PTPN22 C1858T单核苷酸多态性在自身免疫性疾病发病中的作用

曹娅丽，李文歌，章友康

（1.中日友好医院 肾内科，北京 100029；2.北京大学第一医院 肾内科，北京 100034）

自身免疫性疾病是由于各种原因导致免疫调节功能紊乱，免疫系统无法识别自体的细胞和组织而引起的一系列疾病，包括 1 型糖尿病（type 1 diabetes，T1D）、类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）、炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）、多发性硬化（multiple sclerosis，MS）以及抗中性粒细胞胞浆抗体 （anti-neutrophil cytoplasmic antibodies，ANCA）相关性小血管炎等。由于自身免疫性疾病的广泛流行，尤其是在发达国家，深入了解该病的发病机理对于更有效，更特异的治疗具有重要意义。近年来的研究证明，自身免疫性疾病的发生主要是在基因遗传的基础上，环境因素的参与造成的，并发现了许多与人类自身免疫病有关的基因。特别是一些编码淋巴细胞信号转导途径蛋白的基因，参与了自身免疫病的发生或加重了疾病的进程。下面就非受体型22蛋白酪氨酸磷酸酶（prorein tyrosine phosphatase nonreceptor 22，PTPN22） 的一个单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphism，SNP）C1858T 在自身免疫性疾病发病机制中的作用研究作一简要综述。

1 PTPN22与自身免疫性疾病

早在2004年，人们就发现了位于1p13染色体上的PTPN22基因（编码产生淋巴酪氨酸磷酸酶，lymphoid tyrosine phosphatase，LYP）的一个SNP与TID的发生密切相关[1]。该SNP发生在PTPN22的第1858位，由胞苷酸（C）突变成胸苷酸（T）（C1858T），蛋白水平的第620位则由精氨酸 （R） 突变成色氨酸 （W）（R620W）。 学者们陆续发现PTPN22 C1858T不但与TID的发生紧密相关[2]，而且参与了 RA[3]、幼年 RA[4]、系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）[5]、Grave’s 病[6]、白癜风[7]、ANCA 相关性小血管炎[8]以及许多其它自身免疫性疾病的发生。然而，未发现与IBD乳糜泻[9]，MS[10]有明显相关性。

来自不同地域和人群的报道发现，PTPN22 C1858T的分布有明显的地域差异。在欧洲国家，芬兰最高（15.5%），其次是瑞典（12%）和英国（8%）；由北至南逐渐下降，大约在西班牙为6%，意大利2%。C1858T几乎未在非洲裔美国人和亚洲人群中发现[11]。来自国内多位学者的研究，未发现 PTPN22 C1858T与 RA[12，13]及 SLE[13]有关， 却发现PTPN22 G1123C与自身免疫性甲状腺病密切相关[14]。

虽然PTPN22与自身免疫性疾病的关系认识得比较晚，但已经成为继人白细胞抗原(human leukocyte antigen，HLA）之后对多种自身免疫性疾病发生起重要作用的基因。在家族性T1D的发生中，HLA对其易患的影响是40%，而PTPN 22为6.4%~1.7%[15]。PTPN22 C1858T易患T1D的OR为1.5，而CTLA-4变异型的OR为1.1[16]。近期的一项研究表明，PTPN22 C1858T与RA患者抗瓜氨酸化多肽抗体（anticitrullinated peptide antibodies，ACPA）的出现紧密相关。在两者共同作用下，易患RA的风险增加了350倍[17]。

PTPN22 C1858T也可以判断疾病的预后。类风湿因子（rheumatoid factor，RF）阳性的患者 C1858T的突变率显著高于阴性者[3]。C1858T纯合子突变的患者发生T1D的发病年龄更小[2]。Cao等[8]在ANCA相关性小血管炎中的研究揭示了PTPN22 C1858T通过IL-10的介导影响了该疾病的预后。

