劉 超，袁岳沙（長江大學臨床醫(yī)學院，湖北 荊州434000）

運動可以從好、壞兩個方面改變?nèi)说慕】担缈蓽p少感染和動脈粥樣硬化，但也可引起過敏反應、運動性哮喘和慢性疾病的急性加重。我們知道持續(xù)6min的短暫運動可以改變白細胞的數(shù)量[1]，因此，在人們?nèi)粘Ｉ钪?，這種物理運動相關(guān)的循環(huán)固有免疫細胞增加可以發(fā)生很多次[2]。在普通生理活動和全身健康狀況之間存在一個潛在的關(guān)聯(lián)[3]，NK細胞對運動應激的刺激是敏感的，它通過各種各樣的細胞表面受體來識別和破壞未被致敏的病毒感染或惡性腫瘤轉(zhuǎn)移細胞。在人類，針對NK細胞表達的配體的最大家族的受體是KIRs。KIR家族包括多種抑制性和刺激性成員[4-5]。

1 KIR基因復合體的變異性

KIRs主要表達于NK細胞和部分T細胞表面，編碼KIR的基因位于19q13.4，邊界是KIR3DL3和KIR3DL2基因。在這些基因中存在一系列可變的KIRs，一般包括7～12個基因，大量具有不同KIRs內(nèi)容的單體型存在于人類中，具有相同基因內(nèi)容的單體型可進一步通過基因成分的多態(tài)性來區(qū)分[6]，對有一些基因，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有超過50種等位基因[7]。

幾乎所有的單體型都共有以下4個基因：KIR3DL3、KIR2DL4、KIR3DL2和KIR3DP1，根據(jù)他們的基因內(nèi)容所有單體型可以分為A、B兩組。A組單體型都擁有7個基因和2個假基因的團體，可以通過簡單的基因組合來區(qū)分；B組基因內(nèi)容更具可變性，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過20種不同B組單體型。由于大多數(shù)B組特殊性KIR基因編碼激動性受體，因此，編碼激動性受體的基因B組比A組更多。值得注意的是，A組單體型的分類主要取決于等位基因多態(tài)性，包括復制數(shù)目可變性，而B組是多態(tài)性和多基因性的[7]，在復制數(shù)的變化中KIRs的變化可通過基因劑量引起轉(zhuǎn)錄水平的改變[7-8]。如此高水平的多樣性可能顯示病原體對人類NK／T細胞免疫反應的強大壓力。

連續(xù)的KIR序列，包括基因間的區(qū)域，是高度具有KIR2DL4的序列。高度同源便于非交互式重組，是一種可以刪除、復制、重組基因的進化機制[6]。這種機制可反映一些KIR家族成員中一定數(shù)目的免疫球蛋白外顯子的變化性，這是一代明顯混合的基因，存在3種形式：KIR2DL5A／3DP1（稱為KIR2DL5B）、KIR2DL1／2DS1和KIR2DL3／2DP1。由于重復的因素，重組進程反而更容易，這顯示致密KIR基因內(nèi)含子的致密聚集，表明KIR復合體的這種可塑性要求一種相對迅速的自然選擇模式[5，7]。

2 KIR基因表達的調(diào)節(jié)

KIR表達僅限于NK細胞和T細胞的小亞型，KIR基因表達的形式很復雜，一個特殊KIR（或它的等位基因）的表達在很大程度上依賴其它KIRs的表達，而且，每個NK細胞克隆表達在一個未活動的基因組僅僅為一系列KIRs編碼的一部分，KIR基因看起來表達是隨機的，但KIR2DL4除外，因為所有的NK細胞都表達這個基因。但是，NK細胞克隆通過多細胞分類強調(diào)一個已被確立的KIR表達形式，因此，每一個NK細胞KIR基因的穩(wěn)定表達是明顯隨機組合的。在人類生理中，這種基因的組合表達是獨一無二的，對建立一個多樣和敏感的NK細胞特異性的菜單也是必需的。

