CTLA-4基因在自身免疫性疾病中的研究进展

卜昆鹏(综述)，薛 超(审校)

(广西医科大学第一附属医院肾内科，南宁530021)

随着医学的进步和发展，人们对自身免疫性疾病的认识越来越深入，对其发病机制的研究也更多地从外周环境和自身基因变化着手。在基因研究方面，基因多态性是一个主要的研究对象，特别是负向调节T细胞的共刺激分子的基因多态性。CTLA-4是一个调节T细胞活化的很重要的共刺激分子，它可以适时地抑制T细胞活化，从而避免T细胞对自身组织的损伤，近年来越来越多的研究发现CTLA-4参与了很多自身免疫性疾病的发生和发展，在自身免疫性疾病的发病机制中有着很重要的作用，从而也为预防和治疗自身免疫性疾病提供了理论基础。现就CTLA-4在自身免疫性疾病中的作用予以综述。

1 CTLA-4基因

细胞毒T细胞抗原4又称CD152，属于免疫球蛋白超家族成员。位于2号染色体长臂33，共有6175个碱基。其信使RNA含有1988个碱基，672个开放阅读框和4个外显子。在人的不同组织中含有大小不等和表达量各不相同的信使 RNA转录产物［1］。CTLA-4基因编码的蛋白质含有223个氨基酸。4个外显子分别编码一个引导序列、一个v区域、一个跨膜区域和一个胞质尾区，胞质尾区含有可能的两个磷酸化位点［2］。CTLA-4蛋白是一个由120个半胱氨酸残基通过二硫键在胞外域连接起来的同源二聚体，每一个单体多肽都含有一个与共刺激分子B7-1和B7-2高亲和力的位点［3］。其同源二聚体是一种特殊的二聚体模式，与B7分子结合的位点位于二聚体的表面，以便于每个CTLA-4都可以结合两个二价的 B7 分子［4］。研究表明，CTLA-4基因编码的蛋白质有两种形式，一种是膜性的CTLA-4蛋白;另一种是可溶性的 CTLA-4蛋白，是一种单体蛋白质。活化的T细胞低表达可溶性的CTLA-4蛋白，活化的T性细胞高表达膜 性 的 CTLA-4 蛋 白［5］。CTLA-4免疫球蛋白是一种可溶性的嵌合蛋白质，包含了人类CTLA-4的胞外段和人类IgG1Fc受体的一部分。它与抗原递呈细胞上的B7-1和B7-2分子结合，因而阻断了CD28介导的激活T细胞的共刺激信号，使T细胞处于失能状态［6-7］，参与免疫反应的负调节。CTLA-4通过增强T细胞的运动性，阻断T细胞和抗原递呈细胞稳定耦联的信号，减少T细胞和抗原递呈细胞的接触时间，同时也就减少了细胞因子的产生和增殖，来调节T细胞的活化和保持对自身组织的免疫耐受［8］。

2 CTLA-4基因与自身免疫性疾病

自身免疫是指机体免疫系统对自身成分发生免疫应答，产生自身抗体或自身反应性T淋巴细胞。若自身耐受机制遭破坏，自身免疫应答的质和(或)量发生异常，则自身抗体和自身反应性淋巴细胞可攻击并破坏自身组织细胞，机体出现病理改变和相应临床表现，此即自身免疫病。根据自身免疫应答所针对的靶抗原分布，可将自身免疫病分为器官特异性和非器官特异性自身免疫病。器官特异性自身免疫病包括弥漫性毒性甲状腺肿、乳糜泻、1型糖尿病、重症肌无力、天疱疮、Good-pasture综合征等，非器官特异性自身免疫病包括类风湿关节炎、强直性脊柱炎、系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE)、血管炎、多发性肌炎、原发性胆汁性肝硬化等。

