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)的進步和發(fā)展,人們對自身免疫性疾病的認識越來越深入,對其發(fā)病機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)性是一個主要的研究對象,特別是負向調(diào)節(jié)T細胞的共刺激分子的基因多態(tài)性。CTLA-4是一個調(diào)節(jié)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(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。
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(zhuǎn)錄產(chǎn)物[1]。CTLA-4基因編碼的蛋白質(zhì)含有223個氨基酸。4個外顯子分別編碼一個引導(dǎo)序列、一個v區(qū)域、一個跨膜區(qū)域和一個胞質(zhì)尾區(qū),胞質(zhì)尾區(qū)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(jié)合的位點位于二聚體的表面,以便于每個CTLA-4都可以結(jié)合兩個二價的 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)。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(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細胞的共刺激信號,使T細胞處于失能狀態(tài)[6-7],參與免疫反應(yīng)的負調(diào)節(jié)。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(wěn)定耦聯(lián)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(chǎn)生和增殖,來調(diào)節(jié)T細胞的活化和保持對自身組織的免疫耐受[8]。
自身免疫是指機體免疫系統(tǒng)對自身成分發(fā)生免疫應(yīng)答,產(chǎn)生自身抗體或自身反應(yīng)性T淋巴細胞。若自身耐受機制遭破壞,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)性淋巴細胞可攻擊并破壞自身組織細胞,機體出現(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(guān)節(jié)炎、強直性脊柱炎、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(fā)生和發(fā)展。在Graves眼病患者血循環(huán)內(nèi)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(nèi)外學(xué)者的大量研究得到一個較為一致的結(jié)論:CTLA-4基因的第一外顯子+49 A/G多態(tài)性位點的GG基因型G等位基因以及CT60多態(tài)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(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)的頻率與對照組相比,差異具有統(tǒng)計學(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。另外,CTLA-4的-318多態(tài)性位點的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?qū)е乱葝uB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(huán)境和免疫因素三方面。國內(nèi)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(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(jié)果顯示,以前報道的1型糖尿病與CTLA-4基因的多態(tài)性位點+49G>A和CT60的相關(guān)性再一次被驗證,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的蛋白表達是低于正常對照組的,兩者的差異有統(tǒng)計學(xué)意義。同時潰瘍性結(jié)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(tǒng)計學(xué)意義,CTLA-4基因的-1661A/G多態(tài)性等位基因A對啟動子活性的影響與等位基因G無統(tǒng)計學(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,處于疾病活動期的患者體內(nèi)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(qū)長鏈(AT)n重復(fù)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(wěn)定。與健康的對照組相比,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),與健康對照組相比,潰瘍性結(jié)腸炎患者攜帶CTLA-4基因啟動子-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(zhì)抗體在其發(fā)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(guān)性小血管炎的發(fā)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(guān)性小血管炎研究的熱點。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)的頻率與對照組相比是有統(tǒng)計學(xué)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(xiàn)在ANCA相關(guān)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(tài)性可能使CTLA-4的蛋白表達量減少,導(dǎo)致了T細胞的過度反應(yīng)性,因此可能導(dǎo)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(qū)微衛(wèi)星多態(tài)性(AT)n的短鏈等位基因是維持CTLA-4正常表達水平以及平衡T細胞激活和抑制的關(guān)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(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濕性疾病中有很重要的作用。很多學(xué)者都報道了CTLA-4所導(dǎo)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(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rs231778的等位基因G的出現(xiàn)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(xiàn)是一種預(yù)防因素。這個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(fā)性關(guān)節(jié)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(jié)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(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,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(tǒng)計學(xué)意義。這一結(jié)果表明,CTLA-4基因的啟動子區(qū)域特殊的等位基因與強直性脊柱炎存在相關(guān)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(xiàn)不規(guī)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(nèi)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(tài)性位點A49G與南印第安人種白癜風病的關(guān)系,結(jié)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(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(tài)性進行了研究。結(jié)果表明,PTPN221858T等位基因與泛發(fā)全身的白癜風和白癜風合并其他免疫性疾病之間有統(tǒng)計學(xué)意義。而沒有證據(jù)表明CTLA-4的6個多態(tài)性位點(rs1863800、rs231775、rs3087243、rs11571302、rs11571297、rs10932037)與白癜風之間有相關(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,一般認為本病是一種自身免疫病,其病變主要為肝內(nèi)細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)外對于CTLA-4基因是否參與原發(fā)性膽汁性肝硬化的發(fā)病機制報道不一,沒有達成統(tǒng)一的共識,需要進一步的研究。Fan等[24]研究發(fā)現(xiàn),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(tài)性位點+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(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(fā)現(xiàn),在土耳其人群中,與對照組相比,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)展的危險因素。Jury等[29]通過研究發(fā)現(xiàn),與其他免疫性風濕病和對照組相比,SLE患者 FOXP3陰性反應(yīng)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(tài)性位點發(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(guān)。
以上就CTLA-4與免疫性疾病易感性的關(guān)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(fā)性膽汁性肝硬化、ANCA相關(guān)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(diào)節(jié)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(xué)研究技術(shù)的不斷提高,實驗研究設(shè)計方法的不斷提升,實驗數(shù)據(jù)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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