KIR基因多态性与病毒感染性疾病相关研究进展

孙 迪，杨立东，庄云龙

天然免疫反应能够在病原体感染时优先于特异性免疫反应出现，是抗病毒感染的第一道防线，而NK细胞在天然免疫中发挥着重要作用。当机体受到病毒感染时，NK细胞通过其表达的激活型或抑制型杀伤细胞免疫球蛋白样受体（killer immunoglobulin-like receptor, KIR）与表达于靶细胞表面的人类白细胞抗原I类分子（human leukocyte antigen-I, HLA-I）结合，传导激活或抑制信号，从而调节NK细胞和T细胞的杀伤活性。研究发现，KIR基因参与多种病毒感染性疾病的发生、发展，与不同配体的结合对病程的发展具有各不相同的作用。

1 KIR基因结构与功能

KIR编码基因位于人染色体19q13.4的白细胞受体复合物中，包括胞外区、胞内区、跨膜区，按照其编码的胞外区免疫球蛋白样结构域的数目，可分为KIR2D、KIR3D；按照胞内区是否含有免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosinebased inhibitory motifs, ITIM），分为L型与S型，L型含1～2个ITIM，介导抑制性信号，S型不含ITIM，介导激活性信号。目前发现17个KIR基因，分别为8个抑制型KIR2DLI～2DL3、KIR2DL5A/B和KIR3DL1～3DL3，6个激活型KIR2DS1～2DS5和KIR3DS1，既是抑制又是激活基因的KIR2DL4[1]，2个假基因KIR2DP1（又名 KIRZ）、KIR3DP1（又名 KIRX）[2]。激活型KIR和抑制型KIR虽然在胞内区结构不尽相同且具有完全相反的功能，但在胞外区却都能够与HLA-I靶向结合，识别同一个HLA配体，向胞内区传递激活或抑制信号调节NK细胞杀伤活性，参与人类多种疾病的发生、发展。

2 KIR基因多态性

KIR基因具有复杂多态性，在不同种群、个体之间KIR等位基因数目各有差异，目前发现的17个基因中，每个基因都有很多等位基因，除了2个假基因以外，其余基因呈共显性表达。目前已知KIR3DL1是最具多态性的基因，有100多个等位基因，包含许多非同义突变体，其中KIR3DL1×005是最广泛的HLA-I识别配体[3-4]，目前仍有新的等位基因位点不断被发现，因此，KIR基因呈现复杂的多态性。另一方面KIR基因的配体也具有多态性，KIR基因的配体HLA-I类分子，几乎表达于所有有核细胞表面，是由HLA-A、HLA-B、HLA-C编码的α链（44 KD）和β2微球蛋白（12 KD）非共价键结合组成的异二聚体。一般来说KIR2D分子的配体为HLA-C，包括C1、C2，HLA-C1组的第77位氨基酸是天冬氨酸，它可以与KIR2DL2、KIR2DL3和KIR2DS3结合；HLA-C2组的第80位氨基酸是赖氨酸，可以与KIR2DL1和KIR2DS1结合；而KIR3D分子的配体为HLA、HLA-B，HLA-Bw4 的第80位氨基酸是异亮氨酸，也是具有丰富多态性的HLA-I类位点，KIR和HLA高度的多态性以及KIR对HLA配体识别的特异性，会出现各种不同的受体/配体组合谱型，从而对KIR基因的表达造成不同的影响[5]。

3 KIR基因与病毒感染性疾病

许多病毒感染性疾病严重危害人们的身体健康，并发展成为一个全球性问题，如HIV、肝炎类病毒。然而，有些人反复接触病毒，却不被感染。KIR基因作为NK细胞表面的重要受体，参与疾病的机制受到人们的日益关注。激活型KIR基因与其配体结合，增强NK细胞或T细胞的活性；抑制型KIR基因与其配体结合，抑制NK细胞或T细胞的活性；同时多个KIR基因又可以协同作用，调控NK细胞或T细胞的活性，进而参与疾病的抗性或易感。目前研究的疾病范围较广，涉及KIR基因与自身免疫性疾病、妊娠障碍、细胞移植、炎症病理以及癌症等[6]，但是对于KIR基因与病毒感染性疾病的研究较为零散，现将研究较热门的几类高发性病毒感染性疾病与KIR基因关系的研究进行汇总整理，以期对控制疾病的发生、发展起到一定的借鉴作用。

