殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體研究進(jìn)展

劉 超，袁岳沙（長(zhǎng)江大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，湖北 荊州434000）

運(yùn)動(dòng)可以從好、壞兩個(gè)方面改變?nèi)说慕】?，如可減少感染和動(dòng)脈粥樣硬化，但也可引起過敏反應(yīng)、運(yùn)動(dòng)性哮喘和慢性疾病的急性加重。我們知道持續(xù)6min的短暫運(yùn)動(dòng)可以改變白細(xì)胞的數(shù)量[1]，因此，在人們?nèi)粘Ｉ钪校@種物理運(yùn)動(dòng)相關(guān)的循環(huán)固有免疫細(xì)胞增加可以發(fā)生很多次[2]。在普通生理活動(dòng)和全身健康狀況之間存在一個(gè)潛在的關(guān)聯(lián)[3]，NK細(xì)胞對(duì)運(yùn)動(dòng)應(yīng)激的刺激是敏感的，它通過各種各樣的細(xì)胞表面受體來識(shí)別和破壞未被致敏的病毒感染或惡性腫瘤轉(zhuǎn)移細(xì)胞。在人類，針對(duì)NK細(xì)胞表達(dá)的配體的最大家族的受體是KIRs。KIR家族包括多種抑制性和刺激性成員[4-5]。

1 KIR基因復(fù)合體的變異性

KIRs主要表達(dá)于NK細(xì)胞和部分T細(xì)胞表面，編碼KIR的基因位于19q13.4，邊界是KIR3DL3和KIR3DL2基因。在這些基因中存在一系列可變的KIRs，一般包括7～12個(gè)基因，大量具有不同KIRs內(nèi)容的單體型存在于人類中，具有相同基因內(nèi)容的單體型可進(jìn)一步通過基因成分的多態(tài)性來區(qū)分[6]，對(duì)有一些基因，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有超過50種等位基因[7]。

幾乎所有的單體型都共有以下4個(gè)基因：KIR3DL3、KIR2DL4、KIR3DL2和KIR3DP1，根據(jù)他們的基因內(nèi)容所有單體型可以分為A、B兩組。A組單體型都擁有7個(gè)基因和2個(gè)假基因的團(tuán)體，可以通過簡(jiǎn)單的基因組合來區(qū)分；B組基因內(nèi)容更具可變性，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過20種不同B組單體型。由于大多數(shù)B組特殊性KIR基因編碼激動(dòng)性受體，因此，編碼激動(dòng)性受體的基因B組比A組更多。值得注意的是，A組單體型的分類主要取決于等位基因多態(tài)性，包括復(fù)制數(shù)目可變性，而B組是多態(tài)性和多基因性的[7]，在復(fù)制數(shù)的變化中KIRs的變化可通過基因劑量引起轉(zhuǎn)錄水平的改變[7-8]。如此高水平的多樣性可能顯示病原體對(duì)人類NK／T細(xì)胞免疫反應(yīng)的強(qiáng)大壓力。

連續(xù)的KIR序列，包括基因間的區(qū)域，是高度具有KIR2DL4的序列。高度同源便于非交互式重組，是一種可以刪除、復(fù)制、重組基因的進(jìn)化機(jī)制[6]。這種機(jī)制可反映一些KIR家族成員中一定數(shù)目的免疫球蛋白外顯子的變化性，這是一代明顯混合的基因，存在3種形式：KIR2DL5A／3DP1（稱為KIR2DL5B）、KIR2DL1／2DS1和KIR2DL3／2DP1。由于重復(fù)的因素，重組進(jìn)程反而更容易，這顯示致密KIR基因內(nèi)含子的致密聚集，表明KIR復(fù)合體的這種可塑性要求一種相對(duì)迅速的自然選擇模式[5，7]。

