞在这些模型中最显着的贡献可能是iNKT细胞在感染早期驱动NK细胞活化的能力。
3、调节其它免疫细胞早期研究表明，iNKT细胞衍生的细胞因子可以激活其他免疫细胞，包括NK细胞、常规CD4 +和CD8 + T细胞、巨噬细胞和B细胞，并招募骨髓树突状细胞。 iNKT细胞还可以通过分泌IFNγ来调节中性粒细胞的招募。最近的研究扩大了受iNKT细胞影响的免疫细胞数量和类型：（1）CD4 + CD25 +调节性T细胞（Treg）与iNKT细胞之间互相干预，活化iNKT细胞通过IL-2依赖性机制定量和定性调节Treg功能，而Treg可通过细胞接触抑制iNKT细胞功能。（2）iNKT细胞和其他CD1d限制性NKT细胞之间的交叉调节，那些细胞不表达表征iNKT细胞的恒定TCR-α链（II型NKT细胞），II型NKT细胞可通过树突细胞分泌的IL-12抑制iNKT细胞的活化。（3）iNKT细胞在过敏性气道高反应性模型中与γδT细胞协同作用，尽管这两种细胞类型之间的协作机制仍然未知。（4）α-Galcer注射的全身性iNKT细胞活化，诱导了非特异性B细胞的活化。
iNKT能识别哪些抗原？
第一个描述的iNKT细胞配体是α-半乳糖神经酰胺（α-GalCer），它是从一组海洋提取物中鉴定出的具备抗肿瘤活性的成份。 从那时起，陆续发现了更多的iNKT细胞抗原，包括内源性和外源性抗原。 与主要由MHC分子呈递的肽的常规T细胞抗原不同，iNKT细胞抗原具有独特的脂质成分。 迄今为止定义的大多数iNKT抗原具有共同的结构：潜入CD1d的脂质尾部和从CD1d突出并与NKT TCR接触的糖分子头部。 唯一例外的iNKT抗原是磷脂酰乙醇胺，其缺乏糖分子头基团。1、外源性iNKT细胞抗原大多数天然存在的外源性iNKT细胞抗原来自微生物。 虽然一些先前描述的微生物来源配体 - 疟原虫（和锥虫）糖基磷脂酰肌醇（GPI）和磷酸分枝杆菌肌醇甘露糖苷（PIM） - 激活iNKT细胞的能力受到质疑，但最近的工作已经严格证明来自鞘氨醇单胞菌和BbGL的GSL-1 来自Borrelia的-II以CD1d依赖性方式刺激NKT细胞。 但需要确定的是iNKT细胞直接识别这些糖脂是否是iNKT细胞抗菌活性的原因。2、内源性iNKT细胞抗原尽管α-GalCer无疑是iNKT细胞的有效抗原，但很明显，iNKT细胞的任何内源性配体在结构上都会有显着差异，因为哺乳动物不能合成α-连接的糖脂。 内源性抗原的鉴定对于进一步了解iNKT细胞的选择和发展至关重要。 此外，iNKT细胞具有自身反应性。 确定可能驱动这种自身反应性的自身抗原对于理解体内iNKT细胞自身反应性的影响至关重要。
NKT如何识别抗原？
iNKT细胞的独特抗原特异性由semi-invariant TCR的表达决定。这种已知具有与已知肽/MHC反应性TCR类似整体结构的TCR，如何在CD1d的背景下识别糖脂抗原是如何不断探索的主题。最近的晶体学成功和突变分析揭示了这种TCR如何识别CD1d /糖脂复合物。首先，与CD1d/α-Galcer结合的人iNKT TCR的晶体结构显示，其不同于已知的TCR / MHC /肽相互作用。与常规TCR-MHC相互作用中TCR以对角线方向接合MHC的远端部分，iNKT TCR对接在CD1d-α-Galcer复合物的最末端并平行于CD1d-α-Galcer复合物。在该结构中，iNKT TCR和CD1d-α-GalCer复合物之间的结合表面主要由六个互补决定区（CDR）环中的三个组成：CDR1α、CDR3α和CDR2β̣，其中invariant TCRα链主导相互作用。通过对小鼠和人iNKT TCR的广泛突变分析证实证实了由TCR的CDR1α、CDR3α和CDR2β环内的残基形成的高能“热点”，对于识别α-Galcer-CD1d复合物至关重要。
iNKT如何被活化？
1、外源抗原同源识别和激活iNKT细胞已确定微生物糖脂作为同源抗原递呈并激活iNKT细胞。已知iNKT细胞以CD1d依赖性方式直接识别由细菌如鞘氨醇单胞菌、埃里希氏体和伯氏疏螺旋体表达的α-连接的鞘糖脂和二酰基甘油抗原。
对这些糖脂抗原的生物反应主要是iNKT细胞产生IFNγ和IL-4。因为这些细菌缺乏脂多糖（LPS），而这些糖脂可能作为“常规”病原体相关分子模式（PAMPS）分子（例如LPS）的替代物，通过iNKT细胞识别触发免疫系统。这与iNKT细胞群体作为免疫系统的“先天”传感器的作用非常一致，该传感器将先天性和适应性免疫联系起来。实际上，在抗原刺激后，iNKT细胞会扩增几天，然后迅速恢复，不会产生记忆细胞。2、间接识别和激活iNKT细胞尽管在人类疾病中突出的主要革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌病原体中，未发现iNKT细胞TCR识别的同源糖脂抗原，但已报道了这种细菌的iNKT细胞活化的替代模式。例如LPS阳性细菌如沙门氏菌或埃希氏菌属能够间接激活iNKT细胞，见下图：