2.1 Graves病 Graves病即弥漫性毒性甲状腺肿，是甲状腺功能亢进症的最常见病因，目前公认体液免疫和细胞免疫都参与了本病的发生和发展。在Graves眼病患者血循环内存在针对眶后成纤维细胞的自身抗体和针对眼外肌的自身抗体。国内外学者的大量研究得到一个较为一致的结论:CTLA-4基因的第一外显子+49 A/G多态性位点的GG基因型G等位基因以及CT60多态性位点的GG基因型G等位基因是Graves病的易患基因。Chong等［9］通过对中国香港177例突眼性甲状腺肿患儿和151例健康对照儿童的研究发现，在患儿中CTLA-4基因多态性的+49GG基因型和G等位基因以及CT60GG基因型G等位基因出现的频率与对照组相比，差异具有统计学意义，而且他们还发现CTLA-4基因3'非翻译区短链的等位重复序列(AT)n对于突眼性甲状腺肿患儿来说可能是一种预防因素，但3'非翻译区的长等位重复序列(AT)n是儿童突眼性甲状腺肿的易患基因。Zhang等［10］的研究结果也支持了这一点。另外，CTLA-4的-318多态性位点的CT基因型T等位基因在Graves眼病患者中出现的频率显著增高，吸烟是Graves眼病一个非常重要的危险因素。

2.2 1型糖尿病 1型糖尿病是由多种病因导致胰岛B细胞进行性破坏，引起胰岛素绝对缺乏，其病因主要涉及遗传易感性，环境和免疫因素三方面。国内外对于CTLA-4是1型糖尿病的易患基因的报道并不一致。Min等［11］的研究结果显示，CTLA-4基因多态性与朝鲜青少年1型糖尿病的易感性没有直接的相关性。但2009年 Qu等［12］应用 Illumina GoldenGate和 Sequenom iPlex两种方法对2298个1型糖尿病家庭(11 159个研究对象，5003个1型糖尿病患者)的CTLA-4基因的24个SNP位点进行分析。结果显示，以前报道的1型糖尿病与CTLA-4基因的多态性位点+49G＞A和CT60的相关性再一次被验证，并发现与1型糖尿病高度相关的是位于CTLA-4基因3'端侧翼序列的多态性位点rs231727。此外，Jin等［13］研究结果显示，CTLA-4+49A/G 和CT60基因多态性与1型糖尿病合并有对甲状腺的自身免疫是具有相关性的。这些研究结果的不一致可能是由不同民族和样本量的大小等原因造成的。

2.3 溃疡性结肠炎 溃疡性结肠炎是一种病因尚不十分清楚的直肠和结肠慢性非特异性炎症性疾病，免疫因素在其发病机制中占有重要的地位。2010年Ting等［14］的研究结果显示，溃疡性结肠炎患者CTLA-4的蛋白表达是低于正常对照组的，两者的差异有统计学意义。同时溃疡性结肠炎患者血清中溶解性的CTLA-4是高于对照组的，两者的差别有统计学意义，CTLA-4基因的-1661A/G多态性等位基因A对启动子活性的影响与等位基因G无统计学差别。Chen等［15］的研究显示，在溃疡性结肠炎患者中，与病情稳定的患者相比，处于疾病活动期的患者体内可溶性的CTLA-4的表达量是减少的。携带CTLA-4基因3'非翻译区长链(AT)n重复序列等位基因的患者表达低水平的可溶性和完整的CTLA-4信使RNA，以及较低水平的可溶性 CTLA-4蛋白，其CTLA-4信使RNA的半衰期也更短，而且不稳定。与健康的对照组相比，溃疡性结肠炎患者携带CTLA-4基因3'非翻译区长链(AT)n重复序列等位基因的频率显著增加(22.0%vs 6.3%，P ＜0.01，OR=4.21，95%CI:2.79～6.33)，并与结肠受累的范围相关。由此可知，CTLA-4基因是溃疡性结肠炎的易患基因，而且在溃疡性结肠炎患者中可溶性的CTLA-4是减少的，CTLA-4的变异与结肠的受累范围也有一定的关系。Luo等［16］研究发现，与健康对照组相比，溃疡性结肠炎患者携带CTLA-4基因启动子-658CT基因多态性的TT和TC基因型的频率显著增加(26.5%vs 15.4%)，T 等位基因出现的频率也显著增高(13.2%vs 8.1%)。溃疡性结肠炎患者结肠广泛受累与携带TT基因型相关。T等位基因与溃疡性结肠炎患者结肠广泛受累高度相关。Zhou等［17］研究显示，CTLA-4基因-1661 A/G基因多态性的AG和GG基因型以及G等位基因与溃疡性结肠炎患者之间的相关性有显著的统计学意义(34.5%vs 15.5%和 19.0%vs 8.2%)。

