自然殺傷（NK）細胞清除新生腫瘤的能力早已被認知，但其全部潛力尚未被充分開發。腫瘤已發展出通過增加吲哚胺2,3-雙加氧酶（IDO）將色氨酸轉化為犬尿氨酸的機制來抑制NK細胞和CD8⁺T細胞，活化的犬尿氨酸外流激活NK細胞上的芳烴受體（AhR），誘導其進入“耗竭”狀態。這種狀態的特征是無法上調糖酵解，并伴隨程序性細胞死亡（PD）-1等免疫檢查點的上調。驅動NK細胞表型改變的進程尚待闡明，但涉及上調糖酵解產能能力的抑制，而這是NK細胞發揮有效細胞毒性能力（尤其是在預防腫瘤發生方面）所需的。

多種因素與NK細胞功能改變相關，包括信號轉導和轉錄激活因子（STAT）3和核因子κB（NF-κB）二聚體組成。STAT3在酪氨酸705位點（經典的核轉位）和絲氨酸727位點（非經典的線粒體轉位）被磷酸化激活，產生截然不同的后果。STAT3^Tyr705與NF-κB二聚體組成相互作用，可抑制或激活褪黑素通路，這取決于不同細胞類型中不同的NF-κB二聚體組成。褪黑素通路的上調/下調可能發生在細胞核和/或線粒體中。因此，細胞核STAT3與NF-κB的相互作用可能直接調節核內褪黑素通路基因，或調節導致STAT3^Ser727線粒體轉位的激酶。STAT3^Ser727與14-3-3蛋白結合，限制了14-3-3在線粒體中的可用性，從而影響了14-3-3對芳烷基胺N-乙酰轉移酶（AANAT）的穩定作用，而AANAT是啟動線粒體褪黑素通路所必需的。因此，STAT3與NF-κB二聚體組成的相互作用是決定褪黑素通路誘導或抑制的強大因素。

圖中展示了經典的、核轉位的pSTAT3^Tyr705如何與細胞核NF-κB二聚體組成相互作用，以上調或下調褪黑素通路，其中NF-κB二聚體成分具有細胞特異性。褪黑素通路可能在細胞核中被誘導，但更可能存在于線粒體中，超過98%的松果體細胞褪黑素在線粒體中產生。核（綠色陰影）轉位的STAT3^Tyr705與NF-κB二聚體成分（如p65/50和p50/p50）相互作用，刺激或抑制褪黑素通路，其具體效應部分取決于細胞類型。核STAT3^Tyr705與NF-κB二聚體成分的相互作用也可能調節非經典的、線粒體轉位的pSTAT3^Ser727，包括改變磷酸化和激活pSTAT3^Ser727的特異性激酶。在不同細胞類型中，線粒體pSTAT3^Ser727調節線粒體功能的許多核心方面，包括：1）線粒體相關膜（MAMs），它強力決定內質網來源的Ca²⁺流入線粒體，這是改變線粒體功能的關鍵驅動因素；2）pSTAT3^Ser727結合并減弱線粒體14-3-3的可用性。14-3-3是穩定AANAT所必需的，因此對啟動褪黑素通路至關重要。因此，減弱14-3-3的可用性（包括通過miR-7、miR-375和miR-451）會抑制褪黑素通路；3）在一些細胞中，線粒體pSTAT3^Ser727可以與LETM1結構域包含蛋白1（LETMD1）形成正反饋循環，從而調節線粒體Ca²⁺和K⁺流；4）pSTAT3^Ser727的線粒體轉位增強了NLRP3炎癥小體、NF-κB和p65的線粒體轉位，從而影響細胞核和線粒體中的模式化基因表達。這些促炎過程將通過增加白細胞介素（IL）-6和NLRP3炎癥小體誘導的IL-1β和IL-18釋放，對局部微環境中緊鄰的細胞產生影響，驅動鄰近細胞的炎癥過程。

STAT3和NF-κB二聚體組成是NK細胞細胞毒性調節的重要方面。STAT3可以增強或抑制NK細胞毒性，其變異性被認為由宿主細胞特異性因素介導。由于NF-κB二聚體組成也調節NK細胞毒性，其中NF-κB成分c-Rel增加穿孔素和顆粒酶B的表達以增強NK細胞毒性，這表明STAT3與NF-κB的相互作用可能調節NK細胞的內源性褪黑素通路，正如在其他幾種細胞類型中所示。在巨噬細胞中，從促炎性M1樣表型的轉變是由NF-κB c-Rel增加褪黑素產生和外流驅動的，其自分泌效應使巨噬細胞轉變為M2樣表型。外源性褪黑素早已被認為可以增加NK細胞毒性，部分通過JAK3/STAT5激活從而增加T-bet介導。這表明STAT3與NF-κB二聚體組成的相互作用可能通過調節NK細胞內源性褪黑素通路來調節NK細胞功能。

