PD-1/PD-L1信號通路與類風濕關節炎病理機制的研究進展*

任繼剛，劉旭光，雷 梟，牛彩琴，周海燕△

(1.川北醫學院附屬醫院中醫科，四川 南充 637000；2.成都中醫藥大學, 成都 610075)

PD-1/PD-L1信號通路與類風濕關節炎病理機制的研究進展*

任繼剛1，劉旭光2，雷 梟1，牛彩琴1，周海燕2△

(1.川北醫學院附屬醫院中醫科，四川 南充 637000；2.成都中醫藥大學, 成都 610075)

類風濕關節炎(rheumatoid arthritis，RA)是一種由T細胞介導的自身免疫性疾病，T細胞過度活化是其免疫反應的重要始動環節，其確切病因和發病機制迄今仍未完全明了。近年來的研究表明，共刺激分子在免疫調節中發揮著重要作用，程序性死亡因子1及其配體作為T細胞活化的關鍵負性共刺激分子，在RA病理發生發展過程中具有重要意義。故綜述近年來關于PD-1/PD-L1信號通路在RA病理機制中的相關研究進展，為艾灸治療RA的作用機制提供新的研究思路。

類風濕關節炎；程序性死亡因子1；信號通路；病理機制

類風濕關節炎是一種累及多系統的慢性炎癥性自身免疫疾病，目前本病的病因和發病機制尚未完全明確，但T細胞過度活化作為其免疫反應的重要始動環節已成共識[1]。近年來研究發現，程序性死亡因子1及其配體1(PD-1/PD-L1)作為T細胞活化的關鍵負性共刺激分子，在RA等自身免疫和感染性疾病慢性化的病理過程中影響重大[2-3]。本文就近年來PD-1/PD-L1信號通路與RA病理機制研究進展作一綜述，以增強對PD-1/PD-L1信號通路在RA發病機制中重要性的認識，也為RA的臨床研究提供新的思路和治療靶點。

1 PD-1/PD-L1信號通路的研究進展

程序性細胞死亡蛋白1(programmed cell death-1,PD-1)是發現較晚的共刺激分子，其配體分別為程序性細胞死亡蛋白1配體1(PD-L1)和(PD-L2)，均屬CD28/B7家族。PD-1最初在凋亡小鼠T細胞雜交瘤2B4.11克隆中被發現，其結構類似于CD28分子。隨后的研究表明，PD-1的表達與細胞凋亡無關，但與淋巴細胞活化相關[4]。越來越多的研究表明，PD-1/PD-L1通路參與T、B細胞免疫應答,調節并能誘導機體免疫耐受，在自身免疫性疾病、腫瘤免疫、移植免疫及急慢性感染等發生發展中發揮著重要作用[5]。

1.1 PD-1及其配體的生物學特征

PD-1可編碼288個氨基酸，分子量為50～55 kDa的I型跨膜蛋白，由PDCD1基因編碼，定位于人2號染色體上。其胞質區有2個酪氨酸殘基,分別連接著免疫受體酪氨酸抑制基序(ITIM)和免疫受體酪氨酸轉化基序(ITSM)，這一結構提示PD-1是一種具有免疫抑制功能的分子。ITIM可通過酪氨酸磷酸化發揮拮抗抗原受體刺激信號的作用，在免疫應答過程中發揮負性調節作用，主要表達于活化的T、B淋巴細胞、NK細胞、單核以及樹突狀細胞。

PD-1的2個配體即PD-L1(又稱B7-H1，CD274)和PD-L2(又稱B7-DC，CD273)，先后于1999年和2001年被發現，胞外段都有IgC和IgV區。PD-L1基因可編碼290個氨基酸,定位于小鼠19號和人9號染色體上，主要表達于T、B淋巴細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞等組織[6]。PD-1/PD-L1信號與誘導Th1型細胞反應有關，而PD-1/PD-L2信號則主要參與誘導Th2型細胞反應。由于PD-L1比PD-L2表達譜更廣，所以在免疫調控方面PD-1/PD-L1信號通路的作用更受關注。

