人NK細(xì)胞表面KIR與HLA-I類抗原

人NK細(xì)胞表面KIR與HLAI類抗原【摘要】KIR受體與HLA相互作用在人類遺傳、免疫應(yīng)答及異基因造血干細(xì)胞移植等方面發(fā)揮著重要作用。KIR能識(shí)別HLAI類抗原；KIR與HLA各自能獨(dú)立遺傳，HLA配型不能準(zhǔn)確推斷KIR表型；KIR的表達(dá)主要與其基因型有關(guān)，HLA對(duì)KIR表達(dá)的調(diào)節(jié)作用微乎其微，KIR的基因型可以決定其表現(xiàn)型。供受者間KIR受體－HLA配體不相合有利于異基因造血干細(xì)胞移植，尤其是單倍體相合造血干細(xì)胞移植，KIR受體-配體模型可以更好地提示造血干細(xì)胞移植的預(yù)后。本文就KIR與HLA在造血干細(xì)胞移植中的相互作用、KIR與HLA的遺傳學(xué)基礎(chǔ)、NK細(xì)胞表面KIR表達(dá)與HLA的關(guān)系及KIR和HLA在免疫應(yīng)答中的作用作一綜述。

【關(guān)鍵詞】異基因造血干細(xì)胞移植

KIRsonHumanNKCellsandinRelationwithHLAClassIAntigen——Review

AbstractTheinteractionofkillercellimmunoglobin-likereceptors(KIR)withHLAmoleculeshasparticularrelevancetothegenetics，immuneresponsesandallogeneicstemcelltransplantation.ThegenesofKIRandHLAarelocatedindifferentchromosomesandsegregateindependently.TherepertoireofKIRmoleculesvariesamongNKcellsandisdeterminedbytheKIRgenotype.TheHLAgenotypehasonlysubtleimpactontheKIRphenotype.ThreemajorHLAspecificitygroupsarerecognizedbyKIRs.DonorversusrecipientNK-cellalloreactivity，whenrecipientslackHLAligandfortheirdonorinhibitoryKIR，canbenefitallogeneicstemcelltransplantation，especiallytheHLAhaploidenticalhematopoieticstemcelltransplantation.TheoutcomeofstemcelltransplantationcanbebestpredictedbythepresenceofKIRsonthedonor′sNKcellsandtheabsenceofcorrespondingKIRligandintherecipient′sHLArepertoire-areceptor-ligandmodel.InthispapertheinteractionofKIRandHLAinhematopoieticstemtransplantation，thegeneticbasisofKIRandHLA，therelationofKIRexpressiononNKcellswithHLAandtheroleofKIRandHLAinimmuneresponseswerereviewed.

KeywordsKIR;HLA;allogeneichaematopoieticstemcelltransplantation;NKcell

異基因造血干細(xì)胞移植(allo-HSCT)是治療惡性血液病的主要手段，但只有不到30％的患者可以進(jìn)行HLA相合同胞間的移植，很多患者沒有HLA相合的同胞供者，只能進(jìn)行無關(guān)供者或單倍體相合移植，移植風(fēng)險(xiǎn)較高。目前供受者間配型的方法主要是PCR(多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))方法檢測(cè)HLAⅠ類和HLAⅡ類基因型。隨著分子生物學(xué)的進(jìn)展，HLA配型的方法更加精確。臨床上發(fā)現(xiàn)有些HLA完全相合的患者移植后仍然出現(xiàn)了排斥反應(yīng)，而有些HLA不相合的患者移植后長(zhǎng)期無病存活［1］，表明僅僅檢測(cè)HLA已經(jīng)不能滿足臨床需要。Ruggeri等［2］研究了單倍體相合造血干細(xì)胞移植后發(fā)現(xiàn)，NK細(xì)胞表面的殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體在單倍體相合移植中發(fā)揮了重要作用，在供受者間KIR受體－配體不相合移植中供者NK細(xì)胞攻擊宿主細(xì)胞，有助于植入成功，攻擊白血病細(xì)胞，介導(dǎo)GVL效應(yīng)，攻擊宿主抗原呈遞細(xì)胞，預(yù)防GVHD的發(fā)生。KIR逐漸成為造血干細(xì)胞移植的研究熱點(diǎn)［3］。下面就KIR與HLA在造血干細(xì)胞移植中的相互關(guān)系及其遺傳學(xué)、免疫學(xué)基礎(chǔ)作一綜述。

