CTLA-4基因在自身免疫性疾病中的研究進展

卜昆鵬(綜述)，薛 超(審校)

(廣西醫科大學第一附屬醫院腎內科，南寧530021)

隨著醫學的進步和發展，人們對自身免疫性疾病的認識越來越深入，對其發病機制的研究也更多地從外周環境和自身基因變化著手。在基因研究方面，基因多態性是一個主要的研究對象，特別是負向調節T細胞的共刺激分子的基因多態性。CTLA-4是一個調節T細胞活化的很重要的共刺激分子，它可以適時地抑制T細胞活化，從而避免T細胞對自身組織的損傷，近年來越來越多的研究發現CTLA-4參與了很多自身免疫性疾病的發生和發展，在自身免疫性疾病的發病機制中有著很重要的作用，從而也為預防和治療自身免疫性疾病提供了理論基礎。現就CTLA-4在自身免疫性疾病中的作用予以綜述。

1 CTLA-4基因

細胞毒T細胞抗原4又稱CD152，屬于免疫球蛋白超家族成員。位于2號染色體長臂33，共有6175個堿基。其信使RNA含有1988個堿基，672個開放閱讀框和4個外顯子。在人的不同組織中含有大小不等和表達量各不相同的信使 RNA轉錄產物［1］。CTLA-4基因編碼的蛋白質含有223個氨基酸。4個外顯子分別編碼一個引導序列、一個v區域、一個跨膜區域和一個胞質尾區，胞質尾區含有可能的兩個磷酸化位點［2］。CTLA-4蛋白是一個由120個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，每一個單體多肽都含有一個與共刺激分子B7-1和B7-2高親和力的位點［3］。其同源二聚體是一種特殊的二聚體模式，與B7分子結合的位點位于二聚體的表面，以便于每個CTLA-4都可以結合兩個二價的 B7 分子［4］。研究表明，CTLA-4基因編碼的蛋白質有兩種形式，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。活化的T細胞低表達可溶性的CTLA-4蛋白，活化的T性細胞高表達膜 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，包含了人類CTLA-4的胞外段和人類IgG1Fc受體的一部分。它與抗原遞呈細胞上的B7-1和B7-2分子結合，因而阻斷了CD28介導的激活T細胞的共刺激信號，使T細胞處于失能狀態［6-7］，參與免疫反應的負調節。CTLA-4通過增強T細胞的運動性，阻斷T細胞和抗原遞呈細胞穩定耦聯的信號，減少T細胞和抗原遞呈細胞的接觸時間，同時也就減少了細胞因子的產生和增殖，來調節T細胞的活化和保持對自身組織的免疫耐受［8］。

2 CTLA-4基因與自身免疫性疾病

自身免疫是指機體免疫系統對自身成分發生免疫應答，產生自身抗體或自身反應性T淋巴細胞。若自身耐受機制遭破壞，自身免疫應答的質和(或)量發生異常，則自身抗體和自身反應性淋巴細胞可攻擊并破壞自身組織細胞，機體出現病理改變和相應臨床表現，此即自身免疫病。根據自身免疫應答所針對的靶抗原分布，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濕關節炎、強直性脊柱炎、系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus，SLE)、血管炎、多發性肌炎、原發性膽汁性肝硬化等。