2 KIR基因表達(dá)的調(diào)節(jié)

KIR表達(dá)僅限于NK細(xì)胞和T細(xì)胞的小亞型，KIR基因表達(dá)的形式很復(fù)雜，一個(gè)特殊KIR（或它的等位基因）的表達(dá)在很大程度上依賴其它KIRs的表達(dá)，而且，每個(gè)NK細(xì)胞克隆表達(dá)在一個(gè)未活動(dòng)的基因組僅僅為一系列KIRs編碼的一部分，KIR基因看起來表達(dá)是隨機(jī)的，但KIR2DL4除外，因?yàn)樗械腘K細(xì)胞都表達(dá)這個(gè)基因。但是，NK細(xì)胞克隆通過多細(xì)胞分類強(qiáng)調(diào)一個(gè)已被確立的KIR表達(dá)形式，因此，每一個(gè)NK細(xì)胞KIR基因的穩(wěn)定表達(dá)是明顯隨機(jī)組合的。在人類生理中，這種基因的組合表達(dá)是獨(dú)一無二的，對(duì)建立一個(gè)多樣和敏感的NK細(xì)胞特異性的菜單也是必需的。

了解KIR基因表達(dá)對(duì)理解KIR功能是怎樣被傳遞和強(qiáng)調(diào)的非常重要。KIR啟動(dòng)子區(qū)域的檢測(cè)已經(jīng)完成，顯示除了KIR2DL4基因，轉(zhuǎn)錄區(qū)域的上游序列是高度同源的，表明在這些基因中轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是相似的。但是最近KIR啟動(dòng)子被分成4個(gè)不同的調(diào)節(jié)序列，其中2個(gè)控制同源的KIR基因表達(dá)，而其中一個(gè)KIR2DL4（唯一所有NK細(xì)胞都轉(zhuǎn)錄的KIR基因）是獨(dú)一無二的，另一個(gè)是控制KIR3DL3的微弱表達(dá)[9]。包括轉(zhuǎn)錄結(jié)合位置的多樣性在內(nèi)的這些啟動(dòng)子的不同點(diǎn)，可以解釋表達(dá)形式的可選擇性。最近報(bào)道KIR基因有2個(gè)啟動(dòng)子：微弱活動(dòng)的遠(yuǎn)側(cè)啟動(dòng)子和鄰近啟動(dòng)子[8，10-11]，后者是雙向的，它導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)性的啟動(dòng)子往返活動(dòng)進(jìn)而導(dǎo)致正向和反向各自轉(zhuǎn)錄物的合成。KIR2DL4是獨(dú)特的，因?yàn)樵诘谝粋€(gè)內(nèi)含子中它是唯一缺少重復(fù)序列和包含激動(dòng)性因素的。已經(jīng)證實(shí)在能打開KIR位點(diǎn)的KIR2DL4開始轉(zhuǎn)錄，以確保其它KIR基因轉(zhuǎn)錄活動(dòng)的開始[6]，然后，通過一個(gè)尚不清楚的機(jī)制，NK細(xì)胞表達(dá)KIR基因的不同組合，可以看出KIRs轉(zhuǎn)錄是隨機(jī)的行為。然而，這一特殊NK細(xì)胞表達(dá)的KIR基因的亞結(jié)構(gòu)，通過在未表達(dá)KIR基因的5＇端甲基化而變得穩(wěn)定，表達(dá)類型在細(xì)胞分裂時(shí)期傳到子細(xì)胞。

細(xì)胞毒T細(xì)胞與NK細(xì)胞有著相似的表達(dá)KIRs方式，但是在NK和T細(xì)胞之間KIR表達(dá)的轉(zhuǎn)錄控制是不同的，這個(gè)事實(shí)顯示了在T細(xì)胞中KIR表達(dá)的生物重要性。盡管與T細(xì)胞分化甚至是幼稚T細(xì)胞的KIR表達(dá)有轉(zhuǎn)錄機(jī)制來支持最小的KIR啟動(dòng)子的激活，這表明諸如DNA甲基化這種遺傳機(jī)制在T細(xì)胞亞型表達(dá)中也發(fā)揮重要作用[12]。通過T細(xì)胞表達(dá)KIRs信號(hào)與通過NK細(xì)胞表達(dá)KIR信號(hào)是有區(qū)別的，應(yīng)值得注意。