3.1 KIR基因与HIV感染 HIV被认为是对人体危害最大的病毒之一，据统计全球有超过4000万人感染HIV，每150人中就有1例AIDS患者。影响AIDS发展的因素主要包括宿主的遗传特征、免疫应答反应、病毒的生物学特征等。在机体抵抗病毒的免疫清除过程中，KIR基因的多态性与HIV感染的易感性、感染过程与结果密切相关，目前关于KIR基因与HIV关系的研究较多，但国内外对不同人群KIR基因多态性与HIV易感性、感染后病程进展与结果的相关研究结果不尽相同，探究AIDS的遗传易感性对于AIDS的预防具有重要意义。

近年来许多研究报道，特定的KIR-HLA基因组合可能参与HIV感染的不同病程进展。KIR3DL1与降低HIV-1的病毒载量和延缓AIDS的病程发展有密切关系。Martin等[7]研究KIR3DL1的保护基因HLA-B×57定点突变后对HIV感染者的作用发现，突变后的KIR基因结合程度较低，与HLA-B×57∶01结合的免疫NK细胞受体的变异改变了其保护作用。KIR3DL1及其配体HLABw4-80I的存在会使感染HIV-1的细胞受到更强的杀伤，从而改善HIV-1感染者的临床结果[8]。KIR2DL2及其配体的相互作用对HIV清除也有明显作用。Lin等[9]研究了504例日本长期感染HIV-1的患者，发现KIR2DL2/HLA-C×12∶02和KIR2DL2/HLA-C×14∶03这两种复合基因型能够对HIV-1复制有明显的抑制作用。KIR2DL2+NK细胞对HLA-C×14∶03或 HLA-C×12∶02细胞病毒复制的抑制作用明显大于KIR2DL2-NK细胞。功能分析表明，HIV-1衍生肽与HLA-C×14∶03或HLA-C×12∶02的结合通过降低细胞表面肽-HLA（Phla）复合物的表达而影响KIR2DL2 NK细胞的活性（即减少KIR2DL2配体的表达），因此，KIR2DL2/HLA-C×12∶02和KIR2DL2/HLA-C×14∶03复合基因型通过KIR2DL2介导的NK细胞识别病毒感染细胞的机制，对HIV-1感染中的NK细胞有保护作用。这些数据表明了KIR-HLA相互作用在人类健康和疾病中的高度特异性。

另有研究显示相同的基因在不同人种中呈现截然相反的作用。Mhandire等[10]对津巴布韦189例HIV感染者与97例健康者的研究发现，KIR2DL2基因频率在健康组中显著高于感染组，认为抑制型KIR2DL2基因在非洲裔人群中有抵抗HIV感染的作用。然而，Zwolinska等[11]对459例波兰HIV感染者和118例健康者研究显示，KIR2DL2基因会增加HIV感染的几率，只有KIR2DL2基因而没有KIR2DL3基因则会让HIV易感率增加4倍以上，提示推测KIR2DL3基因能够保护波兰白种人群不受HIV感染。由此可见不同人种基因间的相互影响各有不同，探究KIR基因的遗传差异对疾病的干预、早期治疗意义非凡。

