KIR基因多態性與肝移植研究進展

李雪松，陳小平 綜述 肖露露 審校

1解放軍第458醫院 肝膽普通外科，廣東廣州 510602；2廣州器官移植配型中心，廣東廣州 510095

自然殺傷(natural killer，NK)細胞參與機體的天然免疫及獲得性細胞免疫，構成機體的防御屏障，其功能主要通過表達于細胞表面的殺傷細胞免疫球蛋白樣受體(killer immunoglobulin-like receptor，KIR)，識別表達于靶細胞表面的HLA-I類分子，轉導激活或抑制信號來調節，當靶細胞不表達或表達自我缺失的HLA-I類分子時，NK細胞被激活，發生溶細胞反應。現在，越來越多的研究表明，NK細胞在移植免疫中也扮演“多面手”的角色，參與造血干細胞、實體器官移植中急、慢性排斥反應和移植物耐受的過程[1]。目前NK細胞及其受體KIR與造血干細胞移植的報道較多，但有關KIR在實體器官移植特別是肝移植中的研究較少，其結果仍然存在不少爭議，有待進一步深入探討，現綜述近年來NK細胞及其表面受體KIR在肝移植中的研究進展。

1 KIR基因遺傳多態性及生物學功能

KIR基因位于人染色體19q13.4，具有高度的多態性，主要表達于NK細胞及部分T細胞表面。KIR基因編碼的蛋白屬免疫球蛋白超家族成員，分為胞外區、跨膜區及細胞質區，依其編碼的蛋白胞外區免疫球蛋白樣結構域(Ig)的數目，可分為KIR2D、KIR3D； 按細胞質區內是否含有免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motifs，ITIM)，分為L型和S型，L型含1~2個ITIM，介導抑制信號，S型不含ITIM，介導活化信號[2]。目前已知18個KIR基因，即KIR1D、KIR2DL1-5、KIR3DL1-5、KIR3DS1、Xv、X和KIR2DP1。其中Xv、X和KIR2DP1為假基因，KIR2DL4、KIR3DL2和KIR3DL3為框架基因(見圖1)。不同的KIR基因以一定的規律組合，形成KIR基因的單體型，A類型基因組合只含一種活化型KIR，即2DS4，B類型基因組合含除2DS4外的2DS1-3、2DS5、3DS1的不同組合[3-4]。NK細胞表面受體KIR主要與MHC-I類分子結合，包括HLA-C、HLA－Bw4。生理情況下，激活型KIR與MHC-I類分子的結合力很弱，而抑制型KIR的作用占主導地位(見圖2)。NK細胞通過抑制型KIR識別自身的MHC-I類分子，使其處于抑制狀態，防止NK細胞對自身的殺傷作用。而在病理情況下，包括腫瘤、感染，移植等狀況下，靶細胞表面的MHC-I表達異?；虿槐磉_，KIR的配體缺失，于是NK細胞的抑制作用減弱，導致NK細胞激活并殺傷靶細胞[5]。

圖 1 正常漢族人群KIR基因及等位基因頻率[4]

圖 2 抑制型KIR受體與HLA-I類分子之間的相互作用示意圖[3]

2 KIR與肝移植

由于KIR和HLA-I類分子的高度多態性，臨床移植時HLA/KIR不相合的情況多見，因此在造血干細胞移植中，由HLA/KIR不匹配引發NK細胞的同種異體反應性對異基因造血干細胞移植預后具有顯著影響，在實體器官移植中，Velickovic等在腎移植中發現當受者有較多的激活型KIR與供者的MHC-I類分子相匹配時，受者的NK細胞對供腎的殺傷作用就會增大，但與急性排斥反應無顯著關系[6-7]。這些研究成果為進一步研究NK細胞受體KIR在肝移植后移植免疫中的作用提供了理論基礎。

2.1 受者NK細胞KIR對肝移植的影響在肝移植中，受者對移植物的排斥或耐受對預后起重要作用。Bishara等對34例肝移植受者進行分析，發現供者HLA-I類分子與受者NK細胞受體KIR不匹配率越高，移植后急性排斥反應的發生率也越高，其結論表明，KIR配體錯配可能是肝移植后早期排斥反應發生的危險因素之一，NK細胞參與了肝移植后的早期排斥反應[8-9]。Bishara等[10]進一步研究發現，供受者HLA-C一致的受者，移植后第一年內急排反應的發生率明顯低于HLA-C不一致的受者。Hanvesakul等[11]對大樣本肝移植供受者的HLA-I類分子基因型進行了更進一步的研究，發現供者若含有至少一個HLA-C2等位基因，移植物慢性排斥及纖維化的發生率明顯降低，移植物失活減少16.2%，10年存活率提升13.6%。這些錯配分析均表明，在肝移植中HLA-C是抑制型KIR最主要的配體，HLA-C含兩組等位基因，HLA-C1和HLA-C2，其中，HLA-C2對NK細胞的抑制作用更強，調節HLA-C與KIR的相互作用可能是改善肝移植物及病人長期存活的重要途徑[12]。針對KIR與HLA-C的這種特異性，Tran等[12]測定了913例尸肝供者的HLA-C基因型，結果表明，供者HLA-C2基因型的存在或缺失與移植物長期存活并沒有明顯關系，與之前Hanvesakul等得出的結論矛盾。那么究竟供者HLA-C與KIR的相互作用是否在肝移植排斥及肝移植預后中起作用，可能還需要進行多中心、多種族人群的研究[13-15]，同時，供受者錯配分析結果的不吻合，提示需要去進一步探索新的研究思路。

