KIR基因多態(tài)性與病毒感染性疾病相關研究進展

孫 迪，楊立東，莊云龍

天然免疫反應能夠在病原體感染時優(yōu)先于特異性免疫反應出現(xiàn)，是抗病毒感染的第一道防線，而NK細胞在天然免疫中發(fā)揮著重要作用。當機體受到病毒感染時，NK細胞通過其表達的激活型或抑制型殺傷細胞免疫球蛋白樣受體（killer immunoglobulin-like receptor, KIR）與表達于靶細胞表面的人類白細胞抗原I類分子（human leukocyte antigen-I, HLA-I）結合，傳導激活或抑制信號，從而調(diào)節(jié)NK細胞和T細胞的殺傷活性。研究發(fā)現(xiàn)，KIR基因參與多種病毒感染性疾病的發(fā)生、發(fā)展，與不同配體的結合對病程的發(fā)展具有各不相同的作用。

1 KIR基因結構與功能

KIR編碼基因位于人染色體19q13.4的白細胞受體復合物中，包括胞外區(qū)、胞內(nèi)區(qū)、跨膜區(qū)，按照其編碼的胞外區(qū)免疫球蛋白樣結構域的數(shù)目，可分為KIR2D、KIR3D；按照胞內(nèi)區(qū)是否含有免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosinebased inhibitory motifs, ITIM），分為L型與S型，L型含1～2個ITIM，介導抑制性信號，S型不含ITIM，介導激活性信號。目前發(fā)現(xiàn)17個KIR基因，分別為8個抑制型KIR2DLI～2DL3、KIR2DL5A/B和KIR3DL1～3DL3，6個激活型KIR2DS1～2DS5和KIR3DS1，既是抑制又是激活基因的KIR2DL4[1]，2個假基因KIR2DP1（又名 KIRZ）、KIR3DP1（又名 KIRX）[2]。激活型KIR和抑制型KIR雖然在胞內(nèi)區(qū)結構不盡相同且具有完全相反的功能，但在胞外區(qū)卻都能夠與HLA-I靶向結合，識別同一個HLA配體，向胞內(nèi)區(qū)傳遞激活或抑制信號調(diào)節(jié)NK細胞殺傷活性，參與人類多種疾病的發(fā)生、發(fā)展。

2 KIR基因多態(tài)性

KIR基因具有復雜多態(tài)性，在不同種群、個體之間KIR等位基因數(shù)目各有差異，目前發(fā)現(xiàn)的17個基因中，每個基因都有很多等位基因，除了2個假基因以外，其余基因呈共顯性表達。目前已知KIR3DL1是最具多態(tài)性的基因，有100多個等位基因，包含許多非同義突變體，其中KIR3DL1×005是最廣泛的HLA-I識別配體[3-4]，目前仍有新的等位基因位點不斷被發(fā)現(xiàn)，因此，KIR基因呈現(xiàn)復雜的多態(tài)性。另一方面KIR基因的配體也具有多態(tài)性，KIR基因的配體HLA-I類分子，幾乎表達于所有有核細胞表面，是由HLA-A、HLA-B、HLA-C編碼的α鏈（44 KD）和β2微球蛋白（12 KD）非共價鍵結合組成的異二聚體。一般來說KIR2D分子的配體為HLA-C，包括C1、C2，HLA-C1組的第77位氨基酸是天冬氨酸，它可以與KIR2DL2、KIR2DL3和KIR2DS3結合；HLA-C2組的第80位氨基酸是賴氨酸，可以與KIR2DL1和KIR2DS1結合；而KIR3D分子的配體為HLA、HLA-B，HLA-Bw4 的第80位氨基酸是異亮氨酸，也是具有豐富多態(tài)性的HLA-I類位點，KIR和HLA高度的多態(tài)性以及KIR對HLA配體識別的特異性，會出現(xiàn)各種不同的受體/配體組合譜型，從而對KIR基因的表達造成不同的影響[5]。

