KIR与强脊炎.doc

KIR基因及其在脊柱关节病中的作用摘要：细胞活性的自然杀伤细胞（NK细胞）是由他们之间的受体激活和抑制信号的平衡来确定。对于这种反应。杀伤免疫球蛋白样受体（KIR）是因为其多样性和独特能力，以识别特定的人类白细胞抗原（HLA）I类异型。截至目前，只有少数的实验研究证明了有关KIR基因在脊柱关节病（SPA）中的作用和它与HLA - B27的明确的关系。然而，对于HLA - B27的重链二聚体受体的作用和它们可能承认KIR在脊柱关节病发病机制进行了研究。而且，有人认为NK细胞和它们的受体可以在强直性脊柱炎（AS）的发展中发挥作用。几个联合的学习研究学会以KIR与HLA的起增效剂作用的研究报告也已经发表了。这种相互作用可能产生提供不同水平的激活或抑制的复合基因型。此外，其中有一些已经具有一定SpA的关联，例如强直性脊柱炎（AS）和银屑病关节炎（PSA）的。引言：自然杀伤细胞（NK细胞）的定义为不表达抗原的颗粒细胞毒性T细胞， T细胞受体或B -细胞受体（TCR或的BCR）。但它通常表达在人体表面标志的CD16（FcyRIII）和CD56上。他们构成了免疫系统的重要组成部分，发挥了先天感染病毒在细胞中的重要作用，如细菌和寄生虫和肿瘤排斥。NK细胞也在调节自身免疫反应中发挥关键作用。NK细胞的激活是通过不同受体作用于靶细胞，但它们的活动通常会受到受体与之对应的靶细胞的MHC I类分子的抑制。“自我缺失”的假设是，在MHC I类分子表达下调或缺失时， NK细胞的抑制是受到这些的受体的影响和能更有效地杀死靶细胞。因此，NK细胞的功能是通过激活和抑制信号之间的微妙平衡来控制的。所以，一个修正后的“自我缺失”的假说提出NK细胞检查异常细胞时，由于NK细胞受体的激活使MHC I类分子缺失或配体的过渡表达。NK细胞之间的不同配体和受体在靶细胞中所占的比例，以及在信号转导强度的差异，决定了NK细胞反应。在人类中，一个重要的组成部分是NK细胞的目标识别主要取决于通过杀伤免疫球蛋白的受体（KIR）控制人类白细胞抗原（HLA）I类分子。KIR基因的不同组合的存在可以产生抑制或活化的信号给细胞和效应功能被认为是由这些平衡的信号而产生。而且，HLA与KIR之间的多态性的关系，对NK细胞等位基因频率或表达水平是非常重要的，因为NK细胞配体受体在不同的水平的识别能力有很大的不同：HLA多态性，KIR单倍型，KIR等位基因多态性。KIR基因的多态性的原因和对NK细胞和T细胞的每个信号都不是很清晰，但其相关性已经得到不同遗传研究的支持。这些研究表明，不同HLA / KIR基因型在NK细胞库里可提供不同程度的激活，而在这个模型里，这些组合都与不同的易感性和保护一系列的疾病有关。HLA - B27与脊椎关节病（SPA）之间的关系已经知道了很久，外来和自身肽之间的分子拟态已经作为原因而提出，那是可能引发细胞毒性T细胞反应，导致自身免疫组织的破坏。然而，尽管深入的研究，但致病基因及其产物还没有解决。但它已经被认定为HLA-B27与SPA之间的联合作用可以表现出某些方面的主要功能，例如呈现出抗原肽的CD8 +的T细胞，除了这个经典的作用，还描述了HLA-B27识别许多KIR家族（3DLl和3DL2）的成员。此外，据认为，NK细胞可能在AS发病机制和牵连趋化因子中发挥NK细胞受体的表达机制的作用。所以，KIR受体可能在SPA的发生中发挥作用。 图1：白细胞受体复合物。白细胞受体复合物(LRC)是由一群编码含有免疫球蛋白结构域蛋白的基因组成。