Tim－3及其配體Galectin－9與病毒感染的關系

趙 慧，王 亮，馬秀敏，丁劍冰*

(新疆醫科大學1.第一附屬醫院省部共建國家重點實驗室培育基地新疆重大疾病醫學重點實驗室;2.第一附屬醫院檢驗科;3.基礎醫學院，新疆烏魯木齊830011)

Tim－3及其配體Galectin－9與病毒感染的關系

趙 慧1，王 亮2，馬秀敏3，丁劍冰3*

(新疆醫科大學1.第一附屬醫院省部共建國家重點實驗室培育基地新疆重大疾病醫學重點實驗室;2.第一附屬醫院檢驗科;3.基礎醫學院，新疆烏魯木齊830011)

T細胞免疫球蛋白黏蛋白3(Tim-3)基因是Tim家族成員，與其配體半乳凝素-9(Galectin-9)結合可顯著抑制T細胞的活化和增殖，并調節細胞因子的表達和分泌。Tim-3/Galectin-9參與免疫反應的調節及抗病毒免疫反應，阻斷此通路可促進CD8+T細胞應答和對病毒的控制。因此，Tim-3/Galectin-9通路可能與病毒感染慢性化有關。本文對Tim-3及其配體的生物學特性、功能及在病毒感染中的研究近況進行綜述。

Tim-3;Galectin-9;病毒感染

在抗病毒免疫中，有效而強大的T細胞免疫應答是清除病毒的關鍵，病毒感染的持續和慢性化常常是由于效應和記憶T細胞的功能缺陷所致。而多數情況下，T細胞活化需要至少雙信號刺激。其中，有效的第2刺激信號就是非抗原特異性的共刺激信號。共刺激分子不僅有提供正性共刺激信號的分子也有提供負性共刺激信號的分子，如細胞毒性T淋巴細胞相關抗原-4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4，CTLA-4)、程序性死亡分子 1(programmed death-1，PD-1)和B、T淋巴細胞弱化因子(BandT lymphocyte attenuator，BTLA)。含 T細胞免疫球蛋白及黏蛋白結構域的分子3(T cell immunoglobulin and mucin domain containing molecule-3，Tim-3)為新近發現的負性共刺激分子，通過抑制T細胞的活化和增殖來負調控免疫應答，并在病毒感染中發揮重要作用。本文對Tim-3及其配體半乳凝素-9(Galectin-9)的生物學特性、功能及在病毒感染中的研究近況作一綜述。

1 Tim-3的生物學特性和功能

Tim-3是Tim家族的成員，被證實是對免疫應答具有抑制性調節作用的分子，對T細胞的細胞凋亡和免疫耐受進行調節［1］。小鼠Tim-3基因位于第11號染色體上，全長為1 015個堿基，由281個氨基酸組成。人類Tim-3基因位于第5號染色體上，全長為1 116個堿基，由301個氨基酸組成的I型膜蛋白。其胞外部分包括1個富含半胱氨酸的Ig樣區域和一個黏蛋白區域，Ig樣區包括4個保守的半胱氨酸，黏蛋白區富含蘇氨酸、絲氨酸和脯氨酸。Tim-3膜蛋白特異性地表達于活化的Th1細胞表面，受Th1的特異性轉錄因子T-bet的調節［2］，是區分Th1和Th2細胞的表面標記分子。Tim-3同樣表達于固有免疫細胞，如樹突狀細胞(dendritic cell，DC)，可能對促進固有免疫應答具有一定作用。Sui等［3］證明隨著DC的成熟和分化，其Tim-3mRNA的表達水平逐漸降低，說明Tim-3的功能有可能是通過DC等其他細胞來完成。

2 配體Galectin-9

Galectin-9是 Tim-3的配體，屬于半乳凝素家族，Galectins(半乳糖凝集素)即β-半乳糖苷結合蛋白，現有14種亞型，均含特征性的氨基酸序列。由大約130個高度保守的氨基酸序列組成糖識別結構域。Galectin-9由2個串聯的糖識別結構域(CRD)通過一條肽鏈相連，相對分子質量為36 ku，具有β-半乳糖結合活性。與其他Galectins相似，Galectin-9具有調節生物學功能的多樣性，如細胞的聚集與黏附、腫瘤細胞的凋亡等［4］。在發生過度免疫應答中，Galectin-9可誘導免疫耐受。人類Galectin-9通過活化半胱天冬酶-1(caspase-1)途徑誘導T細胞調亡，而caspase-8、caspase-9和caspase-10并沒有參與其中［5］。