了解KIR基因表達對理解KIR功能是怎樣被傳遞和強調(diào)的非常重要。KIR啟動子區(qū)域的檢測已經(jīng)完成，顯示除了KIR2DL4基因，轉(zhuǎn)錄區(qū)域的上游序列是高度同源的，表明在這些基因中轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)是相似的。但是最近KIR啟動子被分成4個不同的調(diào)節(jié)序列，其中2個控制同源的KIR基因表達，而其中一個KIR2DL4（唯一所有NK細胞都轉(zhuǎn)錄的KIR基因）是獨一無二的，另一個是控制KIR3DL3的微弱表達[9]。包括轉(zhuǎn)錄結(jié)合位置的多樣性在內(nèi)的這些啟動子的不同點，可以解釋表達形式的可選擇性。最近報道KIR基因有2個啟動子：微弱活動的遠側(cè)啟動子和鄰近啟動子[8，10-11]，后者是雙向的，它導致競爭性的啟動子往返活動進而導致正向和反向各自轉(zhuǎn)錄物的合成。KIR2DL4是獨特的，因為在第一個內(nèi)含子中它是唯一缺少重復序列和包含激動性因素的。已經(jīng)證實在能打開KIR位點的KIR2DL4開始轉(zhuǎn)錄，以確保其它KIR基因轉(zhuǎn)錄活動的開始[6]，然后，通過一個尚不清楚的機制，NK細胞表達KIR基因的不同組合，可以看出KIRs轉(zhuǎn)錄是隨機的行為。然而，這一特殊NK細胞表達的KIR基因的亞結(jié)構(gòu)，通過在未表達KIR基因的5＇端甲基化而變得穩(wěn)定，表達類型在細胞分裂時期傳到子細胞。

細胞毒T細胞與NK細胞有著相似的表達KIRs方式，但是在NK和T細胞之間KIR表達的轉(zhuǎn)錄控制是不同的，這個事實顯示了在T細胞中KIR表達的生物重要性。盡管與T細胞分化甚至是幼稚T細胞的KIR表達有轉(zhuǎn)錄機制來支持最小的KIR啟動子的激活，這表明諸如DNA甲基化這種遺傳機制在T細胞亞型表達中也發(fā)揮重要作用[12]。通過T細胞表達KIRs信號與通過NK細胞表達KIR信號是有區(qū)別的，應值得注意。

3 人類疾病與Ⅰ類MHC和KIR變體的組合

在早期感染階段，NK細胞在自然免疫反應中發(fā)揮重要作用，特別是對消除病毒感染非常重要。它們殺死感染細胞，分泌炎癥因子而且聯(lián)合樹枝狀細胞啟動適當?shù)拿庖叻磻?，在功能上作為NK細胞受體的Ⅰ類MHC分子、KIRs、凝集素受體CD94-NKG2A和CD94-NKG2C共同作用。針對健康的自身細胞，所有的NK細胞是無反應的，是與抑制性KIR或CD94-NKG2A同等型的同源Ⅰ類HLA （人類白細胞抗原）的相互作用的耐受，抑制性信號不僅能阻制NK細胞倡導的細胞毒性，而且可以干涉NK細胞與靶細胞粘連[13]。來自激動性和抑制性受體信號的平衡受靶細胞表面配體表達水平的改變影響，這可以改變NK細胞的激動性臨界值。因此，盡管假定有KIR表達的隨機性和KIR基因與編碼HLA的基因的獨立遺傳性，在HLA和KIR表達之間的調(diào)節(jié)存在明顯關(guān)聯(lián)[5，14]。

凝集素樣受體有更多的功能，可以識別HLA-E復合體和從HLA-A、HLA-B、HLA-C和HLA-G的領(lǐng)頭序列分裂出來的肽。KIR家族的受體比CD94-NKG2表達在NK細胞發(fā)育的更晚階段[6]，與CD94-NKG2相比，機體的KIRs識別不同經(jīng)典人類Ⅰ類MHC分子的亞型[14]?？偟膩碚f，不同抑制性KIRs擁有識別全部已知的HLA-C同類抗免疫球蛋白和HLA-A和HLA-B同類抗免疫球蛋白亞型的能力。抑制性KIR2DL2／2DL3和KIR2DL1分子是兩組相互排斥的同類抗免疫球蛋白，分別是HLA-c1和HLA-c2的受體[5]。含有KIR2DL1的 HLA-C2是被期望提供最強抑制的組合，明顯與肺癌相關(guān)[6，15]。KIR3DL1緊密結(jié)合HLA-B Bw4同種抗免疫球蛋白，KIR3DL1及其配體增加在腎癌中已經(jīng)被觀察到。KIR2DL4與HLA-G聯(lián)系，它在一些腫瘤細胞和在炎癥情況下表達上調(diào)，KIR3DL2是已知的唯一識別HLA-A3和HLA-A1的同種抗免疫球蛋白[9，14-15]。