这些包括“杀伤免疫球蛋白受体（KIR）”，“白细胞免疫球蛋白受体（LILR）”，和“白细胞相关免疫球蛋白受体（LAIR）”。发现外源凝集素的信号（SIGLECs）和CD66的家族成员都接近于LCR。在人类中，这种复合物位于19号染色体上。KIR家族的复合性KIR的结构KIRs是表达在人类NK细胞和T细胞亚群的一类种类繁多的受体。KIR基因簇是位于人类染色体19q13.4上的白细胞受体复合物内（LCR）（图1），构成一个多基因家族的基因组多样性在基因含量和基因多态性上是有差别的。LRC还包含其他基因编码的具有独特的免疫球蛋白样胞外域的细胞表面分子。这些基因包括白细胞免疫球蛋白样受体（LILR），白细胞相关免疫球蛋白样受体（LAIR）和Fca受体。此外，LRC包含基因编码的CD66家族成员，唾液酸和结合免疫球蛋白样凝集素（SIGLEC）和基因编码的跨膜分子DAPIO和DAP12。KIR基因家族目前包括15个基因（KIR2DL1，KIR2DL2，KIR2DL3，KIR2DL4，KIR2DL5A，KIR2DL5B，KIR2DSl，KIR2DS2，KIR2DS3，KIR2DS4，KIR2DS5，KIR3DU，KIR3DL2，KIR3DL3和KIR3DSl）和2个假基因（KIR2DP1和KIR3DP1）。对于KIRs的命名是根据它们是否有2维或者3维(DO, Dl, D2)的免疫球蛋白样域和它们是否拥有一个短（S）或长（L）的胞质尾区（图2）。另外，字母P是表示假基因。所有KIR 3D分子都具有的DO - D1-D2的构型，而KIR 2D分子可以具有D1 - D2的（1型）或DO - D2的（II型）构型。虽然一些KIRs的具体功能和配体仍然有争议，但它们已经被划分为两种类型。一类是由激活的KIRs（KIR2DS和KIR3DS）组成，其中有一条短的有能力与激活衔接蛋白相互作用的细胞质尾巴，例如DAP12，通过提供免疫受体酪氨酸活化基的激活信号。另一类是抑制的KIR（KIR2DL和KIR3DL）组成，其中在长的细胞质尾巴有一个或两个免疫受体酪氨酸抑制基（ITIM），除了2DL4例外。KIR2DL4在胞质尾区已有一个ITIM的基序，还有近来的研究表明，这种受体联合辅助蛋白和FCERI y通过类似于DAP12的ITIM发送一个刺激信号。图2：KIR蛋白质结构与配体。KIR蛋白的结构特征。基序ITAM显示在灰色盒里，反之基序ITIM显示在白色盒里。接合体分子（DAP12的）显示为红色。单独的KIR配体会显示在不同颜色的小方形里（KIR配体中，KIR3DL3, KIR2DL5, KIR2DS3和KIR2DS5是未知的）。 图3：KIR基因在全球不同人群中的分布单倍型及等位基因多样性KIR的复杂性是由持久的等位基因和单倍型多样性组成。每个KIR基因都有4到19个的等位基因，个别会有不同数量的KIR基因和这种情况会发生在许多不同的组合的单个染色体上，以产生相当大的单倍型多样性。有4个KIR基因几乎存在于所有的单倍体里：KIR3DL3，3DP1，2DL4和3DL2。根据他们的基因含量，单倍体已经被分为两个基本组：单倍体A和单倍体B。单倍体A只包含一种激活的KIR基因和2DS4，通常显示一个5缺失的外显子和一种不编码的膜蛋白，反之，单倍体B包含各种各样激活的KIR基因，KIR2DS1，2DS2，2DS3，2DS5，3DS1和2DS4，还有无论在基因内容和基因的多态性都会显示出末端的多样性。几项研究都集中调查不同人群中的KIR的多样性。不同的研究显示，一种高度的单倍体多样性和基因多态性，这些变量会导致激活或抑制的信号。