杀伤细胞免疫球蛋白样受体研究进展

刘 超，袁岳沙（长江大学临床医学院，湖北 荆州434000）

运动可以从好、坏两个方面改变人的健康，如可减少感染和动脉粥样硬化，但也可引起过敏反应、运动性哮喘和慢性疾病的急性加重。我们知道持续6min的短暂运动可以改变白细胞的数量[1]，因此，在人们日常生活中，这种物理运动相关的循环固有免疫细胞增加可以发生很多次[2]。在普通生理活动和全身健康状况之间存在一个潜在的关联[3]，NK细胞对运动应激的刺激是敏感的，它通过各种各样的细胞表面受体来识别和破坏未被致敏的病毒感染或恶性肿瘤转移细胞。在人类，针对NK细胞表达的配体的最大家族的受体是KIRs。KIR家族包括多种抑制性和刺激性成员[4-5]。

1 KIR基因复合体的变异性

KIRs主要表达于NK细胞和部分T细胞表面，编码KIR的基因位于19q13.4，边界是KIR3DL3和KIR3DL2基因。在这些基因中存在一系列可变的KIRs，一般包括7～12个基因，大量具有不同KIRs内容的单体型存在于人类中，具有相同基因内容的单体型可进一步通过基因成分的多态性来区分[6]，对有一些基因，已经发现有超过50种等位基因[7]。

几乎所有的单体型都共有以下4个基因：KIR3DL3、KIR2DL4、KIR3DL2和KIR3DP1，根据他们的基因内容所有单体型可以分为A、B两组。A组单体型都拥有7个基因和2个假基因的团体，可以通过简单的基因组合来区分；B组基因内容更具可变性，已经发现超过20种不同B组单体型。由于大多数B组特殊性KIR基因编码激动性受体，因此，编码激动性受体的基因B组比A组更多。值得注意的是，A组单体型的分类主要取决于等位基因多态性，包括复制数目可变性，而B组是多态性和多基因性的[7]，在复制数的变化中KIRs的变化可通过基因剂量引起转录水平的改变[7-8]。如此高水平的多样性可能显示病原体对人类NK／T细胞免疫反应的强大压力。

连续的KIR序列，包括基因间的区域，是高度具有KIR2DL4的序列。高度同源便于非交互式重组，是一种可以删除、复制、重组基因的进化机制[6]。这种机制可反映一些KIR家族成员中一定数目的免疫球蛋白外显子的变化性，这是一代明显混合的基因，存在3种形式：KIR2DL5A／3DP1（称为KIR2DL5B）、KIR2DL1／2DS1和KIR2DL3／2DP1。由于重复的因素，重组进程反而更容易，这显示致密KIR基因内含子的致密聚集，表明KIR复合体的这种可塑性要求一种相对迅速的自然选择模式[5，7]。

2 KIR基因表达的调节

KIR表达仅限于NK细胞和T细胞的小亚型，KIR基因表达的形式很复杂，一个特殊KIR（或它的等位基因）的表达在很大程度上依赖其它KIRs的表达，而且，每个NK细胞克隆表达在一个未活动的基因组仅仅为一系列KIRs编码的一部分，KIR基因看起来表达是随机的，但KIR2DL4除外，因为所有的NK细胞都表达这个基因。但是，NK细胞克隆通过多细胞分类强调一个已被确立的KIR表达形式，因此，每一个NK细胞KIR基因的稳定表达是明显随机组合的。在人类生理中，这种基因的组合表达是独一无二的，对建立一个多样和敏感的NK细胞特异性的菜单也是必需的。

了解KIR基因表达对理解KIR功能是怎样被传递和强调的非常重要。KIR启动子区域的检测已经完成，显示除了KIR2DL4基因，转录区域的上游序列是高度同源的，表明在这些基因中转录调节是相似的。但是最近KIR启动子被分成4个不同的调节序列，其中2个控制同源的KIR基因表达，而其中一个KIR2DL4（唯一所有NK细胞都转录的KIR基因）是独一无二的，另一个是控制KIR3DL3的微弱表达[9]。包括转录结合位置的多样性在内的这些启动子的不同点，可以解释表达形式的可选择性。最近报道KIR基因有2个启动子：微弱活动的远侧启动子和邻近启动子[8，10-11]，后者是双向的，它导致竞争性的启动子往返活动进而导致正向和反向各自转录物的合成。KIR2DL4是独特的，因为在第一个内含子中它是唯一缺少重复序列和包含激动性因素的。已经证实在能打开KIR位点的KIR2DL4开始转录，以确保其它KIR基因转录活动的开始[6]，然后，通过一个尚不清楚的机制，NK细胞表达KIR基因的不同组合，可以看出KIRs转录是随机的行为。然而，这一特殊NK细胞表达的KIR基因的亚结构，通过在未表达KIR基因的5＇端甲基化而变得稳定，表达类型在细胞分裂时期传到子细胞。