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

2.2 1型糖尿病 1型糖尿病是由多種病因導致胰島B細胞進行性破壞，引起胰島素絕對缺乏，其病因主要涉及遺傳易感性，環境和免疫因素三方面。國內外對于CTLA-4是1型糖尿病的易患基因的報道并不一致。Min等［11］的研究結果顯示，CTLA-4基因多態性與朝鮮青少年1型糖尿病的易感性沒有直接的相關性。但2009年 Qu等［12］應用 Illumina GoldenGate和 Sequenom iPlex兩種方法對2298個1型糖尿病家庭(11 159個研究對象，5003個1型糖尿病患者)的CTLA-4基因的24個SNP位點進行分析。結果顯示，以前報道的1型糖尿病與CTLA-4基因的多態性位點+49G＞A和CT60的相關性再一次被驗證，并發現與1型糖尿病高度相關的是位于CTLA-4基因3'端側翼序列的多態性位點rs231727。此外，Jin等［13］研究結果顯示，CTLA-4+49A/G 和CT60基因多態性與1型糖尿病合并有對甲狀腺的自身免疫是具有相關性的。這些研究結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 潰瘍性結腸炎 潰瘍性結腸炎是一種病因尚不十分清楚的直腸和結腸慢性非特異性炎癥性疾病，免疫因素在其發病機制中占有重要的地位。2010年Ting等［14］的研究結果顯示，潰瘍性結腸炎患者CTLA-4的蛋白表達是低于正常對照組的，兩者的差異有統計學意義。同時潰瘍性結腸炎患者血清中溶解性的CTLA-4是高于對照組的，兩者的差別有統計學意義，CTLA-4基因的-1661A/G多態性等位基因A對啟動子活性的影響與等位基因G無統計學差別。Chen等［15］的研究顯示，在潰瘍性結腸炎患者中，與病情穩定的患者相比，處于疾病活動期的患者體內可溶性的CTLA-4的表達量是減少的。攜帶CTLA-4基因3'非翻譯區長鏈(AT)n重復序列等位基因的患者表達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，而且不穩定。與健康的對照組相比，潰瘍性結腸炎患者攜帶CTLA-4基因3'非翻譯區長鏈(AT)n重復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)，并與結腸受累的范圍相關。由此可知，CTLA-4基因是潰瘍性結腸炎的易患基因，而且在潰瘍性結腸炎患者中可溶性的CTLA-4是減少的，CTLA-4的變異與結腸的受累范圍也有一定的關系。Luo等［16］研究發現，與健康對照組相比，潰瘍性結腸炎患者攜帶CTLA-4基因啟動子-658CT基因多態性的TT和TC基因型的頻率顯著增加(26.5%vs 15.4%)，T 等位基因出現的頻率也顯著增高(13.2%vs 8.1%)。潰瘍性結腸炎患者結腸廣泛受累與攜帶TT基因型相關。T等位基因與潰瘍性結腸炎患者結腸廣泛受累高度相關。Zhou等［17］研究顯示，CTLA-4基因-1661 A/G基因多態性的AG和GG基因型以及G等位基因與潰瘍性結腸炎患者之間的相關性有顯著的統計學意義(34.5%vs 15.5%和 19.0%vs 8.2%)。

2.4 ANCA相關性小血管炎 抗中性白細胞胞質抗體(antineutrophil cytoplasmic antibody，ANCA)相關性小血管炎包括顯微鏡下多血管炎、Wegener肉芽腫、變應性肉芽腫性血管炎(Churg-Strauss病)。病理表現為局灶節段性腎小球毛細血管襻壞死，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體等沉積，故稱為寡免疫性腎小球腎炎。抗中性粒細胞胞質抗體在其發病機制中起著重要作用。近年來的研究表明，T細胞的過度活化在ANCA相關性小血管炎的發病機制中有著重要的作用，而抑制T細胞活化的共刺激分子PD-1和CTLA-4也是近年來ANCA相關性小血管炎研究的熱點。國內外的研究結果表明，CTLA-4基因在ANCA相關性小血管炎的發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相關性小血管炎患者中出現的頻率與對照組相比是有統計學差別的。而且，與對照組相比，PD-1.5 T等位基因與CTLA-4+49 AA純合子基因型一起出現在ANCA相關性小血管炎患者中的頻率與對照組相比是比較低的。這些遺傳多態性可能使CTLA-4的蛋白表達量減少，導致了T細胞的過度反應性，因此可能導致T細胞對血管的損害。有報道指出CTLA-4第三外顯子3'非翻譯區微衛星多態性(AT)n的短鏈等位基因是維持CTLA-4正常表達水平以及平衡T細胞激活和抑制的關鍵因素。Chong等［9］的研究也證實了這一點。

2.5 風濕性疾病 風濕性疾病是一組以內科治療為主的肌肉骨骼系統疾病，包括彌漫性結締組織病及各種病因引起的關節和關節周圍軟組織，包括肌、肌腱、韌帶等的疾病。自身免疫性損傷在風濕性疾病中有很重要的作用。很多學者都報道了CTLA-4所導致的免疫異常在風濕性疾病中的作用，不同種族、不同國家、不同地區，CTLA-4所起的作用似乎是不一樣的。James等［19］的研究發現，CTLA-4基因的多態性位點rs231778的等位基因G的出現大大減少了患 RA 的風險(AG+GGvs.AA，OR=0.19，95%CI:0.13～0.26)，說明等位基因G的出現是一種預防因素。這個SNP在非洲人中是多形態的，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與非洲裔美國人RA的低發病率有關，這一發現很有可能部分地解釋了非洲黑人RA發病率相對較低的原因。Hinks等［20］的研究顯示，AFF3和白細胞介素2/21是青少年特發性關節炎易患基因，CTLA4和白細胞介素7很可能也是其易患基因，但需要進一步的研究去證明。Esfandiar等［21］的研究結果顯示，與對照組比較，CTLA-4的-1147位點的T等位基因在強直性脊柱炎患者中出現的頻率顯著增加，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，同時CC基因型與其他基因型相比也顯著增加。而－318和+49位點的基因型頻率與對照組相比沒有統計學意義。這一結果表明，CTLA-4基因的啟動子區域特殊的等位基因與強直性脊柱炎存在相關性。