NK細胞毒性隨晝夜節律和衰老而變化。這表明衰老相關的松果體褪黑素變化及其與睡眠后半段皮質醇升高的相互作用在調節NK細胞功能中發揮作用。由于衰老與松果體褪黑素在青春期至90歲之間急劇下降10倍相關，夜間松果體褪黑素可用性的降低將調節STAT3和NF-κB，以及許多可以磷酸化經典和非經典STAT3的激酶。褪黑素通常抑制STAT3磷酸化，這表明衰老過程中松果體褪黑素的喪失可能與包括NK細胞在內的體細胞褪黑素通路調節的改變密切相關。松果體褪黑素的喪失也可能解除對更廣泛的皮質醇系統作用的抑制，包括在調節NK細胞NF-κB和IL-6誘導的JAK/STAT3方面。這些數據表明，衰老過程中夜間抑制和重置的變化將調節NK細胞，影響其功能和細胞毒性能力。

衰老和衰老相關疾病中松果體褪黑素的喪失解除了糖皮質激素受體（GR）-α的抑制，從而改變了包括免疫細胞在內的體細胞在夜間被抑制和重置的方式，對一系列不同的、衰老相關的疾病（包括神經退行性疾病和癌癥）產生影響。這也與加速衰老的進程相關，例如2型糖尿病（T2DM），其中松果體褪黑素可能因腸道通透性增加和循環脂多糖（LPS）升高而受到抑制，LPS激活松果體小膠質細胞上的Toll樣受體（TLR）4，增加腫瘤壞死因子（TNF）α從而抑制松果體褪黑素。由于松果體褪黑素抑制腸道通透性和相關的腸道菌群失調，衰老過程中松果體褪黑素的喪失將產生更廣泛的系統性影響，包括通過抑制腸道微生物組短鏈脂肪酸丁酸鹽，丁酸鹽與褪黑素一樣，抑制細胞質GR-α核轉位并系統性地優化線粒體功能。因此，松果體褪黑素抑制可能與更廣泛的系統性變化有關，這些變化進一步解除了對GR-α的抑制，導致更廣泛的皮質醇系統改變，包括GR-β/GR-α比率增強，以及GR定位位點（可以是細胞質、質膜、線粒體膜和/或線粒體基質）的改變。GR-β和GR-α存在于NK細胞中，就像存在于其他循環白細胞中一樣，癌癥和病毒感染中明顯的促炎細胞因子升高會增強GR-β/GR-α比率。GR-β/GR-α比率增加（在男性中更為明顯）會抑制皮質醇和皮質類固醇抑制炎癥活動的能力，這至少部分是由GR-β減弱GR-α抑制NF-κB的能力所介導的。需要研究GR-β/GR-α比率的增加是否會調節特定的NF-κB二聚體組成，從而影響褪黑素通路是上調還是下調。

圖中展示了松果體褪黑素如何隨衰老急劇下降，而T2DM抑制松果體褪黑素，加速了衰老相關的變化。在衰老過程中，夜間和早晨的皮質醇覺醒反應（CAR）水平保持相似。重要的是，受抑制的褪黑素與皮質醇效應相互作用。這可以通過幾種方式發生，包括褪黑素抑制腎上腺皮質醇產生，以及抑制細胞質糖皮質激素受體（GR）-α的核轉位（皮質醇的大部分效應是通過GR-α研究的）。因此，衰老和T2DM過程中松果體褪黑素的抑制可能解除皮質醇對體細胞和系統（包括NK細胞）如何為即將到來的一天做準備的影響。增強的GR-α激活（對促炎細胞因子）會增加11β-羥基類固醇脫氫酶1（11β-HSD1）和局部皮質醇的產生。增強的GR-α會導致負反饋，包括GR-β的誘導，從而減弱GR-α的激活，同時GR-β對轉錄有獨立影響，并抑制GR-α抑制NF-κB的能力。衰老/T2DM如何抑制褪黑素調節GR的定位位點尚不清楚，但可能會給衰老和加速衰老條件下夜間抑制和重置過程中發生的變化增加另一層復雜性。

