2016年，美国重症医学会和欧洲重症医学会联合发布Sepsis 3.0，将脓毒症重新定义为机体对感染反应失调导致的危及生命的器官功能障碍^[1]。脓毒性休克是脓毒症最严重的阶段，即使在容量复苏期间也会出现低血压，需要给予肾上腺素，去甲肾上腺素，多巴酚丁胺和异丙肾上腺素等血管加压药，以维持平均动脉≥65mmHg并使血清乳酸水平＞2mmol/L^[2]。脓毒性休克是脓毒症发展的严重阶段，死亡率更高。脓毒症及脓毒性休克患者均存在着严重的免疫功能紊乱，其病理生理机制十分复杂，多种免疫细胞在其发生发展中具有重要作用。

巨噬细胞、中性粒细胞和树突细胞等固有免疫细胞在脓毒症炎症反应和免疫抑制中的作用已经得到了广泛的研究。作为固有免疫系统的另一个重要组成部分，自然杀伤(NK)细胞在脓毒症及脓毒性休克免疫功能紊乱中的作用也越来越受到重视。本文的主要目的是论述NK细胞在脓毒症免疫紊乱中的最新研究进展，将从脓毒症患者和动物模型两个层面进行论述，还将讨论NK细胞在脓毒症免疫治疗中的前景。

“自然杀伤”一词最初是由瑞典研究人员Rolf Keissling及其同事于1975年创造的，这些细胞具有很强的自然倾向，能够杀死各种肿瘤细胞而无需事先进行任何免疫接种和抗体治疗^[3]。NK细胞来自T细胞和B细胞共有的共同淋巴祖细胞，它的发育主要发生在骨髓中，但胎儿胸腺和肝脏也含有双能T / NK细胞，具有发展成NK细胞的巨大潜力^[4]。在骨髓发育后，NK细胞继续在靶器官中发育和成熟，在不同的生理条件下获得其功能特异性和耐受性。NK细胞的发育需要IL-2R复合物的共同γ链，IL-2R和IL-15的共同γ链的缺失会导致NK细胞完全丧失^[5]。成年人外周循环中可能有超过20亿个NK细胞，除此之外，NK细胞还存在于脾脏、肺、淋巴结和其他组织和器官中，包括肝脏(Trail + NK细胞)，胸腺(Thymic NK细胞)和女性生殖道。

NK细胞是淋巴细胞系的成员，由CD56、CD16、NKH1、NK细胞激活和抑制受体以及CD2抗原的表达以及CD3的缺失来定义^[6]。根据CD56和CD16的表达，通过流式细胞术将人类NK细胞分为CD3^-CD56^highCD16^low和CD3^-CD56^lowCD16^high。CD56^high NK细胞表达趋化因子受体7(CCR7)但不表达CXCR1，CXCR2和CXCR3^[7]。促进CD56^high NK细胞进入次级淋巴器官需要CCR7，而CXCR1，CXCR2和CXCR3是免疫细胞向炎症和感染部位迁移所必需的。

NK细胞是一种固有免疫细胞，它们在抗病毒感染和多种肿瘤的免疫反应中起着非常重要的作用^{[8, 9]}。此外，NK细胞在启动宿主防御和协调先天性和适应性免疫应答中也有着重要作用。NK细胞的活化由抑制性受体和激活性受体传递的信号控制。抑制性受体包括小鼠中的Ly49A/C/I/P和人中的KLR2DL1/2/3/5，抑制性受体在与小鼠H-2和人白细胞抗原(HLA)I类主要组织相容性复合物(MHC-I)结合后向NK细胞传递信号^[10]。在感染或肿瘤中，NK细胞识别并破坏MHC-I表达下调的细胞，例如病毒感染或肿瘤细胞。NK细胞的直接活化也可以通过细胞因子如I型IFN，IL-2，IL-12，IL-15，IL-18，IL-21和IL-27的刺激实现，有助于短暂或持久的非抗原特异性效应^{[11, 12]}。活化的NK细胞有两种主要途径来消除靶细胞：死亡受体途径和细胞毒性分泌颗粒途径。NK细胞上的Fas配体与靶细胞的细胞死亡受体Fas结合导致caspase依赖的细胞凋亡^[13]。细胞毒性颗粒介导的细胞死亡由穿孔素和颗粒酶(促凋亡丝氨酸蛋白酶家族)介导^[14]。NK细胞还可以通过抗体依赖性途径诱导细胞毒性，其中在NK细胞上表达的FcγRⅢ受体识别被抗体调理的感染细胞^[15]。

