CD4抗原

出处：按学科分类—自然科学总论 北京出版社《现代科技综述大辞典上》第832页（3813字）

1983年第5次国际免疫学代表大会采用CD(cluster of differentiation)代表人白细胞表面抗原分化群，CD4即是其中一种极为重要的见于胸腺细胞和成人T细胞表面的分化抗原。

CD4是一种非多态性的55kd糖蛋白，在人和小鼠中又分别称之为T4／Leu3和L3T4抗原。其主要功能为：(1)与抗原递呈细胞(APC)上的Ⅱ类主要组织相容性复合物分子(MHC)的单态决定簇相结合，从而增强细胞－细胞相互作用的亲和力；(2)CD4糖蛋白是一种可能介导细胞外源信号的动态实体，在穿膜信号传导中起作用；(3)携带CD4的T细胞称之为CD4+细胞或T4淋巴细胞，能向B细胞提供激活信号，或诱导带CD8标志的T细胞转变为细胞毒／抑制细胞，因此在免疫系统中起重要作用；(4)人CD4是获得性免疫缺陷综合征(艾滋病)病原体人免疫缺陷病毒(HIV)的受体，是HIV侵入细胞的门户。CD4分子在T细胞功能中的作用及其与HIV感染的关系，使其成为当今分子生物学研究的热点之一。

近年来，CD4研究中的突破性进展首推CD4基因结构的阐明，随后证明CD4抗原是免疫球蛋白(Ig)超族的成员。1985年，麦顿(Maddon)等首次分离出长约3kb的CD4cDNA，测定了核苷酸序列。证明其最长开放阅读框架延伸1374个核苷酸，成熟CD4由435个氨基酸组成。

1986年，亚索伯(Issobe)等确定CD4基因组长约33kb，由9个外显子和7个内含子组成，定位于12号染色体短臂，同任何已知Ig基因家族的座位不相联锁。1987年，利特曼(Littman)等证明CD4多肽由5个胞外功能域(L，E1，E2，E3和E4)、一段疏水穿膜残基(TM，31个氨基酸)和一段40个残基的细胞浆内尾部(C)组成。

成熟CD4mRNA编码一个带氨基端疏水信号肽序列的蛋白；信号肽之后是一同Ig轻链可变区(V)具有广泛同源性的功能域(E1，99个氨基酸残基)，在氨基酸序列和预测的2级结构两方面的同源性表明，此区在其折叠模式上同Ig可变区十分相似。CD4其余270个胞外氨基酸与数据库中的其它蛋白质无很强的同源性。1987年，克拉克(Clark)等将这段长序列分成3个功能域，也同Ig家族功能域特别是多聚Ig受体区域具有某些结构同源性。在E1和E3区各有两个在人和大鼠中均很保守的半胱氨酸残基，可能与域内二硫键形成有关。

此区每域皆由分开的外显子编码，表明它们在糖蛋白中的确形成不同的功能域(E2－E4)。CD4与其它Ig家族成员的突出区别是其与IgV区相似的E1功能域由两个分开的外显子编码。

早期，人们对CD4糖蛋白的兴趣集中在其作为T细胞分化标志方面。T细胞的异源二聚体受体(TcR)在双负(CD4^－，CD8^－)细胞上不存在，但见于50%的双正(CD4⁺，CD8⁺)细胞和所有成熟的单正胸腺细胞。现仍不清楚成熟的胸腺细胞是来源于TcR⁺双正细胞还是来源于未成熟的双负前体；前一种可能性提示先表达的基因或其产物在发育期间可能被关闭。1986年，兰尼尔(Lanir)等揭示外周T细胞中有小部分双负细胞，以其CD3⁺表型无表面αβ受体二聚体存在而与胸腺中大多数双负细胞相区别。这些细胞似乎表达TcR的Tγ链且与CD3复合物相缔合。阐明这些细胞在缺乏CD4和CD8表达时的功能与特异性，可能有助于确定CD4和CD8在胸腺内发育期间的作用。

20世纪80年代中期，本杰明(Benjamin)等指出CD4和CD8在胸腺细胞发育中的潜在作用。

1985年，克鲁斯贝克(Kruisbeak)给新生鼠注射抗Ⅱ类MHC分子抗体阻断Ⅱ类限制性CD4+细胞的发育，表明在胸腺成熟期间变成CD⁴⁺的细胞和Ⅱ类MHC分子之间存在相互作用。其他学者在体内研究中证明：同时给动物注射免疫抗原和CD4抗体将导致动物对抗原的持久耐受性。同年，沃尔德尔(Waldor)等指出这一途径可用于免疫应答的抗原特异性阻断(Antigen－Specific abrogation of immune responses)，并已成功地用于逆转小鼠自身免疫性实验性变态反应脑脊髓炎。