基于細胞外激動性和抑制性KIR受體的高度同源性 （可達99%），可以看出激動性KIRs識別與它們抑制的相應部分一樣的HLA分子，但是明顯親和力微弱。然而，激活性KIR-HLA的親和力可以通過特殊的肽作用HLA分子而增強[14]，在KIR2DS1與E-B病毒感染細胞的交互作用下，已經(jīng)觀察到這種增強[16]。有趣的是KIR2DS1與 HLA-C2的微弱互相作用傳遞的一個激動性的信號可以是來自KIR2DL1的強烈的一致信號減弱[6，14]，這可以用同樣的機制解釋這個效果。另外，激動性KIRs可以完全的結(jié)合相異的配體，而且參與病原體結(jié)構(gòu)的識別。因此，已經(jīng)顯示KIR2DS4可以識別一個黑色素瘤細胞表面的非Ⅰ類MHC多肽，表明激動性KIR受體參與單純性皰疹病毒的MHC依賴的識別。

大量研究表明，KIR／HLA對病毒感染有易感性或抵抗力是與不同的基因型混合物相關(guān)的?？梢源_定的是KIR2DL3和HLA-C1組同種免疫球蛋白提供低抑制性信號，并與對C型肝炎病毒感染的有抗力增強有關(guān)。與健康者相比，發(fā)現(xiàn)慢性乙肝病人與HLA-C1配體結(jié)合的KIR2DL2或KIR2DL3的頻數(shù)更低[17]，對于HIV感染患者，有激動性KIR3DS1與HLA-B BW4-801組合和抑制性KIR3DL1004等位基因與HLA-B BW4組合的病人進展成為AIDS的速度更慢[18]。

當包含多種激動性KIRs的單體型可能介導抗感染疾病的保護性NK細胞反應時，這些相同的單體型對自身免疫疾病可能預先處理。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在某些自身免疫疾病的病人刺激性的KIR2DS1和／或KIR2DS2基因和B組KIR單體型出現(xiàn)的頻率高于健康個體。銀屑病性關(guān)節(jié)炎病人攜帶激動性KIR2DS1和KIR2DS2基因顯示出對這個疾病發(fā)作易感性增加，但是只有當它們同源的抑制性受體KIR2DS1和KIT2DS2的配體正在消失時發(fā)生；急性冠脈綜合癥和風濕性血管炎通過無性CD4＋CD28-NULL T細胞擴展與KIR2DS2表達有關(guān)；KIR／HLA-C基因?qū)?型糖尿病和硬皮病也有影響。在這些疾病中，T細胞表達KIR基因直接涉及疾病發(fā)病機制，這提出KIR相關(guān)自身免疫的NK細胞反應作用的問題。值得注意的是，一系列的研究描述KIR／HLA基因復合物與特定癌癥的易感性有關(guān)[6，14]。

4 KIR基因表達與運動

業(yè)已證明，伴隨運動的起始循環(huán)中淋巴細胞，特別是NK細胞迅速增長，就如運動后基因表達輪廓的改變?？墒牵瑑H僅只有為數(shù)不多的研究提供關(guān)于運動對KIR基因影響的信息。