KIR與HLA在造血干細(xì)胞移植中的

相互作用NK細(xì)胞通過KIR識(shí)別自身HLA達(dá)到自身免疫耐受。目前認(rèn)為KIR僅在NK細(xì)胞及T細(xì)胞表面表達(dá)，不同的KIR識(shí)別結(jié)合不同的HLA。KIR分為抑制型和活化型兩組，每一組均有其特定的細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域，且均與特定的配體結(jié)合，分別介導(dǎo)抑制性或活化性反應(yīng)。KIR2DL1/2DS1識(shí)別HLA-Cw2、Cw4、Cw5、Cw6，其共同特點(diǎn)是HLA第80位氨基酸殘基為賴氨酸；KIR2DL2/2DL3、2DS2識(shí)別HLA-Cw1、Cw3、Cw7、Cw8，其共同特點(diǎn)是HLA第80位氨基酸殘基為天門冬氨酸；KIR3DL1識(shí)別HLA-BBw4，3DL2識(shí)別HLA-A3/-A11；2DL4識(shí)別HLA-G［4，5］。其余的KIR配體尚未明確。目前KIR配型的檢測(cè)方法主要有以下幾種：PCR方法檢測(cè)KIR基因型，RT-PCR方法檢測(cè)KIR的mRNA表達(dá)，流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞表面KIR表達(dá)。

KIR在造血干細(xì)胞移植中的作用主要與異源反應(yīng)性NK細(xì)胞有關(guān)。Parham等［6］認(rèn)為，當(dāng)異源細(xì)胞的HLAⅠ類抗原不包括NK細(xì)胞表面所有抑制性受體識(shí)別的HLAⅠ類抗原決定簇時(shí)，即產(chǎn)生異源反應(yīng)性細(xì)胞，此時(shí)體內(nèi)某一亞群的NK細(xì)胞表面的抑制性受體不能結(jié)合異源細(xì)胞表面的HLAⅠ類抗原，細(xì)胞活化殺傷異源細(xì)胞。異基因造血干細(xì)胞移植中異源反應(yīng)細(xì)胞發(fā)生的機(jī)制

雖然所有成熟的NK細(xì)胞至少表達(dá)1種受體識(shí)別自身的HLA，同時(shí)表達(dá)兩種或兩種以上自身反應(yīng)性受體并不常見。同時(shí)表達(dá)2種KIR的NK細(xì)胞，如同時(shí)表達(dá)KIR2DL1和KIR2DL2/3，不會(huì)產(chǎn)生異源反應(yīng)性，因?yàn)槊總€(gè)個(gè)體至少表達(dá)2種HLA中的一種。臨床異基因造血干細(xì)胞移植后，包括無關(guān)供者移植后，多數(shù)受者KIR表型轉(zhuǎn)變成供者型。單倍體相合移植中盡管移植物為富集的CD34+細(xì)胞，CD56-或CD3-細(xì)胞通常%，但移植后3月內(nèi)受者體內(nèi)NK細(xì)胞開始表達(dá)供者KIR表型，并不受受者HLA的影響，重建的NK細(xì)胞群均有供者KIR表達(dá)。故NK細(xì)胞表面KIR的表達(dá)來源于供者CD34+細(xì)胞。在此期間當(dāng)受者HLAⅠ類抗原不能阻斷全部的供者NK細(xì)胞時(shí)，供者型異源反應(yīng)性NK細(xì)胞克隆增殖產(chǎn)生子代細(xì)胞，這些細(xì)胞能夠殺滅宿主抗原呈遞細(xì)胞和白血病細(xì)胞，保護(hù)患者不發(fā)生GVHD、移植排斥及白血病復(fù)發(fā)，從而提高了異基因造血干細(xì)胞移植的安全性和有效性。目前研究發(fā)現(xiàn)上述反應(yīng)僅出現(xiàn)于移植后3月內(nèi)。反之，如果移植后NK細(xì)胞受體表達(dá)出現(xiàn)其他特征性改變，則提示有可能發(fā)生GVHD、早期復(fù)發(fā)以及其他合并癥。供受者間KIR配體－受體不相合的對(duì)數(shù)越多，NK細(xì)胞的抗白血病效應(yīng)越強(qiáng)。若患者有多個(gè)供者可供選擇，可以考慮不相合對(duì)數(shù)較多的供者。若受者表達(dá)的HLA能結(jié)合全部KIR，則利用異源反應(yīng)性NK細(xì)胞治療白血病的效果較差。異源反應(yīng)的發(fā)生可以通過2種模型預(yù)測(cè)。

