TIM基因家族与疾病的关联研究

　　1 TIM 基因家族概述

　　TIM 基因家族在免疫调节和免疫相关性疾病中的作用机制越来越受到研究者的关注。鼠类 Tim 家族由 8 个成员组成（Tim1 ~ 8），位于鼠类染色体11B1. 1 上；而人类 TIM 基因家族由 3 个成员组成（TIM-1、TIM-3 和 TIM-4），位于人类染色体 5q33. 2上，这一染色体区域已经多次表明与哮喘、过敏和自身免疫性疾病等连锁[1-3].TIM 蛋白是一类具有共同基序的跨膜糖蛋白，其结构包括信号肽区、免疫球蛋白区、黏蛋白区、跨膜区和胞内尾区五部分[3].

　　除了 TIM-4 蛋白外，TIM-1、TIM-2 和 TIM-3 的胞内部分含有酪氨酸磷酸化的基序（motif），参与跨膜信号转导[4].
　　
　　2 TIM 基因家族免疫调节机制
　　
　　TIM-1[又被命名为肾损伤分子-1（Kidney injurymolecule-1,KIM-1） 和甲型肝炎病毒细胞受体-1（Hepatitis A virus cellular receptor-1,HAVcr-1）],是哮喘和过敏症等疾病的一个易感基因，优先表达于人和鼠的 Th2 细胞表面，过表达 TIM-1 致使 IL-4 启动子的转录活性增强，促进 NFAT 和 AP-1 转录活化，同时作为体内一个潜在的共刺激分子调节 T 细胞的活化[1,2,4].TIM-2 优先表达于分化的 Th2 细胞，通过与其配体信号蛋白 4A（Sema4A）的相互作用，促进 T 细胞的活化和分化，并且激活 TIM-2 信号将下调 NFAT 和 AP-1 的表达，从而抑制 T 细胞活化，在 Th2 免疫应答中也起着重要的负调节作用[5,6].TIM-3 偏爱表达于 Th1 细胞表面，与其配体半乳凝素-9（galectin-9）结合，通过 TIM-3-galectin-9途径产生抑制信号，诱导 Th1 细胞死亡，负调节 Th1免疫应答[1,2].TIM-4 在抗原提呈细胞上高表达，与其配体 TIM-1 结合，通过 TIM-1-TIM-4 途径共刺激 T细胞增殖，参与体内免疫调节[7].因此，TIM 基因家族通过正刺激或者负刺激信号调节体内 T 细胞的活化、增殖及分化，从而调节体内免疫应答和免疫耐受。

　　目前研究对 TIM 蛋白的4 个成员的 IgV 区进行了系统的晶体结构分析[8].鼠类 Tim-1、Tim-2、Tim-3 与 Tim-4 的晶体结构显示它们具有一个特征性的FG-CC',可以与磷酯酰丝氨酸（Phosphatidylserine,PS）结合[9-11].研究表明 PS 受体 TIM-4 通过介导抗原特异性的凋亡 T 细胞的清除而调控体内适应性免疫应答[12].并且，Wong 等通过 TIM-4 基因敲除鼠实验证实 PS 受体 TIM-4 对维持小鼠的居留腹膜巨噬细胞的内环境稳定状态是必需的[13].同样，我们研究表明 TIM 蛋白通过其 IgV 区直接介导识别与结合凋亡细胞[14,15].TIM 蛋白可能作为 PS 的新型受体家族与作为主要的“Eat me”信号分子 PS 结合，介导凋亡细胞的吞噬清除，参与调节体内免疫耐受和维持体内内环境稳定[7,8,16].因此，TIM 基因家族在免疫应答和免疫耐受中扮演重要作用[17].