2 PTPN22编码产生的磷酸酶的结构与功能

人类PTPN22基因位于1p13.3-13.1染色体上，编码产生蛋白LYP由 807个氨基酸残基组成[18]。LYP为105kDa的蛋白，氨基末端的酪氨酸磷酸酶活性部位与其他无受体的酪氨酸特异的磷酸酶相似，其羧基端的200个氨基酸残基中有4个富含脯氨酸序列的基序，称为P1-P4，其中第一段基序P1（PPPLPERTPESFIVV）通过抑制负性调控蛋白酪氨酸激酶Csk的SH3区域，对Zap70和Src等蛋白酪氨酸激酶家族发挥去磷酸化作用，抑制T细胞受体（TCR）信号系统[19]。Csk是TCR信号途径的一个非常重要的“看家蛋白”[20]。在小鼠T细胞中，约5%的Csk可以与25%~50%的PEP（富含PEST的磷酸酶）有效结合形成复合物[19]，共同作用于Src蛋白酪氨酸激酶家族的Lck[21]和Fyn[22]，抑制T细胞信号途径。Csk通过磷酸化Lck和Fyn C-末端的具有负性调节作用的酪氨酸抑制T细胞活化，而LYP去磷酸化位于Lck和Fyn“活化链”中的酪氨酸抑制信号传导。另外，LYP还可以与生长因子受体结合蛋白2（Grb2）[23]以及 E3连接酶[18]相结合，但具体调节机制尚不清楚。总之，LYP抑制TCR信号途径主要是通过直接去磷酸化Scr家族的激酶，包括Lck，Fyn，免疫受体酪氨酸活化基序（ITAMs），TCR/CD3 复合物，ZAP-70，Vav 及其他参与信号途径的分子来完成的[21，22]。

3 PTPN22 C1858T编码产生的磷酸酶的生化特征

当PTPN22发生C1858T单核苷酸突变时，其编码的LYP第620位则发生由R-W的突变。R620位于富含脯氨酸的基序中，对于促使LYP与Csk的SH3区域的紧密结合发挥重要作用[19]，当发生突变后，LYP*W620却不能有效的与Csk相结合[1]。那么，理论上突变后的LYP不能有效的发挥抑制T细胞活化的作用，然而事实并非如此，对Jurkat T细胞和T1D患者T细胞的研究发现[23]，LYP*W620抑制T细胞活化的作用显著强于LYP*R620，LYP*W620可以更有效的使Lck，TCR及其他信号分子发生去磷酸化，更有效的抑制钙离子动员，从而抑制IL-2基因转录。更为重要的是，TCR/CD28分别刺激LYP*W620/LYP*R620杂合子和LYP*R620/LYP*R620纯合子T1D患者的T细胞，前者产生的IL-2明显少于后者。但用佛波酯和离子霉素预激后，两者产生的IL-2无明显差别，也就是说，PTPN22 W620编码产生的磷酸酶活性更强，可以更有效的抑制T细胞的活化。这也解释了为什么虽然LYP*W620/LYP*R620易于发生自身免疫性疾病，但发生疾病的危险性要低于LYP*W620/LYP*W620纯合子。

