【摘要】 细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（Cytotoxic T-lymphocyte antigen-4，CTLA-4），又称CD152，属于免疫球蛋白超家族，主要在T细胞表面表达，与共刺激分子CD28竞争性结合B7-1（CD80）和B7-2（CD86）配体，从而介导外周免疫耐受，对T细胞介导的免疫应答起负向调节作用。近年来的研究揭示，CTLA-4基因多态性与多种自身免疫性疾病的发生风险有关，是新型的自身免疫性疾病候选遗传易感基因，成为当前的研究热点。
【关键词】 细胞毒T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4）；基因多态性；自身免疫病
【中图分类号】R394 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2017）26-0033-04
1.CTLA-4分子结构及表达
CTLA-4与CD28均为表达于T细胞表面的跨膜受体，CTLA-4基因编码含有223个氨基酸的前体蛋白，约~37的信号序列在生物合成过程中裂解。成熟蛋白包含：由124个氨基酸组成的IgV样胞外区，由26个氨基酸组成的疏水跨膜区和由36个氨基酸组成的高度保守的胞质尾区。CTLA-4的胞外区含有MYPPPY 6肽序列，同样存在于CD28分子的胞外区，已经发现这一6肽序列在与CD80和CD86分子的结合过程中是必需的[1]。CTLA-4胞质尾区含有免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-basedinhibitory motifs，ITIM），是存在于多种免疫分子胞内段的一段保守序列，以酪氨酸残基为基础的氨基酸序列基序，酪氨酸是磷酸酯酶的作用位点，被去磷酸化后抑制细胞内信号的转导。
依赖于细胞类型和激活状态，CTLA-4存在不同的表达水平。CTLA-4的特征之一便是与初始T细胞相比，其在活化T细胞的表达水平升高。在人类初始T细胞内只能检测到较低水平的CTLA-4，而小鼠初始T细胞甚至不表达CTLA-4[4][5]。人类T细胞克隆及记忆T细胞存在大量的细胞内CTLA-4[5]。相比初始T细胞，CTLA-4迅速表达于活化的细胞表面。同样的，相比活化T细胞，CTLA-4在记忆T细胞表面保留的时间更长。
2.CTLA-4基因结构及多态性
人类CTLA-4基因位于染色体2q33[6]，为单拷贝基因，与CD28基因相距25-150Kb。CTLA-4基因含有4个外显子，基因5’端包括前导序列、高度保守的Kozak序列，含有ATG（Met）启动翻译过程、框内终止密码子、TATA盒。CTLA-4 外显子1编码前导肽链序列；外显子2编码配体结合片段，即CTLA-4的膜外功能片段，是B7分子的受体，前两者均为CTLA-4分子的细胞外区；外显子3编码跨膜区；外显子4 编码胞质尾区[7]。
CTLA-4基因多态性与多种自身免疫性疾病相关，目前已经识别出100多个CTLA-4基因单核苷酸多态性位点，研究较多的CTLA-4基因的四个多态性位点是：（一个位于第一外显子，两个位于启动区，一个位于3’非翻译区）：+49A/G （rs231775）；-318C/T（rs5742909）；-1722C/T（rs733618）；CT60A/G（rs3087243）。第1个多态性位点是外显子1第49位碱基处的G49A。这一SNP导致前导肽第17位密码子由丙氨酸转变为苏氨酸[8]。理论上，影响CTLA-4功能或者减少其在细胞表面的表达都有可能导致T细胞的过度活化，从而潜在的导致自身免疫环境的形成。有报道揭示G49A多态性导致前导肽第17位密码子由丙氨酸转变为苏氨酸，有可能引起CTLA-4在内质网中的加工过程缺陷，以致CTLA-4没有足够的糖基化，并且在细胞表面的表达降低[9]，从而影响CTLA-4的免疫抑制功能[10]。启动区-318位点为T等位基因时，（与C等位基因相比）具有更强的启动活性[11][12]。体外功能试验研究显示，外显子1的G49A位点和启动子区C-318T位点能显著影响CTLA-4的转录活性和mRNA的表达水平[13][14]；启动区-1722位点T-C的突变可能影响基因的剪接，干扰蛋白的表达和功能[15]；3’非翻译区CT60A/G多态性与sCTLA-4 mRNA水平相关，Ueda et al[16]报道，CT60位点G等位基因可能与sCTLA-4水平降低50%相关。
3.CTLA-4基因多态性与自身免疫性疾病
3.1 CTLA-4基因多态性与Graves病
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。GD主要表现为甲状腺功能亢进，通常在40岁左右发病，女性发病率是男性的10倍。