这些间接识别方法分为两大类：部分依赖于CD1d/TCR、不依赖CD1d。
首先，研究表明，与树突细胞一起培养的革兰氏阴性菌（如鼠伤寒沙门氏菌）或革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）可以在缺乏特异性外源性糖脂的情况下刺激iNKT细胞。在体外和体内，这种刺激被抗CD1d或抗IL-12mAb阻断。
与这些结果形成鲜明对比的是，据报道，大肠杆菌LPS以APC依赖性但CD1d非依赖性方式诱导iNKT细胞的刺。在这些实验中，iNKT细胞的IFNγ产生不需要CD1d介导的内源性抗原的呈递，并且暴露于IL-12和IL-18的组合足以激活它们，见下图：
最后，据报道，除了LPS检测传感器TLR4之外，DC中核酸传感器TLR7和TLR9的激活也导致iNKT细胞的刺激。在该系统中，iNKT细胞活化需要I型干扰素的共刺激和尚未确定的带电鞘糖脂的呈递，见下图：
免疫系统的“瑞士”军刀：iNKT细胞为什么能做这么多事情？
越来越清楚的是，iNKT细胞在不同情况下能够并且确实有不同的反应。 然而，iNKT细胞如何实现的呢？ iNKT细胞是否代表单个具有可塑性的细胞群，可根据环境因素执行多项任务？ 或者，iNKT细胞是否包含许多不同亚群的集合，每个亚群具有独特的功能属性？
iNKT细胞的异质表型虽然iNKT细胞是通过它们对α-Galcer/CD1d的TCR特异性来定义的，但是群体本身在其它细胞表面标志物的表达中显然是异质的。通过CD4和NK标志物的差异表达可区分功能不同的iNKT细胞亚群。
小鼠中的iNKT细胞是CD4 +或DN。 CD1d限制性iNKT细胞上CD4表达的生理意义尚不清楚。然而，现已发现人CD4 +和CD4-iNKT细胞的功能差异。用人iNKT细胞进行的体外研究表明，活化的CD4 + iNKT细胞倾向于产生Th1和Th2型细胞因子，而CD4-iNKT细胞的反应似乎更像Th1样。然而，这些发现尚未在小鼠系统中得到证实。最近对人类iNKT细胞克隆的研究表明，与CD4-iNKT细胞克隆相比，CD4与TCR/CD3信号传导相结合可增强细胞因子分泌和增加钙通量，表明CD4可能能够调节iNKT细胞反应的强度。
与CD4一样，NK标记在iNKT细胞上的分布和表达是异质的。目前，NK受体表达对iNKT细胞功能的影响尚不清楚。然而，考虑到NK受体对其他免疫细胞类型的影响，iNKT细胞上的NK受体表达可能会调节其功能。NK1.1-iNKT细胞通常被认为是“未成熟的”亚群，NK1.1+ iNKT细胞为"成熟"亚群。然而，最近的一份报告证实了肺中NK1.1-NKT细胞亚群却具备信号接受能力，优先产生IL-17。
微环境对iNKT细胞反应的影响iNKT细胞在肝脏、脾脏、胸腺、骨髓和外周血中占相当大比例。组织特异性微环境，从局部细胞因子环境到其他淋巴细胞的组成和活化状态，可能影响常驻iNKT细胞的行为。细胞因子可以调节iNKT细胞反应。已有研究发现，在炎症部位产生的IL-12优先驱动iNKT细胞中的IFNγ产生，也可以增强iNKT细胞的IL-4产生。另一方面，IL-7似乎促进IL-4的iNKT细胞分泌。其他细胞因子，如IL-21，可能会影响iNKT细胞增殖并增强细胞因子的产生。另外，微环境中抗原递呈细胞的类型和/或状态可以改变响应。如Crowe及其同事[96]所证实的，iNKT细胞功能的组织特异性差异可能是最引人注目的。与来自脾脏或胸腺的iNKT细胞相比，肝脏的iNKT细胞介导的肿瘤排斥最明显。
iNKT细胞刺激的类型不同糖脂抗原的TCR识别的定性差异也可能改变iNKT细胞细胞因子反应。例如，α-Galcer的几种合成激动剂类似物对iNKT细胞功能具有不同的作用。 OCH和C20:2类似物都显示出Th2样反应，而α-C-Galcer驱动Th1反应。这些类似物在iNKT细胞刺激后诱导不同功能反应的原因尚不清楚。
无论其作用机制如何，促进不同免疫反应的基于iNKT细胞的佐剂的开发，在强效免疫疗法的开发中具有很大的前景。与此同时，了解iNKT细胞如何协调，了解随后的免疫反应，对于准确预测在不同免疫环境中使用这些多种糖脂佐剂的结果至关重要。
参考文献：Matsuda, Jennifer L. et al. “CD1d-Restricted iNKT Cells, the ‘Swiss-Army Knife’ of the Immune System.” Current opinion in immunology 20.3 (): 358–368.
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