NK 细胞在肠道疾病中 “双面作战”：加剧 UC 炎症，却被 CRC 抑制，新靶点浮出水面

研究背景

溃疡性结肠炎(UC)和结直肠癌(CRC)均起源于结肠，但病理机制存在显著差异，且 UC 长期慢性炎症会增加 CRC 发病风险。目前，UC 治疗以抗炎药物为主但难以根治，CRC 免疫治疗依赖 PD-1/CTLA4 抑制剂但疗效受微卫星不稳定性状态影响，两者均存在治疗瓶颈。

自然杀伤(NK)细胞作为先天免疫核心效应细胞，在肿瘤监视和炎症调控中发挥关键作用，但 UC 和 CRC 微环境中 NK 细胞的功能变化、调控通路及差异尚未明确。深入解析两种疾病中 NK 细胞的免疫特征与调控机制，可为开发精准靶向治疗提供重要依据。

由韩国釜山国立大学、嘉泉大学等机构的研究人员共同完成的文章：Uncovering NK cell sabotage in gut diseases via single cell transcriptomics，通过单细胞 RNA 测序揭示了 UC 和 CRC 患者结肠组织中 NK 细胞的差异化功能特征，鉴定出 UC 特异性 BAG6-NCR3 通路和 CRC 特异性 LGALS9-HAVCR2 通路，为两种肠道疾病的精准免疫治疗提供了新靶点。

实验方法

1.数据收集与处理：获取 GEO 数据库(GSE125527)的 UC 患者和健康捐赠者肠道组织免疫细胞单细胞 RNA 测序(scRNA-seq)数据，以及 EMBL-EBI 数据库(EMTAB-8107)的 CRC 患者肿瘤组织 scRNA-seq 数据，通过 Seurat 软件进行质量控制、数据整合与聚类分析。

2.细胞类型鉴定与功能评分：基于经典标志物基因表达，通过 SingleR 软件鉴定 T 细胞、B 细胞、NK 细胞、髓系细胞等免疫细胞亚群;计算细胞毒性评分(12 个相关基因)和耗竭评分(6 个相关基因)，评估效应细胞功能状态。

3.细胞间通讯与通路分析：利用 CellChat 软件分析配体 - 受体相互作用，挖掘疾病特异性信号通路;通过 CEMiTool 进行共表达模块分析，结合 Metascape 数据库进行功能富集分析。

4.临床样本验证与生存分析：收集 UC 患者和健康捐赠者的结肠 / 直肠组织，通过免疫荧光染色验证关键分子(BAG6、NCR3 等)的表达;利用 TCGA 数据库的 CRC 转录组数据，进行 HAVCR2 表达与患者预后的生存分析。

5.统计分析：采用 Wilcoxon 检验、Mann-Whitney U 检验、单因素 / 双因素方差分析等进行组间比较，P≤0.05 为差异有统计学意义。

关键结果

图 1：健康人群、UC 及 CRC 患者肠道免疫细胞的整体特征

该图通过 UMAP 分析展示了整合后 34209 个免疫细胞的聚类结果，共鉴定出髓系细胞、T 细胞、B 细胞和浆细胞四大类(图 1A)，且细胞在不同疾病状态下分布均匀(图 1B)。细胞组成分析显示，UC 患者与健康人群的免疫细胞比例无显著差异，但 CRC 患者髓系细胞比例升高、浆细胞比例降低(图 1C);淋巴细胞与髓系细胞比值在 CRC 患者中显著下降，提示 CRC 微环境炎症状态更显著(图 1D)，表明 CRC 对肠道免疫细胞组成的重塑作用强于经药物治疗后的 UC。

图 2：免疫细胞亚群在不同疾病状态下的分布差异

该图对 T 细胞、B 细胞和髓系细胞进行细分聚类，鉴定出更精细的亚群(图 2A-C)。T 细胞亚群中，CRC 患者的调节性 T 细胞(Treg)比例最高，而滤泡辅助 T 细胞(Tfh)和 1 型辅助 T 细胞(Th1)比例最低(图 2D-F);B 细胞亚群中，CRC 患者幼稚 B 细胞比例显著高于 UC 患者和健康人群(图 2G);髓系细胞中，健康人群和 UC 患者的树突状细胞(DC)比例高于巨噬细胞，而 CRC 患者巨噬细胞比例异质性升高(图 2H-I)，提示 CRC 微环境中免疫抑制性细胞亚群富集。