第一：Ruggeri［2］提出的供受者間KIR配體－配體模型，通過檢測(cè)供受者的HLA推測(cè)供受者KIR配體-受體的情況。如`1例單倍體相合移植患者中，供者表達(dá)A3、B62、Cw2，受者表達(dá)A3、B62、Cw3，故推測(cè)供者NK細(xì)胞表達(dá)KIR2DL1受體，識(shí)別自身的Cw2抗原，而受者白血病細(xì)胞表達(dá)Cw3抗原，不能被供者KIR抑制性受體識(shí)別，供者NK細(xì)胞被激活，殺滅患者體內(nèi)殘存的白血病細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)此模型的預(yù)測(cè)作用存在很大局限，對(duì)HLA配型不相合的造血干細(xì)胞移植，利用此模型可以較準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)患者的復(fù)發(fā)率，而對(duì)HLA配型相合的造血干細(xì)胞移植，其預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性較差。

第二：Leung等［7］提出的受體－配體模型，即直接檢測(cè)供者NK細(xì)胞的KIR和受者的HLA配型。他們比較了受體-配體模型、配體-配體模型與NK細(xì)胞毒作用及兒童血液惡性腫瘤患者的復(fù)發(fā)狀況的關(guān)系。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)惡性腫瘤患者，配體-受體模型可以更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)疾病復(fù)發(fā)。

KIR和HLA的遺傳學(xué)基礎(chǔ)

LA基因和KIR基因由共同的原始基因演變而來。HLA受控于位于的主要組織相容性復(fù)合物，呈共顯性表達(dá)，每個(gè)基因座位上不同等位基因的產(chǎn)物表現(xiàn)在細(xì)胞膜上構(gòu)成個(gè)體的HLA表現(xiàn)型。目前研究發(fā)現(xiàn)，人NK細(xì)胞表面表達(dá)2種HLAⅠ類抗原特異性受體：①免疫球蛋白超家族受體和免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄本家族，分別為KIR和ILT-2、ILT-4。②C型凝集素超家族受體，CD94/NKG2受體。其中KIR基因位于，呈共顯性表達(dá)，其基因家族進(jìn)化過程中變異較大，存在等位基因多形性。CD94-NKG2A位于12p12－13的人NK細(xì)胞復(fù)合體基因座上。比較基因組學(xué)研究證實(shí)，HLA特異性的NK細(xì)胞抑制性受體由共同的原始MHC類基因通過一系列的基因復(fù)制演變而來。人類基因組中主要發(fā)現(xiàn)了4種MHC類基因：、、1q21-q25和9q33-q34。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為C型凝集素基因超家族也由MHC類基因演變而來［8］。

雖然KIR基因與HLA基因起源于共同的基因，但KIR與HLA各自獨(dú)立遺傳給下一代。每個(gè)個(gè)體內(nèi)HLAⅠ類抗原與KIR間并無必然的相關(guān)性，即使HLA相合同胞兄弟姐妹間KIR也不一定相合。Shilling等［9］分析了85對(duì)同胞的HLAⅠ類抗原分型與KIR的相關(guān)性，其中HLAⅠ類抗原相合與不相合分別為25％和75％，而KIR相合與不相合分別為32％和68％，HLA與KIR均相合者僅為8％，KIR相合而HLA不相合占24％，KIR不相合而HLA相合為16％，HLA和KIR均不相合為52％，這一結(jié)果提示遺傳學(xué)上HLA分型與KIR分型分離。對(duì)50例健康供者中NK細(xì)胞KIR配型與自身HLA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，24%-36％的供者中KIR2DL1、KIR2DL2/2DL3或KIR3DL1沒有相應(yīng)的自身配體；0%-8％的供者中HLA-BBw4、HLA-CLys80或HLA-CAsn80無相應(yīng)的KIR［9］，這也證實(shí)了上述結(jié)論。故通過HLA分型并不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)KIR表型，異基因造血干細(xì)胞移植中配體－配體模型不能較好的提示預(yù)后。