3 人類疾病與Ⅰ類MHC和KIR變體的組合

在早期感染階段，NK細(xì)胞在自然免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，特別是對(duì)消除病毒感染非常重要。它們殺死感染細(xì)胞，分泌炎癥因子而且聯(lián)合樹枝狀細(xì)胞啟動(dòng)適當(dāng)?shù)拿庖叻磻?yīng)，在功能上作為NK細(xì)胞受體的Ⅰ類MHC分子、KIRs、凝集素受體CD94-NKG2A和CD94-NKG2C共同作用。針對(duì)健康的自身細(xì)胞，所有的NK細(xì)胞是無反應(yīng)的，是與抑制性KIR或CD94-NKG2A同等型的同源Ⅰ類HLA （人類白細(xì)胞抗原）的相互作用的耐受，抑制性信號(hào)不僅能阻制NK細(xì)胞倡導(dǎo)的細(xì)胞毒性，而且可以干涉NK細(xì)胞與靶細(xì)胞粘連[13]。來自激動(dòng)性和抑制性受體信號(hào)的平衡受靶細(xì)胞表面配體表達(dá)水平的改變影響，這可以改變NK細(xì)胞的激動(dòng)性臨界值。因此，盡管假定有KIR表達(dá)的隨機(jī)性和KIR基因與編碼HLA的基因的獨(dú)立遺傳性，在HLA和KIR表達(dá)之間的調(diào)節(jié)存在明顯關(guān)聯(lián)[5，14]。

凝集素樣受體有更多的功能，可以識(shí)別HLA-E復(fù)合體和從HLA-A、HLA-B、HLA-C和HLA-G的領(lǐng)頭序列分裂出來的肽。KIR家族的受體比CD94-NKG2表達(dá)在NK細(xì)胞發(fā)育的更晚階段[6]，與CD94-NKG2相比，機(jī)體的KIRs識(shí)別不同經(jīng)典人類Ⅰ類MHC分子的亞型[14]?？偟膩碚f，不同抑制性KIRs擁有識(shí)別全部已知的HLA-C同類抗免疫球蛋白和HLA-A和HLA-B同類抗免疫球蛋白亞型的能力。抑制性KIR2DL2／2DL3和KIR2DL1分子是兩組相互排斥的同類抗免疫球蛋白，分別是HLA-c1和HLA-c2的受體[5]。含有KIR2DL1的 HLA-C2是被期望提供最強(qiáng)抑制的組合，明顯與肺癌相關(guān)[6，15]。KIR3DL1緊密結(jié)合HLA-B Bw4同種抗免疫球蛋白，KIR3DL1及其配體增加在腎癌中已經(jīng)被觀察到。KIR2DL4與HLA-G聯(lián)系，它在一些腫瘤細(xì)胞和在炎癥情況下表達(dá)上調(diào)，KIR3DL2是已知的唯一識(shí)別HLA-A3和HLA-A1的同種抗免疫球蛋白[9，14-15]。

基于細(xì)胞外激動(dòng)性和抑制性KIR受體的高度同源性 （可達(dá)99%），可以看出激動(dòng)性KIRs識(shí)別與它們抑制的相應(yīng)部分一樣的HLA分子，但是明顯親和力微弱。然而，激活性KIR-HLA的親和力可以通過特殊的肽作用HLA分子而增強(qiáng)[14]，在KIR2DS1與E-B病毒感染細(xì)胞的交互作用下，已經(jīng)觀察到這種增強(qiáng)[16]。有趣的是KIR2DS1與 HLA-C2的微弱互相作用傳遞的一個(gè)激動(dòng)性的信號(hào)可以是來自KIR2DL1的強(qiáng)烈的一致信號(hào)減弱[6，14]，這可以用同樣的機(jī)制解釋這個(gè)效果。另外，激動(dòng)性KIRs可以完全的結(jié)合相異的配體，而且參與病原體結(jié)構(gòu)的識(shí)別。因此，已經(jīng)顯示KIR2DS4可以識(shí)別一個(gè)黑色素瘤細(xì)胞表面的非Ⅰ類MHC多肽，表明激動(dòng)性KIR受體參與單純性皰疹病毒的MHC依賴的識(shí)別。