1995年Y anagawa et al[17]率先报道了在白种人群中CTLA-4 3ˊUTR区的(AT)n微卫星与Graves 病相关。最近，Ueda et al[18]证实位于3ˊ非翻译区下游的新的SNP位点（CT60）与Graves病明显相关。功能学研究提示CT60多态性可能影响CTLA-4的选择性剪切。已经在多个人群中证明外显子1的G49A位点的多态性与Graves 病关联或连锁[19][20]。目前CTLA-4基因是唯一一个被反复证明与Graves 病相关的非 HLA基因。Zhao et al[21]进行的病例对照研究纳入2640名Graves病患者及2240名健康对照，证实在中国汉族人群中CTLA-4基因是Graves病的易感基因，并且，在徐州和中国南方人群中，CTLA-4基因 rs231779位点多态性可能是Graves 病的独立易感基因，他们的研究结果证实不同地区人群CTLA-4基因与Graves病的易感性不同。另外，也有少量C-318T位点多态性与Graves病相关的报道[22]。陈晓雯[23]等进行的一项Meta分析结果显示中国人群CTLA-4基因第一外显子49位点等位基因G与Graves病的发病有关，但尚未发现启动子-318位点等位基因及基因型与Graves 病发病相关。
3.2 CTLA-4基因多态性与1型糖尿病
1型糖尿病（insulindependent diabetesmellitus, IDDM）是由免疫介导的选择性破坏胰岛B细胞，引起胰岛素绝对缺乏。
CTLA-4基因多态性与1型糖尿病发病相关首先在意大利1型糖尿病家系中发现，在之后进行的病例对照研究和家系研究中得到证实[24][25][26][27]。CTLA-4基因与1型糖尿病发病相关在欧洲人群第一外显子49位点A-G多态性中被证实[28]。之后进行的研究否定了+49G〉A是唯一与1型糖尿病相关的单核苷酸多态性位点，并发现3’非翻译区CT60（rs3087243）多态性与1型糖尿病发病明显相关。Qu et al[29]应用Illumina GoldenGate和Sequenom iPlex两种方法对2298个1型糖尿病核心家系(11159个研究对象,5003个1型糖尿病患者)的CTLA-4基因的24个单核苷酸多态性位点进行基因分型，再一次验证了之前报道的CTLA-4基因多态性位点+49G>A和CT 60与1型糖尿病的相关性，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。Jihen et al[30]对228名1型糖尿病患者及193名健康对照的CTLA-4基因CT60A/G (rs3087243)，49A/G(rs231775)，和-318C/T(rs5742909)位点进行基因分型，结果显示三个位点的最小等位基因频率在1型糖尿病患者中显著高于健康对照，差异有统计学意义，提示在突尼斯患者中CTLA-4基因多态性与1型糖尿病易感性相关。
3.3 CTLA-4基因多态性与多发性硬化
多发性硬化是一种T细胞浸润中枢神经系统白质并启动炎症性反应导致炎性脱髓鞘的自身免疫性疾病。
多项研究均报道CTLA-4基因多态性与多发性硬化相关。Ligers et al[31]研究显示：378名瑞典多发性硬化患者CTLA-4第一外显子49位点G等位基因频率增加，但这一结果并没有在其后Masterman et al[32]进行的研究中得到证实。在中国上海进行的一项研究中观察到了CTLA-4基因与HLA-DR2存在相互作用[33]。一个基于欧洲人群的研究也发现CTLA-4基因第一外显子G等位基因与原发性进展性多发性硬化相关[34]。Fukazawa et al[35]研究发现CTLA-4基因多态性可能影响日本人群多发性硬化患者的病情，他们分析了74例日本多发性硬化患者和93例健康对照的CTLA-4基因第一外显子+49位点多态性，结果显示，与其他患者相比，基因型为AA型的患者临床功能缺失更加严重，携带A等位基因和基因型为AA型患者MRI大脑白质损伤的表现更为严重。其他研究报道CTLA-4基因(AT)n多态性[36][37]、CTLA-4基因启动子区-318位点多态性[38]、CTLA-4第一外显子49位点多态性[37][38]与多发性硬化相关。最近，基于意大利、法国、德国和澳大利亚等人群的研究均发现CTLA-4基因多态性与MS 关联[39][40][41]。
3.4 CTLA-4基因多态性与系统性红斑狼疮
系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematsous，SLE）是一种表现有多系统损害的慢性系统性自身免疫性病，其血清具有以抗核抗体为代表的多种自身抗体。
Ulker et al[42]研究发现，在土耳其人群中，CTLA-4基因第一外显子49位点的AA基因型在SLE患者中出现频率显著高于健康对照组。Chang et al[43]进行的一项Meta分析结果显示，在亚洲人群中，CTLA-4第一外显子49位点A/G多态性可能是SLE的易患因素。但证实CTLA-4第一外显子49位点A/G多态性与SLE的易患性尚需进行基于不同人群的大样本研究。另一项Meta分析结果支持亚洲人群CTLA-4基因多态性与SLE的易感性相关，该研究共涉及CTLA-4启动子区域3个多态位点：-1722、-1661及-318位点，包括12项研究，总群体的结果显示（the results of total populations showed），CTLA-4基因-1722T/C多态性及-318T/C多态性与SLE易感性相关，对人群分层后，亚裔人群中CTLA-4基因-1722T/C多态性及-318T/C多态性与SLE易感性相关，但欧裔及非裔人群的CTLA-4启动区所有研究位点均未发现与SLE易感性相关[44]。
