Tim－3及其配体Galectin－9与病毒感染的关系

赵 慧，王 亮，马秀敏，丁剑冰*

(新疆医科大学1.第一附属医院省部共建国家重点实验室培育基地新疆重大疾病医学重点实验室;2.第一附属医院检验科;3.基础医学院，新疆乌鲁木齐830011)

Tim－3及其配体Galectin－9与病毒感染的关系

赵 慧1，王 亮2，马秀敏3，丁剑冰3*

(新疆医科大学1.第一附属医院省部共建国家重点实验室培育基地新疆重大疾病医学重点实验室;2.第一附属医院检验科;3.基础医学院，新疆乌鲁木齐830011)

T细胞免疫球蛋白黏蛋白3(Tim-3)基因是Tim家族成员，与其配体半乳凝素-9(Galectin-9)结合可显著抑制T细胞的活化和增殖，并调节细胞因子的表达和分泌。Tim-3/Galectin-9参与免疫反应的调节及抗病毒免疫反应，阻断此通路可促进CD8+T细胞应答和对病毒的控制。因此，Tim-3/Galectin-9通路可能与病毒感染慢性化有关。本文对Tim-3及其配体的生物学特性、功能及在病毒感染中的研究近况进行综述。

Tim-3;Galectin-9;病毒感染

在抗病毒免疫中，有效而强大的T细胞免疫应答是清除病毒的关键，病毒感染的持续和慢性化常常是由于效应和记忆T细胞的功能缺陷所致。而多数情况下，T细胞活化需要至少双信号刺激。其中，有效的第2刺激信号就是非抗原特异性的共刺激信号。共刺激分子不仅有提供正性共刺激信号的分子也有提供负性共刺激信号的分子，如细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4)、程序性死亡分子 1(programmed death-1，PD-1)和B、T淋巴细胞弱化因子(BandT lymphocyte attenuator，BTLA)。含 T细胞免疫球蛋白及黏蛋白结构域的分子3(T cell immunoglobulin and mucin domain containing molecule-3，Tim-3)为新近发现的负性共刺激分子，通过抑制T细胞的活化和增殖来负调控免疫应答，并在病毒感染中发挥重要作用。本文对Tim-3及其配体半乳凝素-9(Galectin-9)的生物学特性、功能及在病毒感染中的研究近况作一综述。

1 Tim-3的生物学特性和功能

Tim-3是Tim家族的成员，被证实是对免疫应答具有抑制性调节作用的分子，对T细胞的细胞凋亡和免疫耐受进行调节［1］。小鼠Tim-3基因位于第11号染色体上，全长为1 015个碱基，由281个氨基酸组成。人类Tim-3基因位于第5号染色体上，全长为1 116个碱基，由301个氨基酸组成的I型膜蛋白。其胞外部分包括1个富含半胱氨酸的Ig样区域和一个黏蛋白区域，Ig样区包括4个保守的半胱氨酸，黏蛋白区富含苏氨酸、丝氨酸和脯氨酸。Tim-3膜蛋白特异性地表达于活化的Th1细胞表面，受Th1的特异性转录因子T-bet的调节［2］，是区分Th1和Th2细胞的表面标记分子。Tim-3同样表达于固有免疫细胞，如树突状细胞(dendritic cell，DC)，可能对促进固有免疫应答具有一定作用。Sui等［3］证明随着DC的成熟和分化，其Tim-3mRNA的表达水平逐渐降低，说明Tim-3的功能有可能是通过DC等其他细胞来完成。

2 配体Galectin-9

Galectin-9是 Tim-3的配体，属于半乳凝素家族，Galectins(半乳糖凝集素)即β-半乳糖苷结合蛋白，现有14种亚型，均含特征性的氨基酸序列。由大约130个高度保守的氨基酸序列组成糖识别结构域。Galectin-9由2个串联的糖识别结构域(CRD)通过一条肽链相连，相对分子质量为36 ku，具有β-半乳糖结合活性。与其他Galectins相似，Galectin-9具有调节生物学功能的多样性，如细胞的聚集与黏附、肿瘤细胞的凋亡等［4］。在发生过度免疫应答中，Galectin-9可诱导免疫耐受。人类Galectin-9通过活化半胱天冬酶-1(caspase-1)途径诱导T细胞调亡，而caspase-8、caspase-9和caspase-10并没有参与其中［5］。

3 Tim-3/Galectin-9的相互作用及与调节性T细胞的关系

Tim-3/Galectin-9信号通路的活化可抑制CD4+和CD8+T细胞［6］，产生抑制信号导致 Th1细胞凋亡和抑制Th1型免疫，在调节免疫细胞的动态平衡和炎性反应中起着重要的作用。目前，Tim-3/Galectin-9信号通路可通过至少两种机制调节Th1型免疫应答:直接机制是引发Th1细胞死亡;间接机制是通过抑制 CD11b+Ly-6G+细胞的产生［7］。Tim-3的两个配体Tim-3L和Galectin-9都表达于调节性T细胞上，Tim-3能够通过调节调节性T细胞阻止浸润性Th1细胞介导的自身免疫应答和异常免疫应答［8］。体外用 Tim-3抗体阻断 Tim-3/Galectin-9通路可明显抑制调节性T细胞的抑制活性，并增加Th1细胞因子的水平。体内阻断Tim-3/Galectin-9通路，会减少调节性T细胞诱导的异源性皮肤移植存活期的延长，表明Tim-3/Galectin-9通路参与了调节性T细胞的作用［9］。