细胞毒T细胞与NK细胞有着相似的表达KIRs方式，但是在NK和T细胞之间KIR表达的转录控制是不同的，这个事实显示了在T细胞中KIR表达的生物重要性。尽管与T细胞分化甚至是幼稚T细胞的KIR表达有转录机制来支持最小的KIR启动子的激活，这表明诸如DNA甲基化这种遗传机制在T细胞亚型表达中也发挥重要作用[12]。通过T细胞表达KIRs信号与通过NK细胞表达KIR信号是有区别的，应值得注意。

3 人类疾病与Ⅰ类MHC和KIR变体的组合

在早期感染阶段，NK细胞在自然免疫反应中发挥重要作用，特别是对消除病毒感染非常重要。它们杀死感染细胞，分泌炎症因子而且联合树枝状细胞启动适当的免疫反应，在功能上作为NK细胞受体的Ⅰ类MHC分子、KIRs、凝集素受体CD94-NKG2A和CD94-NKG2C共同作用。针对健康的自身细胞，所有的NK细胞是无反应的，是与抑制性KIR或CD94-NKG2A同等型的同源Ⅰ类HLA （人类白细胞抗原）的相互作用的耐受，抑制性信号不仅能阻制NK细胞倡导的细胞毒性，而且可以干涉NK细胞与靶细胞粘连[13]。来自激动性和抑制性受体信号的平衡受靶细胞表面配体表达水平的改变影响，这可以改变NK细胞的激动性临界值。因此，尽管假定有KIR表达的随机性和KIR基因与编码HLA的基因的独立遗传性，在HLA和KIR表达之间的调节存在明显关联[5，14]。

凝集素样受体有更多的功能，可以识别HLA-E复合体和从HLA-A、HLA-B、HLA-C和HLA-G的领头序列分裂出来的肽。KIR家族的受体比CD94-NKG2表达在NK细胞发育的更晚阶段[6]，与CD94-NKG2相比，机体的KIRs识别不同经典人类Ⅰ类MHC分子的亚型[14]。总的来说，不同抑制性KIRs拥有识别全部已知的HLA-C同类抗免疫球蛋白和HLA-A和HLA-B同类抗免疫球蛋白亚型的能力。抑制性KIR2DL2／2DL3和KIR2DL1分子是两组相互排斥的同类抗免疫球蛋白，分别是HLA-c1和HLA-c2的受体[5]。含有KIR2DL1的 HLA-C2是被期望提供最强抑制的组合，明显与肺癌相关[6，15]。KIR3DL1紧密结合HLA-B Bw4同种抗免疫球蛋白，KIR3DL1及其配体增加在肾癌中已经被观察到。KIR2DL4与HLA-G联系，它在一些肿瘤细胞和在炎症情况下表达上调，KIR3DL2是已知的唯一识别HLA-A3和HLA-A1的同种抗免疫球蛋白[9，14-15]。

基于细胞外激动性和抑制性KIR受体的高度同源性 （可达99%），可以看出激动性KIRs识别与它们抑制的相应部分一样的HLA分子，但是明显亲和力微弱。然而，激活性KIR-HLA的亲和力可以通过特殊的肽作用HLA分子而增强[14]，在KIR2DS1与E-B病毒感染细胞的交互作用下，已经观察到这种增强[16]。有趣的是KIR2DS1与 HLA-C2的微弱互相作用传递的一个激动性的信号可以是来自KIR2DL1的强烈的一致信号减弱[6，14]，这可以用同样的机制解释这个效果。另外，激动性KIRs可以完全的结合相异的配体，而且参与病原体结构的识别。因此，已经显示KIR2DS4可以识别一个黑色素瘤细胞表面的非Ⅰ类MHC多肽，表明激动性KIR受体参与单纯性疱疹病毒的MHC依赖的识别。

大量研究表明，KIR／HLA对病毒感染有易感性或抵抗力是与不同的基因型混合物相关的。可以确定的是KIR2DL3和HLA-C1组同种免疫球蛋白提供低抑制性信号，并与对C型肝炎病毒感染的有抗力增强有关。与健康者相比，发现慢性乙肝病人与HLA-C1配体结合的KIR2DL2或KIR2DL3的频数更低[17]，对于HIV感染患者，有激动性KIR3DS1与HLA-B BW4-801组合和抑制性KIR3DL1004等位基因与HLA-B BW4组合的病人进展成为AIDS的速度更慢[18]。