4.结语
CTLA-4作为最重要的共刺激抑制性分子，与CD28竞争性的结合配体，并通过与配体的结合向细胞内传递抑制性信号，发挥负向免疫调节作用。虽然不同CTLA-4基因多态性位点与自身免疫性疾病易感性相关研究的结果不一致，但多数研究均支持CTLA-4基因多态性与自身免疫性甲状腺疾病、1型糖尿病、多发性硬化，系统性红斑狼疮等自身免疫性疾病易感性相关。CTLA-4基因多态性与其相关疾病的研究已经成为目前基因治疗的一大热点，为研究自身免疫性疾病的发病机制，探索自身免疫性疾病的治疗方式，开辟新的方向。
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【参考文献】
[1] Peach RJ,Bajorath J,Brady W,et al.Complementarity determining region 1(CDR1)and CDR3-analogous regions in CTLA-4 and CD28 determine the bingding to B7-1.Exp.Med.1994; 180:2049-58.
[2] Oaks, M.K,et al.A native soluble form of CTLA-4.Cell. Immunol.2000; 201:144-153.
[3] Huurman,VAL,et al.Differential inhibition of autoreactive memory and alloreactive naive T cell responses by soluble cytotoxic T lymphocyte antigen 4(sCTLA-4),CTLA4Ig and LEA29Y.Clin Exp.Immunol.2007;150:487-493
[4] Wang,XB,et al.Regulation of surface and intracellular expression of CTLA-4 on human peripheral T cells.Scand.J. Immunol.2001;54:453-458
[5] Jago,CB,et al.Differential expression of CTLA-4 among T cell subsets.Clin. Exp.Immunol.2004;136:463-471
[6] Dariavach P,Matte′i MG,Golstein P,Lefranc MP.Human Ig superfamily CTLA-4 gene:chromosomal localization and identity of protein sequence between murine and human CTLA-4 cytoplasmic domains.Eur J Immunol 1988;18:1901-1905.
[7] Ling,V,et al.Complete sequence determination of the mouse and human CTLA-4 gene loci:cross-species DNA sequence similarity beyond exon borders.Genomics 1999;60:341-355
[8] Polymeropoulos MH,Xiao H,Rath DS,Merril CR. Dinucleotide repeat polymorphism at the human CTLA4 gene.Nucleic Acids Res 1991;19:4018-4018.
[9] Anjos S,Nguyen A,Ounissi-Benkalha H,Tessier MC, Polychronakos C.A common autoimmunity predisposing signal peptide variant of the cytotoxic T-lymphocyte antigen 4 results in inefficient glycosylation of the susceptibility allele.Biol Chem 2002;277:46478-86
[10] Kouki T,Sawai Y,Gardine CA,Fisfalen ME,Alegre ML, DeGroot LJ.CTLA-4 gene polymorphism at position 49 in exon 1 reduces the inhibitory function of CTLA-4 and contributes to the pathogenesis of Graves’disease.Immunol 2000;165:6606-11.
[11] Wang XB, Zhao X,Giscombe R,Lefvert AK.A CTLA-4 gene polymorphism at position-319 in the promoter region affect the expression of protein.Genes Immun 2002;3:233-4.
