CTLA-4基因在自身免疫性疾病中的研究進(jìn)展

卜昆鵬(綜述)，薛 超(審校)

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腎內(nèi)科，南寧530021)

隨著醫(yī)學(xué)的進(jìn)步和發(fā)展，人們對(duì)自身免疫性疾病的認(rèn)識(shí)越來越深入，對(duì)其發(fā)病機(jī)制的研究也更多地從外周環(huán)境和自身基因變化著手。在基因研究方面，基因多態(tài)性是一個(gè)主要的研究對(duì)象，特別是負(fù)向調(diào)節(jié)T細(xì)胞的共刺激分子的基因多態(tài)性。CTLA-4是一個(gè)調(diào)節(jié)T細(xì)胞活化的很重要的共刺激分子，它可以適時(shí)地抑制T細(xì)胞活化，從而避免T細(xì)胞對(duì)自身組織的損傷，近年來越來越多的研究發(fā)現(xiàn)CTLA-4參與了很多自身免疫性疾病的發(fā)生和發(fā)展，在自身免疫性疾病的發(fā)病機(jī)制中有著很重要的作用，從而也為預(yù)防和治療自身免疫性疾病提供了理論基礎(chǔ)。現(xiàn)就CTLA-4在自身免疫性疾病中的作用予以綜述。

1 CTLA-4基因

細(xì)胞毒T細(xì)胞抗原4又稱CD152，屬于免疫球蛋白超家族成員。位于2號(hào)染色體長臂33，共有6175個(gè)堿基。其信使RNA含有1988個(gè)堿基，672個(gè)開放閱讀框和4個(gè)外顯子。在人的不同組織中含有大小不等和表達(dá)量各不相同的信使 RNA轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物［1］。CTLA-4基因編碼的蛋白質(zhì)含有223個(gè)氨基酸。4個(gè)外顯子分別編碼一個(gè)引導(dǎo)序列、一個(gè)v區(qū)域、一個(gè)跨膜區(qū)域和一個(gè)胞質(zhì)尾區(qū)，胞質(zhì)尾區(qū)含有可能的兩個(gè)磷酸化位點(diǎn)［2］。CTLA-4蛋白是一個(gè)由120個(gè)半胱氨酸殘基通過二硫鍵在胞外域連接起來的同源二聚體，每一個(gè)單體多肽都含有一個(gè)與共刺激分子B7-1和B7-2高親和力的位點(diǎn)［3］。其同源二聚體是一種特殊的二聚體模式，與B7分子結(jié)合的位點(diǎn)位于二聚體的表面，以便于每個(gè)CTLA-4都可以結(jié)合兩個(gè)二價(jià)的 B7 分子［4］。研究表明，CTLA-4基因編碼的蛋白質(zhì)有兩種形式，一種是膜性的CTLA-4蛋白;另一種是可溶性的 CTLA-4蛋白，是一種單體蛋白質(zhì)?；罨腡細(xì)胞低表達(dá)可溶性的CTLA-4蛋白，活化的T性細(xì)胞高表達(dá)膜 性 的 CTLA-4 蛋 白［5］。CTLA-4免疫球蛋白是一種可溶性的嵌合蛋白質(zhì)，包含了人類CTLA-4的胞外段和人類IgG1Fc受體的一部分。它與抗原遞呈細(xì)胞上的B7-1和B7-2分子結(jié)合，因而阻斷了CD28介導(dǎo)的激活T細(xì)胞的共刺激信號(hào)，使T細(xì)胞處于失能狀態(tài)［6-7］，參與免疫反應(yīng)的負(fù)調(diào)節(jié)。CTLA-4通過增強(qiáng)T細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)性，阻斷T細(xì)胞和抗原遞呈細(xì)胞穩(wěn)定耦聯(lián)的信號(hào)，減少T細(xì)胞和抗原遞呈細(xì)胞的接觸時(shí)間，同時(shí)也就減少了細(xì)胞因子的產(chǎn)生和增殖，來調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活化和保持對(duì)自身組織的免疫耐受［8］。