除了细胞毒性功能外，NK细胞还具有分泌促炎细胞因子的能力，如TNF-α和IFN-γ，它们可以扩增其他白细胞群的促炎和抗微生物功能。在感染期间，IFN-γ在NK细胞介导的髓系细胞活化中起重要作用。在髓系细胞因子如IL-12，IL-15和IL-18的刺激下以及肿瘤细胞、病毒感染细胞和微生物产物的参与下，NK细胞可被直接激活并分泌大量的IFN-γ^[16]。IFN-γ随后扩增髓系细胞(如巨噬细胞和树突状细胞)的抗菌功能，促进IFN-γ诱导的细胞因子的进一步分泌，并建立正反馈，有助于NK细胞汇集和髓系细胞的激活^[17]。

临床研究表明脓毒症患者循环中NK细胞数量低于淋巴细胞总数的20%，并且与包括死亡在内的不良预后相关。脓毒症早期循环中NK细胞增加可以促使血清中髓系细胞可溶性触发受体1的表达升高(sTREM-1)，进而改善生存率^[18]。sTREM-1抑制中性粒细胞的促炎作用，包括由膜结合的TREM-1调节的细胞迁移和促炎细胞因子的释放^[19]。因此sTREM-1抑制膜结合TREM-1的促炎作用，包括巨噬细胞中的TLR信号传导。一项包括42例脓毒症患者的研究表明在脓毒症的所有阶段，包括严重的脓毒症和脓毒性休克，外周血CD3^-CD56^highCD16^lowNK细胞的绝对数量显著减少(在入ICU后48h内采集血样)。然而，从健康对照组和脓毒症患者分离的NK细胞在脱颗粒和细胞毒性方面没有显示出任何显著差异^[20]。IFN-γ具有较强的抗微生物和免疫调节作用，与抗体依赖性细胞毒性(ADCC)条件下的健康对照相比，从脓毒症和脓毒性休克患者分离的NK细胞释放的IFN-γ明显减少^[20]。然而，另一项临床研究表明，与从健康对照组分离的NK细胞相比，将从脓毒症患者中分离的NK细胞用LPS处理可以产生更多的IFN-γ^[21]。并且在相似条件下，与脓毒症和健康对照组相比，从脓毒性休克患者分离的NK细胞可以产生更多的IFN-γ。这项研究表明NK细胞在脓毒症早期及整个脓毒症发展过程中均保持活性以产生IFN-γ。综上所述，患者的内环境，患者的免疫状态和脓毒症的致病微生物共同决定了脓毒症期间NK细胞产生IFN-γ。

此外，由单核巨噬细胞产生的IL-23能够通过激活MEK1/MEK2、JNK、PI3K、mTOR和NF-κB信号通路来刺激CD3^-CD56^highCD16^lowNK细胞产生IFN-γ，而不通过STAT-1、STAT-3和p38MAPK通路^[22]。有研究显示，在脓毒症早期阶段入ICU的患者中循环IL-23水平显著降低，但是在后期IL-23和TNF-α的mRNA水平直接相关^[23]。因此，脓毒症期间血清中的低IL-23水平可能与NK细胞产生的IFN-γ较少相关。

由铜绿假单胞菌诱导的肺炎动物模型中脾脏NK细胞增加，它们通过分泌更多的IFN-γ和没有免疫抑制性的IL-10为实验动物提供保护^[24]。尽管中性粒细胞浸润增加，但NK细胞缺乏会增加肺部细菌数量及其对脓毒症的易感性，从而增加肺炎的严重程度。C57BL/6小鼠通过盲肠结扎和穿刺(CLP)诱导脓毒症，随后注射脂多糖(LPS)后发现肝脏NK细胞数量增加同时IL-18R表达下降^[25]。肝脏NK细胞的数量与血清IL-10水平密切相关，IL-10的抑制或中和增加IL-18R在肝脏和脾脏NK细胞上的表达，并恢复脓毒症小鼠中IFN-γ的应答^[25]。因此，IL-10的中和效应可以影响脓毒症动物NK细胞的功能以改善其生存率。与此动物实验相反，Goldman等观察到NK细胞缺失的C3H / HeN小鼠脓毒性休克动物模型生存率增加，并且与正常C3H / HeN小鼠相比，脓毒症的发展较慢^[26]。这是由于脓毒症早期阶段包括IFN-γ，IL-12和IL-16在内的促炎因子水平较低。另一项研究通过CLP或LPS诱导在IL15^-/-小鼠(表型缺乏NK细胞)中构建脓毒性休克模型，结果表明与野生型小鼠相比，实验组小鼠生存率和低体温得到改善，包括IFN-γ在内的促炎细胞因子水平降低^[27]。