　　3 TIM 基因家族与疾病
　　
　　3. 1 TIM 基因家族的多态性与疾病 人类的 TIM基因家族的多态性主要与哮喘、遗传性过敏症、过敏性鼻炎、类风湿关节炎、甲肝等疾病的易感性有关[18-22].McIntire 等研究表明在 TIM-1 残基 157 处有一个多态性位点 157insMTTTVP,并且发现这个多态性位点的长度占这个关键区域的 12% ~14%,位于 HAV 病毒进入机体所必需的黏蛋白样序列的中心位置，所以病毒侵入机体的效率会因这个变异而改变[3,22].因此，157insMTTTVP 可能由于其变异在HAVCR-1 的黏蛋白结构域位置，而改变病毒与其受体之间的相互作用，导致 HAV 病毒发生脱壳，增强病毒侵入和淋巴样效应细胞的感染，从而调节它们的功能[3].

　　3. 2 TIM 基因家族与肿瘤 人肾损 伤分子-1（hKIM-1）是一种肾近曲小管损伤时表达的 I 型跨膜糖蛋白，在肾细胞癌（RCC）中也有表达[23,24].研究表明 hKIM-1 是乳头状、透明细胞和转移性 RCC相对敏感和特异的标记物，可用于区别肾透明细胞癌与嫌色细胞癌；hKIM-1 还可作为卵巢透明细胞癌的诊断性标记物[23].研究表明尿液中可溶性脱落的 KIM-1 胞外域是急性肾损伤（AKI）的一个敏感而特异的生物标志。并且最新研究表明 hKIM-1 胞外域的脱落（Ectodomain shedding） 与肾透明细胞癌（clear cell renal cell carcinoma,ccRCC）侵袭、恶性程度及疾病的进展相关[25].而 KIM-1 胞外域的脱落在 AKI 中通常由体内 ERK 活化介导，并且这种脱落通过 P38 MAP 激酶的活化而加剧[26].因此，KIM-1可能是肾细胞癌等肿瘤患者中高表达，通过 ERK、P38 MAP 活化等信号通路的调控促使 KIM-1 胞外域的脱落从而预测疾病的进程。肿瘤免疫治疗的一个策略是在体外刺激 T 细胞使之便于发展成为细胞毒性 T 淋巴细胞（Cytotoxic lymphocyte,CTL），采取过继性治疗方式进行抗肿瘤治疗，研究发现肿瘤特异性 T 细胞体外经 IL-12 极化成 TIM-3（ + ）T-bet（+）肿瘤特异性 Th1 细胞，患有淋巴瘤的小鼠接受TIM-3（+）T-bet（+）肿瘤特异性 Th1 细胞治疗，可以抑制肿瘤的生长和发育；这种特异性 Th1 细胞的出现可能与恶性细胞消除有关，可以监测抗癌治疗的进程[27].最新研究表明 TIM-3 与 TIM-4 蛋白是组织细胞肉瘤、其他组织和树突状细胞肿瘤标志物[28].周晓曦等[29]研究表明宫颈癌细胞及血管内皮细胞均高表达 TIM-3,且 TIM-3 表达强度与宫颈癌恶性进展及转移高度相关。TIM-1 及 TIM-3 mR-NA 在胃癌患者中的表达均高于正常对照组，TIM-1mRNA 在胃癌患者中的表达还与肿瘤的侵袭转移密切相关，TIM-1 及 TIM-3 有可能成为胃癌基因治疗的新靶点[30].最新研究结果表明在肿瘤细胞中的异位表达 TIM-3 基因可能是一个潜在的非小细胞肺癌（non-small cell lung cancers,NSCLCs）患者的独立预后因素[31].因此，TIM 分子的检测将为肿瘤早期预警提供新的生物标志，可能在监测肿瘤预后起重要作用；通过研究肿瘤患者体内的 TIM 基因家族异常表达机制，为肿瘤治疗提供新的策略与靶点。

