1、人NK細(xì)胞表面KIR與HLA I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HLA I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

2、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KIRs on Human NK Cells and in Relation with HLA Class I AntigenReviewAbstract The interaction of killer cell immunoglobin-like receptors(KIR) with HLA molecules has particular relevance to the genetics，immune responses and allogeneic stem cell transplantation.

3、The genes of KIR and HLA are located in different chromosomes and segregate independently. The repertoire of KIR molecules varies among NK cells and is determined by the KIR genotype. The HLA genotype has only subtle impact on the KIR phenotype. Three major HLA specificity groups are recognized by K

4、IRs. Donor versus recipient NK-cell alloreactivity，when recipients lack HLA ligand for their donor inhibitory KIR，can benefit allogeneic stem cell transplantation，especially the HLA haploidentical hematopoietic stem cell transplantation. The outcome of stem cell transplantation can be best predicted

5、 by the presence of KIRs on the donor s NK cells and the absence of corresponding KIR ligand in the recipient s HLA repertoire-a receptor-ligand model. In this paper the interaction of KIR and HLA in hematopoietic stem transplantation，the genetic basis of KIR and HLA，the relation of KIR expression o

6、n NK cells with HLA and the role of KIR and HLA in immune responses were reviewed.Key words KIR; HLA; allogeneic haematopoietic stem cell transplantation; NK cell 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(méi)有HLA相合的同胞供者，只能進(jìn)行無(wú)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)HLA

7、類（human leukocyte antigen，人類白細(xì)胞抗原）和HLA 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(wú)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（killer immunoglobulinlike receptor，KIR）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)，

8、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(guò)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（DL）和活化型（DS）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（又名CD158a）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；K

9、IR2DL2/2DL3、2DS2（又名CD158b）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(mén)冬氨酸；KIR3DL1識(shí)別HLA-BBw4，3DL2識(shí)別HLA-A3/-A11；2DL4識(shí)別HLA-G4，5。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HLA 類抗原不包括NK細(xì)胞表面所有抑制性受體識(shí)別的HLA 類抗原決定簇時(shí)，即產(chǎn)生異源

10、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HLA 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(jiàn)。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(wú)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0.01%，但移植后3月內(nèi)受者體內(nèi)NK

11、細(xì)胞開(kāi)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(lái)源于供者CD34+細(xì)胞。在此期間當(dāng)受者HLA 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

12、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(guò)2種模型預(yù)測(cè)。 第一：Ruggeri2提出的供受者間KIR配體配體模型，通過(guò)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

13、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(lái)。HLA受控于位于6q21.3的主要組織相容性復(fù)合物（major histocompatibility complex，MHC），呈共顯性表達(dá)，每個(gè)基因座位上

14、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HLA 類抗原特異性受體：免疫球蛋白超家族受體和免疫球蛋白樣轉(zhuǎn)錄本家族（immunoglobulin-like transcript，ILT），分別為KIR和ILT-2、ILT-4。C型凝集素超家族受體，CD94/NKG2受體。其中KIR基因位于19q13.4，呈共顯性表達(dá)，其基因家族進(jìn)化過(guò)程中變異較大，存在等位基因多形性。CD94-NKG2A位于12p1213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(guò)一系列的基因復(fù)制演變而來(lái)。人類基因

15、組中主要發(fā)現(xiàn)了4種MHC 類基因：6p21.3、 19q13.4、 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(lái)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)HLA 類抗原與KIR間并無(wú)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HLA 類抗原分型與KIR的相關(guān)性，其中HLA 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

16、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(méi)有相應(yīng)的自身配體；0%-8的供者中HLA-BBw4、HLA-CLys80或 HLA-CAsn 80無(wú)相應(yīng)的KIR9，這也證實(shí)了上述結(jié)論。故通過(guò)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，N

17、K細(xì)胞所識(shí)別的和清除的是一類失去自我（missing self）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HLA 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(wú)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(wú)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(wú)關(guān)，而且NK細(xì)胞表

18、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(wú)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(lái)識(shí)別自身的HLA，達(dá)到自身免疫耐受，故HLA對(duì)相

19、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(guò)識(shí)別自身HLA達(dá)到自身免疫耐受，這說(shuō)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(lái)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(guò)程中，HLA 類抗原的基因型決定了哪種KIR作為抑制性受體來(lái)識(shí)別自身HLA。目前認(rèn)為，NK細(xì)胞發(fā)育過(guò)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)

20、。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。抗原加工分子TAP缺陷患者與正常供者間KIR表達(dá)水平并沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異16，17。 上述研究說(shuō)明KIR與HLA I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)KI

21、R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(guò)NK受體群（NKR）識(shí)別自身MHC 類分子或類MHC 類分子實(shí)現(xiàn)自身天然免疫功能。MHC 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MHC 類分子（即HLA 類抗原）特異性的抑制性受體與MHC由共同的原始基因演變而來(lái)，提示失去自我模型（missing self）更適于解釋人體內(nèi)體細(xì)胞如何躲避自身NK

22、細(xì)胞的攻擊，而不是來(lái)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MHC 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MHC 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(jiàn)，NK細(xì)胞抑制性受體與MHC 類分子的關(guān)系解釋為自我耐受的調(diào)控機(jī)制更合適。MHC 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

23、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(lái)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(méi)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N

24、K細(xì)胞，這些研究對(duì)于改善患者的預(yù)后具有重要意義。【參考文獻(xiàn)】 1Mavoungou E，Sall A，Poaty-Mavoungou V，et al. . Alloreactivity and association of human natural killer cells with the major histocompatibility complex. Clin Diagn Lab Immunol，1999: 254-2592Ruggeri L，Capanni M，Casucci M，et al. Role of natural killer cell alloreactivity i

25、n HLA-mismatched hematopoietic stem cell transplantation. Blood，1999; 94: 333-3393Schaffer M，Malmberg KJ，Ringden O，et al. Increased infection-related mortality in KIR-ligand-mismatched unrelated allogeneic hematopoietic stem-cell Transplantation. Transplantation，2004; 78: 1081-10854Rajagopalan S，F(xiàn)u

26、J，Long EO. Cutting edge: induction of IFN- production but not cytotoxicity by the killer cell Ig-like receptor KIR2DL4 (CD158d) in resting NK cells. J Immunol，2001; 167: 1877-18815Bottino C，F(xiàn)alco M，Sivoori S，et al. Identification and molecular characterization of a natural mutant of the p50.2/KIR2DS

27、2 activating NK receptor that fails to mediate NK cell triggering. Eur J Immunol，2000; 30: 3569-35746Parham P. Immunogenetics of killer cell immunoglobulin-like receptors. Mol Immunol，2005; 42: 459-4627Leung W，Iyengar R，Turner V. et al. Determinants of antileukemia effects of allogeneic NK cells. J Immunol，2004;172: 644-6508Du