3.2 KIR基因与肝炎病毒感染 WHO《2017年全球肝炎报告》表明，全球约有3.25亿人感染慢性HBV或HCV。面临着发展到慢性肝病、癌症和死亡的风险。

3.2.1 乙型肝炎病毒 对于HBV的感染，有文献表明，KIR2DS2、KIR2DS3是易感基因，能诱导持续较弱的炎症反应，从而导致肝脏的持续性损伤和慢性乙型肝炎，而KIR2DS1、KIR3DS1、KIR2DL5可能是保护基因，可以促进HBV的清除[12-14]。Shah-Hosseini等[15]对伊朗地区202例HBV感染者（包括自发恢复组52例，无症状感染组50例，慢性HBV患者组50例和肝硬化患者组50例）和100例健康者的研究显示，KIR2DL5A、KIR2DS1、KIR3DS1在自发恢复组患者中的频率显著高于感染组和健康对照组，他们对不同复合KIR-HLA基因频率在HBV清除中的研究发现，在自发恢复者组中激活型基因的频率显著高于健康对照组和感染组，提示激活型基因对于NK细胞活性增强起着更为显著的作用，这些激活性基因有助于NK细胞清除HBV。

Gao等[16]对182例慢性HBV感染者与140例健康对照者的研究发现，KIR2DL3/ HLA-C1具有较强的保护作用，KIR2DL1/HLA-C2则与HBV易感性有关。Di等[17]发现KIR2DL3与其配体HLABw4或HLA-C2结合有助于HBV的自发清除。在意大利人群中，康复个体KIR2DL3基因的频率显著高于健康对照组，推测KIR2DL3对于机体病毒清除有重要意义。

Li等[18]研究抗病毒药物IFN治疗慢性乙型肝炎与KIR基因关系时发现，KIR3DS1基因与HLA-B Bw4-80Ile的结合对IFN-α治疗慢性乙型肝炎的疗效有很大影响，推测KIR3DS1和HLA-B Bw4-80Ile的配对最有可能增强NK细胞的活化，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细胞而对HBV具有一定消除作用。在体外实验观察到，KIR3DS1能引起细胞溶解和生成IFN-γ，并在早期HIV-1感染中增强NK细胞的功能。

3.2.2 丙型肝炎病毒 HCV可引起人类丙型肝炎，约20%急性感染者可自发清除HCV，其余会发展为慢性持续感染，继而发展成慢性肝炎、肝纤维化、肝硬化甚至肝细胞癌（hepatocellular carcinoma,HCC）。

NK细胞参与了HCV感染和HCC的发病机制，特别是与HCV感染细胞的破坏有关，NK细胞的活性丧失与HCV的感染进展密切相关。有研究表明当抑制型受体KIR2DL2、KIR2DL3和其配体HLA-01结合，同时激活型受体KIR2DS4也存在时能抑制HCV感染，这与HIV感染的病毒清除结果相似[11，19]。这是由于当KIR2DL3与其配体HLA-C1/C1存在时，NK细胞分泌的IFN会显著增多，表现出更强的细胞脱颗粒作用，对感染的肝细胞具有直接杀伤作用[20-21]；此外KIR2DL3频率高的HCV慢性感染者，应用干扰素抗病毒治疗有更高的病毒持续性应答率，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诱导的HCC患者HLA等位基因和KIR基因与HCC发生的关系，揭示了KIR2DL2/HLA-C1可能是鉴别早期HCV相关性肝癌的表面标志物。KIR3DL1/HLA-Bw4和KIR2DL1/HLA-C2在日本人群中与HCV易感性或保护性有关。KIR2DL2/HLA-C1和KIR2DS2/HLA-C1是与年轻人群肝癌发生有关的新的KIR-HLA组合。

对中国广东地区170例HCV感染者KIR基因表达频率分析发现，KIR2DS3的频率与正常人相比显著增高，推测KIR2DS3可能参与HCV感染的过程[23]。Parham和Carneiro等[24-25]的研究发现HCV的感染可能与人类KIR2DS1、KIR2DS2的表达以及KIR2DL2、KIR2DL3，KIR2DL1的缺失有关。Carneiro等[25]对167例HCV感染者研究发现：具有KIR3DS1等位基因的人群更容易受到HCV感染，进而发展为肝癌。遗传相关性分析也表明，治疗含有KIR3DS1和HLA-B Bw4-80Ile等位基因的乙型肝炎患者有良好的疗效，亦可以防止其发展成为肝癌[26]。