某些研究者认为，在TcR－抗原相互作用的亲和力不足以引起T细胞激活时可能需要CD4和CD8作为辅助分子，分别同Ⅱ类和Ⅰ类MHC分子的不变区结合，以增进细胞－细胞亲和力，促进T细胞的激活。

CD4不仅与MHC识别有关，还可能在穿膜信号传递中起重要作用。1986年，埃姆瑞奇(Emmrich)等证明CD4在佛波醇酯处理之后发生内化(internalization)，而内化则伴有一个胞浆内丝氨酸残基的磷酸化；并证明CD4的磷酸化与表皮生长因子受体及其它受体的磷酸化相似，即其内化遵循蛋白激酶C介导的胞浆内丝氨酸或苏氨酸残基的磷酸化方式。1991年，亚伯拉罕(Abraham)等指出，CD4胞浆内功能域同一种淋巴专一性56kd蛋白酪氨酸激酶(P56^lc)相互作用，可能参与CD4激活T细胞的功能。

80年代中期，许多研究者指出HIV的组织趋向性依赖于靶细胞上CD4抗原的表达，CD4糖蛋白至少构成T细胞与单核细胞／巨噬细胞上HIV受体的一部分，可能也是中枢神经系统细胞的HIV受体。HIV入侵非淋巴类细胞还可能受CD4以外的受体，如Fc受体的介导，但是感染效率只有CD4⁺细胞的万分之一。

艾滋病免疫功能障碍主要是由于CD4⁺T细胞因HIV感染破坏而从循环中消失所致，体外实验资料已证明，只有CD4⁺T细胞才容易被HIV感染。1986年，麦顿(Maddon)等证明人细胞系由于能表达转染的人CD4抗原而获得结合并内化HIV的能力，从而直接证明CD4结合在HIV感染中的重要作用。1987年，科瓦尔斯基(Kowalski)等利用突变分析证明CD4结合于HIV膜糖蛋白gp120羧基侧。

同年，拉斯基(Lasky)等发现gP120的412～421氨基酸残基区域直接同CD4结合相关，缺失则导致结合力完全丧失。

科学家们根据CD4同HIV结合的特性，研究下述治疗艾滋病的途径：(1)80年代末期，美国一些学者利用遗传工程大量生产的可溶性CD4(sCD4)同CD4⁺T细胞竞争结合HIVgp120，干扰HIV同CD4⁺T细胞的结合，从而阻断HIV感染；与此同时却不干扰膜上CD4⁺同其天然配基Ⅱ类MHC的结合；(2)1989年，卡彭(Capon)等设计出CD4与IgG的Fc段结合而成的CD4免疫粘附剂，可以阻断HIV对淋巴及非淋巴细胞的感染，后又有人提出IgM－CD4可能比CD4－IgG更有效；(3)利用基因工程技术将绿脓杆菌外毒素的细胞毒部分(PE－40)与CD4连接，构建一种嵌合毒素CD4－PE－40，能定向结合并杀死HIV感染的细胞及其中的HIV病毒。

20世纪90年代CD4的研究热点：(1)CD4与Ⅱ类MHC分子的精确结合位点，相互作用机理及其在免疫系统中的作用；(2)CD4在穿膜信号转导中的作用机理；(3)CD4与免疫耐受及自身免疫的关系及其临床应用；(4)进一步探讨CD4与HIV相互作用的机理；(5)以CD4为基础的抗艾滋病毒药物的研制。

。【参考文献】：

1 Maddon P J,et al. The Isolation and nucleotide sequence of a cDNA encoding the T cell surface protein T4;a New member of the immunoglobulin gene family. Cell, 1985,42: 93 ～ 104

2 Littman D R,Gettner S N. Unsual intron in the Ig - like domain of the newly isolated murine CD4 CL3T4)gene. Nature, 1987,325 :453～55

3 Kruisbeek A M,el al. Absence of the Lyt-2-,L3T4 + lineage of T cells inmice treated neonatally with anti-I-A correlates with absence of intrathymic I-A bearing antigen-presniting cell function. J Exp Med, 1985,161:1029 ～ 1047

4 Benjamin R J, Waldmann H. Induction of tolerance by

(军事医学科学院基础医学研究所王嘉玺研究员撰)