2 CTLA-4基因與自身免疫性疾病

自身免疫是指機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)自身成分發(fā)生免疫應(yīng)答，產(chǎn)生自身抗體或自身反應(yīng)性T淋巴細(xì)胞。若自身耐受機(jī)制遭破壞，自身免疫應(yīng)答的質(zhì)和(或)量發(fā)生異常，則自身抗體和自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞可攻擊并破壞自身組織細(xì)胞，機(jī)體出現(xiàn)病理改變和相應(yīng)臨床表現(xiàn)，此即自身免疫病。根據(jù)自身免疫應(yīng)答所針對(duì)的靶抗原分布，可將自身免疫病分為器官特異性和非器官特異性自身免疫病。器官特異性自身免疫病包括彌漫性毒性甲狀腺腫、乳糜瀉、1型糖尿病、重癥肌無力、天皰瘡、Good-pasture綜合征等，非器官特異性自身免疫病包括類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)、血管炎、多發(fā)性肌炎、原發(fā)性膽汁性肝硬化等。

2.1 Graves病 Graves病即彌漫性毒性甲狀腺腫，是甲狀腺功能亢進(jìn)癥的最常見病因，目前公認(rèn)體液免疫和細(xì)胞免疫都參與了本病的發(fā)生和發(fā)展。在Graves眼病患者血循環(huán)內(nèi)存在針對(duì)眶后成纖維細(xì)胞的自身抗體和針對(duì)眼外肌的自身抗體。國內(nèi)外學(xué)者的大量研究得到一個(gè)較為一致的結(jié)論:CTLA-4基因的第一外顯子+49 A/G多態(tài)性位點(diǎn)的GG基因型G等位基因以及CT60多態(tài)性位點(diǎn)的GG基因型G等位基因是Graves病的易患基因。Chong等［9］通過對(duì)中國香港177例突眼性甲狀腺腫患兒和151例健康對(duì)照兒童的研究發(fā)現(xiàn)，在患兒中CTLA-4基因多態(tài)性的+49GG基因型和G等位基因以及CT60GG基因型G等位基因出現(xiàn)的頻率與對(duì)照組相比，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，而且他們還發(fā)現(xiàn)CTLA-4基因3'非翻譯區(qū)短鏈的等位重復(fù)序列(AT)n對(duì)于突眼性甲狀腺腫患兒來說可能是一種預(yù)防因素，但3'非翻譯區(qū)的長等位重復(fù)序列(AT)n是兒童突眼性甲狀腺腫的易患基因。Zhang等［10］的研究結(jié)果也支持了這一點(diǎn)。另外，CTLA-4的-318多態(tài)性位點(diǎn)的CT基因型T等位基因在Graves眼病患者中出現(xiàn)的頻率顯著增高，吸煙是Graves眼病一個(gè)非常重要的危險(xiǎn)因素。

2.2 1型糖尿病 1型糖尿病是由多種病因?qū)е乱葝uB細(xì)胞進(jìn)行性破壞，引起胰島素絕對(duì)缺乏，其病因主要涉及遺傳易感性，環(huán)境和免疫因素三方面。國內(nèi)外對(duì)于CTLA-4是1型糖尿病的易患基因的報(bào)道并不一致。Min等［11］的研究結(jié)果顯示，CTLA-4基因多態(tài)性與朝鮮青少年1型糖尿病的易感性沒有直接的相關(guān)性。但2009年 Qu等［12］應(yīng)用 Illumina GoldenGate和 Sequenom iPlex兩種方法對(duì)2298個(gè)1型糖尿病家庭(11 159個(gè)研究對(duì)象，5003個(gè)1型糖尿病患者)的CTLA-4基因的24個(gè)SNP位點(diǎn)進(jìn)行分析。結(jié)果顯示，以前報(bào)道的1型糖尿病與CTLA-4基因的多態(tài)性位點(diǎn)+49G＞A和CT60的相關(guān)性再一次被驗(yàn)證，并發(fā)現(xiàn)與1型糖尿病高度相關(guān)的是位于CTLA-4基因3'端側(cè)翼序列的多態(tài)性位點(diǎn)rs231727。此外，Jin等［13］研究結(jié)果顯示，CTLA-4+49A/G 和CT60基因多態(tài)性與1型糖尿病合并有對(duì)甲狀腺的自身免疫是具有相關(guān)性的。這些研究結(jié)果的不一致可能是由不同民族和樣本量的大小等原因造成的。