3.2.3 戊型肝炎病毒 戊型肝炎是一种由HEV感染造成的肝病。全球每年大约有2000万人感染HEV，其中约有330万人出现戊型肝炎症状，据WHO估计，戊型肝炎在2015年造成的死亡病例约有4.4万例（占病毒性肝炎死亡数的3.3%）。我国近年来戊型肝炎发病率逐年上升，在成人急性肝炎中位居首位。

陈冲等[27]对42例急性HEV感染者和30例健康者的研究显示，HEV感染组KIR2DL3基因频率显著低于健康对照组，KIR2DL3/HLA-C1的组合频率也低于健康对照组，高表达的HLA-C可能与散发性HEV有一定关系；在HIV研究中也同样发现KIR2DL3与HLA-C1/C1同时存在时，NK细胞会分泌更多的IFN，提高特异性T淋巴细胞对病毒的应答来延缓病程的发展。另外还发现KIR3DL1/HLA-Bw4基因型的表达者HEV的感染几率可能有所降低，因此推测KIR3DL1/HLA-Bw4基因型可能为戊型肝炎的保护基因。

3.3 KIR基因与梅毒螺旋体感染 庄云龙等[28]研究了190例梅毒患者和192例健康对照，发现属于单倍型A的人群中梅毒病例组KIR1D/KIR1D的基因型频率显著高于对照组（P=0.032），表明KIR1D可能与单倍型A中个体的梅毒发生相关联。 KIR1D可能无法与其配体发生相互作用，不能产生活化信号，对NK细胞的某些功能产生负面影响，进而影响梅毒螺旋体的清除。Zhuang等[29]对山东汉族地区231例梅毒患者和247例健康对照KIR和HLA-C基因进行检测和分析发现，KIR2DS3、KIR3DS1基因可能是梅毒螺旋体的易感基因，KIR2DS5、HLA-C1/C1、KIR2DL3-HLA-C1/C1基因型可能是梅毒螺旋体的抗性基因型，因此推测KIR2DL3和HLA-C1/C1之间协同作用可能保护机体，这与之前报道的HIV感染和HCV 感染结果一致[11，16]。

3.4 KIR基因与疱疹病毒感染 疱疹病毒是一类有包膜的DNA病毒，现已发现100种以上，世界范围内感染比例很高，根据其理化性质分α、β、γ、未分类疱疹病毒四个亚科。α疱疹病毒：单纯疱疹病毒（herpes simplex virus type, HSV）Ⅰ型和II型、水痘-带状疱疹病毒，其增殖速度快，引起细胞病变。β疱疹病毒：如人巨细胞病毒（human cytomegalovirus, HCMV），生长周期长，感染细胞形成巨细胞。γ疱疹病毒：如EBV感染的靶细胞是淋巴样细胞，可引起淋巴增生，且有致癌潜能。据WHO估算，全球约有2/3的人易感染疱疹病毒，但目前尚未有根除疱疹病毒感染的有效办法，疫苗的研究迫在眉睫。

Qiang等[30]的一项研究中包括了59例EBV相关噬血细胞淋巴组织细胞增生症（epstein-barr virus-associated hemophagocytic lymphohistiocytosis,EBV-HLH）患者，66例传染性单核细胞增多症（infectious mononucleosis, IM）患者和146例健康对照，在对他们的KIR基因研究中发现：KIR2DS5基因频率在EBV-HLH组显著高于IM组和健康对照组，推测KIR2DS5可能是EBV感染相关疾病的易感基因。对HSV-Ⅰ的研究也发现，KIR2DS2和KIR2DL2对HSV-Ⅰ感染有较强的易感性，然而在血清阴性和无症状阳性患者中，KIR2DL2，KIR2DS2和HLA-C1频率较低，从某种程度上反映了这些基因可能阻碍了对抗HSV-Ⅰ有效分子反应[31]。Huo等[32]对220例EBV感染者（157例IM患者，63例EBV-HLH患者）进行研究发现，KIR2DS1、KIR2DS5、KIR3DS1和 KIR2DL5的携带者可能更容易感染EBV-HLH，而KIR2DS2、KIR2DS4、KIR2DL2、KIR2DL5可能与IM的发病风险高有关，KIR3DS1则可能会增加EBV感染者发展为EBV-HLH的风险。