4 LYP*W620导致自身免疫疾病的分子机制

由于LYP*W620是功能增强的突变，具有更有效的磷酸酶活性。有学者假设LYP*W620易于发生自身免疫性疾病的机制是其在胸腺T细胞中枢选择时更有力的抑制了TCR信号途径，使自身反应性T细胞得以存活而造成的，这些自身反应性T细胞在LYP*R620的个体中是可以被选择淘汰的[11]。同样，调节性CD4+CD25+T细胞由于LYP*W620变异的发生，活性受到了明显的抑制，使免疫系统的功能得不到有效的调解，从而诱发自身免疫性疾病的发生。虽然该理论可以解释现有的研究结果，但LYP*W620引发自身免疫性疾病的机制尚未完全阐明。既往关于该功能性突变的研究多数局限在CD4+Th细胞。LYP蛋白可以在所有的髓细胞表达，在一项研究中发现PTPN22 C1858T SNP与RF阳性的RA密切相关。与HLA-DRB1相互作用使机体更易产生自身抗体诱发自身免疫性疾病[24]。说明B细胞也可能参与了其诱发自身免疫性疾病的发生。最新的研究表明[25]，与未发生突变的小鼠相比，由于钙调蛋白酶的快速降解，导致LYP*W619突变（相当于人类620W突变）的小鼠的胸腺和脾脏中有大量的T细胞聚集，这些T细胞具有很强的促进B细胞和树突状细胞活化的作用，从而促进了自身免疫性疾病的发生。Menard等[26]通过研究携带PTPN22 C1858T的健康人B细胞发现，与未携带者相比，B细胞具有更强的自身反应的克隆，还促使CD40，TRAF1和IRF5基因转录，使B细胞进一步活化，诱使自身免疫性疾病的发生。作者在ANCA相关性小血管炎的研究发现[8]，发生LYP*W620变异患者中性粒细胞的LYP蛋白有更强的磷酸酶活性，该组学者还发现PTPN22 （620W）变异发生在与Csk结合的区域，大大降低了与Csk的结合能力。 使Csk可与Src结合并抑制了Src的活化，620W的变异也影响到了Grb2，两方面的作用均抑制了Ras信号传导，从而降低了ERK1/2的活化，通过抑制了Sp1及IL-10的基因转录参与了ANCA疾病的发生。另外树突状细胞、巨噬细胞和自然杀伤细胞中的LYP蛋白也可能在自身免疫性疾病的每一环节中发挥作用，尚需进一步的研究。

LYP*W620与多种自身免疫性疾病的发生密切相关，说明LYP的功能改变影响了这些疾病发生的共同途径，中枢/外周免疫耐受丧失及调节性T细胞功能改变的假说可以解释这一共同现象，关于PTPN22 C1858T影响自身免疫性疾病发生发展的通路及效应分子尚需进一步研究。

[1]Bottini N，Musumeci L，Alonso A，et al.A functional variant of lymphoid tyrosine phosphatase is associated with type I diabetes[J].Nat Genet，2004，36：337-338.

[2]Ladner MB，Bottini N，Valdes AM，et al.Association of the single nucleotide polymorphism C1858T ofthe PTPN22 gene with type 1 diabetes[J].Hum Immunol，2005，66：60-64.

[3]Begovich AB，Carlton VE，Honigberg LA，et al.A missense single-nucleotide polymorphism in a gene encoding a protein tyrosine phosphatase （PTPN22）is associated with rheumatoid arthritis[J].Am J Hum Genet，2004，75：330-337.

[4]HinksA，Barton A，John S，etal.Association between the PTPN22 gene and rheumatoid arthritis and juvenile idiopathicarthritisin a UK population：furthersupportthat PTPN22 is an autoimmunity gene[J].Arthritis Rheum，2005，52：1694-1699.

[5]Kyogoku C，Langefeld CD，Ortmann WA，et al.Genetic association of the R620W polymorphism of protein tyrosine phosphatase PTPN22 with human SLE [J].Am J Hum Genet 2004，75：504-507.

[6]Velaga MR，Wilson V，Jennings CE，etal.The codon 620 tryptophan allele ofthe lymphoid tyrosine phosphatase（LYP）gene is a major determinant of Graves'disease[J].J Clin Endocrinol Metab，2004，89：5862-5865.

[7]Canton I，Akhtar S，Gavalas NG，et al.A single-nucleotide polymorphism in the gene encoding lymphoid protein tyrosine phosphatase （PTPN22）confers susceptibility to generalised vitiligo[J].Genes Immun，2005，6：584-587.

[8]Cao Y，Yang J，Preston GA，et al.Expression of the PTPN22 gain-of-function variant results in ERK inhibition leading to down-regulation of IL-10 expression in leukocytes of patients with ANCA disease[J].Kidney Int，2011，In-revised.

[9]Van Oene M，Wintle RF，Liu X，et al.Association of the lymphoid tyrosine phosphatase R620W variant with rheumatoid arthritis，but not Crohn's disease，in Canadian populations[J].Arthritis Rheum，2005，52：1993-1998.