2.3 潰瘍性結(jié)腸炎 潰瘍性結(jié)腸炎是一種病因尚不十分清楚的直腸和結(jié)腸慢性非特異性炎癥性疾病，免疫因素在其發(fā)病機(jī)制中占有重要的地位。2010年Ting等［14］的研究結(jié)果顯示，潰瘍性結(jié)腸炎患者CTLA-4的蛋白表達(dá)是低于正常對(duì)照組的，兩者的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí)潰瘍性結(jié)腸炎患者血清中溶解性的CTLA-4是高于對(duì)照組的，兩者的差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，CTLA-4基因的-1661A/G多態(tài)性等位基因A對(duì)啟動(dòng)子活性的影響與等位基因G無統(tǒng)計(jì)學(xué)差別。Chen等［15］的研究顯示，在潰瘍性結(jié)腸炎患者中，與病情穩(wěn)定的患者相比，處于疾病活動(dòng)期的患者體內(nèi)可溶性的CTLA-4的表達(dá)量是減少的。攜帶CTLA-4基因3'非翻譯區(qū)長鏈(AT)n重復(fù)序列等位基因的患者表達(dá)低水平的可溶性和完整的CTLA-4信使RNA，以及較低水平的可溶性 CTLA-4蛋白，其CTLA-4信使RNA的半衰期也更短，而且不穩(wěn)定。與健康的對(duì)照組相比，潰瘍性結(jié)腸炎患者攜帶CTLA-4基因3'非翻譯區(qū)長鏈(AT)n重復(fù)序列等位基因的頻率顯著增加(22.0%vs 6.3%，P ＜0.01，OR=4.21，95%CI:2.79～6.33)，并與結(jié)腸受累的范圍相關(guān)。由此可知，CTLA-4基因是潰瘍性結(jié)腸炎的易患基因，而且在潰瘍性結(jié)腸炎患者中可溶性的CTLA-4是減少的，CTLA-4的變異與結(jié)腸的受累范圍也有一定的關(guān)系。Luo等［16］研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，潰瘍性結(jié)腸炎患者攜帶CTLA-4基因啟動(dòng)子-658CT基因多態(tài)性的TT和TC基因型的頻率顯著增加(26.5%vs 15.4%)，T 等位基因出現(xiàn)的頻率也顯著增高(13.2%vs 8.1%)。潰瘍性結(jié)腸炎患者結(jié)腸廣泛受累與攜帶TT基因型相關(guān)。T等位基因與潰瘍性結(jié)腸炎患者結(jié)腸廣泛受累高度相關(guān)。Zhou等［17］研究顯示，CTLA-4基因-1661 A/G基因多態(tài)性的AG和GG基因型以及G等位基因與潰瘍性結(jié)腸炎患者之間的相關(guān)性有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(34.5%vs 15.5%和 19.0%vs 8.2%)。

2.4 ANCA相關(guān)性小血管炎 抗中性白細(xì)胞胞質(zhì)抗體(antineutrophil cytoplasmic antibody，ANCA)相關(guān)性小血管炎包括顯微鏡下多血管炎、Wegener肉芽腫、變應(yīng)性肉芽腫性血管炎(Churg-Strauss病)。病理表現(xiàn)為局灶節(jié)段性腎小球毛細(xì)血管襻壞死，伴新月體形成，免疫熒光鏡和電鏡下沒有或僅有少量免疫球蛋白和補(bǔ)體等沉積，故稱為寡免疫性腎小球腎炎?？怪行粤＜?xì)胞胞質(zhì)抗體在其發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。近年來的研究表明，T細(xì)胞的過度活化在ANCA相關(guān)性小血管炎的發(fā)病機(jī)制中有著重要的作用，而抑制T細(xì)胞活化的共刺激分子PD-1和CTLA-4也是近年來ANCA相關(guān)性小血管炎研究的熱點(diǎn)。國內(nèi)外的研究結(jié)果表明，CTLA-4基因在ANCA相關(guān)性小血管炎的發(fā)病中起著重要的作用。Marjan等［18］研究表明，CTLA-4的+49 G等位基因在ANCA相關(guān)性小血管炎患者中出現(xiàn)的頻率與對(duì)照組相比是有統(tǒng)計(jì)學(xué)差別的。而且，與對(duì)照組相比，PD-1.5 T等位基因與CTLA-4+49 AA純合子基因型一起出現(xiàn)在ANCA相關(guān)性小血管炎患者中的頻率與對(duì)照組相比是比較低的。這些遺傳多態(tài)性可能使CTLA-4的蛋白表達(dá)量減少，導(dǎo)致了T細(xì)胞的過度反應(yīng)性，因此可能導(dǎo)致T細(xì)胞對(duì)血管的損害。有報(bào)道指出CTLA-4第三外顯子3'非翻譯區(qū)微衛(wèi)星多態(tài)性(AT)n的短鏈等位基因是維持CTLA-4正常表達(dá)水平以及平衡T細(xì)胞激活和抑制的關(guān)鍵因素。Chong等［9］的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。