图 3：UC 与 CRC 患者 NK 细胞和 CD8+ T 细胞的功能差异

该图通过功能评分和基因表达分析评估效应细胞功能。结果显示，UC 患者 NK 细胞的细胞毒性评分显著低于健康人群，而 CD8+ T 细胞的细胞毒性和耗竭评分无明显变化(图 3A-B);CRC 患者的 NK 细胞和 CD8+ T 细胞均表现出高细胞毒性和高耗竭特征(图 3A-B)。基因表达热图验证，CRC 患者 CD8+ T 细胞高表达 GZMB、GZMA 等细胞毒性基因，NK 细胞高表达 KLRB1、KLRD1 等，且两者均高表达 PDCD1、HAVCR2 等耗竭相关基因(图 3C-D)。细胞间通讯分析显示，CD8+ T 细胞接收的信号强度在 UC 和 CRC 中依次降低，而 NK 细胞接收的信号强度依次升高(图 3E)，提示 NK 细胞在两种疾病的免疫微环境重塑中均发挥重要作用。

图 4：UC 特异性 BAG6-NCR3 信号通路调控 NK 细胞功能

该图聚焦 UC 特异性信号通路，CellChat 分析显示 BAG6-NCR3 通路仅在 UC 患者中激活(图 4A)，DC 细胞高表达配体 BAG6，NK 细胞高表达受体 NCR3(图 4B)。免疫荧光染色验证，UC 患者肠道组织中 BAG6(DC 细胞标志物 CLEC10A 共定位)和 NCR3(NK 细胞标志物 KLRD1 共定位)的表达显著高于健康人群(图 4C)。功能富集分析显示，UC 患者 NCR3+ NK 细胞高表达淋巴细胞激活、TNF 信号通路及 NK 细胞细胞毒性相关基因(图 4D);且 NCR3+ NK 细胞的 IFNG 表达水平显著高于 NCR3- NK 细胞(图 4E)。细胞毒性评分显示，UC 患者 NCR3+ NK 细胞的总细胞毒性、细胞因子介导的细胞毒性及颗粒介导的细胞毒性均显著高于 NCR3- NK 细胞，而健康人群中无此差异(图 4G)，证实 BAG6-NCR3 轴通过增强 NK 细胞毒性和细胞因子分泌，促进 UC 炎症持续。

图 5：CRC 特异性 LGALS9-HAVCR2 信号通路抑制 NK 细胞功能

该图挖掘出 CRC 特异性 GALECTIN 信号通路，其中 LGALS9(半乳糖凝集素 - 9)与 HAVCR2(TIM-3)的相互作用为 CRC 特有，且仅发生在 NK 细胞与髓系细胞之间(图 5A-B)。CRC 患者的 DC 细胞和巨噬细胞中 LGALS9 表达升高，NK 细胞中 HAVCR2 表达升高(图 5C)。功能富集分析显示，CRC 患者 HAVCR2+ NK 细胞富集 PD-1 检查点通路、NK 细胞介导的细胞毒性负调控等相关基因(图 5D);GSVA 分析证实，HAVCR2+ NK 细胞的 NK 细胞介导的细胞毒性通路活性显著降低(图 5E)。细胞毒性评分显示，CRC 患者 HAVCR2+ NK 细胞的细胞因子介导的细胞毒性评分显著降低(图 5F);TCGA 生存分析显示，HAVCR2 高表达的 CRC 患者预后更差(图 5H)，表明 LGALS9-HAVCR2 轴通过抑制 NK 细胞功能，促进 CRC 进展。

全文总结

本研究通过单细胞转录组分析，系统解析了健康人群、UC 及 CRC 患者肠道免疫微环境的差异，重点阐明了 NK 细胞在两种疾病中的功能特征与调控机制。经药物治疗的 UC 患者免疫细胞组成与健康人群相近，但存在特异性 BAG6-NCR3 信号通路，该通路通过增强 NCR3+ NK 细胞的细胞毒性和细胞因子分泌，加剧肠道慢性炎症;CRC 患者免疫细胞组成重塑显著，髓系细胞比例升高，且存在 LGALS9-HAVCR2 通路，该通路通过抑制 NK 细胞的细胞因子介导的细胞毒性，削弱肿瘤免疫监视，HAVCR2 高表达与 CRC 患者不良预后相关。此外，UC 患者 NCR3+ NK 细胞与 CRC 患者 HAVCR2+ NK 细胞的分子表达存在潜在关联，提示两种疾病可能存在部分共享免疫机制。这些发现为 UC(靶向 NCR3)和 CRC(靶向 HAVCR2)的精准免疫治疗提供了新靶点，为优化临床治疗方案提供了科学依据。