[10]Begovich AB，Caillier SJ，Alexander HC，et al.The R620W polymorphism of the protein tyrosine phosphatase PTPN22 is not associated with multiple sclerosis[J].Am J Hum Genet，2005，76：184-187.

[11]Vang T，Miletic AV，Bottini N，et al.Protein tyrosine phosphatase PTPN22 in human autoimmunity[J].Autoimmunity，2007，40：453-461.

[12]柏素云，张立民，王翠香，等.PTPN22单核苷酸多态性与类风湿关节炎关系的研究[J].泰安医学院学报，2010，2：100-102.

[13]王豫萍，周艳，费樱，等.类风湿及红斑狼疮与PTPN22基因多态性关系[J].中国公共卫生，2009，25（12）：1535-1536.

[14]丁志云，张进安，买尔哈巴，等.PTPN22基因多态性与自身免疫甲状腺病的相关性 [J].细胞与分子免疫学杂志，2008，24（8）：804-807.

[15]Concannon P，Erlich HA，Julier C，et al.Type 1 diabetes：evidenceforsusceptibilitylocifrom fourgenome-wide linkage scans in 1，435 multiplex families[J].Diabetes，2005，54：2995-3001.

[16]Ueda H，Howson JM，Esposito L，et al.Association of the T-cell regulatory gene CTLA4 with susceptibility to autoimmune disease[J].Nature，2003，423：506-511.

[17]Plenge RM，Padyukov L，Remmers EF，et al.Replication of putative candidate-gene associations with rheumatoid arthritis in ＞4，000 samples from north america and sweden：association of susceptibility with PTPN22，CTLA4，and PADI4[J].Am J Hum Genet，2005，77：1044-1060.

[18]Cohen S，Dadi H，Shaoul E，et al.Cloning and characterization of a lymphoid-specific，inducible human protein tyrosine phosphatase，Lyp[J].Blood，1999，93：2013-2024.

[19]Cloutier JF，Veillette A.Association of inhibitory tyrosine protein kinase p50csk with protein tyrosine phosphatase PEP in T cells and other hemopoietic cells[J].EMBO J，1996，15：4909-4918.

[20]Chow LM，Fournel M，Davidson D，et al.Negative regulation of T-cell receptor signalling by tyrosine protein kinase p50csk[J].Nature，1993，365：156-160.

[21]Gjorloff-Wingren A，Saxena M，Williams S，et al.Characterization of TCR-induced receptor-proximal signaling events negatively regulated by the protein tyrosine phosphatase PEP[J].Eur J Immunol，1999，29：3845-3854.

[22]Cloutier JF，Veillette A.Cooperative inhibition ofT-cell antigen receptor signaling by a complex between a kinase and a phosphatase[J].J Exp Med，1999，189：111-121.

[23]Hill RJ，Zozulya S，Lu YL，et al.The lymphoid protein tyrosine phosphatase Lyp interacts with the adaptor molecule Grb2 and functions as a negative regulator of T-cell activation[J].Exp Hematol，2002，30：237-244.

[24]BurkhardtH，HuffmeierU，Spriewald B，etal.Association between protein tyrosine phosphatase 22 variant R620W in conjunction with the HLA-DRB1 shared epitope and humoral autoimmunity to an immunodominant epitope of cartilage-specific type II collagen in early rheumatoid arthritis[J].Arthritis Rheum，2006，54：82-89.

[25]Zhang J，Zahir N，Jiang Q，et al.The autoimmune disease–associated PTPN22 variant promotes calpain-mediated Lyp/Pep degradation associated with lymphocyte and dendritic cell hyperresponsiveness[J].Nat Genet，2011，43：902-907.

[26]Menard L，Saadoun D，Isnardi I，et al.The PTPN22 allele encoding an R620W variant interferes with the removal of developing autoreactive B cells in humans[J].J Clin Invest，2011，121：3635-3644.