KIR基因多態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先于特異性免疫反應出現，是抗病毒感染的第一道防線，而NK細胞在天然免疫中發揮著重要作用。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，從而調節NK細胞和T細胞的殺傷活性。研究發現，KIR基因參與多種病毒感染性疾病的發生、發展，與不同配體的結合對病程的發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、胞內區、跨膜區，按照其編碼的胞外區免疫球蛋白樣結構域的數目，可分為KIR2D、KIR3D；按照胞內區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。目前發現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雖然在胞內區結構不盡相同且具有完全相反的功能，但在胞外區卻都能夠與HLA-I靶向結合，識別同一個HLA配體，向胞內區傳遞激活或抑制信號調節NK細胞殺傷活性，參與人類多種疾病的發生、發展。

2 KIR基因多態性

KIR基因具有復雜多態性，在不同種群、個體之間KIR等位基因數目各有差異，目前發現的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現，因此，KIR基因呈現復雜的多態性。另一方面KIR基因的配體也具有多態性，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，也是具有豐富多態性的HLA-I類位點，KIR和HLA高度的多態性以及KIR對HLA配體識別的特異性，會出現各種不同的受體/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基因又可以協同作用，調控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，現將研究較熱門的幾類高發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生、發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，據統計全球有超過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，但國內外對不同人群KIR基因多態性與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感染者的作用發現，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，發現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。這些數據表明了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例健康者的研究發現，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，能誘導持續較弱的炎癥反應，從而導致肝臟的持續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202例HBV感染者（包括自發恢復組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清除中的研究發現，在自發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現，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]發現KIR2DL3與其配體HLABw4或HLA-C2結合有助于HBV的自發清除。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基因關系時發現，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%急性感染者可自發清除HCV，其余會發展為慢性持續感染，繼而發展成慢性肝炎、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生有關的新的KIR-HLA組合。

對中國廣東地區170例HCV感染者KIR基因表達頻率分析發現，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]的研究發現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感染者研究發現：具有KIR3DS1等位基因的人群更容易受到HCV感染，進而發展為肝癌。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330萬人出現戊型肝炎癥狀，據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的3.3%）。我國近年來戊型肝炎發病率逐年上升，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可能與散發性HEV有一定關系；在HIV研究中也同樣發現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展。另外還發現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，發現屬于單倍型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中個體的梅毒發生相關聯。 KIR1D可能無法與其配體發生相互作用，不能產生活化信號，對NK細胞的某些功能產生負面影響，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現，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，現已發現100種以上，世界范圍內感染比例很高，根據其理化性質分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基因研究中發現：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的研究也發現，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）進行研究發現，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的發病風險高有關，KIR3DS1則可能會增加EBV感染者發展為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基因多態性分析發現，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基因數目的增多是HCMV感染后發病的遺傳因素之一。Di等[36]研究發現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]發現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，可見參與疾病發生發展的過程可能不僅僅由一個或幾個基因產生作用，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，能調節NK細胞的活性，可以保護機體免受各種病毒侵襲，由于KIR基因的數量多變、序列多樣，與HLA配體結合的多態性，使得KIR-HLA系統復雜多變，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。