大量研究表明，KIR／HLA對(duì)病毒感染有易感性或抵抗力是與不同的基因型混合物相關(guān)的。可以確定的是KIR2DL3和HLA-C1組同種免疫球蛋白提供低抑制性信號(hào)，并與對(duì)C型肝炎病毒感染的有抗力增強(qiáng)有關(guān)。與健康者相比，發(fā)現(xiàn)慢性乙肝病人與HLA-C1配體結(jié)合的KIR2DL2或KIR2DL3的頻數(shù)更低[17]，對(duì)于HIV感染患者，有激動(dòng)性KIR3DS1與HLA-B BW4-801組合和抑制性KIR3DL1004等位基因與HLA-B BW4組合的病人進(jìn)展成為AIDS的速度更慢[18]。

當(dāng)包含多種激動(dòng)性KIRs的單體型可能介導(dǎo)抗感染疾病的保護(hù)性NK細(xì)胞反應(yīng)時(shí)，這些相同的單體型對(duì)自身免疫疾病可能預(yù)先處理。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在某些自身免疫疾病的病人刺激性的KIR2DS1和／或KIR2DS2基因和B組KIR單體型出現(xiàn)的頻率高于健康個(gè)體。銀屑病性關(guān)節(jié)炎病人攜帶激動(dòng)性KIR2DS1和KIR2DS2基因顯示出對(duì)這個(gè)疾病發(fā)作易感性增加，但是只有當(dāng)它們同源的抑制性受體KIR2DS1和KIT2DS2的配體正在消失時(shí)發(fā)生；急性冠脈綜合癥和風(fēng)濕性血管炎通過無性CD4＋CD28-NULL T細(xì)胞擴(kuò)展與KIR2DS2表達(dá)有關(guān)；KIR／HLA-C基因?qū)?型糖尿病和硬皮病也有影響。在這些疾病中，T細(xì)胞表達(dá)KIR基因直接涉及疾病發(fā)病機(jī)制，這提出KIR相關(guān)自身免疫的NK細(xì)胞反應(yīng)作用的問題。值得注意的是，一系列的研究描述KIR／HLA基因復(fù)合物與特定癌癥的易感性有關(guān)[6，14]。

4 KIR基因表達(dá)與運(yùn)動(dòng)

業(yè)已證明，伴隨運(yùn)動(dòng)的起始循環(huán)中淋巴細(xì)胞，特別是NK細(xì)胞迅速增長(zhǎng)，就如運(yùn)動(dòng)后基因表達(dá)輪廓的改變。可是，僅僅只有為數(shù)不多的研究提供關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)KIR基因影響的信息。

Radom-Aizik等人用基因芯片技術(shù)檢測(cè)早晚期青春期女孩的周圍血中單核細(xì)胞的基因表達(dá)的改變[19]，發(fā)現(xiàn)了4個(gè)KIR基因編碼，3個(gè)抑制性受體，即KIR2DL3、KIR3DL1和KIR3DL2和一個(gè)激動(dòng)性受體KIR2DL4，它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)中有更高的表達(dá) （約為2.2～3.0倍）。在10個(gè)2min回合不斷循環(huán)的肌力測(cè)試運(yùn)動(dòng)的前、后抽取血樣本 （工作率是大約是一半介于厭氧臨界值和吸氧峰值之間），在兩組女孩間KIR基因表達(dá)有成倍改變但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Bvttner等人在運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的血液白細(xì)胞的基因表達(dá)輪廓改變的微陣列分析發(fā)現(xiàn)KIR2DS4基因上調(diào)了1.3倍，這項(xiàng)研究收集的僅僅是年輕人參加休閑運(yùn)動(dòng)時(shí)的數(shù)據(jù)，參與者以達(dá)80%最大氧吸入量做劇烈跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)直到精疲力竭。而Connolly等人在對(duì)經(jīng)過30min運(yùn)動(dòng)（以80%氧吸入量）未經(jīng)過培訓(xùn)的人的研究證明KIR2DS4基因調(diào)節(jié)的下降。最近有人用工作率逐漸增加直至精疲力竭的分步驟方案，采用人類基因1.0ST序列基因芯片技術(shù)，調(diào)查了高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)對(duì)血白細(xì)胞基因表達(dá)的影響，發(fā)現(xiàn)在4～6min的時(shí)間內(nèi)，運(yùn)動(dòng)員完成一個(gè)強(qiáng)度在厭氧閾值之上的運(yùn)動(dòng)，一些KIR基因位點(diǎn)上調(diào)了1.8倍，但提取個(gè)體KIR基因的孤立數(shù)據(jù)。