松果體褪黑素和皮質醇系統的變化對所有體細胞（包括NK細胞）的調節都有影響。褪黑素可以上調或下調經典和非經典STAT3，并調節NF-κB二聚體組成，這表明松果體褪黑素可能通過幾種可能依賴于特定細胞和情況的方式來調節線粒體褪黑素通路。與褪黑素對NK細胞功能和細胞毒性的刺激作用相反，皮質醇通過GR-α抑制NK細胞毒性，并可以表觀遺傳地增加NK細胞水平和促炎細胞因子（包括IL-6）的外流，IL-6是JAK/STAT3通路的主要誘導劑。因此，夜間皮質醇/褪黑素比率升高將抑制NK細胞功能，這是衰老細胞積累的重要因素，因為NK細胞對衰老細胞的免疫監視很重要，對新生腫瘤細胞也是如此。因此，衰老相關的夜間晝夜節律抑制和重置的變化將對NK細胞功能的更廣泛方面產生影響，包括加劇衰老相關的“炎癥衰老”增加。

腫瘤來源的犬尿氨酸激活NK細胞上的芳烴受體（AhR）是腫瘤細胞和病毒感染的主要目標，因為它可以誘導NK細胞進入“耗竭”狀態，盡管AhR對NK細胞毒性的影響復雜且多變。腫瘤通過促炎細胞因子誘導的吲哚胺2,3-雙加氧酶（IDO）和11β-HSD1衍生的皮質醇激活GR-α來誘導色氨酸2,3-雙加氧酶（TDO），從而實現NK細胞“耗竭”。IDO和TDO將色氨酸轉化為犬尿氨酸，由腫瘤和病毒感染的細胞釋放，通過AhR激活抑制NK細胞。AhR通常表達在細胞質中，激活后轉位到細胞核，調節多種基因。AhR也表達在線粒體膜上，有限的數據表明它在其他細胞中調節電壓依賴性陰離子通道（VDAC）1，從而調節線粒體Ca²⁺流。

AhR激活還通過上調細胞色素P450（CYP）1B1和CYP1A2來調節褪黑素通路，它們可以羥基化褪黑素和/或將褪黑素O-去甲基化為其前體N-乙酰褪黑素（NAS），從而抑制褪黑素水平和可用性。將褪黑素O-去甲基化為NAS在癌癥中可能尤其成問題，因為NAS通過激活腦源性神經營養因子（BDNF）受體酪氨酸受體激酶（Trk）B來模擬BDNF。如果在AhR激活誘導的“耗竭”過程中，NAS由NK細胞和CD8⁺T細胞釋放，那么NK細胞和CD8⁺T細胞不僅可能被抑制殺死癌細胞，還可能通過NAS激活TrkB（尤其是在癌癥干細胞樣細胞上）提供營養支持，因為TrkB激活會增加增殖和存活。因此，AhR在NK細胞中的作用可能比通常建模的復雜得多，如果褪黑素通路存在于NK細胞中（這似乎很有可能）。

AhR在NK細胞調節中的作用因AhR調節STAT3和NF-κB而進一步復雜化，這在多種細胞類型中都有顯示。AhR與NF-κB（包括NF-κB成分p65和RelB）存在密切的交互作用，這增加了IL-22，從而增強了腫瘤細胞的存活和增殖。AhR激活可以增加NF-κB誘導的促炎細胞因子和趨化因子，包括IL-6，而IL-6是JAK/STAT3通路的主要誘導劑。AhR也可以直接調節NF-κB激活，同時AhR激活也可以調節STAT3，表明存在復雜的相互作用。因此，AhR可以對STAT3與NF-κB二聚體組成的相互作用產生復雜影響，從而影響線粒體褪黑素通路。這可能與AhR激活NK細胞抑制線粒體褪黑素通路相一致，包括通過核STAT3與NF-κB二聚體組成的相互作用和/或STAT3^Ser727線粒體轉位，從而導致NK細胞“耗竭”。這需要實驗研究，結合線粒體褪黑素通路可能有助于更全面地理解AhR始終“復雜”的效應。

