杀伤细胞免疫球蛋白样受体(KIRs)在记忆性T细胞和NK细胞上表达,是NK细胞功能的关键调节因子。KIR及其配体MHC-I类(HLA-A、-B、-C)分子具有高度多态性,特殊的相互作用会影响一些疾病的发生率、进展和结果,如妊娠并发症、病毒感染、自身免疫性疾病和血液系统恶性肿瘤。因此,深入了解KIR-MHC-I类相互作用的分子机制有助于疾病的治疗策略。
NK细胞受体与配体
根据基因表型与数量,KIRs分为两种单倍型(haplotype):A和B。A单倍型包含KIRs(3DL3,2DL3,2DP1,2DL1,3DP1,2DL4,3DL1,2DS4,3DL2和伪基因2DP1)。除KIR2DS4外,A组单倍型主要为抑制性KIR。B单倍型具有可变数量的激活(2DS1、2DS2、2DS3、2DS5和3DS1)和抑制KIR(2DL2、2DL5)。两组基因的类型和数目不同,但B单倍型与A单倍型相比,主要含有激活基因。值得注意的是,有一个独特的基因含量概况之间的几个群体。例如,白种人和非洲人都有A型和B型单倍型。同时,东北亚人主要表现为AA基因型。相反,在美国原住民、澳大利亚和印度人群中观察到B基因型(AB或BB)携带者。
表1和表2中简要描述了KIR及其相关配体。
抑制性与活化性KIR信号传递路径
一般而言,激活和抑制KIRs信号级联 (signaling cascade)分别由ITAM和携带ITIM的跨膜衔接蛋白介导。抑制性KIRs与其同源配体在靶细胞上的相互作用通过Src家族激酶刺激ITIM的磷酸化。磷酸化的ITIM激活SHP-1、SHP-2和SHIP的募集。最后,Lck、Fyn、Syk、Zap70和vav1分子通过SHP-1、SHP-2和SHIP去磷酸化抑制NK细胞的细胞毒性。钙离子内流(Ca2+ influx)、NK细胞增殖和细胞因子的产生也在这个过程中停止 (下图A)。尽管这种抑制途径对健康细胞的保护至关重要,但MHC-I类的低表达和不健康转化细胞上应激配体的上调抑制了NK细胞中的这种信号级联。激活受体-配体相互作用后,通过磷酸化ITAM启动激活信号级联。syk、zap70、shc、SLP76和PI3K等介导因子的磷酸化以及ERK和MAPKs的激活可诱导NK细胞多种细胞因子的转录和产生(下图B)。这些事件导致Grb2、Vav-1和Vav-2在NK细胞中积聚,并激活有丝分裂原活化蛋白激酶(MAPKs)和细胞外信号调节激酶(ERKs)。最终,钙水平的增加、肌动蛋白细胞骨架重组以及穿孔素和颗粒酶的分泌促进了NK细胞的细胞毒性功能。
NK细胞中的KIR讯号传导
KIR在血液恶性肿瘤的千丝万缕
与其他肿瘤疾病一样,血液恶性肿瘤是由控制细胞分裂的受损基因引起的。低分化造血干细胞异常扩增是恶性血液病最常见的临床表现。尽管新的外科和化学治疗方法的发展,血液恶性肿瘤的有效治疗程序仍然是模糊的。肿瘤细胞的扩张严重依赖于免疫系统的衰竭。因此在抵抗恶性白血病免疫应答的作用中,NK细胞的抗肿瘤功能与寻找KIR多样性与恶性血液肿瘤进展之间的关系,亦是其中一治疗策略。经研究证明,激活KIR2DS3、KIR3DS1、KIR2DS2和KIR2DS1-HLAC2组合具有很强的抗白血病反应,并且在供体中存在这些受体时观察到更有利的临床结果。然而,在中国、泰国和比利时人群中,KIR3DS1与AML之间并没有明显的相关性。上述研究结果中相互矛盾的结果可归因于几个因素。KIR基因多态性及其相关配体在不同地理区域人群中的分布差异是其产生的首要原因。其次,疾病的严重程度、患者的年龄、性别以及样本量可能会影响研究结果。综上所述,全世界不同人群之间的遗传和表观遗传异质性以及实验室设备和程序的差异是导致这些结果相互矛盾的主要原因。临床上,造血干细胞移植(HSCT)仍然被认为是这些患者的标准治疗策略。选择HLA完全相同的供体进行细胞移植是最合适选择,但在急症和高危患者中,可以选择单倍体供体。值得注意的是,在异基因造血干细胞移植中,KIR3DS1和KIR2DS2阳性供者的存活率较高,这是由于疾病复发的风险降低。因此,抑制性KIRs的盛行可能会抑制NK细胞对恶性细胞的杀伤作用。另一方面,KIR基因激活频率高或抑制性基因密度低可能是抵抗血液恶性肿瘤的有效免疫应答的遗传背景。因此,选择具有最佳KIR配体组合的合适供体可以提高恶性血液病患者的移植效果。
基于KIR的疾病治疗策略
尽管NK细胞在清除异常细胞中起着关键作用,但有证据表明,肿瘤部位的免疫抑制微环境破坏了NK细胞的细胞毒作用: 肿瘤细胞通过分泌可溶性因子和释放活化配体来逃避NK细胞的杀伤。肿瘤微环境的特殊性严重控制着NK细胞的功能。例如,肿瘤微环境中的缺氧也导致NK细胞的解除。因此,有研究提出通过多种策略来调控这些检查点,包括细胞因子治疗、单克隆抗体靶向抑制性受体和阻断抑制性信号通路来恢复NK细胞的功能。
如下图所示: A. Lirilumab是一种针对抑制性KIR受体的人IgG4单克隆抗体,可阻断KIR-MHC-I类相互作用,增强NK细胞的细胞毒性。B. TPI-1、SSG和SHP099分子通过阻断抑制性信号通路刺激NK细胞功能。C. 同种异体移植后,由于供体抑制性KIRs与受体MHC-I类配体的不相容性 (KIR-Ligand mismatch)导致信号通路中断,不匹配的NK细胞可杀死肿瘤细胞。
基于KIR的疾病治疗策略
多项证据表明KIRs和KIR配体多态性在不同疾病的易感性或免疫力中起主要作用,包括妊娠并发症、病毒感染和自身免疫性疾病。广泛的KIR-HLA组合是影响妊娠结果的重要因素。因此,对IVF患者进行HLA和KIR基因分型可能有助于提高生育率。在HIV中,KIR3DS1±NK细胞可抑制HIV病毒在靶细胞中的复制。此外,NK细胞亦直接参与自身免疫性疾病。NK细胞通过细胞毒性、细胞因子的产生以及对T细胞和树突状细胞的调节活性积极参与免疫应答。KIR基因多态性对不同民族人群系统性红斑狼疮发病风险的影响,KIR3DL1和HLA-Bw4被认为是多发性硬化症的保护因子,因此,基于KIR-HLA相互作用的治疗策略的研究将有助于自身免疫疾病、癌症和细胞因子的治疗。此外,利用单克隆抗体靶向抑制性受体,阻断抑制性信号通路,恢复NK细胞功能已被研究者提出用于治疗恶性疾病。
参考文献