[12] Chistiakov DA,Savost’anov KV,Turakulov RI,Efremov IA,Demurov LM. Genetic analysis and functional evaluation of the C/T(-319) and A/G(-1661) polymorphisms of the CTLA-4 gene in patients affected with Graves’disease.Clin Immunol 2006;118:233-42.
[13] Ligers A,Teleshova N,Masterman T,et al.CTLA-4 gene expression is influenced by promoter and exon 1 polymorphisms. Genes Immun, 2001; 2(3):145-152.
[14] Wang XB,Zhao X,Giscombe R,et al.A CTLA-4 gene polymorphism at position-318 in the promoter region affects the expression of protein.Genes Immun,2002;3(4):233-234.
[15]毛海婷,王雄彪,张玲,顾洪涛.CTLA-4基因多态性在重症肌无力发病机理中的作用[J].中华医学遗传学杂志,December 2004, Vol.21,No.6
[16] Ueda H,Howson JM,Esposito L,Heward J,Snook H, Chamberlain G,Rainbow DB,Hunter KM,Smith AN,Di Genova G, Herr MH,Dahl-man I,Payne F,Smyth D,Lowe C,Twells RC, Howlett S,Healy B,Nutland S,Rance HE,Everett V,Smink LJ,Lam AC, Cordell HJ,Walker NM, Bordin C,Hulme J,Motzo C,Cucca F, Hess JF,et al.Association of the T-cell regulatory gene CTLA4 with susceptibility to autoimmune disease.Nature 2003; 423:506-511.
[17] Yanagawa T,Hidaka Y,Guimaraes V,Soliman M,DeGroot LJ. CTLA-4 gene polymorphism associated with Graves’disease in a Caucasian population.J Clin Endocrinol Metab 1995;80:41-5.
[18] Ueda H,Howson JM,Esposito L,Heward J,Snook H, Chamberlain G,et al.Association of the T-cell regulatory gene CTLA-4 with susceptibility to autoimmune disease. Nature 2003;423-506.
[19] Chistiakov DA,Turakulov RI.CTLA-4 and its role in autoimmune thyroid disease.J Mol Endocrino,2003;31:(1):21-36.
[20] Nakkash-Chmaisse H,Makki RF,Abdelhamid E,et al.CTLA-4 gene polymorphism and it sassociation with Graves disease in the Lebanese population.Eur J Immunogenet,2004; 31(3):141-143.
[21] Zhao S-X,Pan C-M,Cao H-M,Han B,Shi J-Y,et al. Association of the CTLA4 Gene with Graves’Disease in the Chinese Han Population.PLosONE2010;5(3): e9821.
[22] Park YJ,Chung HK,Park DJ,et al.Polymorphism in thepromoter and exon 1 of the cytotoxic T lymphocyte antigen 4 gene associated with autoimmune thyroid disease in Koreans [J].Thyroid, 2000, 10(6): 453-459.
[23]陈晓雯，李玲.中国人群CTLA-4基因外显子1及启动子-318的多态性与Graves病相关性的Meta分析[J].中国循证医学杂志,2012;12(11):1302-1308.
[24] Douroudis,K.,A.P.Laine,M.Heinonen,R.Hermann,K. Lipponen,R.Veijola,O.Simell,M.Knip,R.Uibo,J.Ilonen,and K. Kisand.Association of CTLA4 but not ICOS polymorphisms with type 1 diabetes in two populations with different disease rates. Hum. Immunol,2009;70:536-539.
[25] Kavvoura,F.K.,and J.P.Ioannidis.CTLA-4 gene polymorphisms and susceptibility to type 1 diabetes mellitus:a HuGE Review and meta-analysis.Am.J.Epidemiol, 2005; 162:3-16.
[26] Ueda,H.,J.M.Howson,L.Esposito,J.Heward,H.Snook, G.Chamberlain,D. B.Rainbow, K.M.Hunter,A.N. Smith,G.Di Genova, M.H.Herr,et al.Association of the T-cell regulatory gene CTLA4 with susceptibility to autoimmune disease. Nature, 2003; 423: 506-551.
[27] Vaidya,B,and S.Pearce.The emerging role of the CTLA-4 gene in autoimmune endocrinopathies.Eur.J.Endocrinol ,2004; 150:619-626.