圖中的七個點（紅色編號方塊）強調了調節色氨酸-褪黑素通路的因素如何調節NK細胞。（1）AhR調節STAT3和NF-κB二聚體組成，因此可能與褪黑素通路調節密切相關，包括通過STAT3^Ser727抑制14-3-3穩定AANAT。（2）AhR/CYP1B1/CYP1A2將褪黑素O-去甲基化為NAS并羥基化褪黑素，以抑制褪黑素的可用性/效應，同時增加NAS，如果釋放，可以激活TrkB以增加腫瘤干細胞的存活和增殖，表明“耗竭”的NK細胞可能矛盾地成為腫瘤細胞的營養支持來源。（3）AhR與NF-κB的相互作用可以增加促炎細胞因子，如IL-6，從而激活JAK/STAT3通路以誘導STAT3與NF-κB二聚體組成的相互作用，同時增加IDO和色氨酸向犬尿氨酸的轉化以激活AhR。（4）高血糖衍生的甲基乙二醛，通過與色氨酸的蛋白質-蛋白質相互作用，不僅抑制色氨酸，還抑制色氨酸衍生的犬尿氨酸通路產物（這些產物可以激活AhR），從而改變AhR激活的后果。（5）飲食（可能還有腸道莽草酸通路）對色氨酸可用性至關重要，因此對于GR誘導的TDO和細胞因子誘導的IDO將色氨酸轉化為犬尿氨酸所需的色氨酸也至關重要。（6）松果體褪黑素和腸道微生物組衍生的丁酸鹽與促炎細胞因子和GR激活具有相互負向作用，松果體褪黑素和腸道丁酸鹽還增加去乙酰化酶Sirtuin-3，從而解除對丙酮酸脫氫酶復合體（PDC）的抑制，增加線粒體乙酰輔酶A，用于將血清素轉化為NAS以啟動褪黑素通路。（7）作用于調節色氨酸-褪黑素通路的因素與NK功能以及NK細胞與局部微環境細胞相互作用的變化密切相關，因此也與穩態的細胞間相互作用密切相關。

如圖2所示，減弱的松果體褪黑素對衰老和加速衰老條件（如T2DM）下的細胞和系統過程有重大影響。除了褪黑素直接的抗氧化、抗炎和優化線粒體作用喪失外，這對更廣泛的抑制過程有許多影響，包括迷走神經激活，褪黑素可能直接并通過褪黑素誘導催產素來誘導迷走神經激活。松果體褪黑素和腸道微生物組衍生的丁酸鹽對GR-α的抑制減弱，增強了皮質醇對GR-α的激活，這可能對迷走神經功能產生復雜影響，包括抑制其功能。然而，這可能因GR-α和GR-β以及GR定位位點（細胞質、質膜、線粒體膜和/或線粒體基質）上皮質醇作用的解除抑制而變得復雜，其多樣化效應取決于GR亞型和位點。皮質醇效應升高，就像促炎細胞因子水平升高一樣，通過11β-HSD1誘導局部產生。因此，皮質醇的許多差異化效應可能發生在皮質醇水平本身沒有任何持續升高的情況下，而皮質醇水平本身受到松果體褪黑素和腸道丁酸鹽抑制的顯著調節，最終導致迷走神經誘導的抑制和重置（包括夜間）的改變。

晝夜節律中迷走神經的抑制效應是由乙酰膽堿（ACh）釋放驅動，ACh激活ACh受體，尤其是α7煙堿型乙酰膽堿受體（α7nAChR）。α7nAChR通常抑制免疫細胞活化，部分通過上調特異性促消退介質（SPMs）介導，SPMs被認為直接或通過IL-10驅動NF-κB二聚體成分組成的轉變，導致NF-κB二聚體與核pSTAT3相互作用以上調褪黑素通路。迷走神經激活增加巨噬細胞中IL-10的產生，這是通過局部褪黑素的誘導、釋放和自分泌效應介導的，而釋放的IL-10通過可能由STAT3與NF-κB相互作用誘導線粒體褪黑素通路（如其他細胞類型中所示）來增加NK細胞毒性。松果體褪黑素還增加α7nAChR，這是松果體褪黑素抑制減弱炎癥消退過程中系統性迷走神經抑制的另一個方面。