　　3. 3 TIM 基因家族与移植 研究表明 TIM-1 /KIM-1 是肾小管上皮细胞的损伤极为敏感的标记，在肾移植发生急性排斥反应时，KIM-1 作为一个极度敏感损伤标志物，并且尿液中 KIM-1 升高会提示发生移植功能障碍[32-35].研究表明在 AKI 中这种 KIM-1胞外域的脱落通常由体内 ERK 活化介导，并且通过P38 MAP 激酶的活化而加剧[26].同样，TIM-3 可能是一个 Th1 活化和移植受体者发生排斥反应的标志物，作为一个非侵入性标志监测移植物功能是否异常[36,37].最新研究表明 TIM 基因家族成员膜型蛋白可以被去整合素-金属蛋白酶-10 （A disintegrinand metalloprotease-10,ADAM-10） 和去整合素-金属蛋白酶-17（ADAM-17）的作用下剪切成为溶解型蛋白，在体内可以作为负调节因子参与体内免疫应答[38,39].在移植发生急性排斥反应时这些酶活性是否增强有待进一步研究。

　　3. 4 TIM 基因家族与病毒性疾病 TIM-1 起初发现为甲型肝炎（HAV）的受体，研究发现 TIM-1 分子N 末端富含半胱氨酸的结构域和黏蛋白域是 TIM-1与 HAV 结合的特异识别位点；并且，通过阻断 TIM-1 与内源配体相互作用而直接抑制 Th2 细胞分化，减少 Th2 细胞因子生成，预防哮喘的发生发展，从而部分解释 HAV 感染与哮喘等过敏性疾病的发生呈负相关性的机制[22,40].研究表明过表达 TIM-3 与CHB 疾病的进展相关，Tim-3 可能参与 Th1 / Tc1 偏移应答，这有助于 HBV 持续性感染[41].在 HCV 感染时 TIM-3 途径参与调节性 T 细胞（regulatory Tcells,Tregs）与起抗病毒作用的效应 T 淋巴细胞（ef-fector T cells,Teffs）间平衡的调节[42].TIM-3 通过与负性调节因子程序性死亡蛋白-1 （Programmeddeath-1,Pd-1） 、细胞因子信号传导抑制蛋白-1（ Sup-pressor of cytokine signaling-1,SOCS-1 ） 相互作用及对 STAT-1 磷酸化的抑制和负调节 IL-12 的产生，可能在天然免疫反应性的负性调节中扮演重要作用，为 HCV 治疗提供新靶点[43].在 HIV 患者体内分离的 T 细胞高表达 TIM-3,其表达水平同患者体内的病毒水平成正相关； 并且 TIM-3 负调控衰歇的CD8+T 细胞的细胞毒性，可能为 HIV 治疗提供新途径[44,45].

　　3. 5 TIM 基因家族与自身免疫性疾病 目前，自身免疫性疾病的发病机理仍不清楚，研究表明在很多自身免疫性疾病中存在细胞因子不平衡的情况，多发性硬化症（MS）、类风湿关节炎（RA）、系统性红斑狼疮（SLE）、1 型胰岛素依赖型糖尿病等自身免疫性疾病患者体内发生 Th1/Th2 漂移，Th1 及其细胞因子占优势，致使自身免疫性疾病发生发展[46].研究发现 TIM-1 与 TIM-3 在多发性硬化症、系统性红斑狼疮患者中 Th1 和 Th2 细胞表面上表达异常，这表明 TIM-1 与 TIM-3 分子与自身免疫性疾病的发生发展相关[47,48].SLE 患者中的外周血单个核细胞上的 TIM-4 表达增加，表明 TIM-4 分子可能与 SLE发病机制相关[49].研究表明类风湿关节炎患者外周血淋巴细胞（CD4+T 细胞、CD8+T 细胞、自然杀伤 T 细胞与单核细胞）表面 TIM-3 表达增加，并与类风湿关节炎患者的疾病活动性呈负相关[50].因此，TIM 基因家族成员在自身免疫性疾病表达存在异常，通过调节它们的表达，促进体内 Th1/Th2 平衡，将为自身免疫性疾病治疗提供新途径。