3 Tim-3/Galectin-9的相互作用及與調節性T細胞的關系

Tim-3/Galectin-9信號通路的活化可抑制CD4+和CD8+T細胞［6］，產生抑制信號導致 Th1細胞凋亡和抑制Th1型免疫，在調節免疫細胞的動態平衡和炎性反應中起著重要的作用。目前，Tim-3/Galectin-9信號通路可通過至少兩種機制調節Th1型免疫應答:直接機制是引發Th1細胞死亡;間接機制是通過抑制 CD11b+Ly-6G+細胞的產生［7］。Tim-3的兩個配體Tim-3L和Galectin-9都表達于調節性T細胞上，Tim-3能夠通過調節調節性T細胞阻止浸潤性Th1細胞介導的自身免疫應答和異常免疫應答［8］。體外用 Tim-3抗體阻斷 Tim-3/Galectin-9通路可明顯抑制調節性T細胞的抑制活性，并增加Th1細胞因子的水平。體內阻斷Tim-3/Galectin-9通路，會減少調節性T細胞誘導的異源性皮膚移植存活期的延長，表明Tim-3/Galectin-9通路參與了調節性T細胞的作用［9］。

4 Tim-3/Galectin-9與病毒感染

研究發現HIV感染者的Tim-3+CD8+T細胞數量增加，Tim-3表達水平與HIV載量呈正相關，與CD4+T細胞數量呈負相關［10］。在慢性HCV感染中，CD4+和 CD8+T 細胞的 Tim-3 表達均增加［11］。HIV與HCV特異性CD8+T細胞因過度表達Tim-3均出現功能損壞，阻斷Tim-3信號通路可恢復相關特異性CD8+T細胞增殖及細胞因子IFN-γ的產生［10－11］。因此，Tim-3可能是修復 HIV 與 HCV 相關T細胞功能損害的一個新靶點。但與HIV特異性CD8+T細胞相比，HCV特異性 CD8+T細胞Tim-3/PD-1數量更多，HCV特異性 CD8+T細胞Tim-3/PD-1的共同表達與肝臟惡化呈正相關(圖1)。單獨阻斷Tim-3或者單獨阻斷PD-1都可以恢復感染者血液中HIV或HCV特異性CD8+T細胞的增殖［12］。

圖1 HCV/HIV感染中Tim-3的表達Fig 1 The expression of Tim-3 in HCV/HIV infection

HBV感染小鼠模型中發現從感染第7～18天，Tim-3在肝臟T細胞，尤其是CD8+T細胞上的表達顯著增加。提示在HBV感染中，Tim-3對抗病毒T細胞的應答起到調節作用［13］。與健康者和脂肪肝(FLD)患者相比，慢性乙型肝炎(CHB)患者外周血中循環的自然殺傷(NK)細胞和肝臟浸潤性淋巴細胞中Tim-3表達均顯著增加。在轉染HBV表達載體的NK92和HBV轉基因小鼠體內分離的NK細胞中同樣可以檢測出Tim-3表達量增加。與HepG2和HepG2.2.15細胞相比，用抗Tim-3的抗體或者Tim-3-FC融合蛋白阻斷Tim-3信號可導致NK92細胞的細胞毒性增加，同時可促進IFN-γ的產生［14］。

HSV感染后，CD4+T細胞Tim-3表達上調。用單克隆抗體阻斷Tim-3信號可導致更多HSV損害及增加新血管形成，而配體Galectin-9可降低新血管形成，高劑量給予Galectin-9可減少視力損害。因此，Tim-3/Galectin-9通路可誘導降低免疫炎性反應［15］。另外，Sehrawat等［16］證明，HSV感染后，病毒特異性CD8+細胞Tim-3表達上調。外生性的Galectin-9可降低CD8+T細胞介導對HSV的免疫應答，阻礙病毒清除。在體外，Galectin-9可誘導Tim-3+CD8+細胞凋亡，并且在淋巴器官的表達增加。與野生型小鼠相比，Galectin-9基因敲除小鼠感染后，CD8+T細胞對HSV的免疫應答顯著增強，病毒載量顯著降低。說明Galectin-9可能會限制CD8+T細胞的免疫效能。其中的機制一方面Galectin-9對T細胞效應的直接抑制作用，另一方面Galectin-9促進了調節性T細胞的應答，從而限制了HSV特異性CD8+T細胞的應答。

在急性淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(lymphocytic choriomeningitis virus，LCMV)和引起鼠脾腫大的弗蘭德病毒(FV)感染時，大部分特異性的效應CD8+T細胞共同表達Tim-3和PD-1。若在特定階段如FV的啟動/分化階段聯合阻斷PD-1和Tim-3，可使特異性的效應CD8+T細胞功能恢復，促進CD8+T細胞的功能及病毒控制［17］。

5 展望

近年來，關于Tim-3的研究進展迅速。在感染及其他免疫病的發生發展過程中，Tim-3對Th1/Th2細胞的平衡關系起著關鍵性的作用。尋找特異性表達于Thl或Th2細胞上的標志不僅對于Th細胞的分化和功能研究都非常必要，迫使失衡的Thl/Th2細胞恢復平衡。Tim-3與其配體Galectin-9的相互作用抑制Thl型免疫應答。因此，Tim-3有望成為一種新的免疫調節治療的靶分子，為感染性疾病的治療開辟一條新的途徑。

［1］Rodriguez-Manzanet R，DeKruyff R，Kuchroo VK，et al．The costimulatory role of TIM molecules［J］．Immunol Rev，2009，229:259－270．