2.4 ANCA相关性小血管炎 抗中性白细胞胞质抗体(antineutrophil cytoplasmic antibody，ANCA)相关性小血管炎包括显微镜下多血管炎、Wegener肉芽肿、变应性肉芽肿性血管炎(Churg-Strauss病)。病理表现为局灶节段性肾小球毛细血管襻坏死，伴新月体形成，免疫荧光镜和电镜下没有或仅有少量免疫球蛋白和补体等沉积，故称为寡免疫性肾小球肾炎。抗中性粒细胞胞质抗体在其发病机制中起着重要作用。近年来的研究表明，T细胞的过度活化在ANCA相关性小血管炎的发病机制中有着重要的作用，而抑制T细胞活化的共刺激分子PD-1和CTLA-4也是近年来ANCA相关性小血管炎研究的热点。国内外的研究结果表明，CTLA-4基因在ANCA相关性小血管炎的发病中起着重要的作用。Marjan等［18］研究表明，CTLA-4的+49 G等位基因在ANCA相关性小血管炎患者中出现的频率与对照组相比是有统计学差别的。而且，与对照组相比，PD-1.5 T等位基因与CTLA-4+49 AA纯合子基因型一起出现在ANCA相关性小血管炎患者中的频率与对照组相比是比较低的。这些遗传多态性可能使CTLA-4的蛋白表达量减少，导致了T细胞的过度反应性，因此可能导致T细胞对血管的损害。有报道指出CTLA-4第三外显子3'非翻译区微卫星多态性(AT)n的短链等位基因是维持CTLA-4正常表达水平以及平衡T细胞激活和抑制的关键因素。Chong等［9］的研究也证实了这一点。

2.5 风湿性疾病 风湿性疾病是一组以内科治疗为主的肌肉骨骼系统疾病，包括弥漫性结缔组织病及各种病因引起的关节和关节周围软组织，包括肌、肌腱、韧带等的疾病。自身免疫性损伤在风湿性疾病中有很重要的作用。很多学者都报道了CTLA-4所导致的免疫异常在风湿性疾病中的作用，不同种族、不同国家、不同地区，CTLA-4所起的作用似乎是不一样的。James等［19］的研究发现，CTLA-4基因的多态性位点rs231778的等位基因G的出现大大减少了患 RA 的风险(AG+GGvs.AA，OR=0.19，95%CI:0.13～0.26)，说明等位基因G的出现是一种预防因素。这个SNP在非洲人中是多形态的，而在其他人群中这种SNP却是罕见的。非洲人种CTLA-4这种特殊的遗传性变异的出现与非洲裔美国人RA的低发病率有关，这一发现很有可能部分地解释了非洲黑人RA发病率相对较低的原因。Hinks等［20］的研究显示，AFF3和白细胞介素2/21是青少年特发性关节炎易患基因，CTLA4和白细胞介素7很可能也是其易患基因，但需要进一步的研究去证明。Esfandiar等［21］的研究结果显示，与对照组比较，CTLA-4的-1147位点的T等位基因在强直性脊柱炎患者中出现的频率显著增加，而且处于同一位置的C等位基因在患者中出现的频率也显著性增加，患者中CT基因型比其他的基因型都有过高的表达，同时CC基因型与其他基因型相比也显著增加。而－318和+49位点的基因型频率与对照组相比没有统计学意义。这一结果表明，CTLA-4基因的启动子区域特殊的等位基因与强直性脊柱炎存在相关性。

2.6 白癜风 白癜风是一种慢性皮肤病，通过破坏黑素细胞引起色素缺失，从而使皮肤出现不规则白斑。白癜风是一中自身免疫性多基因疾病，病因尚未明确。国内外的研究报道显示，CTLA-4不是白癜风的易患基因。Farha等［22］采用PCR-RFLP的方法研究探讨CTLA-4基因外显子1上多态性位点A49G与南印第安人种白癜风病的关系，结果显示，与180例健康对照组相比，175例白癜风患者CTLA-4 A49G单核苷酸多态性的基因型与等位基因出现的频率无显著性差异。然而，在白癜风患者的局部型和泛发型亚群中，两者存在显著性差异，这些结果提示在南印第安人中CTLA-4 A49G基因多态性与白癜风可能无相关性。2008年Greggory等［23］用以家庭为基础的研究设计方法，对126个患有白癜风并伴随其他免疫性疾病的高加索人家庭的PTPN22和CTLA-4基因多态性进行了研究。结果表明，PTPN221858T等位基因与泛发全身的白癜风和白癜风合并其他免疫性疾病之间有统计学意义。而没有证据表明CTLA-4的6个多态性位点(rs1863800、rs231775、rs3087243、rs11571302、rs11571297、rs10932037)与白癜风之间有相关性。