2.2 供者NK細胞KIR對肝移植的影響由于肝移植前對供肝的灌注，使得很少人關注供者NK細胞對肝移植的影響。但肝移植后移植物抗宿主病同樣有可能發生，Moroso等證實肝移植后仍有供者來源的NK細胞進入到受者體內，因此他們首次從供者NK細胞對受者采用了“配體缺失”和“自我缺失”兩種經典模型，對153個供者NK細胞受體KIR及供受者對的HLA-C基因進行了測序，統計并分析HLA/KIR的錯配是否對急性排斥反應、移植物存活及受者存活的影響。結果表明：沒有發現供者NK細胞的KIR與受體HLA-I類分子的錯配與肝移植預后相關，供者來源的NK細胞并沒有在肝移植的預后中起顯著作用[16-17]。

2.3 NK殺傷效應對移植后藥物使用的影響Eissens等[18]在造血干細胞移植的活體及離體實驗中已經發現：環孢素A、雷帕霉素及甲潑尼龍均可通過改變NK細胞表面受體的表達，影響NK細胞的表型及功能，其中CsA處理的NK細胞呈NKG2A+KIR-NCR+表型，而雷帕霉素及MPA處理的NK細胞則呈NKG2A-KIR+NCR+/-表型，并且失去了其對靶細胞的溶解作用[19]，可見免疫抑制藥物可通過改變NK細胞表型，限制其細胞毒性功能，減輕急性排斥反應，使移植物耐受。但是在肝移植中，過度的使用免疫抑制藥物，并沒有明顯減少排斥反應的發生，反而增加了藥物對人體的不良反應。已經發現，免疫抑制劑的應用是肝移植術后發生腎功能衰竭的最大誘因，尤其是神經鈣蛋白阻滯劑(環孢素A和他克莫司)[18]，已經被證實能誘導腎毒性，所以長期來看，在肝移植中，進一步研究KIR的功能及信號網絡，調節NK細胞的殺傷效應，減少免疫抑制藥物的使用，避免免疫抑制藥物的不良反應，對在活體中發揮NK細胞的最大有利作用具有重要指導意義。

2.4 NK殺傷效應與肝移植后腎功能衰竭的影響肝移植術后急性腎功能衰竭是常見的并發癥之一，也是移植術后病死率的重要影響因素之一，腎功能衰竭是多因素作用的結果，最主要的原因是移植后的缺血再灌注損傷，免疫抑制藥物的腎毒性，以及感染等并發癥。在急性腎損傷(acute kidney injury，AKI)的過程中，與炎癥反應有關，大量的中性粒細胞、巨噬細胞及NK細胞進入腎組織，產生大量炎癥介質導致腎小管的損傷。NK細胞能直接殺傷小管上皮細胞以及誘導小管上皮細胞凋亡，動物實驗已證實，去除小鼠體內的NK細胞對AKI有保護作用，而被動轉入NK細胞會加重小鼠的AKI[20-23]。NK細胞在腎損傷中的殺傷效應，不僅需要HLA-C的錯配，同時也與其細胞表面特異性的激活KIR的表達相關。將來，如果運用特定的如單鏈抗體、基因沉默等技術，那么消除NK細胞對移植后腎損傷的作用值得進一步的研究。

3 展望

從目前的研究看來，NK細胞參與了移植過程，并且通過KIR及其配體之間的相互作用，可能對移植物的急、慢性排斥反應或移植物耐受發揮雙面作用，但是目前對實體器官移植尤其是肝移植的影響仍然不太明了。這可能是由于目前我們對NK細胞及其KIR的生物學功能，NK細胞在移植中與其他免疫細胞間復雜的相互作用關系了解仍然受限所致。隨著將來對如何控制KIR的表達以及對KIR與其配體功能的進一步研究，將對臨床肝移植急性排斥反應的控制、合理免疫治療及改善移植患者的預后有重要意義。

1 Bj?rklund AT， Schaffer M， Fauriat C， et al. NK cells expressing inhibitory KIR for non-self-ligands remain tolerant in HLA-matched sibling stem cell transplantation［J］. Blood， 2010， 115（13）：2686-2694.