［2］Anderson AC，Lord GM，Dardalhon V，et al．T-bet，a Th1 transcription factor regulates the expression of Tim-3［J］．Eur J Immunol，2010，40:859 －866．

［3］Sui L，Zhang W，Chen Y，et al．Human membrane protein Tim-3 facilitates hepatitis A virus entry into target cell［J］．Int J Mol Med，2006，17:1093 －1099．

［4］Hirashima M，Kashio Y，Nishi N，et al．Galectin-9 in physiological and pathological conditions［J］．Glycoconj J，2004，19:593－600．

［5］Kashio Y，Nakamura K，Abedin MJ，et al．Galectin-9 induces apoptosis through the calcium-calpain-caspase-1 path-way［J］．J Immunol，2003，170:3631 －3636．

［6］Wang F，He W，Yuan J，et al．Activation of Tim-3-Galectin-9 pathway improves survival of fully allogeneic skin grafts［J］．Transpl Immunol，2008，19:12 －19．

［7］Dardalhon V，Anderson AC，Karman J，et al．Tim-3/Galectin-9 Pathway:Regulation of Th1 Immunity through Promotion of CD11b+Ly-6G+Myeloid Cells［J］．J Immunol，2010，185:1383－1392．

［8］Mariat C，Sánchez-Fueyo A，Alexopoulos SP，et al．Regulation of T cell dependent immune responses by TIM family members［J］．Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci，2005，360:1681－1685．

［9］Wang F，Wan L，Zhang C，et al．Tim-3-Galectin-9 pathway involves the suppression induced by CD4+CD25+regulatory T cells［J］．Immunobiology，2009，214:342 －349．

［10］Jones RB，Ndhlovu LC，Barbour JD，et al．Tim-3 expression defines a novel population of dysfunctional T cells with highly elevated frequencies in progressive HIV-1 infection［J］．J Exp Med，2008，205:2763 －2779．

［11］Golden-Mason L，Palmer BE，Kassam N，et al．Negative immune regulator Tim-3 is over expressed on T cells in hepatitis C virus infection and its blockade rescues dysfunctional CD4+and CD8+T cells［J］．J Virol，2009，83:9122－9130．

［12］Vali B，Jones RB，Sakhdari A，et al．HCV-specific T cells in HCV/HIV co-infection show elevated frequencies of dual Tim-3/PD-1 expression that correlate with liver disease progression［J］．Eur J Immunol，2010，40:2493－2505．

［13］Ju Y，Hou N，Zhang XN，et al．Blockade of Tim-3 pathway ameliorates interferon-gamma production from hepatic CD8+T cells in a mouse model of hepatitis B virus infection［J］．Cell Mol Immunol，2009，6:35 －43．

［14］Ju Y，Hou N，Meng J，et al．T cell immunoglobulin-and mucin-domain-containing molecule-3(Tim-3)mediates natural killer cell suppression in chronic hepatitis B［J］．J Hepatol，2010，52:322 －329．

［15］Sehrawat S，Suryawanshi A，Hirashima M，et al．Role of Tim-3/Galectin-9 Inhibitory Interaction in Viral-Induced Immunopathology:Shifting the Balance toward Regulators［J］．J Immunol，2009，182:3191 －3201．

［16］Sehrawat S，Reddy PB，Rajasagi N，et al．Galectin-9/Tim-3 interaction regulates virus-specific primary and memory CD8+T cell response［J］．PLoS Pathog，2010，6:e1000882．

［17］Takamura S，Tsuji-Kawahara S，Yagita H，et al．Premature terminal exhaustion of Friend virus-specific effector CD8+T cells by rapid induction of multiple inhibitory receptors［J］．J Immunol，2010，184:4696－4707．

The relationship between Tim－3 and the ligand Galectin－9 and virus infection

ZHAO Hui1，WANG Liang2，MA Xiu-min3，DING Jian-bing3*

(1.State Key Laboratory Incubation Base of Xinjiang Major Diseases Research，the First Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University;2.Clinical Laboratory，the 1st Affiliated Hospital of Xinjiang Medical University;3.College of Preclinical Medicine，Xinjiang Medical University，Urumqi 830011，China)

T cell immunoglobulin-and mucin-domain-containing molecule-3(Tim-3)is one of the Tim family's members，when combined with its ligand，half breast meat-9(coagulants Galectin-9)，it significantly inhibits the activation and proliferation of T cell，regulates the expression and secretion of cytokines．Tim-3/Galectin-9 pathway is prone to participate in the immune response and to regulate the antiviral immune response．Blocking the path can promote the response of CD8+T cell and the virus control．Therefore，there may be a close relationship between Tim-3/Galectin-9 pathway and the chronicity of virus infection．This article provides an explaination about the biological properties and functions of Tim-3 and its ligand，Galectin-9，and about the recent progresses in virus field．

Tim-3;Galectin-9;virus infection

R 392.9

A

1001-6325(2012)09-1095-04

2011－05－31

2011－12－05

國家自然科學基金(30860263，81060135，81160200，30960358，31160194);新疆醫科大學研究生創新基金(MC2010－10)

*通信作者(corresponding author):djbing002@163．com