KIR基因的不同分布见图3。罕见的和令人印象深刻的多样性结合人类白细胞抗原I类分子和KIRs是一种丰富的自然选择的基质，并指出它的作用是适应一个不断挑战性的环境的免疫系统，但至今，其功能的重要仍然还大部分未开发。因此，重要的是考虑不同种族的人类白细胞抗原I类以及在KIR基因的风险因素（NT=未检查），因为许多影响都已经被报告在不同的疾病中。A和B单倍体几乎分布在白种人和一些美洲印第安人中。据报道，在亚洲人群中，例如日本，韩国和汉人，一个单倍型更加常见，反之，B型单倍体在澳洲的原居民中更加常见。KIR的基因多态性使复杂性更进一步。一个很好的例子是KIR3DL1 / 3DS1的基因座，其等位基因的关系已经被名命KIR的委员会所认定，与在这些基因的变异内连续分配（KIR3DL1的等位基因已被编号为KIR3DL1*001 到*009，KIR3DS1*010到*014和KIR3DL1*015到*020）(IPD-KIR序列数据库：http:/www.ebLac.uk/ipd/kir/)。KIR3DL1是一个多态性的抑制受体，包括一个明显的激活对象，KIR3DS1，与那些等位基因表达在高或低水平的细胞表面和单一基因，KIR3DL1 * 004，它并不是表达在细胞表面，而是保留在细胞里。因此，在KIR3DU的基因座提供不同特征的等位基因会影响功能的反应：等位基因编码的高表达同种异型（KIR3DL1*001，*002，*008，*009，*015，*020），低表达同种异型（KIR3DL1 * 005，*006，*007），无细胞表面的表达（KIR3DL1* 004 ）。KIR配体除了与TCR相互作用之外，它已被证明是结合其他一些免疫调节分子的成熟的I类复合物，包括KIR的家族成员。迄今为止，只有I类分子已经被确定为KIR的配体（图2）。因此，KIR蛋白直接参与NK细胞的激活与抑制，和可能也在CD8 +的T细胞。抑制的KIR分子结合靶细胞HLA - I类分子和防止NK细胞的攻击。KIR2DL2/2DL3结合的HLA C 组I类分子，包括氨基酸Ser77和Asn80，KIR2DL1结合的HLA C 组二类分子包括氨基酸Asn77和Lys80。KIR2DL4是一种罕见的KIR受体，因为它的胞外域组织和只拥有一个与HLA-C作用的ITIM。KIR3DL1 结合HLA-B a 1螺旋周围76-80的残基，对所有的特异性Bw4等位基因包括在重链异亮氨酸80个残基，反之，对于KIR3DS1的配体尚未确定。血清学Bw4表位的定义是在C -末端一部分的HLA-B a 1螺旋序列基序。血清学，异质性存在于Bw4表位，并有证据表明Bw4+ HLA-B的同种异型在吸引KIR3DL1的能力是不同的。除了系统的复杂性之外，是在KIR3DL1基因座的功能多态性位点产生不同水平的细胞表面表达的蛋白。这些差异会影响KIR3DL1与Bw4+ HLA-B配体所产生的抑制信号的强度。相对于抑制的KIR，尽管拥有类似的细胞外区域，配体为了激活KIR在很大程度上是未知的，然而，有人认为当它们识别相同的HLA-B或HLA-C分子时，它们都会被其相关的抑制的KIRs所识别。KIR/HLA 肽的依赖性一般来说，KIR2D受体识别HLA-C的等位基因，而KIR3D受体识别HLA-A 和 HLA-B的等位基因。我们对不同特异的KIR受体的HLA等位基因的理解是来源于KIR分子晶体学的研究和各自结合的HLA配体。该KIR3DL1受体的晶体结构是不知道，但其与B*2705的相互作用可以推断出KIR2DL2-HLA-Cw3和KIR2DL1-HLA-Cw4的结构。