至今存在的數(shù)據(jù)十分受限制的而且不完全一致，這是由于性別和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間不同引起的。因此，存在于所有單體型的KIR3DL3基因表達(dá)水平，女性要高于男性[20]。另外，KIR3DL3轉(zhuǎn)錄被檢測(cè)到NK細(xì)胞CD56明亮亞型與CD56暗淡亞型相反。因此，在運(yùn)動(dòng)中這兩種NK細(xì)胞亞型的不同動(dòng)員可能導(dǎo)致KIR3DL3基因表達(dá)效果的不同。在以上被提到的研究中，運(yùn)動(dòng)后在總體淋巴細(xì)胞中的NK細(xì)胞的總體改變未被考慮在內(nèi)，這應(yīng)引起注意。無論在運(yùn)動(dòng)前后，在不同個(gè)體的血樣中NK細(xì)胞會(huì)發(fā)生重大的變化。另外，結(jié)果的不同也許與KIR基因家族的高度多態(tài)性相關(guān)，像上面提到的，大多數(shù)KIR基因可觀測(cè)到等位基因，一些啟動(dòng)子的多態(tài)性導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點(diǎn)缺失和影響基因表達(dá)的頻數(shù)[8]。

既然KIRs是決定NK細(xì)胞功能性活動(dòng)主要受體，而運(yùn)動(dòng)可以明顯的誘導(dǎo)基因編碼激動(dòng)性和抑制性KIRs，就有理由推斷可以通過運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)KIR表達(dá)，運(yùn)動(dòng)可能在兩個(gè)方向影響NK細(xì)胞的功能狀態(tài)：激動(dòng)和抑制。這可能是任意的，僅僅反映KIR表達(dá)的隨機(jī)性。因此，運(yùn)動(dòng)對(duì)免疫系統(tǒng)的影響是兩方面的，即免疫增強(qiáng)表現(xiàn)為對(duì)感染和某些癌癥抵抗力增強(qiáng)，免疫抑制表現(xiàn)為過度運(yùn)動(dòng)后對(duì)感染的易感性增加和規(guī)則運(yùn)動(dòng)后慢性輕度炎癥減少。我們知道，規(guī)律適當(dāng)運(yùn)動(dòng)對(duì)身體有很大好處，通過運(yùn)動(dòng)提高NK細(xì)胞活性使其在殺死病毒感染細(xì)胞和癌細(xì)胞中發(fā)揮了重要的作用[21]。NK細(xì)胞還是r干擾素的重要生產(chǎn)者，r干擾素是一種能放大炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過運(yùn)動(dòng)可以抑制r干擾素釋放，最近有研究表明在多種的刺激下KIR基因型可以預(yù)測(cè)NK細(xì)胞釋放IFN-r的能力[22]。因此，盡管KIR表達(dá)具有隨機(jī)性，觀測(cè)到運(yùn)動(dòng)后NK細(xì)胞的功能狀態(tài)的調(diào)整也許與運(yùn)動(dòng)后觀察到的KIR表達(dá)的調(diào)節(jié)有相聯(lián)，這是很值得進(jìn)一步研究。慢性適度運(yùn)動(dòng)對(duì)于我們健康的有利影響也許是由于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的KIR基因表達(dá)調(diào)節(jié)介導(dǎo)的，這有助于我們優(yōu)化獲得健康的運(yùn)動(dòng)方案甚至開創(chuàng)用運(yùn)動(dòng)治療感染、癌癥和自身免疫疾病的新局面。

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