NK細(xì)胞表面KIR表達(dá)與HLA的

關(guān)系雖然KIR識(shí)別自身HLA達(dá)到自身免疫耐受，但HLA并不是影響KIR表達(dá)的主要因素。Becker等［10］認(rèn)為，NK細(xì)胞所識(shí)別的和清除的是一類失去自我的細(xì)胞，NK細(xì)胞不殺傷表達(dá)自身HLA的細(xì)胞，但殺傷表達(dá)異基因HLA的細(xì)胞，故NK細(xì)胞表面至少表達(dá)1種KIR識(shí)別自身的HLAⅠ類抗原，達(dá)到自身免疫耐受，每個(gè)個(gè)體的NK細(xì)胞受體譜必然受到自身HLA的影響。目前研究發(fā)現(xiàn)，有如下幾個(gè)因素影響KIR的表達(dá)。

第一，健康人群中影響個(gè)體內(nèi)NK細(xì)胞表面KIR表達(dá)的決定性因素為KIR基因型。KIR與HLA各自獨(dú)立遺傳給下一代，二者并無必然聯(lián)系。Uhrberg等［11，12］也發(fā)現(xiàn)KIR的基因型決定了其表現(xiàn)型，與自身HLA無關(guān)。流式細(xì)胞儀檢測(cè)也發(fā)現(xiàn)NK細(xì)胞表面表達(dá)的KIR與HLA基因型無關(guān)，而且NK細(xì)胞表面可以表達(dá)多余的KIR。Leung等［13］最近利用PCR、RT-PCR及流式細(xì)胞儀方法研究了73例無關(guān)供者的KIR基因型與表現(xiàn)型的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)7％的供者PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)體內(nèi)存在KIR2DL1基因，但流式細(xì)胞儀檢測(cè)不到NK細(xì)胞表面表達(dá)的KIR2DL1；15％的供者存在KIR3DL1基因，但NK細(xì)胞表面不表達(dá)該受體；同時(shí)存在KIR2DL3與KIR2DL2基因的供者中，RT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)100％的供者表達(dá)KIR2DL3，而只有58％的供者表達(dá)KIR2DL2。

第二，健康人群中影響NK細(xì)胞表面受體的另一個(gè)因素是必須確保每個(gè)NK細(xì)胞至少表達(dá)一種抑制性NK細(xì)胞受體來識(shí)別自身的HLA，達(dá)到自身免疫耐受，故HLA對(duì)相關(guān)的KIR表達(dá)有微調(diào)作用，HLA影響表達(dá)頻率，但不影響表達(dá)水平。相對(duì)于KIR基因型，HLA為其調(diào)節(jié)的次要因素。研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)于KIR基因型相同而HLA基因型不同的同胞兄弟姐妹，KIR、HLA基因型均相同的同胞NK細(xì)胞的KIR表達(dá)組分更相似［7］。表達(dá)不同HLA的基因工程小鼠體內(nèi)NK細(xì)胞群通過識(shí)別自身HLA達(dá)到自身免疫耐受，這說明絕大多數(shù)成熟NK細(xì)胞至少表達(dá)一種抑制性受體來識(shí)別自身HLA，達(dá)到自身免疫耐受。NK細(xì)胞受體發(fā)育過程中，HLAⅠ類抗原的基因型決定了哪種KIR作為抑制性受體來識(shí)別自身HLA。目前認(rèn)為，NK細(xì)胞發(fā)育過程中隨機(jī)表達(dá)某種KIR，而其中表達(dá)能識(shí)別自身HLA的KIR的NK細(xì)胞獲得優(yōu)勢(shì)生長(zhǎng)。個(gè)體內(nèi)不同NK細(xì)胞克隆KIR基因表達(dá)調(diào)控主要在轉(zhuǎn)錄水平，與轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)區(qū)的CpG島甲基化有關(guān)［14］。鑒于NK細(xì)胞表達(dá)多種KIR，故HLA的調(diào)節(jié)作用微乎其微。