肽的偏向已经通过研究被证明了与KIR2D结合HLA-C分子有关，并已表明，KIR/HLA的相互作用最敏感的是替换7号肽与8号肽的位置，KIR的结合位点是位于C-末端 7号肽和8号肽附近的这个点已经被证明了。与此相反，TCRs比KIRs显示出更多的选择性肽，TCRs一般集中在中央部分的MHC-bound肽，在靠近P5的位置。KIR3DL1受体有特异性的约束肽和显示出在8号残基位置具有更大的敏感性。与HLA- B2705槽不同肽的相互作用进行了分析，并已表明，在EBV EBNA3C 肽中P8的谷氨酸残基可以防止KIR3DL1受体识别复合的HLA-B270S-EBV。因此，来自于微生物感染的多肽可能是“arthritogenic”。EBV结合B * 2705而不结合KIR3DL1，这表明，在感染期间，通过提高NK细胞活性，可以使HLA-B27产生的微生物肽可能有利于炎性效应KIR和脊柱关节病脊柱关节病是一组炎性风湿性疾病，通常影响中轴骨骼。目前，他们的一些相似之处在于它们的临床表现，也就是说，与HLA-B27的联合作用和某些放射性特点和治疗。考虑到他们一类的特异性和免疫调节功能，KIR受体可能在HLA I 类分子的联合疾病中发挥重要的作用。脊柱关节病和其他疾病与KIR不同的结合列于表1。这些联合的研究报告摘要是基于KIRs联合HLAs以生成复合基因型，能在NK细胞或T细胞和其中一些与SpA联合作用，如AS和PsA，提供不同水平的激活与抑制的一种模式。然而，到目前为止，只有一些研究已经用实验说明了在脊柱关节病中白细胞受体识别的作用。KIR和强直性脊柱炎HLA - B27与AS之间的结合仍然是HLA I类分子和疾病之间最大的联合，在世界范围内已经证明了HLA-B27在AS中的作用是来自于人类和转基因动物模型中的连锁和关联的研究。HLA-B27至少代表了39个密切相关的等位基因：B2701-2739，其中，它们会有不同的种族分布和它们的特异性以前已经确定在不同的人群中。HLA - B27具有一个由肽结合裂形成的一个拥有6面体（由字母A到F的指定）的a1和a2的重链区域，同时它调节了联合了九聚物肽的氨基酸的侧链。B27的亚型不同于一个或几个氨基酸，它们是重叠肽的聚集。因此，不同的抗原表达可能很大程度的解释了在袋蛋白的相互作用中多态性的影响。此外，至少有两个等位基因，HLA - B * 2706常见于东南亚人中，HLA-B*2709主要观察在萨蒂尼亚，它缺少一个与AS有关的协会。对于HLA - B27基因及其产物的致病作用还没有可以解决。然而，研究表明HLA-B27在总的遗传危险疾病中贡献只有大约16%。这是在HLA的内外都没有B27的基因，这似乎与疾病病因学有关系。关于组织相容性的结合是位于6号染色体的短臂上，MHC类等位基因编码肿瘤坏死因子或补体，而这些基因直接参与已经被研究的I类分子（TAP.LMP2和LMP7）的抗原表达。在另一项研究中，HLA - DR4在HLA - B27阳性者的另外一个作用与强直性脊柱炎的风险增加有关已经被证明了。而且，在2q,6p,6q,10q, 11q, 16q, 17q 和 19q染色体上全基因组扫描与AS有牵连的区域显示suggestive或有更密切的联系。这些数据似乎表明，AS易感性的发展与多基因相互作用有关，包括实质性的HLA-B27。鉴于某些组合的KIR和HLA - I类分子受体配基之间的关系，有理由推测这些多态位点之间的联合作用。这是KIR3DL1/3DS1的基因座和HLA - B27。