2.5 風(fēng)濕性疾病 風(fēng)濕性疾病是一組以內(nèi)科治療為主的肌肉骨骼系統(tǒng)疾病，包括彌漫性結(jié)締組織病及各種病因引起的關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)周圍軟組織，包括肌、肌腱、韌帶等的疾病。自身免疫性損傷在風(fēng)濕性疾病中有很重要的作用。很多學(xué)者都報(bào)道了CTLA-4所導(dǎo)致的免疫異常在風(fēng)濕性疾病中的作用，不同種族、不同國家、不同地區(qū)，CTLA-4所起的作用似乎是不一樣的。James等［19］的研究發(fā)現(xiàn)，CTLA-4基因的多態(tài)性位點(diǎn)rs231778的等位基因G的出現(xiàn)大大減少了患 RA 的風(fēng)險(xiǎn)(AG+GGvs.AA，OR=0.19，95%CI:0.13～0.26)，說明等位基因G的出現(xiàn)是一種預(yù)防因素。這個(gè)SNP在非洲人中是多形態(tài)的，而在其他人群中這種SNP卻是罕見的。非洲人種CTLA-4這種特殊的遺傳性變異的出現(xiàn)與非洲裔美國人RA的低發(fā)病率有關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)很有可能部分地解釋了非洲黑人RA發(fā)病率相對(duì)較低的原因。Hinks等［20］的研究顯示，AFF3和白細(xì)胞介素2/21是青少年特發(fā)性關(guān)節(jié)炎易患基因，CTLA4和白細(xì)胞介素7很可能也是其易患基因，但需要進(jìn)一步的研究去證明。Esfandiar等［21］的研究結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，CTLA-4的-1147位點(diǎn)的T等位基因在強(qiáng)直性脊柱炎患者中出現(xiàn)的頻率顯著增加，而且處于同一位置的C等位基因在患者中出現(xiàn)的頻率也顯著性增加，患者中CT基因型比其他的基因型都有過高的表達(dá)，同時(shí)CC基因型與其他基因型相比也顯著增加。而－318和+49位點(diǎn)的基因型頻率與對(duì)照組相比沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這一結(jié)果表明，CTLA-4基因的啟動(dòng)子區(qū)域特殊的等位基因與強(qiáng)直性脊柱炎存在相關(guān)性。

2.6 白癜風(fēng) 白癜風(fēng)是一種慢性皮膚病，通過破壞黑素細(xì)胞引起色素缺失，從而使皮膚出現(xiàn)不規(guī)則白斑。白癜風(fēng)是一中自身免疫性多基因疾病，病因尚未明確。國內(nèi)外的研究報(bào)道顯示，CTLA-4不是白癜風(fēng)的易患基因。Farha等［22］采用PCR-RFLP的方法研究探討CTLA-4基因外顯子1上多態(tài)性位點(diǎn)A49G與南印第安人種白癜風(fēng)病的關(guān)系，結(jié)果顯示，與180例健康對(duì)照組相比，175例白癜風(fēng)患者CTLA-4 A49G單核苷酸多態(tài)性的基因型與等位基因出現(xiàn)的頻率無顯著性差異。然而，在白癜風(fēng)患者的局部型和泛發(fā)型亞群中，兩者存在顯著性差異，這些結(jié)果提示在南印第安人中CTLA-4 A49G基因多態(tài)性與白癜風(fēng)可能無相關(guān)性。2008年Greggory等［23］用以家庭為基礎(chǔ)的研究設(shè)計(jì)方法，對(duì)126個(gè)患有白癜風(fēng)并伴隨其他免疫性疾病的高加索人家庭的PTPN22和CTLA-4基因多態(tài)性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，PTPN221858T等位基因與泛發(fā)全身的白癜風(fēng)和白癜風(fēng)合并其他免疫性疾病之間有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而沒有證據(jù)表明CTLA-4的6個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)(rs1863800、rs231775、rs3087243、rs11571302、rs11571297、rs10932037)與白癜風(fēng)之間有相關(guān)性。