3 KIR基因與病毒感染性疾病

許多病毒感染性疾病嚴重危害人們的身體健康，并發(fā)展成為一個全球性問題，如HIV、肝炎類病毒。然而，有些人反復接觸病毒，卻不被感染。KIR基因作為NK細胞表面的重要受體，參與疾病的機制受到人們的日益關注。激活型KIR基因與其配體結合，增強NK細胞或T細胞的活性；抑制型KIR基因與其配體結合，抑制NK細胞或T細胞的活性；同時多個KIR基因又可以協(xié)同作用，調(diào)控NK細胞或T細胞的活性，進而參與疾病的抗性或易感。目前研究的疾病范圍較廣，涉及KIR基因與自身免疫性疾病、妊娠障礙、細胞移植、炎癥病理以及癌癥等[6]，但是對于KIR基因與病毒感染性疾病的研究較為零散，現(xiàn)將研究較熱門的幾類高發(fā)性病毒感染性疾病與KIR基因關系的研究進行匯總整理，以期對控制疾病的發(fā)生、發(fā)展起到一定的借鑒作用。

3.1 KIR基因與HIV感染 HIV被認為是對人體危害最大的病毒之一，據(jù)統(tǒng)計全球有超過4000萬人感染HIV，每150人中就有1例AIDS患者。影響AIDS發(fā)展的因素主要包括宿主的遺傳特征、免疫應答反應、病毒的生物學特征等。在機體抵抗病毒的免疫清除過程中，KIR基因的多態(tài)性與HIV感染的易感性、感染過程與結果密切相關，目前關于KIR基因與HIV關系的研究較多，但國內(nèi)外對不同人群KIR基因多態(tài)性與HIV易感性、感染后病程進展與結果的相關研究結果不盡相同，探究AIDS的遺傳易感性對于AIDS的預防具有重要意義。

近年來許多研究報道，特定的KIR-HLA基因組合可能參與HIV感染的不同病程進展。KIR3DL1與降低HIV-1的病毒載量和延緩AIDS的病程發(fā)展有密切關系。Martin等[7]研究KIR3DL1的保護基因HLA-B×57定點突變后對HIV感染者的作用發(fā)現(xiàn)，突變后的KIR基因結合程度較低，與HLA-B×57∶01結合的免疫NK細胞受體的變異改變了其保護作用。KIR3DL1及其配體HLABw4-80I的存在會使感染HIV-1的細胞受到更強的殺傷，從而改善HIV-1感染者的臨床結果[8]。KIR2DL2及其配體的相互作用對HIV清除也有明顯作用。Lin等[9]研究了504例日本長期感染HIV-1的患者，發(fā)現(xiàn)KIR2DL2/HLA-C×12∶02和KIR2DL2/HLA-C×14∶03這兩種復合基因型能夠對HIV-1復制有明顯的抑制作用。KIR2DL2+NK細胞對HLA-C×14∶03或 HLA-C×12∶02細胞病毒復制的抑制作用明顯大于KIR2DL2-NK細胞。功能分析表明，HIV-1衍生肽與HLA-C×14∶03或HLA-C×12∶02的結合通過降低細胞表面肽-HLA（Phla）復合物的表達而影響KIR2DL2 NK細胞的活性（即減少KIR2DL2配體的表達），因此，KIR2DL2/HLA-C×12∶02和KIR2DL2/HLA-C×14∶03復合基因型通過KIR2DL2介導的NK細胞識別病毒感染細胞的機制，對HIV-1感染中的NK細胞有保護作用。這些數(shù)據(jù)表明了KIR-HLA相互作用在人類健康和疾病中的高度特異性。

另有研究顯示相同的基因在不同人種中呈現(xiàn)截然相反的作用。Mhandire等[10]對津巴布韋189例HIV感染者與97例健康者的研究發(fā)現(xiàn)，KIR2DL2基因頻率在健康組中顯著高于感染組，認為抑制型KIR2DL2基因在非洲裔人群中有抵抗HIV感染的作用。然而，Zwolinska等[11]對459例波蘭HIV感染者和118例健康者研究顯示，KIR2DL2基因會增加HIV感染的幾率，只有KIR2DL2基因而沒有KIR2DL3基因則會讓HIV易感率增加4倍以上，提示推測KIR2DL3基因能夠保護波蘭白種人群不受HIV感染。由此可見不同人種基因間的相互影響各有不同，探究KIR基因的遺傳差異對疾病的干預、早期治療意義非凡。