1.2 膜型PD-1(mPD-1)及PD-L1(mPD-L1)是PD-1/PD-L1的重要分子形式

PD-1/PD-L1信號分子有可溶性和細胞膜型兩種形式。可溶性PD-1及其配體通過循環系統發揮著類似細胞因子的作用，并與膜型分子相互作用共同參與機體免疫調控。而mPD-1和mPD-L1是PD-1/PD-L1信號通路的主要分子形式。在RA患者滑液中，mPD-1/mPD-L1高表達于浸潤的T細胞和巨噬細胞表面，mPD-1主要表達在活化的T細胞表面，且以CD4+T細胞為主，而mPD-L1主要表達于活化的B淋巴細胞CD19+和單核細胞CD14+表面。在活化的T細胞表面，mPD-1與其配體結合后促使免疫受體酪氨酸抑制基序招募SHP-1和SHP-2分子，傳導抑制信號，抑制CD4+T和CD8+T細胞的增殖，降低IL-2、IFN-γ等細胞因子的合成，促進IL-10等細胞因子的分泌，下調炎癥反應程度[7]。

1.3 PD-1/PD-L1信號通路異常與免疫性疾病

機體免疫調節系統是一個復雜的網絡，負性共刺激分子對維持機體免疫耐受起著關鍵作用。協同刺激分子主要分為CD28/B7和TNFR/TNF兩大超家族。近年來B7家族成員不斷擴大，相繼發現了B7-H1(PD-L1)、B7-DC(PD-L2)、B7-H3、B7-H4等新分子[8]。B7家族作為配體在抗原特異性T細胞介導的免疫應答中發揮了關鍵的調控作用。PD-1與PD-L1相互作用引起T細胞停滯于G0/G1期，調節免疫細胞周圍性耐受和炎癥反應程度，但不增加T細胞的死亡率。Fife等[9]在Nature Immunology上發表了關于PD-1在調控自身免疫性疾病(1型糖尿病)中作用機制的文章。也有研究者發現，PD-1及其配體在系統性紅斑狼瘡發病機制中有著重要的作用[10]。PD-1基因敲除小鼠可誘導多種自身免疫性疾病，PD-1作為一種免疫抑制分子在提高免疫細胞外周耐受中發揮著重要作用[11]。在腫瘤的研究中已證實，阻斷PD-1通路能有效地恢復T細胞功能和免疫反應[12]。

2 PD-1/PD-L1信號通路與類風濕關節炎

2.1 T細胞過度活化在調控RA滑膜炎癥中的重要作用

目前研究普遍認為，RA是由T細胞介導的自身免疫性疾病，過度活化的T淋巴細胞是RA免疫病理的重要環節。RA病理過程中，滑膜細胞的異常致炎、類腫瘤樣生長及組織破壞作用與炎癥細胞因子IL-1、TNF-α、OPN和血管內皮生長因子以及抑炎細胞因子IL-4、IL-10之間的失衡有關[13]。當T細胞識別抗原經雙信號激活后，經p56Lck及p59fyn激酶作用促使酪氨酸蛋白分子磷酸化產生激酶活化的級聯反應，異常激活MAPK、JAK-STAT等信號通路，調節相關轉錄因子活性，調控相關基因表達，對滑膜細胞的分泌、增殖和分化產生重要影響。最后導致滑膜組織炎癥、增生和血管翳形成，甚至出現關節骨質破壞、關節變形等一系列典型的臨床表現。

2.2 PD-1/PD-L1是負性調控T細胞活化的關鍵信號分子

T細胞活化作為RA免疫反應重要起始環節，其有效活化需要雙信號刺激。若缺少協同刺激分子提供的第二信號，將導致T細胞無反應性或功能失活。當協同刺激信號過強則會出現免疫細胞的異常激活，誘發自身免疫性疾病[14]。PD-L1通過與T細胞表面PD-1相互作用，顯著抑制T細胞的生物學功能[15]。這一抑制作用依賴于TCR與CD28信號的強度,在最低有效量的TCR信號情況下,PD-L1對T細胞的增殖抑制作用明顯，而在最適量的TCR信號下,僅在沒有CD28協同刺激的情況時,才對T細胞增殖發揮抑制作用[16]。研究還發現，在T細胞活化階段，PI3K/Akt信號通路被激活，并通過提高葡萄糖轉運體的表達水平，增加葡萄糖的吸收和T細胞的代謝，促進T細胞增殖和分泌細胞因子。PD-1通過干擾CD28介導PI3K的激活來抑制Akt磷酸化，從而導致細胞因子合成減少，抑制T細胞存活及增殖[17]。