[28] Nistico L,Buzzetti R,Pritchard LE,Van der Auwera B,Giovannini C,Bosi E,et al.The CTLA-4 gene region of chromosome 2q33 is linked to,and associated with,type 1 diabetes. Belgian diabetes registry.Hum Mol Genet, 1996;5: 1075-1080.
[29] QuHQ, BradfieldJP, Grant SF, et al. Remapping the type1 diabetes association of the CTLA4 locus.Genes Immun,2009; 10( Suppl 1):S27-S32.
[30] Jihen Benmansour, Mouna Stayoussef,Fayza A.Al-Jenaidi, et al.Association of Single Nucleotide Polymorphisms in Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4 and Susceptibility to Autoimmune Type 1 Diabetes in Tunisians.CLINICAL AND VACCINE IMMUNOLOGY, Sept.2010, p.1473-1477.
[31] Ligers, A.,Xu, C.,Saarinen, S., Hillert,J.,Olerup, O. The CTLA-4 gene is associated with multiple sclerosis. J. Neuroimmunol, 1999;97:182-190.
[32] Masterman, T, Ligers, A, Zhang, Z, Hellgren, D, Salter, H, Anvret, M.,Hillert, J.CTLA4 dimorphisms and the multiple sclerosis phenotype. J. Neuroimmunol. 2002; 131:208-212.
[33] Rasmussen, H.B.,Kelly,M.A.,Francis, D.A., Clausen, J. CTLA4 in multiple sclerosis. Lack of genetic association in a European Caucasian population but evidence of interaction with HLA-DR2 among Shanghai Chinese. Neurol. Sci,2001;184:143-147
[34] Maurer, M,Ponath, A,Kruse, N,Rieckmann, P.CTLA4 exon 1 dimorphism is associated with primary progressive multiple sclerosis.J.Neuroimmunol，2002; 131: 213-215.
[35] Fukazawa,T,Yanagawa,T,Kikuchi,S,Yabe,I,Sasaki,H, Hamada,T.,Miyasaka,K,Gomi,K,Tashiro,K.CTLA-4 gene polymorphism may modulate disease in Japanese multiple sclerosis patients. Neurol. Sci,1999;171:49-55.
[36] Ligers,A,Xu,C,Saarinen,S,Hillert,J,Olerup,O.The CTLA-4 gene is associated with multiple sclerosis.Neuroimmunol, 1999; 97:182-190.
[37] Dyment,D.A,Steckley,J.L,Willer,C.J,Armstrong,H, Sadovnick,A.D,Risch,N,Ebers,G.C.No evidence to support CTLA-4 as a susceptibility gene in MS families: the Canadian Coll aborative Study. Neuroimmunol, 2002; 123:193-198.
[38] Harbo,H.F,Celius,E.G,Vartdal,F,Spurkland,A.CTLA4 promoter and exon 1 dimorphisms in multiple sclerosis. Tissue Antigens,1999;53:106-110.
[39] Walsh EC,GuschwanMcMahon S,DalyMJ,et al.Genetic analysis of multiple sclerosis.Autoimmun,2003;21(2):111-116
[40] Kantarci OH,Hebrink DD,Achenbach SJ,et al.CTLA4 is associated with susceptibility to multiple sclerosis. J Neuroimmuno, 2003; 134(1-2):133-141.
[41] TeutschSM,Booth DR,Bennetts BH,et al.Association of common T cell activation gene polymorphisms with multiple sclerosis in Australian patients. Neuroimmunol,2004;148(1-2):218-230.
[42] Ulker M,Yazisiz V,Sallakci N,et al.CTLA-4 gene polymorphism of exon1(+49A/ G) in Turkish systemic lupus erythematosus patientsnt.Immunogenet,2009; 36(4):245-250.
[43] Wei-wei Chang, Liu Zhang, Ying-shui Yao,Hong Su. Association between CTLA-4 exon-1 +49A/G polymorphism and systemic lupus erythematosus: an updated analysis. Mol Biol Rep,2012;39:9159-9165.
[44] Chen SL,Deng F,Jiang F,Liu JJ,Meng W.Correlation between CTLA-4 gene polymorphism and systemic lupus erythematosus:a meta-analysis.Chinese Journal of Cellular and Molecular Immunology, 2010,28(12).
论文作者:夏梦
论文发表刊物:《医药前沿》2017年9月第26期
论文发表时间:2017/9/11
标签：多态性论文; 基因论文; 位点论文; 细胞论文; 糖尿病论文; 性疾病论文; 自身免疫论文; 《医药前沿》2017年9月第26期论文;