3.2 KIR基因與肝炎病毒感染 WHO《2017年全球肝炎報告》表明，全球約有3.25億人感染慢性HBV或HCV。面臨著發(fā)展到慢性肝病、癌癥和死亡的風險。

3.2.1 乙型肝炎病毒 對于HBV的感染，有文獻表明，KIR2DS2、KIR2DS3是易感基因，能誘導持續(xù)較弱的炎癥反應，從而導致肝臟的持續(xù)性損傷和慢性乙型肝炎，而KIR2DS1、KIR3DS1、KIR2DL5可能是保護基因，可以促進HBV的清除[12-14]。Shah-Hosseini等[15]對伊朗地區(qū)202例HBV感染者（包括自發(fā)恢復組52例，無癥狀感染組50例，慢性HBV患者組50例和肝硬化患者組50例）和100例健康者的研究顯示，KIR2DL5A、KIR2DS1、KIR3DS1在自發(fā)恢復組患者中的頻率顯著高于感染組和健康對照組，他們對不同復合KIR-HLA基因頻率在HBV清除中的研究發(fā)現(xiàn)，在自發(fā)恢復者組中激活型基因的頻率顯著高于健康對照組和感染組，提示激活型基因對于NK細胞活性增強起著更為顯著的作用，這些激活性基因有助于NK細胞清除HBV。

Gao等[16]對182例慢性HBV感染者與140例健康對照者的研究發(fā)現(xiàn)，KIR2DL3/ HLA-C1具有較強的保護作用，KIR2DL1/HLA-C2則與HBV易感性有關。Di等[17]發(fā)現(xiàn)KIR2DL3與其配體HLABw4或HLA-C2結合有助于HBV的自發(fā)清除。在意大利人群中，康復個體KIR2DL3基因的頻率顯著高于健康對照組，推測KIR2DL3對于機體病毒清除有重要意義。

Li等[18]研究抗病毒藥物IFN治療慢性乙型肝炎與KIR基因關系時發(fā)現(xiàn)，KIR3DS1基因與HLA-B Bw4-80Ile的結合對IFN-α治療慢性乙型肝炎的療效有很大影響，推測KIR3DS1和HLA-B Bw4-80Ile的配對最有可能增強NK細胞的活化，因此，含有KIR3DS1/HLA-B-Bw4-80Ile基因型的HBV感染者由于激活特定的NK細胞而對HBV具有一定消除作用。在體外實驗觀察到，KIR3DS1能引起細胞溶解和生成IFN-γ，并在早期HIV-1感染中增強NK細胞的功能。

3.2.2 丙型肝炎病毒 HCV可引起人類丙型肝炎，約20%急性感染者可自發(fā)清除HCV，其余會發(fā)展為慢性持續(xù)感染，繼而發(fā)展成慢性肝炎、肝纖維化、肝硬化甚至肝細胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）。

NK細胞參與了HCV感染和HCC的發(fā)病機制，特別是與HCV感染細胞的破壞有關，NK細胞的活性喪失與HCV的感染進展密切相關。有研究表明當抑制型受體KIR2DL2、KIR2DL3和其配體HLA-01結合，同時激活型受體KIR2DS4也存在時能抑制HCV感染，這與HIV感染的病毒清除結果相似[11，19]。這是由于當KIR2DL3與其配體HLA-C1/C1存在時，NK細胞分泌的IFN會顯著增多，表現(xiàn)出更強的細胞脫顆粒作用，對感染的肝細胞具有直接殺傷作用[20-21]；此外KIR2DL3頻率高的HCV慢性感染者，應用干擾素抗病毒治療有更高的病毒持續(xù)性應答率，表明KIR2DL3基因可能有利于HCV的清除。

Saito等[22]研究了日本787例HCV誘導的HCC患者HLA等位基因和KIR基因與HCC發(fā)生的關系，揭示了KIR2DL2/HLA-C1可能是鑒別早期HCV相關性肝癌的表面標志物。KIR3DL1/HLA-Bw4和KIR2DL1/HLA-C2在日本人群中與HCV易感性或保護性有關。KIR2DL2/HLA-C1和KIR2DS2/HLA-C1是與年輕人群肝癌發(fā)生有關的新的KIR-HLA組合。

對中國廣東地區(qū)170例HCV感染者KIR基因表達頻率分析發(fā)現(xiàn)，KIR2DS3的頻率與正常人相比顯著增高，推測KIR2DS3可能參與HCV感染的過程[23]。Parham和Carneiro等[24-25]的研究發(fā)現(xiàn)HCV的感染可能與人類KIR2DS1、KIR2DS2的表達以及KIR2DL2、KIR2DL3，KIR2DL1的缺失有關。Carneiro等[25]對167例HCV感染者研究發(fā)現(xiàn)：具有KIR3DS1等位基因的人群更容易受到HCV感染，進而發(fā)展為肝癌。遺傳相關性分析也表明，治療含有KIR3DS1和HLA-B Bw4-80Ile等位基因的乙型肝炎患者有良好的療效，亦可以防止其發(fā)展成為肝癌[26]。