据我们所知，KIR3DL1是唯一一个识别HLA - B等位基因的KIR，KIR3DL1还会结合包含了抗原血清学Bw4的HLA B。所有的HLA - B27亚型携带指定序列的抗原血清学Bw4，除了B*2708和其它携带Bw6相关亚型例外。在胞外域，KIR3DS1拥有超过97%的序列去识别KIR3DL1；KIR3DS1不同的受体都位于在胞质内尾部。然而，KIR3DS1的配体还没有清楚地明确，但是已经证明了KIR3DS1是结合编码80位上异亮氨酸分子的HLA-B等位基因，从而导致了在感染HIV-l之后，延迟艾滋病发生。在另一项研究中，一个多样化的HIV-l特异性的 Bw4-801 HLA I 类四聚体生成，和它有能力去评价的结合KIR3DL1和KIR3DS1。遗传研究证明了一个可能的含义就是KIR3DL1/3DS1基因座在AS里，而且已经被美国报道了。我们发现，与B27的阳性健康对照组相比，抑制等位基因在AS患者中下降，反之，KIR3DS1在AS患者大幅度增加。这些研究是在4个不同的人群中进行-2组白种人和2组亚洲人，还有已经有报道说，无论在哪里，亚洲人的KIR和B27等位基因的遗传概况不同于白种人。这些研究表明，活化剂的效果似乎是在所有的人群中都有优势，而且通过观察具有同样趋势，就是说，在AS患者中要增加KIR3DS1和减少KIR3DL1。由于多态位点存在于KIR3DL1/S1的基因座，不同3DL1的同种异型在抑制NK细胞的功能的能力上有所不同。因此，在所有的群体中基因多态性可调节具有抑制功能的KIR3DL1和与Bw4 - 3DL1的相互作用可能是NK细胞与T细胞多样化功能的一种潜在的重要来源。KIR3DL1多态性与细胞表面的表型差异直接有关，这是作为 KIR3DLl-特定的mAb, DX9的检测，还有KIR3DL1的同种异型已经根据NK细胞和T细胞如何表达他们与DX9抗体(Gardiner CM et al2001)的结合而分成了3组：等位基因编码的高表达的同种异型（KIR3DLl *h），低表达的同种异型（KIR3DLl * ），和无细胞表面的表达（* 004）。在艾滋病毒疾病中，进一步的研究组以抑制KIR3DL1的等位基因是基于不同的功能特性和确定这些等位基因群体的不同的保护差异。据报道，KIR3DS1与HLA-B Bw4-8Ile的结合是与延迟发展为艾滋病感染者的人类免疫缺陷病毒1型(HIV-l)有关。此外，有人建议可能具有很大亲和力的KIR3DL1 * 1配体的同种异型包含Bw4-80T，而不是包含Bw4-80I。在脊椎关节炎的发病机理中HLA - B27的重链二聚体的作用已经进行了研究。二聚体的形成是依赖于存在于Cys67中的B27分子，尽管它的性质和功能所知甚少，但细胞表面表达的二聚体可以识别一些白细胞受体，如如LILRA1，LILRB2，KIR3DLl和KIR3DL2。HLA - B27对于AS的敏感性的机制是了解非常的少，还有据认为，T细胞的反应来源于结合了内源性的arthritrogenic肽和来自于spondiloarthropathies的HLA-B27分子。据我们所知，一些KIR受体（3DL1和3DL2）能够在经典的，beta2m/重链(HC)和beta2m/ 轻链 HC 同型二聚体（HC-B27）结合B27 ，而这是独立的联合肽序列。此外，HLA - B27结合自身或病毒肽是通过KIR3DL1识别的，这已经得到了证实。在一些病毒肽的情况下，它们会联合HLA-B*2705，从而引起NK细胞抑制受体3DL1的阻断。