20多年前人们就已经认识到NK细胞对LPS诱导的休克的重要性。Heremans等的研究表明NK细胞耗竭的小鼠对LPS诱导的休克具有抗性，并提出NK细胞源IFN-γ在该模型中对促进死亡具有关键作用^[3]。进一步的研究表明，选择性抗体介导的NK细胞耗竭可减轻全身炎症反应和低体温，增强微生物清除，恢复酸碱平衡，并可改善脓毒症动物模型的生存率^[28]。Heinzel等人证实了IFN-γ对LPS诱导的休克小鼠的重要性，并且表明源自巨噬细胞的IL-12对于刺激NK细胞分泌IFN-γ是重要的^[29]。Jansen等人使用非人类灵长类动物模型证实了这些发现。他们证明IL-12的分泌是必需的，但不足以作为致死性IFN-γ分泌的介质^[30]。综上，NK细胞源性IFN-γ对LPS诱导的休克具有重要作用。

NK细胞在脓毒症的免疫学致病机制中发挥着重要作用，通过构建脓毒症动物模型有助于探究NK细胞在脓毒症和脓毒性休克中作用机制，并且为未来以NK细胞为基础的脓毒症免疫治疗提供思路。

NK细胞已被作为多种癌症的新型免疫治疗靶点^{[31, 32]}。上述研究表明NK细胞在脓毒症和脓毒性休克的免疫机制中起关键作用。因此，以NK细胞为靶点通过免疫调节或免疫治疗方法可以为脓毒症的治疗提供新方法。例如，GSK3是一种活化丝氨酸-苏氨酸激酶，包括GSK3α和GSK3β，并且在细胞核中GSK3靶向结合于多种组织因子，同时诱导组蛋白的磷酸化^[33]。用CHIR-99021抑制GSK3表达可以促进NK细胞成熟，导致TNFα和IFN-γ产生显著增加，同时具有更高的天然细胞毒性和抗体依赖性细胞毒性(ADCC)^[33]。因此，该方法可以应用于脓毒症症免疫抑制的患者。此外，在患有脓毒症患者的血液循环中发现IL-23水平降低，并且发现IL-23促进CD56^high NK细胞分泌IFN-γ，这证明同时激活NK细胞和树突状细胞功能对脓毒症相关的免疫抑制是有益的^[22]。台湾长庚纪念医院的研究表明存活的脓毒症患者循环中IL-12表达水平更高^[34]。该发现进一步支持用IL-12家族细胞因子(IL-27和IL-23)治疗脓毒症免疫抑制。

PD1(programmed death 1)程序性死亡受体1，是近年来新发现的一种重要的免疫抑制分子，为CD28超家族成员^[35]。目前已在慢性病毒感染、炎症、肿瘤免疫、自身免疫性疾病中发现PD1/PD-L1信号通路的重要作用^[36]。PD1和PD-L1在包括NK细胞在内的淋巴细胞上的高表达，研究发现它们会导致脓毒症患者免疫功能降低，脓毒症免疫抑制和死亡率增加^[37]。抗PD-L1抗体可以显著改善CLP诱导的脓毒症小鼠的存活时间^[38]。最近的一项研究已经确定了阻断PD1 / PD-L1可以激活NK细胞，由于包括NK细胞在内的淋巴细胞的保护功能丧失，这种免疫疗法可以用于脓毒症患者免疫抑制的治疗^[39]。因此，基于NK细胞的免疫疗法、发现新型的以NK细胞为靶点的免疫调节分子可能是未来脓毒症治疗的一个方向。

NK细胞存在于外周循环以及受脓毒症及脓毒性休克影响的各种靶器官中(肺、肝、脾和肾等)。在脓毒症的早期阶段NK细胞对于清除病原体至关重要，并且可以防止患者在免疫抑制阶段发生继发感染或病毒再激活。基于此，脓毒症期间的NK细胞缺乏和功能障碍可以通过阻断抑制性受体或用NK细胞活化细胞因子如IL-12，IL-15或IL-18治疗来挽救。然而，在急性脓毒症或脓毒性休克期间，中和由NK细胞产生的特定炎症介质的治疗策略对于减弱全身性炎症反应可能更为重要。由于基于NK细胞的治疗时间和持续时间高度依赖于NK细胞的活性，因此研究脓毒症及脓毒性休克中NK细胞的确切免疫调节机制对未来以NK细胞为基础的免疫治疗至关重要。免疫调节或免疫治疗方法可以与抗生素一起应用，在不久的将来，NK细胞相关的免疫治疗有望成为脓毒症的基本免疫调节及治疗方法，促进免疫治疗的临床方案的优化。