3.2.3 戊型肝炎病毒 戊型肝炎是一種由HEV感染造成的肝病。全球每年大約有2000萬人感染HEV，其中約有330萬人出現(xiàn)戊型肝炎癥狀，據(jù)WHO估計，戊型肝炎在2015年造成的死亡病例約有4.4萬例（占病毒性肝炎死亡數(shù)的3.3%）。我國近年來戊型肝炎發(fā)病率逐年上升，在成人急性肝炎中位居首位。

陳沖等[27]對42例急性HEV感染者和30例健康者的研究顯示，HEV感染組KIR2DL3基因頻率顯著低于健康對照組，KIR2DL3/HLA-C1的組合頻率也低于健康對照組，高表達的HLA-C可能與散發(fā)性HEV有一定關系；在HIV研究中也同樣發(fā)現(xiàn)KIR2DL3與HLA-C1/C1同時存在時，NK細胞會分泌更多的IFN，提高特異性T淋巴細胞對病毒的應答來延緩病程的發(fā)展。另外還發(fā)現(xiàn)KIR3DL1/HLA-Bw4基因型的表達者HEV的感染幾率可能有所降低，因此推測KIR3DL1/HLA-Bw4基因型可能為戊型肝炎的保護基因。

3.3 KIR基因與梅毒螺旋體感染 莊云龍等[28]研究了190例梅毒患者和192例健康對照，發(fā)現(xiàn)屬于單倍型A的人群中梅毒病例組KIR1D/KIR1D的基因型頻率顯著高于對照組（P=0.032），表明KIR1D可能與單倍型A中個體的梅毒發(fā)生相關聯(lián)。 KIR1D可能無法與其配體發(fā)生相互作用，不能產(chǎn)生活化信號，對NK細胞的某些功能產(chǎn)生負面影響，進而影響梅毒螺旋體的清除。Zhuang等[29]對山東漢族地區(qū)231例梅毒患者和247例健康對照KIR和HLA-C基因進行檢測和分析發(fā)現(xiàn)，KIR2DS3、KIR3DS1基因可能是梅毒螺旋體的易感基因，KIR2DS5、HLA-C1/C1、KIR2DL3-HLA-C1/C1基因型可能是梅毒螺旋體的抗性基因型，因此推測KIR2DL3和HLA-C1/C1之間協(xié)同作用可能保護機體，這與之前報道的HIV感染和HCV 感染結果一致[11，16]。

3.4 KIR基因與皰疹病毒感染 皰疹病毒是一類有包膜的DNA病毒，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)100種以上，世界范圍內(nèi)感染比例很高，根據(jù)其理化性質(zhì)分α、β、γ、未分類皰疹病毒四個亞科。α皰疹病毒：單純皰疹病毒（herpes simplex virus type, HSV）Ⅰ型和II型、水痘-帶狀皰疹病毒，其增殖速度快，引起細胞病變。β皰疹病毒：如人巨細胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV），生長周期長，感染細胞形成巨細胞。γ皰疹病毒：如EBV感染的靶細胞是淋巴樣細胞，可引起淋巴增生，且有致癌潛能。據(jù)WHO估算，全球約有2/3的人易感染皰疹病毒，但目前尚未有根除皰疹病毒感染的有效辦法，疫苗的研究迫在眉睫。

Qiang等[30]的一項研究中包括了59例EBV相關噬血細胞淋巴組織細胞增生癥（epstein-barr virus-associated hemophagocytic lymphohistiocytosis,EBV-HLH）患者，66例傳染性單核細胞增多癥（infectious mononucleosis, IM）患者和146例健康對照，在對他們的KIR基因研究中發(fā)現(xiàn)：KIR2DS5基因頻率在EBV-HLH組顯著高于IM組和健康對照組，推測KIR2DS5可能是EBV感染相關疾病的易感基因。對HSV-Ⅰ的研究也發(fā)現(xiàn)，KIR2DS2和KIR2DL2對HSV-Ⅰ感染有較強的易感性，然而在血清陰性和無癥狀陽性患者中，KIR2DL2，KIR2DS2和HLA-C1頻率較低，從某種程度上反映了這些基因可能阻礙了對抗HSV-Ⅰ有效分子反應[31]。Huo等[32]對220例EBV感染者（157例IM患者，63例EBV-HLH患者）進行研究發(fā)現(xiàn)，KIR2DS1、KIR2DS5、KIR3DS1和 KIR2DL5的攜帶者可能更容易感染EBV-HLH，而KIR2DS2、KIR2DS4、KIR2DL2、KIR2DL5可能與IM的發(fā)病風險高有關，KIR3DS1則可能會增加EBV感染者發(fā)展為EBV-HLH的風險。