2.6 白癜風 白癜風是一種慢性皮膚病，通過破壞黑素細胞引起色素缺失，從而使皮膚出現不規則白斑。白癜風是一中自身免疫性多基因疾病，病因尚未明確。國內外的研究報道顯示，CTLA-4不是白癜風的易患基因。Farha等［22］采用PCR-RFLP的方法研究探討CTLA-4基因外顯子1上多態性位點A49G與南印第安人種白癜風病的關系，結果顯示，與180例健康對照組相比，175例白癜風患者CTLA-4 A49G單核苷酸多態性的基因型與等位基因出現的頻率無顯著性差異。然而，在白癜風患者的局部型和泛發型亞群中，兩者存在顯著性差異，這些結果提示在南印第安人中CTLA-4 A49G基因多態性與白癜風可能無相關性。2008年Greggory等［23］用以家庭為基礎的研究設計方法，對126個患有白癜風并伴隨其他免疫性疾病的高加索人家庭的PTPN22和CTLA-4基因多態性進行了研究。結果表明，PTPN221858T等位基因與泛發全身的白癜風和白癜風合并其他免疫性疾病之間有統計學意義。而沒有證據表明CTLA-4的6個多態性位點(rs1863800、rs231775、rs3087243、rs11571302、rs11571297、rs10932037)與白癜風之間有相關性。

2.7 原發性膽汁性肝硬化 原發性膽汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis，PBC)是一種原因未明的膽汁性肝硬化，一般認為本病是一種自身免疫病，其病變主要為肝內細小膽管的慢性非化膿性破壞性炎癥，有長期持續性肝內膽汁淤積，最終演變為再生結節不明顯性肝硬化。近年來國內外對于CTLA-4基因是否參與原發性膽汁性肝硬化的發病機制報道不一，沒有達成統一的共識，需要進一步的研究。Fan等［24］研究發現，PBC患者與正常對照的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基因單核苷酸多態性位點+49A/G與PBC易感性無相關關系，45例PBC患者的A/A、A/G、G/G基因型的頻數分布分別為11%(5例)、44%(20例)和44%(20例)。PBC患者與正常對照之間沒有差別。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。Brian等［26］研究認為，TNF2A等位基因增加了CTLA4 rs231725“A/A”基因型對于PBC的危險性。分析顯示，與攜帶CTLA-4AA基因型的對照組相比，TNF2A等位基因在攜帶CTLA-4AA基因型的PBC患者中出現的頻率顯著增加(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 系統性紅斑狼瘡 SLE是一種臨床表現有多系統損害癥狀的慢性系統性自身免疫病。國內外很多研究對于CTLA-4在SLE中的作用也是不一致的，這可能和種族、地區等不同有關。Chua等［27］通過研究認為，在馬來西亞SLE患者病情進展中，CTLA-4基因不是起主要作用的易患基因。Ulker等［28］通過研究發現，在土耳其人群中，與對照組相比，CTLA-4+49基因多態性的AA基因型在SLE患者中出現的頻率顯著增高。AA基因型在患者和對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患者病情發展的危險因素。Jury等［29］通過研究發現，與其他免疫性風濕病和對照組相比，SLE患者 FOXP3陰性反應性 T細胞的CTLA-4的表達增加。然而，與健康對照的T細胞相比，這些CTLA-4并不能抑制T細胞的增殖。所以CTLA-4的功能障礙很可能是SLE患者異常T細胞活化的一個原因。Sugimoto等［30］通過研究兩個有遺傳背景的SLE男性患兒的CTLA-4的基因多態性位點發現，CTLA-4基因第一外顯子+49GG基因型和(或)第四外顯子3'非翻譯區的106個堿基片段長度的等位基因很可能與日本兒童SLE患者早期的疾病進展相關。

3 結語

以上就CTLA-4與免疫性疾病易感性的關系的研究進行了綜述，可以看出CTLA-4是較多免疫性疾病的易患基因，如原發性膽汁性肝硬化、ANCA相關性小血管炎等。但也有報道不一致的，如SLE、1型糖尿病等。CTLA-4作為一種抑制性共刺激分子，在調節T細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制仍不是十分清楚，隨著科學研究技術的不斷提高，實驗研究設計方法的不斷提升，實驗數據的不斷積累，對于CTLA-4在免疫性疾病中的作用機制會更加清楚。在不久的將來，CTLA-4會對免疫性疾病的診斷、治療提供新的思路。

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