CTLA4

概述

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    1型糖尿病(DM)是免疫介导的胰岛细胞损伤而引起的自身免疫性疾病。许多研究表明，T细胞介导了免疫损伤过程。虽然所涉及的免疫病理机制尚不清楚，但是近年来通过对CD28细胞毒性T淋巴细胞相关抗原(CTLA)-4-B7分子的深入研究，证明其在1型糖尿病的发生、发展中起着重要作用。

    T细胞的活化需要双信号，T细胞通过其抗原受体(TCR)识别抗原递呈细胞(APC)表达的主要组织相容复合物(MHC)后，即获得第一信号，诱导T细胞表达CD40L，与APC持续表达的CD40相互作用，使APC上调性表达B7分子。B7分子与T细胞的CD28相互作用，使T细胞获得辅助刺激信号（第二信号），导致T细胞活化，分化成有功能的效应T细胞，从而诱导其合成、分泌细胞因子，同时诱导其他共刺激分子如CD40L分子的表达。CD40与CD40L的相互结合又诱导B7的上调性表达，进一步上调T细胞的活性[1, 2]。

    研究表明，T细胞必须在第一信号及辅助刺激信号共同作用下才能完全活化。前者是T细胞活化的基础，并决定了T细胞反应的特异性；后者是T细胞活化的必要条件，两者缺一不可。缺乏或阻断辅助刺激信号，将会引起T细胞的无反应性或细胞凋亡及克隆丢失[3]。后者为T细胞膜上表面分子，前者为表达于特异性抗原递呈细胞的膜上的相应配体，二者相互作用发挥辅助刺激作用。

基因结构

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    CTLA4（Cytotoxic  Lymphocyte  Antigen 4，CTLA4)是细胞毒性T淋巴细胞中发现的第四种特异性抗原基因。该基因位于人类第2号染色体的2q33位置，基因全长6,174bp，含有3个外显子和2个内含子。

基因分子生物学功能

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    CTLA4蛋白的胞外段的主要功能是与其相关配体B7分子结合，现在已发现三种以上的B7分子，分别命名为B7-1(CD80)、B7-2(CD86)、B7-3等。CTLA4胞外区与B7分子的结合力比CD28大20至100倍[4]。CD28是一分子量为44KD的同源二聚体糖蛋白，由二硫键连接，主要表达于T细胞和浆细胞表面，该蛋白和CTLA4蛋白的结构具有同源性，都作用于同样的配体，但是产生的作用却不同。CD28活化介导的共刺激通路正调节免疫反应，CTLA4蛋白则对免疫反应是负性调节[5]。CTLA4蛋白的跨膜区是将胞外区被B7分子结合的信号传向细胞内，CTLA4胞内区是将外来信号转变成细胞的负调信号，从而降低T细胞功能。



    如图1所示，CTLA4基因编码的CTLA4蛋白一方面可竞争性地与特异性抗原递呈细胞膜上的B7分子结合，从而阻断T淋巴细胞活化中的B7-CD28辅助信号途径，进而阻断T细胞的活化；另一方面，当CTLA4分子与B7分子结合后，致CTLA4胞内段磷酸化，产生负调信号，从而阻断T淋巴细胞活化及功能，因而认为CTLA4是一种T细胞活化负调节因子。
    众多研究表明，CTLA4阻断B7-CD28辅助信号途径在下调T细胞功能中起着重要作用。目前的研究证实，CTLA4基因多态能改变CTLA4与B7分子结合的活性，从而增加了相关免疫疾病发生的危险度。参与的通路
   CTLA4蛋白在体内主要参与细胞免疫应答。如图2所示，该过程从T细胞的TCR识别APCs的MHC-抗原肽复合物，并激活T细胞开始的。TCR复合体是由参与抗原识别的T细胞受体α、β链异二聚体与γδεζ链组成的CD3复合体偶联形成的。TCR的α、β链因胞内区较短，无信号传导功能，信号传导主要由胞内区较长的CD3分子完成。



    在识别抗原时，TCR结合抗原后招募CD3分子，首先发生CD3分子(特别是CD3的ζ链)的酪氨酸磷酸化，CD3分子具有胞内信号基序ITAM(im-munoreceptor tyrosine-based activation motif)。ITAM是YXXL/I序列间隔有11个氨基酸的二次重复结构，伴随着T细胞的活化，该基序中的酪氨酸被Src激酶家族Lck、Fyn磷酸化。Lck作为辅助受体，与CD4/CD8结合，而Fyn直接与TCR复合体结合。酪氨酸磷酸化的ITAM可招募Syc酪氨酸激酶家族的ZAP-70。ZAP-70通过并列排列的2个SH-2区与2个磷酸化YXXL/I结合，发生自身磷酸化，也可被Lck磷酸化后而激活，活化的ZAP-70可诱发下游分子发生磷酸化并引发一系列信号传导。

    在免疫应答的过程中，CTLA4至少通过两条途径发挥着下调T细胞功能的作用：一方面是通过CTLA4胞外区和CD28竞争性结合，而抑制抗原细胞上的B7分子与T细胞膜上的CD28分子结合，从而阻断T细胞活化所必须的B7-CD28辅助信号途径，致使T细胞功能下调；另一方面，当CTLA4与B7分子结合后，直接产生负调信号，同样下调T细胞功能。   

    研究表明，CTLA4蛋白在T细胞活化初期并不参与负调节，随活化的延长才开始被诱导表达，主要是防止超敏免疫反应的发生，并诱发抑制性信号最终导致免疫反应终止，这可能就是其负调节的机理。CTLA4介导的抑制性反应在抗原特异性T细胞活化时，加入抗CTLA4抗体可解除原来的抑制反应，并增强T细胞活化。

基因对疾病发生的影响

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     CTLA4基因变异导致CTLA4蛋白与B7蛋白分子的结合力下降，使得CTLA4蛋白对免疫信号的下调作用降低，破坏了正常的免疫信号调节，产生1型糖尿病等免疫性疾病。