3.5 KIR基因与巨细胞病毒感染 KIR2DS4基因是单倍型A惟一的激活型KIR基因，该基因可以在5号外显子缺失22 bp片段，产生变异体KIR1D，导致框架移位，KIR1D蛋白不能锚定在细胞膜上，从而导致激活信号不能传递。KIR2DS4基因及其变异体KIRID与同胞全相合造血干细胞移植后HCMV的发生存在相关性，供者为单倍型A型的造血干细胞移植受者术后发生HCMV感染的几率较供者为单倍型B型的受者高，说明单倍型B型占优势的人群在干细胞移植后对HCMV感染具有保护作用[33]。具有KIR2DS4+/KIR1D-的供者HCMV的感染率最低，可能是由于这样的基因组合能够适度活化NK细胞，有利于病毒清除[34]。陈晓晴等[35]对76例HCMV患儿和96例健康者的KIR基因多态性分析发现，患儿组KIR2DS1、KIR2DS2、KIR2DS5基因频率显著高于健康组，具有3个或3个以上激活型KIR基因的个体在患儿组中占极高比例，显示激活型的KIR基因数目的增多是HCMV感染后发病的遗传因素之一。Di等[36]研究发现2个激活受体KIR2DS2和KIR2DS5具有相反的作用，KIR2DS2具有保护性而KIR2DS5则是易感基因。Crespo等[37]发现KIR2DS1/HLA-C2相互作用能激活母体蜕膜NK细胞，增强其对胎盘HCMV感染的反应能力，并可能限制病毒诱导的胎盘病理学改变，缺少KIR2DS1的妇女可能具有较低的抵抗胎盘感染HCMV的能力，并容易引起并发症，然而在非洲裔人群中KIR2DS5则是HCMV的抗性基因[38]，这与陈晓晴及Di等的研究结果并不相同，可见参与疾病发生发展的过程可能不仅仅由一个或几个基因产生作用，更多的是基因与配体的相互作用，不同基因结合不同配体会产生截然不同的作用。

4 结 语

KIR作为NK细胞表面的重要受体，能调节NK细胞的活性，可以保护机体免受各种病毒侵袭，由于KIR基因的数量多变、序列多样，与HLA配体结合的多态性，使得KIR-HLA系统复杂多变，均可影响病毒侵染时的免疫反应效果。

关于KIR基因的遗传多态性研究大多表明不同疾病、不同人种的易感基因和抗性基因各有不同，同一种KIR基因在不同病种中也具有不同的作用，例如KIR2DS5基因是梅毒螺旋体[29]、HCMV（非洲裔人群）[38]的抗性基因，却是HCMV（西西里岛人群和汉族人群）[35-36]、EBV[30]的易感基因；KIR2DL2是HIV[9-10]、HCV[19]的抗性基因，但却是HSV-Ⅰ[31]、EBV[32]的易感基因。同一种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，在美裔人群中则可能是易感基因。但KIR基因与病毒感染性疾病也有一定的规律，大量实验证实KIR2DL3基因与HLA-C1/C2配体均能够对 HIV[11]、HBV[16-17]、HCV[20-21]、HEV[27]、梅毒螺旋体[29]有明显的清除作用，并且基因与配体的组合再加上抗病毒药物的治疗，如IFN联合KIR3DS1与HLA-B Bw4-80Ile的组合对HBV有良好的治疗效果[18]。因此，更加深入的探索KIR基因与不同病毒感染性疾病的相关性，还须要配合种族、地域、HLA配体的结合特异性，找寻更多可能影响NK细胞杀伤活性的因素，从基因水平对疾病的早期干预和治疗提供新的思路。