Radom-Aizik等人用基因芯片技術(shù)檢測早晚期青春期女孩的周圍血中單核細胞的基因表達的改變[19]，發(fā)現(xiàn)了4個KIR基因編碼，3個抑制性受體，即KIR2DL3、KIR3DL1和KIR3DL2和一個激動性受體KIR2DL4，它們在運動中有更高的表達 （約為2.2～3.0倍）。在10個2min回合不斷循環(huán)的肌力測試運動的前、后抽取血樣本 （工作率是大約是一半介于厭氧臨界值和吸氧峰值之間），在兩組女孩間KIR基因表達有成倍改變但無統(tǒng)計學意義。Bvttner等人在運動誘導的血液白細胞的基因表達輪廓改變的微陣列分析發(fā)現(xiàn)KIR2DS4基因上調(diào)了1.3倍，這項研究收集的僅僅是年輕人參加休閑運動時的數(shù)據(jù)，參與者以達80%最大氧吸入量做劇烈跑步機運動直到精疲力竭。而Connolly等人在對經(jīng)過30min運動（以80%氧吸入量）未經(jīng)過培訓的人的研究證明KIR2DS4基因調(diào)節(jié)的下降。最近有人用工作率逐漸增加直至精疲力竭的分步驟方案，采用人類基因1.0ST序列基因芯片技術(shù)，調(diào)查了高強度運動對血白細胞基因表達的影響，發(fā)現(xiàn)在4～6min的時間內(nèi)，運動員完成一個強度在厭氧閾值之上的運動，一些KIR基因位點上調(diào)了1.8倍，但提取個體KIR基因的孤立數(shù)據(jù)。

至今存在的數(shù)據(jù)十分受限制的而且不完全一致，這是由于性別和運動強度或持續(xù)時間不同引起的。因此，存在于所有單體型的KIR3DL3基因表達水平，女性要高于男性[20]。另外，KIR3DL3轉(zhuǎn)錄被檢測到NK細胞CD56明亮亞型與CD56暗淡亞型相反。因此，在運動中這兩種NK細胞亞型的不同動員可能導致KIR3DL3基因表達效果的不同。在以上被提到的研究中，運動后在總體淋巴細胞中的NK細胞的總體改變未被考慮在內(nèi)，這應引起注意。無論在運動前后，在不同個體的血樣中NK細胞會發(fā)生重大的變化。另外，結(jié)果的不同也許與KIR基因家族的高度多態(tài)性相關(guān)，像上面提到的，大多數(shù)KIR基因可觀測到等位基因，一些啟動子的多態(tài)性導致轉(zhuǎn)錄結(jié)合位點缺失和影響基因表達的頻數(shù)[8]。

既然KIRs是決定NK細胞功能性活動主要受體，而運動可以明顯的誘導基因編碼激動性和抑制性KIRs，就有理由推斷可以通過運動調(diào)節(jié)KIR表達，運動可能在兩個方向影響NK細胞的功能狀態(tài)：激動和抑制。這可能是任意的，僅僅反映KIR表達的隨機性。因此，運動對免疫系統(tǒng)的影響是兩方面的，即免疫增強表現(xiàn)為對感染和某些癌癥抵抗力增強，免疫抑制表現(xiàn)為過度運動后對感染的易感性增加和規(guī)則運動后慢性輕度炎癥減少。我們知道，規(guī)律適當運動對身體有很大好處，通過運動提高NK細胞活性使其在殺死病毒感染細胞和癌細胞中發(fā)揮了重要的作用[21]。NK細胞還是r干擾素的重要生產(chǎn)者，r干擾素是一種能放大炎癥反應的細胞因子，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過運動可以抑制r干擾素釋放，最近有研究表明在多種的刺激下KIR基因型可以預測NK細胞釋放IFN-r的能力[22]。因此，盡管KIR表達具有隨機性，觀測到運動后NK細胞的功能狀態(tài)的調(diào)整也許與運動后觀察到的KIR表達的調(diào)節(jié)有相聯(lián)，這是很值得進一步研究。慢性適度運動對于我們健康的有利影響也許是由于運動導致的KIR基因表達調(diào)節(jié)介導的，這有助于我們優(yōu)化獲得健康的運動方案甚至開創(chuàng)用運動治療感染、癌癥和自身免疫疾病的新局面。

[1]Schwindt C D，Zaldivar F，Wilson L，et al.Do circulating leucocytes and lymphocyte subtypes increase in response to brief exercise in children with and without asthma [J]？Br J Sports Med，2007，41：34-40.