第三，比較相同KIR基因型的的惡性腫瘤患者與其健康同胞的NK細(xì)胞表現(xiàn)型，發(fā)現(xiàn)各種KIR基因的表達(dá)頻率以及表達(dá)強(qiáng)度相同，NK細(xì)胞的KIR表現(xiàn)型相對(duì)穩(wěn)定，不受疾病影響。KIR在人外周血中穩(wěn)定表達(dá)，與人體感染等因素?zé)o關(guān)［15］?？乖庸し肿覶AP缺陷患者與正常供者間KIR表達(dá)水平并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異［16，17］。

上述研究說明KIR與HLAI類分子的多態(tài)性決定簇結(jié)合，故研究KIR與遺傳、免疫耐受及疾病的相關(guān)性時(shí)不能將二者割裂。異基因造血干細(xì)胞移植中檢測(cè)KIR的基因型可以滿足臨床大多數(shù)患者KIR配型的需要，KIR配型的方法尚需要進(jìn)一步研究。

KIR和HLA在免疫應(yīng)答中的作用

KIR與HLA相互作用，在先天免疫耐受及后天免疫應(yīng)答中發(fā)揮了重要作用。NK細(xì)胞通過NK受體群識(shí)別自身MHCⅠ類分子或類MHCⅠ類分子實(shí)現(xiàn)自身天然免疫功能。MHCⅠ類分子可以保護(hù)細(xì)胞免受NK細(xì)胞殺傷［18］；丟失HLA的靶細(xì)胞，如病毒感染的細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞，對(duì)于NK細(xì)胞的殺傷作用十分敏感。上文已經(jīng)提到所有已知的人MHCⅠ類分子特異性的抑制性受體與MHC由共同的原始基因演變而來，提示失去自我模型更適于解釋人體內(nèi)體細(xì)胞如何躲避自身NK細(xì)胞的攻擊，而不是來解釋NK細(xì)胞激活的機(jī)制。當(dāng)然NK細(xì)胞可以激活并殺傷缺失自身MHCⅠ類分子的細(xì)胞，但某些病毒感染的細(xì)胞和癌變細(xì)胞表面仍表達(dá)自身MHCⅠ類分子，多數(shù)情況下NK細(xì)胞仍可以殺滅這些細(xì)胞起到免疫清除作用。由此可見，NK細(xì)胞抑制性受體與MHCⅠ類分子的關(guān)系解釋為自我耐受的調(diào)控機(jī)制更合適。MHCⅠ類抗原與KIR二者對(duì)機(jī)體對(duì)感染的抵抗力、對(duì)自身免疫性疾病的易感性、孕期并發(fā)癥及造血干細(xì)胞移植的效果發(fā)揮了重要作用。

綜上所述，KIR與HLA各自獨(dú)立遺傳，HLA分型不能準(zhǔn)確推斷KIR表型；KIR的表達(dá)主要與其基因型有關(guān)，HLA對(duì)KIR的表達(dá)有微調(diào)作用，KIR的基因型可以決定其表現(xiàn)型，檢測(cè)KIR的基因型可以滿足臨床大多數(shù)患者KIR配型的需要。KIR在造血干細(xì)胞移植中發(fā)揮了重大作用，KIR的發(fā)現(xiàn)為解決異基因造血干細(xì)胞移植后GVHD提供了新的思路，為造血干細(xì)胞移植患者帶來了一線曙光；KIR配型結(jié)合HLA配型作為一種造血干細(xì)胞移植配型的新方法可以更好地改善患者的預(yù)后。異基因造血干細(xì)胞移植中KIR受體配體不相合所介導(dǎo)的異源反應(yīng)性NK細(xì)胞對(duì)白血病患者的諸多益處，有可能使許多沒有HLA相合供者的白血病患者獲得移植機(jī)會(huì)。進(jìn)一步研究造血干細(xì)胞移植中KIR受體與HLA配體的關(guān)系，深入闡明KIR受體配體不相合移植患者NK細(xì)胞介導(dǎo)自身免疫反應(yīng)的分子機(jī)制，精心設(shè)計(jì)更適合的治療方案以最大程度的利用異源反應(yīng)性NK細(xì)胞，這些研究對(duì)于改善患者的預(yù)后具有重要意義。

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