迷走神經也調節NK細胞功能，迷走神經切斷術會減少NK細胞數量。數據表明，迷走神經刺激減少轉化生長因子（TGF）-β1和巨噬細胞極化，從而間接（也可能更直接地）增加NK細胞毒性。迷走神經激活也增加CD8⁺T細胞毒性，表明迷走神經刺激在腫瘤微環境中具有更廣泛的益處。最近的一項薈萃分析顯示，迷走神經激活抑制與癌癥患者總生存期降低相關，而迷走神經刺激被認為在腫瘤管理中具有益處，包括通過下調IL-6治療多形性膠質母細胞瘤（GBM）。迷走神經對IL-6的抑制具有多種后果，包括減弱IL-6/JAK/STAT3通路以及STAT3與NF-κB二聚體組成在調節線粒體褪黑素通路中的相互作用。因此，迷走神經是抗炎過程的重要貢獻者，包括在夜間抑制和重置過程中，從而與松果體和局部褪黑素的調節密切相關。這與數據顯示腫瘤從夜間過程的改變中出現有關，包括衰老相關的松果體褪黑素產生減少。

松果體褪黑素（通過松果體隱窩和第三腦室）以及外源性褪黑素誘導催產素，催產素不僅激活迷走神經，還可能通過強力調節NK基因復合體中的C型凝集素樣受體（CTLRs）直接調節NK細胞，CTLRs顯著調節NK細胞功能，就像在其他免疫細胞中一樣。松果體褪黑素（包括通過催產素）如何調節迷走神經以改變炎癥活動如圖4所示。重要的是，與褪黑素/催產素/迷走神經刺激對大多數免疫細胞的抗炎作用相反，褪黑素/催產素/迷走神經刺激增強NK細胞數量和細胞毒性。由于迷走神經刺激的抗炎作用需要在炎癥部位上調局部褪黑素產生，由褪黑素/催產素/迷走神經ACh/α7nAChR/SPMs/NF-κB二聚體組成與sSTAT3的相互作用介導，因此褪黑素通路的局部調節將決定迷走神經效應。褪黑素/催產素/迷走神經刺激的NK激活效應是否同樣依賴于NK細胞中褪黑素通路的誘導，將是一個重要的研究點。

圖中展示了松果體褪黑素如何直接（尤其是通過增加室旁核（PVN）催產素）激活迷走神經，迷走神經釋放乙酰膽堿（ACh）到幾種ACh受體上，包括α7nAChR。α7nAChR的激活通常會抑制免疫炎癥活動，這是通過上調特異性促消退介質（SPMs）介導的，SPMs改變NF-κB二聚體組成，使NF-κB能夠與核STAT3相互作用以上調褪黑素通路，從而驅動炎癥消退。這將是迷走神經激活增加NK細胞數量和細胞毒性的一種機制，后者主要由局部褪黑素驅動，就像晝夜節律中的松果體褪黑素一樣。由于松果體褪黑素增加α7nAChR，這可能是抑制的松果體褪黑素調節更廣泛的抑制和重置過程（包括通過迷走神經及其對NK細胞的調節）的另一條途徑。松果體和迷走神經驅動的局部褪黑素也有助于維持腸道屏障的完整性，從而減少腸道菌群失調和循環脂多糖，同時增加腸道微生物組衍生的丁酸鹽，從而增強NK細胞毒性。

NK細胞中是否存在褪黑素通路？如果存在，它是否受經典和非經典STAT3與NF-κB二聚體組成相互作用的調節，從而調節NK細胞色氨酸-褪黑素通路？如果NK細胞中存在褪黑素通路，NAS和褪黑素的效應是內分泌和/或線粒體內的，還是NAS和/或褪黑素被外流以產生自分泌和旁分泌效應，就像在巨噬細胞和小膠質細胞中發生的那樣？

IL-10對NK細胞毒性的普遍刺激作用（通過增加氧化磷酸化和糖酵解）是否由經典和非經典STAT3與NF-κB二聚體組成的相互作用改變介導，從而誘導NK細胞線粒體褪黑素通路，正如在其他細胞類型中所示？

褪黑素/催產素/迷走神經刺激的NK激活效應是否依賴于NK細胞中褪黑素通路的誘導，類似于臨床前模型中迷走神經誘導的局部褪黑素在抑制炎癥過程中的作用？

迷走神經中是否存在線粒體褪黑素通路？如果存在，它是否受STAT3與NF-κB二聚體組成相互作用的調節？假設的迷走神經褪黑素通路的調節是否會調節迷走神經功能，從而調節身體器官和組織中的系統性抑制和重置？

NK細胞上的AhR激活是否會抑制線粒體褪黑素通路，包括通過核STAT3