[2]Cooper D M，Radom-Aizik S，Schwindt C，et al.Dangerous exercise：lessons learned from dysregulated inflammatory responses to physical activit [J].J Appl Physiol，2007，103：700-709.

[3]Timmons B W，Cieslak T.Human natural killer cell subsets and acute exercise：a brief review [J] .Exerc Immunol Rev，2008，14：8-23.

[4]Barrow A D，Trowsdale J.The extended human leukocyte receptor complex：diverse ways of modulating immune responses [J].Immunol Rev，2008，224：98-123.

[5]Bashirova A A，Martin M P，McVicar D W，et al.The killer immunoglobulinlike receptor gene cluster：tuning the genome for defense [J].Annu Rev Genomics Hum Genet，2006，7：277-300.

[6]Parham P.MHC class I molecules and KIRs in human history，health and survival [J] .Nat Rev Immunol，2005，5：201-214.

[7]Traherne J A，Martin M，Ward R，et al.Mechanisms of copy number variation and hybrid gene formation in the KIR immune gene complex [J].Hum Mol Genet，2010，19：737-751.

[8]Li H，Pascal V，Martin M P，et al.Genetic control of variegated KIR gene expression：polymorphisms of the bi-directional KIR3DL1 promoter are associated with distinct frequencies of gene expression [J].PLoS Genet，2008，4：254.

[9]Bergen J，Stewart C A，van den Elsen P J，et al.Structural and functional differences between the promoters of independently expressed killer cell Ig-like receptors [J].Eur J Immunol，2005，35：2191-2199.

[10]Gardiner C M.Killer cell immunoglobulin-like receptors on NK cells：the how，where and why [J].Int J Immunogenet，2008，35：1-8.

[11]Stulberg M J，Wright P W，Dang H，et al.Identification of distal KIR promoters and transcripts [J] .Genes Immun，2007，8：124-130.

[12]Li G，Yu M，Weyand C M，et al.Epigenetic regulation of killer immunoglobulin-like receptor expression in T cells [J] .Blood，2009，114：3422-3430.

[13]Pegram H J，Andrews D M，Smyth M J，et al.Activating and inhibitory receptors of natural killer cells [J].Immunol Cell Biol，2011，89：216-224.

[14]Purdy A K，Campbell K S.Natural killer cells and cancer：regulation by the killer cell Ig-like receptors（KIR）[J] .Cancer Biol Ther，2009，8：2211-2220.

[15]Al Omar S，Middleton D，Marshall E，et al.Associations between genes for killer immunoglobulin-like receptors and their ligands in patients with solid tumors [J].Hum Immunol，2010，71：976-981.

[16]Thananchai H，Gillespie G，Martin M P，et al.Cutting Edge：Allele-specific and peptide-dependent interactions between KIR3DL1 and HLA-A and HLA-B [J].J Immunol，2007，178：33-37.

[17]Gao X，Jiao Y，Wang L，et al.Inhibitory KIR and specific HLA-C gene combinations confer susceptibility to or protection against chronic hepatitis B [J].Clin Immunol，2010，137：139-146.

[18]Martin M P，Qi Y，Gao X，et al.Innate partnership of HLA-B and KIR3DL1subtypes against HIV-1 [J].Nat Genet，2007，39：733-740.

[19]Radom-Aizik S，Zaldivar F Jr，Leu S Y，et al.A brief bout of exercise alters gene expression and distinct gene pathways in peripheral blood mononuclear cells of early-and late-pubertal females [J].J Appl Physiol，2009，107：168-175.

[20]Trundley A E，Hiby S E，Chang C，et al.Molecular characterization of KIR3DL3 [J].Immunogenetics，2006，57：904-916.

[21]Horn P，Kalz A，Lim C L，et al.Exercise-recruited NK cells display exercise-associated eHSP-70 [J].Exerc Immunol Rev，2007，13：100-111.

[22]Korbel D S，Norman P J，Newman K C，et al.Killer Ig-like receptor（KIR）genotype predicts the capacity of human KIR-positive CD56dim NK cells to respond to pathogen-associated signals [J].J Immunol，2009，182：6426-6434.