2.7 原發(fā)性膽汁性肝硬化 原發(fā)性膽汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis，PBC)是一種原因未明的膽汁性肝硬化，一般認(rèn)為本病是一種自身免疫病，其病變主要為肝內(nèi)細(xì)小膽管的慢性非化膿性破壞性炎癥，有長期持續(xù)性肝內(nèi)膽汁淤積，最終演變?yōu)樵偕Y(jié)節(jié)不明顯性肝硬化。近年來國內(nèi)外對(duì)于CTLA-4基因是否參與原發(fā)性膽汁性肝硬化的發(fā)病機(jī)制報(bào)道不一，沒有達(dá)成統(tǒng)一的共識(shí)，需要進(jìn)一步的研究。Fan等［24］研究發(fā)現(xiàn)，PBC患者與正常對(duì)照的CTLA-4基因外顯子1+49A/G基因型分布存在顯著差異，PBC患者的G等位基因頻率較正常對(duì)照顯著增加(P=0.0046，OR=1.8)。而 Kanno 等［25］的研究顯示，在日本人中CTLA-4基因單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)+49A/G與PBC易感性無相關(guān)關(guān)系，45例PBC患者的A/A、A/G、G/G基因型的頻數(shù)分布分別為11%(5例)、44%(20例)和44%(20例)。PBC患者與正常對(duì)照之間沒有差別。然而，G/G基因型的PBC患者IgM血清水平顯著高于A/G、A/A基因型患者，所以G/G基因型可能與肝臟損害相關(guān)。Brian等［26］研究認(rèn)為，TNF2A等位基因增加了CTLA4 rs231725“A/A”基因型對(duì)于PBC的危險(xiǎn)性。分析顯示，與攜帶CTLA-4AA基因型的對(duì)照組相比，TNF2A等位基因在攜帶CTLA-4AA基因型的PBC患者中出現(xiàn)的頻率顯著增加(39.7%vs 16.5%，P=0.0004)。而在CTLA-4 AG和GG基因型的患者中，TNF2A等位基因并沒有明顯增加。

2.8 系統(tǒng)性紅斑狼瘡 SLE是一種臨床表現(xiàn)有多系統(tǒng)損害癥狀的慢性系統(tǒng)性自身免疫病。國內(nèi)外很多研究對(duì)于CTLA-4在SLE中的作用也是不一致的，這可能和種族、地區(qū)等不同有關(guān)。Chua等［27］通過研究認(rèn)為，在馬來西亞SLE患者病情進(jìn)展中，CTLA-4基因不是起主要作用的易患基因。Ulker等［28］通過研究發(fā)現(xiàn)，在土耳其人群中，與對(duì)照組相比，CTLA-4+49基因多態(tài)性的AA基因型在SLE患者中出現(xiàn)的頻率顯著增高。AA基因型在患者和對(duì)照組中的分布有顯著性差異。說明CTLA-4+49 AA基因型很可能是土耳其SLE患者病情發(fā)展的危險(xiǎn)因素。Jury等［29］通過研究發(fā)現(xiàn)，與其他免疫性風(fēng)濕病和對(duì)照組相比，SLE患者 FOXP3陰性反應(yīng)性 T細(xì)胞的CTLA-4的表達(dá)增加。然而，與健康對(duì)照的T細(xì)胞相比，這些CTLA-4并不能抑制T細(xì)胞的增殖。所以CTLA-4的功能障礙很可能是SLE患者異常T細(xì)胞活化的一個(gè)原因。Sugimoto等［30］通過研究兩個(gè)有遺傳背景的SLE男性患兒的CTLA-4的基因多態(tài)性位點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，CTLA-4基因第一外顯子+49GG基因型和(或)第四外顯子3'非翻譯區(qū)的106個(gè)堿基片段長度的等位基因很可能與日本兒童SLE患者早期的疾病進(jìn)展相關(guān)。

3 結(jié)語

以上就CTLA-4與免疫性疾病易感性的關(guān)系的研究進(jìn)行了綜述，可以看出CTLA-4是較多免疫性疾病的易患基因，如原發(fā)性膽汁性肝硬化、ANCA相關(guān)性小血管炎等。但也有報(bào)道不一致的，如SLE、1型糖尿病等。CTLA-4作為一種抑制性共刺激分子，在調(diào)節(jié)T細(xì)胞的活化和增殖中起著重要的作用，但其在免疫性疾病中的作用機(jī)制仍不是十分清楚，隨著科學(xué)研究技術(shù)的不斷提高，實(shí)驗(yàn)研究設(shè)計(jì)方法的不斷提升，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不斷積累，對(duì)于CTLA-4在免疫性疾病中的作用機(jī)制會(huì)更加清楚。在不久的將來，CTLA-4會(huì)對(duì)免疫性疾病的診斷、治療提供新的思路。

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