因此，很有可能在一个微生物感染的过程中arthritrogenic配体的B27可能解决它们与KIR3DL1的相互作用和影响激活NK细胞受体（3DS1和其他激活）的激活，还有随后进入到AS（图.4A,B）。从而，激活和抑制KIR基因之间的遗传不平衡可能会影响AS的发病机制，其机制是通过激活上调或抑制下调或两者之间的相互作用所影响。在NK细胞里，KIR受体可能会应用协同组合受体调解自然细胞毒性和作为一个TCR的共刺激分子。在这个模型中，KIR3DS1或KIR3DL1与HLA-B27基因型结合可能会调节AS的发生。 KIR和银屑病关节炎 银屑病关节炎（PSA）是一种与银屑病有关的炎症性皮肤病，它是归类于HLA - B27的相关脊柱关节病中。它是被认为是由遗传和环境因素联合作用所引起的。遗传因素在研究中被认为是在易感性和PsA的临床演变中尤其重要，虽然银屑病似乎是多基因遗传的，但最近的研究表明人类HLA - Cw6本身就是银屑病基因。 HLA-C1的同种异型（Ser77/Asn80）是抑制性受体KIR2DL2和KIR2DL3，还有激活受体KIR2DS2的配体，反之HLA-C2的同种异型（Ser77/Asn80是KIR2DL1和KIR2DS1的配体。几项研究的存在已经证实了，影响 KIR基因的遗传证据就在PsA里。 在这些研究中，据推测，PsA的易感性是由激活和抑制的复合KIR-HLA基因型的整体平衡所决定的。首先，有人认为，激活基因KIR2DS1和KIR2DS2是与PsA易感性的发生有关，但这只发生在当HLA的配体是它们的同源抑制性受体（KIR2DL1和KIR2DL2/2DL3）丢失时。抑制KIRs配体的缺失可能导致一个抑制信号和对象的缺乏，这个抑制信号和对象携带这些变异可能会显示NK细胞（和/或T细胞）激活的一个较低的阈值和通过激活受体从而增加其杀伤活性，而这都是对于PSA的发病机制有帮助的。基于这一模式，抑制KIR（HLA-C1的KIR2DL2/2DL3和HLA-C2的KIR2DL1）配体的缺失包含了抑制信号的缺失，这是给予PsA的易感性。不同的中间组合和PsA易感性的发生是由KIR-HLA基因型的激活和抑制的平衡所决定的，其中基因型会根据它们的激活（易感性）或者抑制（保护）的能力而分类（图.4C,D）。 图4：KIR在SpA中的可能的致病机制的作用强直性脊椎炎：A）HLA-Bw4（B27）可以识别KIR3DL1给予的强抑制作用和防止细胞裂解；B）识别Bw4（B27）是由于KIR3DL1被阻断（一些病毒肽可能会引起抑制受体3DL1的阻断或KIR3DL1多态性来改变抑制反应，因此，很有可能在一个微生物感染的过程中arthritrogenic配体的B27可能解决它们与KIR3DL1的相互作用和影响激活NK细胞受体（3DS1）的激活，还有随后进入到AS。银屑病关节炎：C)当保护性抑制作用对PsA似乎只限于KIR2DL时，PsA易感性的发生是由KIR-HLA基因型的激活和抑制的平衡所决定的。D）在抑制信号丢失时，KIR2DSl和/或KIR2DS2与它们的HLA-Cw配体纯合体（HLA-C2 and HLA-C1）的组合给予了PsA的易感性。KIR-HLA和基因型不同的中间组合可以根据它们的激活（易感性）或者抑制（保护）的能力而分类。结论 HLA - B27与SpA之间的联系的分子基础是未知的，还有它们与AS之间的联系，是HLA I类分子与疾病之间最强的联系，但是并没有解决。一些研究表明，HLA-B27在AS的所有遗传风险中只占有16%。因此，其他基因都与SpA的易感性有关联。随着疾病的变化，几个基因