3.5 KIR基因與巨細胞病毒感染 KIR2DS4基因是單倍型A惟一的激活型KIR基因，該基因可以在5號外顯子缺失22 bp片段，產(chǎn)生變異體KIR1D，導致框架移位，KIR1D蛋白不能錨定在細胞膜上，從而導致激活信號不能傳遞。KIR2DS4基因及其變異體KIRID與同胞全相合造血干細胞移植后HCMV的發(fā)生存在相關性，供者為單倍型A型的造血干細胞移植受者術后發(fā)生HCMV感染的幾率較供者為單倍型B型的受者高，說明單倍型B型占優(yōu)勢的人群在干細胞移植后對HCMV感染具有保護作用[33]。具有KIR2DS4+/KIR1D-的供者HCMV的感染率最低，可能是由于這樣的基因組合能夠適度活化NK細胞，有利于病毒清除[34]。陳曉晴等[35]對76例HCMV患兒和96例健康者的KIR基因多態(tài)性分析發(fā)現(xiàn)，患兒組KIR2DS1、KIR2DS2、KIR2DS5基因頻率顯著高于健康組，具有3個或3個以上激活型KIR基因的個體在患兒組中占極高比例，顯示激活型的KIR基因數(shù)目的增多是HCMV感染后發(fā)病的遺傳因素之一。Di等[36]研究發(fā)現(xiàn)2個激活受體KIR2DS2和KIR2DS5具有相反的作用，KIR2DS2具有保護性而KIR2DS5則是易感基因。Crespo等[37]發(fā)現(xiàn)KIR2DS1/HLA-C2相互作用能激活母體蛻膜NK細胞，增強其對胎盤HCMV感染的反應能力，并可能限制病毒誘導的胎盤病理學改變，缺少KIR2DS1的婦女可能具有較低的抵抗胎盤感染HCMV的能力，并容易引起并發(fā)癥，然而在非洲裔人群中KIR2DS5則是HCMV的抗性基因[38]，這與陳曉晴及Di等的研究結果并不相同，可見參與疾病發(fā)生發(fā)展的過程可能不僅僅由一個或幾個基因產(chǎn)生作用，更多的是基因與配體的相互作用，不同基因結合不同配體會產(chǎn)生截然不同的作用。

4 結 語

KIR作為NK細胞表面的重要受體，能調(diào)節(jié)NK細胞的活性，可以保護機體免受各種病毒侵襲，由于KIR基因的數(shù)量多變、序列多樣，與HLA配體結合的多態(tài)性，使得KIR-HLA系統(tǒng)復雜多變，均可影響病毒侵染時的免疫反應效果。

關于KIR基因的遺傳多態(tài)性研究大多表明不同疾病、不同人種的易感基因和抗性基因各有不同，同一種KIR基因在不同病種中也具有不同的作用，例如KIR2DS5基因是梅毒螺旋體[29]、HCMV（非洲裔人群）[38]的抗性基因，卻是HCMV（西西里島人群和漢族人群）[35-36]、EBV[30]的易感基因；KIR2DL2是HIV[9-10]、HCV[19]的抗性基因，但卻是HSV-Ⅰ[31]、EBV[32]的易感基因。同一種KIR基因在不同人群中也具有不同的作用，例如KIR2DL2基因在非洲裔人群中有抵抗HIV感染的作用，在美裔人群中則可能是易感基因。但KIR基因與病毒感染性疾病也有一定的規(guī)律，大量實驗證實KIR2DL3基因與HLA-C1/C2配體均能夠對 HIV[11]、HBV[16-17]、HCV[20-21]、HEV[27]、梅毒螺旋體[29]有明顯的清除作用，并且基因與配體的組合再加上抗病毒藥物的治療，如IFN聯(lián)合KIR3DS1與HLA-B Bw4-80Ile的組合對HBV有良好的治療效果[18]。因此，更加深入的探索KIR基因與不同病毒感染性疾病的相關性，還須要配合種族、地域、HLA配體的結合特異性，找尋更多可能影響NK細胞殺傷活性的因素，從基因水平對疾病的早期干預和治療提供新的思路。