人NK細(xì)胞表面KIR與HLAI類抗原(1).

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

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

3、tion. 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 recognize

4、d by KIRs. Donor versus recipient NK-cell alloreactivity，when recipients lack HLA ligand for their donorinhibitory KIR，can benefit allogeneic stem cell transplantation，especially the HLA haploidentical hematopoietic stem cell transplantation. The outcome of stem cell transplantation can be bestPredi

5、cted by the presenee of KIRs on the donor s NK cells and theabsenee of corresponding KIR ligand in the recipient s HLArepertoire-a receptor-ligand model. In this paper the interaction of KIR and HLA in hematopoietic stem transplantation，the genetic basisof KIR and HLA ，the relation of KIR expression

6、 on NK cells with HLA and the role of KIR and HLA in immune responses were reviewed.Key wordsKIR; 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侈聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）方法檢

7、測(cè)HLA 1類（human leukocyte an tigen ，人類白細(xì)胞抗原）和 HLA n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（killer immunoglobuliniike 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

8、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免疫學(xué)基礎(chǔ)作一綜述。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)、相互作用NK細(xì)胞通過KIR識(shí)別自身 僅在NK細(xì)胞及T細(xì)胞表面表達(dá)，不同的KIR與HLA在造血干細(xì)胞移植中的HLA達(dá)到自身免疫耐受。目前認(rèn)為 KIR 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

9、共同特點(diǎn)是 HLA第80位氨基酸殘 基為賴氨酸；KIR2DL2/2DL3 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-PC肪法檢測(cè)KIR的mRNA!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 I類抗原

10、不包括NK細(xì)胞表面所有抑制 性受體識(shí)別的HLA I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HLA I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)制如 下：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

11、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 HLA I 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

12、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

13、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：Leu ng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6q2

14、1.3的主要組織相容性復(fù)合物(major histoco mp atibility comp lex，MHC，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HLA I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(immu no globuli n-like transcript ，ILT)，分別為KIR和ILT-2、ILT-4。C型凝集素超家族受體， CD94/NKG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 過程中變異較大，存在等位基因多形性。CD94-NKG2位于1

15、2p 12 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MH(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：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 I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HLA I類抗原分型與KIR的相關(guān)

16、性，其中HLA I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-CAsn 80 無相應(yīng)的 KIR 9,這也證實(shí)了上 述結(jié)論。故通過HLA分型

17、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(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 I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

18、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。Leu ng等13最近利用PCR RT-PCF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KIR

19、2DL3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

20、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，HLA I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。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