　　3. 6 TIM 基因家族与过敏性疾病 机体内 Th1 /Th2 细胞平衡与多种疾病密切相关，参与过敏性疾病、自身免疫性疾病、感染性疾病及肿瘤等的发生发展及预后。“卫生假说”认为过敏性疾病如哮喘、过敏性鼻炎、过敏性皮炎、过敏性结膜炎等的发生与抗原特异性 Th2 优势免疫应答相关，主要由 Th2 分泌的细胞因子促进 IgE 的产生和嗜酸性粒细胞的炎症反应[51].研究表明在哮喘小鼠中的 TIM-1 表达增加与 Th2 相关转录因子 GATA-3 上调相关[52].研究资料表明 TIM-3 分子在小鼠哮喘中表达异常，可能与哮喘的炎症及发展相关[53].研究表明 TIM-1与过敏性紫癜（Henoch scholein purpura,HSP）发生及临床类型有关，检测 HSP 患儿血清中 TIM-1 水平有助于判断 HSP 患儿的严重程度及复发可能[54].
　　
　　过敏性鼻炎患者树突状细胞（Dendritic cells,DCs）表面表达高水平的 TIM-4,并且，TIM-1-TIM-4 相互作用可以增强过敏性鼻炎患者 Th2 细胞细胞因子的反应，这表明 TIM-4 在过敏性鼻炎患者致病中发挥作用[55].因此，TIM 基因家族成员在过敏性疾病致病机制中起重要作用，可能可以通过调节 T 细胞亚群间的平衡而干预过敏性疾病的发生发展，以促进疾病的转归。

　　3. 7 TIM 基因家族与原因不明习惯性流产 吕红娟等[56]采用实时荧光定量 PCR（RT-PCR）法检测35 例原因不明习惯性流产（ URSA） 患者外周血单个核细胞 （PBMC） 中 T 细胞免疫球蛋白黏蛋白-1（TIM-1）和 T 细胞免疫球蛋白黏蛋白-3（TIM-3）mR-NA 的表达水平，并与 25 例查体健康的妊娠中期孕妇作比较。结果表明与健康孕妇相比，URSA 患者TIM-1 和 TIM-3 mRNA 的相对表达量均明显增多（ P均 <0. 01）。提示 URSA 患者体内 Th 细胞免疫应答水平较高，TIM 分子可能通过调节 Th 细胞免疫应答参与 URSA 发生、发展。

　　3. 8 TIM 基因家族与临床治疗 近来研究表明通过调控 TIM 分子的表达及通过调控 T 细胞上 TIM分子与其配体的相互作用，能为治疗干涉 T 细胞介导的疾病提供新的靶点[57,58].有资料表明应用 an-ti-TIM1 或者 anti-TIM3 抗体治疗哮喘、系统性红斑狼疮、类风湿关节炎等疾病，有效控制疾病的发生发展，这将会为这些疾病的治疗提供新的途径[57-59].

　　文献报道在小鼠心脏移植模型实验中，虽然应用低亲和力的抑制型 TIM-1 单抗（RMT1-10）不能诱导Tregs 产生，但它能稳定小鼠体内 Tregs 数目，从而抑制效应性 T 细胞（Teffs） 增殖，提高 Tregs/Teffs 比例，延长心脏移植物存活期[60].研究表明通过 anti-TIM-3 抗体阻断 TIM-3-galectin-9 途径，通过增加供体特异性同种抗体的生产，增加 Th1 和 Th17 极化，抑制适应调节性 T 细胞诱导，导致移植心脏的加速性排斥反应[61].研究表明调节 DC 细胞上的 TIM-4表达将为过敏性疾病的治疗提供新途径[55,62].

　　4 展望

　　TIM 分子在体内可能作为 PS 受体，在不同效应T 细胞上有不同的表达，与其配体结合，通过正或负共刺激信号途径，介导 T 细胞的免疫调节和免疫耐受，通过进一步了解这种机制，可能为免疫介导性疾病调控治疗提供更多靶点与途径。