2 Williams AP， Bateman AR， Khakoo SI. Hanging in the balance. KIR and their role in disease［J］. Mol Interv， 2005， 5（4）： 226-240.

3 Trowsdale J. Genetic and functional relationships between MHC and NK receptor genes［J］. Immunity， 2001， 15（3）： 363-374.

4 付紹杰，于立新，羅敏，等．NK細胞表面免疫球蛋白受體KIR基因的分析［J］.南方醫科大學學報，2009，29（1）：109-113.

5 Thielens A， Vivier E， Romagné F. NK cell MHC class I specific receptors （KIR）： from biology to clinical intervention［J］. Curr Opin Immunol， 2012， 24（2）： 239-245.

6 Velickovic M， Velickovic Z， Dunckley H. Diversity of killer cell immunoglobulin-like receptor genes in Pacific Islands populations［J］ .Immunogenetics， 2006， 58（7）： 523-532.

7 Nowak I， Magott-Procelewska M， Kowal A， et al. Killer immunoglobulin-like receptor （KIR） and HLA genotypes affect the outcome of allogeneic kidney transplantation［J］. PLoS One， 2012，7（9）：e44718.

8 Bishara A， Brautbar C， Eid A， et al. Killer inhibitory receptor mismatching and liver transplantation outcome［J］. Transplant Proc， 2001，33（6）：2908.

9 Hsieh CL， Obara H， Ogura Y， et al. NK cells and transplantation［J］.Transpl Immunol， 2002， 9（2-4）：111-114.

10 Bishara A， Brautbar C， Zamir G， et al. Impact of HLA-C and Bw epitopes disparity on liver transplantation outcome［J］. Hum Immunol， 2005， 66（11）： 1099-1105.

11 Hanvesakul R， Spencer N， Cook M， et al. Donor HLA-C genotype has a profound impact on the clinical outcome following liver transplantation［J］. Am J Transplant， 2008， 8（9）： 1931-1941.

12 Tran TH， Middleton D， D?hler B， et al. Reassessing the impact of donor HLA-C genotype on long-term liver transplant survival［J］.Am J Transplant， 2009， 9（7）： 1674-1678.

13 Mendel JB， Chavin KD， Bratton C， et al. HLA-C and liver transplant outcomes： interpreting the facts［J］. Am J Transplant， 2009， 9（7）：1491-1492.

14 López-Alvarez MR， Moya-Quiles MR， Minguela A， et al. HLA-C matching and liver transplants： donor-recipient genotypes influence early outcome and CD8+KIR2D+ T-cells recuperation［J］.Transplantation， 2009， 88（3 Suppl）：S54-S61.

15 Wilson TJ， Jobim M， Jobim LF， et al. Study of killer immunoglobulin-like receptor genes and human leukocyte antigens class I ligands in a Caucasian Brazilian population with Crohn’s disease and ulcerative colitis［J］. Hum Immunol， 2010， 71（3）：293-297.

16 Muhanna N， Abu Tair L， Doron S， et al. Amelioration of hepatic fibrosis by NK cell activation［J］. Gut， 2011， 60（1）：90-98.

17 Moroso V， van der Meer A， Tilanus HW， et al. Donor and recipient HLA/KIR genotypes do not predict liver transplantation outcome［J］.Transpl Int， 2011， 24（9）：932-942.

18 Eissens DN， Van Der Meer A， Van Cranenbroek B， et al. Rapamycin and MPA， but not CsA， impair human NK cell cytotoxicity due to differential effects on NK cell phenotype［J］. Am J Transplant，2010， 10（9）：1981-1990.

19 Portela P， Jobim LF， Salim PH， et al. Analysis of KIR gene frequencies and HLA class I genotypes in prostate Cancer and control group［J］. Int J Immunogenet， 2012， 39（5）： 423-428.

20 Akcay A， Nguyen Q， Edelstein CL. Mediators of inflammation in acute kidney injury［J］. Mediators Inflamm， 2009，10：1-12.

21 Lewandowska L， Matuszkiewicz-Rowinska J. Acute kidney injury after procedures of orthotopic liver transplantation［J］. Ann Transplant， 2011， 16（2）：103-108.

22 Castroagudín JF， Molina E， Varo E. Calcineurin inhibitors in liver transplantation： to be or not to be［J］. Transplant Proc， 2011， 43（6）：2220-2223.

23 Kreijveld E， van der Meer A， Tijssen HJ， et al. KIR gene and KIR ligand analysis to predict graft rejection after renal transplantation［J］.Transplantation， 2007， 84（8）： 1045-1051.