2.7 原发性胆汁性肝硬化 原发性胆汁性肝硬化(primary biliary cirrhosis，PBC)是一种原因未明的胆汁性肝硬化，一般认为本病是一种自身免疫病，其病变主要为肝内细小胆管的慢性非化脓性破坏性炎症，有长期持续性肝内胆汁淤积，最终演变为再生结节不明显性肝硬化。近年来国内外对于CTLA-4基因是否参与原发性胆汁性肝硬化的发病机制报道不一，没有达成统一的共识，需要进一步的研究。Fan等［24］研究发现，PBC患者与正常对照的CTLA-4基因外显子1+49A/G基因型分布存在显著差异，PBC患者的G等位基因频率较正常对照显著增加(P=0.0046，OR=1.8)。而 Kanno 等［25］的研究显示，在日本人中CTLA-4基因单核苷酸多态性位点+49A/G与PBC易感性无相关关系，45例PBC患者的A/A、A/G、G/G基因型的频数分布分别为11%(5例)、44%(20例)和44%(20例)。PBC患者与正常对照之间没有差别。然而，G/G基因型的PBC患者IgM血清水平显著高于A/G、A/A基因型患者，所以G/G基因型可能与肝脏损害相关。Brian等［26］研究认为，TNF2A等位基因增加了CTLA4 rs231725“A/A”基因型对于PBC的危险性。分析显示，与携带CTLA-4AA基因型的对照组相比，TNF2A等位基因在携带CTLA-4AA基因型的PBC患者中出现的频率显著增加(39.7%vs 16.5%，P=0.0004)。而在CTLA-4 AG和GG基因型的患者中，TNF2A等位基因并没有明显增加。

2.8 系统性红斑狼疮 SLE是一种临床表现有多系统损害症状的慢性系统性自身免疫病。国内外很多研究对于CTLA-4在SLE中的作用也是不一致的，这可能和种族、地区等不同有关。Chua等［27］通过研究认为，在马来西亚SLE患者病情进展中，CTLA-4基因不是起主要作用的易患基因。Ulker等［28］通过研究发现，在土耳其人群中，与对照组相比，CTLA-4+49基因多态性的AA基因型在SLE患者中出现的频率显著增高。AA基因型在患者和对照组中的分布有显著性差异。说明CTLA-4+49 AA基因型很可能是土耳其SLE患者病情发展的危险因素。Jury等［29］通过研究发现，与其他免疫性风湿病和对照组相比，SLE患者 FOXP3阴性反应性 T细胞的CTLA-4的表达增加。然而，与健康对照的T细胞相比，这些CTLA-4并不能抑制T细胞的增殖。所以CTLA-4的功能障碍很可能是SLE患者异常T细胞活化的一个原因。Sugimoto等［30］通过研究两个有遗传背景的SLE男性患儿的CTLA-4的基因多态性位点发现，CTLA-4基因第一外显子+49GG基因型和(或)第四外显子3'非翻译区的106个碱基片段长度的等位基因很可能与日本儿童SLE患者早期的疾病进展相关。

3 结语

以上就CTLA-4与免疫性疾病易感性的关系的研究进行了综述，可以看出CTLA-4是较多免疫性疾病的易患基因，如原发性胆汁性肝硬化、ANCA相关性小血管炎等。但也有报道不一致的，如SLE、1型糖尿病等。CTLA-4作为一种抑制性共刺激分子，在调节T细胞的活化和增殖中起着重要的作用，但其在免疫性疾病中的作用机制仍不是十分清楚，随着科学研究技术的不断提高，实验研究设计方法的不断提升，实验数据的不断积累，对于CTLA-4在免疫性疾病中的作用机制会更加清楚。在不久的将来，CTLA-4会对免疫性疾病的诊断、治疗提供新的思路。

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