4 Tim-3/Galectin-9与病毒感染

研究发现HIV感染者的Tim-3+CD8+T细胞数量增加，Tim-3表达水平与HIV载量呈正相关，与CD4+T细胞数量呈负相关［10］。在慢性HCV感染中，CD4+和 CD8+T 细胞的 Tim-3 表达均增加［11］。HIV与HCV特异性CD8+T细胞因过度表达Tim-3均出现功能损坏，阻断Tim-3信号通路可恢复相关特异性CD8+T细胞增殖及细胞因子IFN-γ的产生［10－11］。因此，Tim-3可能是修复 HIV 与 HCV 相关T细胞功能损害的一个新靶点。但与HIV特异性CD8+T细胞相比，HCV特异性 CD8+T细胞Tim-3/PD-1数量更多，HCV特异性 CD8+T细胞Tim-3/PD-1的共同表达与肝脏恶化呈正相关(图1)。单独阻断Tim-3或者单独阻断PD-1都可以恢复感染者血液中HIV或HCV特异性CD8+T细胞的增殖［12］。

图1 HCV/HIV感染中Tim-3的表达Fig 1 The expression of Tim-3 in HCV/HIV infection

HBV感染小鼠模型中发现从感染第7～18天，Tim-3在肝脏T细胞，尤其是CD8+T细胞上的表达显著增加。提示在HBV感染中，Tim-3对抗病毒T细胞的应答起到调节作用［13］。与健康者和脂肪肝(FLD)患者相比，慢性乙型肝炎(CHB)患者外周血中循环的自然杀伤(NK)细胞和肝脏浸润性淋巴细胞中Tim-3表达均显著增加。在转染HBV表达载体的NK92和HBV转基因小鼠体内分离的NK细胞中同样可以检测出Tim-3表达量增加。与HepG2和HepG2.2.15细胞相比，用抗Tim-3的抗体或者Tim-3-FC融合蛋白阻断Tim-3信号可导致NK92细胞的细胞毒性增加，同时可促进IFN-γ的产生［14］。

HSV感染后，CD4+T细胞Tim-3表达上调。用单克隆抗体阻断Tim-3信号可导致更多HSV损害及增加新血管形成，而配体Galectin-9可降低新血管形成，高剂量给予Galectin-9可减少视力损害。因此，Tim-3/Galectin-9通路可诱导降低免疫炎性反应［15］。另外，Sehrawat等［16］证明，HSV感染后，病毒特异性CD8+细胞Tim-3表达上调。外生性的Galectin-9可降低CD8+T细胞介导对HSV的免疫应答，阻碍病毒清除。在体外，Galectin-9可诱导Tim-3+CD8+细胞凋亡，并且在淋巴器官的表达增加。与野生型小鼠相比，Galectin-9基因敲除小鼠感染后，CD8+T细胞对HSV的免疫应答显著增强，病毒载量显著降低。说明Galectin-9可能会限制CD8+T细胞的免疫效能。其中的机制一方面Galectin-9对T细胞效应的直接抑制作用，另一方面Galectin-9促进了调节性T细胞的应答，从而限制了HSV特异性CD8+T细胞的应答。

在急性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV)和引起鼠脾肿大的弗兰德病毒(FV)感染时，大部分特异性的效应CD8+T细胞共同表达Tim-3和PD-1。若在特定阶段如FV的启动/分化阶段联合阻断PD-1和Tim-3，可使特异性的效应CD8+T细胞功能恢复，促进CD8+T细胞的功能及病毒控制［17］。

5 展望

近年来，关于Tim-3的研究进展迅速。在感染及其他免疫病的发生发展过程中，Tim-3对Th1/Th2细胞的平衡关系起着关键性的作用。寻找特异性表达于Thl或Th2细胞上的标志不仅对于Th细胞的分化和功能研究都非常必要，迫使失衡的Thl/Th2细胞恢复平衡。Tim-3与其配体Galectin-9的相互作用抑制Thl型免疫应答。因此，Tim-3有望成为一种新的免疫调节治疗的靶分子，为感染性疾病的治疗开辟一条新的途径。

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The relationship between Tim－3 and the ligand Galectin－9 and virus infection

ZHAO Hui1，WANG Liang2，MA Xiu-min3，DING Jian-bing3*

(1.State Key Laboratory Incubation Base of Xinjiang Major Diseases Research，the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University;2.Clinical Laboratory，the 1st Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University;3.College of Preclinical Medicine，Xinjiang Medical University，Urumqi 830011，China)

T cell immunoglobulin-and mucin-domain-containing molecule-3(Tim-3)is one of the Tim family's members，when combined with its ligand，half breast meat-9(coagulants Galectin-9)，it significantly inhibits the activation and proliferation of T cell，regulates the expression and secretion of cytokines．Tim-3/Galectin-9 pathway is prone to participate in the immune response and to regulate the antiviral immune response．Blocking the path can promote the response of CD8+T cell and the virus control．Therefore，there may be a close relationship between Tim-3/Galectin-9 pathway and the chronicity of virus infection．This article provides an explaination about the biological properties and functions of Tim-3 and its ligand，Galectin-9，and about the recent progresses in virus field．

Tim-3;Galectin-9;virus infection

R 392.9

A

1001-6325(2012)09-1095-04

2011－05－31

2011－12－05

国家自然科学基金(30860263，81060135，81160200，30960358，31160194);新疆医科大学研究生创新基金(MC2010－10)

*通信作者(corresponding author):djbing002@163．com