当包含多种激动性KIRs的单体型可能介导抗感染疾病的保护性NK细胞反应时，这些相同的单体型对自身免疫疾病可能预先处理。已经发现在某些自身免疫疾病的病人刺激性的KIR2DS1和／或KIR2DS2基因和B组KIR单体型出现的频率高于健康个体。银屑病性关节炎病人携带激动性KIR2DS1和KIR2DS2基因显示出对这个疾病发作易感性增加，但是只有当它们同源的抑制性受体KIR2DS1和KIT2DS2的配体正在消失时发生；急性冠脉综合症和风湿性血管炎通过无性CD4＋CD28-NULL T细胞扩展与KIR2DS2表达有关；KIR／HLA-C基因对1型糖尿病和硬皮病也有影响。在这些疾病中，T细胞表达KIR基因直接涉及疾病发病机制，这提出KIR相关自身免疫的NK细胞反应作用的问题。值得注意的是，一系列的研究描述KIR／HLA基因复合物与特定癌症的易感性有关[6，14]。

4 KIR基因表达与运动

业已证明，伴随运动的起始循环中淋巴细胞，特别是NK细胞迅速增长，就如运动后基因表达轮廓的改变。可是，仅仅只有为数不多的研究提供关于运动对KIR基因影响的信息。

Radom-Aizik等人用基因芯片技术检测早晚期青春期女孩的周围血中单核细胞的基因表达的改变[19]，发现了4个KIR基因编码，3个抑制性受体，即KIR2DL3、KIR3DL1和KIR3DL2和一个激动性受体KIR2DL4，它们在运动中有更高的表达 （约为2.2～3.0倍）。在10个2min回合不断循环的肌力测试运动的前、后抽取血样本 （工作率是大约是一半介于厌氧临界值和吸氧峰值之间），在两组女孩间KIR基因表达有成倍改变但无统计学意义。Bvttner等人在运动诱导的血液白细胞的基因表达轮廓改变的微阵列分析发现KIR2DS4基因上调了1.3倍，这项研究收集的仅仅是年轻人参加休闲运动时的数据，参与者以达80%最大氧吸入量做剧烈跑步机运动直到精疲力竭。而Connolly等人在对经过30min运动（以80%氧吸入量）未经过培训的人的研究证明KIR2DS4基因调节的下降。最近有人用工作率逐渐增加直至精疲力竭的分步骤方案，采用人类基因1.0ST序列基因芯片技术，调查了高强度运动对血白细胞基因表达的影响，发现在4～6min的时间内，运动员完成一个强度在厌氧阈值之上的运动，一些KIR基因位点上调了1.8倍，但提取个体KIR基因的孤立数据。

至今存在的数据十分受限制的而且不完全一致，这是由于性别和运动强度或持续时间不同引起的。因此，存在于所有单体型的KIR3DL3基因表达水平，女性要高于男性[20]。另外，KIR3DL3转录被检测到NK细胞CD56明亮亚型与CD56暗淡亚型相反。因此，在运动中这两种NK细胞亚型的不同动员可能导致KIR3DL3基因表达效果的不同。在以上被提到的研究中，运动后在总体淋巴细胞中的NK细胞的总体改变未被考虑在内，这应引起注意。无论在运动前后，在不同个体的血样中NK细胞会发生重大的变化。另外，结果的不同也许与KIR基因家族的高度多态性相关，像上面提到的，大多数KIR基因可观测到等位基因，一些启动子的多态性导致转录结合位点缺失和影响基因表达的频数[8]。

既然KIRs是决定NK细胞功能性活动主要受体，而运动可以明显的诱导基因编码激动性和抑制性KIRs，就有理由推断可以通过运动调节KIR表达，运动可能在两个方向影响NK细胞的功能状态：激动和抑制。这可能是任意的，仅仅反映KIR表达的随机性。因此，运动对免疫系统的影响是两方面的，即免疫增强表现为对感染和某些癌症抵抗力增强，免疫抑制表现为过度运动后对感染的易感性增加和规则运动后慢性轻度炎症减少。我们知道，规律适当运动对身体有很大好处，通过运动提高NK细胞活性使其在杀死病毒感染细胞和癌细胞中发挥了重要的作用[21]。NK细胞还是r干扰素的重要生产者，r干扰素是一种能放大炎症反应的细胞因子，现已发现通过运动可以抑制r干扰素释放，最近有研究表明在多种的刺激下KIR基因型可以预测NK细胞释放IFN-r的能力[22]。因此，尽管KIR表达具有随机性，观测到运动后NK细胞的功能状态的调整也许与运动后观察到的KIR表达的调节有相联，这是很值得进一步研究。慢性适度运动对于我们健康的有利影响也许是由于运动导致的KIR基因表达调节介导的，这有助于我们优化获得健康的运动方案甚至开创用运动治疗感染、癌症和自身免疫疾病的新局面。

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