2.3 PD-1/PD-L1相互作用與RA發病

研究發現，PD-1分子單核苷酸多態性與RA基因易感性有關聯，PD-1.3等位基因A與RA發病密切相關[18]。PD-1基因敲出或缺陷小鼠對外周耐受能力減低，可自發誘導產生多種自身免疫性疾病。也有研究報道，在RA患者滑膜和滑膜液中PD-1+T細胞與PD-L1+單核細胞的數量增加[19]。在未接受免疫抑制治療的RA患者中，其滑膜T細胞和巨噬細胞PD-L1和PD-1呈高表達。Achi等分析44個RA及6個骨關節炎患者的滑膜液及外周血中T細胞PD-1的表達，結果表明RA患者滑膜液T細胞中PD-1呈高表達。也有研究發現，在RA疾病早期患者的血漿中PD-1水平顯著升高，并與疾病活動及影像學改變程度有相關性[20]。而在健康機體中，PD-1/PD-L1通路的激活可最大程度地減少免疫反應對周圍組織的損傷，避免發生自身免疫疾病。

3 艾灸治療RA機制研究

目前RA仍以傳統合成改變病情抗風濕藥物作為一線治療方案,尚缺乏根治和預防的有效措施。近年來，針灸治療RA取得了一定的進展。針灸治療通過調節神經、內分泌、免疫三大系統，能有效地緩解或控制RA的病情。大量臨床報道充分證實了艾灸在治療RA方面的獨特療效，部分研究者還對艾灸治療RA的機理進行了深層次探討。有研究表明，艾灸對實驗性RA動物的下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸(HPAA)功能以及海馬、下丘腦糖皮質激素受體(GR)的表達具有良性調控作用[21-22]。而艾灸的良性調控作用與RA大鼠ACTH、CS含量晝夜節律紊亂有一定的相關性，艾灸可能通過對ACTH、CS節律紊亂進行良性調整，從而發揮抗炎治療作用[23]。局部作用機制的研究主要從滑膜細胞內信號傳導通路、滑膜細胞分泌增殖和滑膜炎癥等方面切入。研究發現，艾灸可能通過調節HPAA功能，從而間接抑制NF-kB炎性信號通路而發揮治療RA的抗炎作用，艾灸對實驗性RA家兔的滑膜細胞MAPKS和JAK-STAT信號通路的異常激活有明顯抑制作用，艾灸還能明顯抑制滑膜細胞的增殖分化及其分泌炎癥因子的能力。此外，艾灸作為一種溫熱刺激還能誘導局部組織大量合成具有細胞保護作用的HSP70[24-26]。

4 結語

綜上所述，RA病理過程中存在多種協同刺激分子異常，T細胞的過度活化作為其免疫反應的重要環節而備受關注。PD-1/PD-L1作為T細胞增殖活化的第二信號通路，通過對T細胞活化的調控參與RA免疫反應等病理過程，但其與RA病理發展的相關性尚待進一步的研究。艾灸治療RA具有明顯的療效，但其作用機制目前仍未完全明了。PD-1/PD-L1信號通路在平衡T細胞活化耐受中的重要作用，已成為研究RA治療的新靶點，有望成為RA免疫干預和治療的新突破。PD-1/PD-L1信號通路的研究不僅對深入揭示艾灸治療RA 的作用原理具有重要意義，也為RA的臨床治療提供了新的靶點，具有重要的臨床意義和價值。

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Rersearch Progress of PD-1/PD-L1 signaling pathway and Rheumatoid Arthritis pathology

REN Ji-gang1, LIU Xu-guang2, LEI Xiao1, NIU Cai-qin1, ZHOU Hai-yan2△

(1.TraditionalChineseMedicinedepartment,affiliatedhospitalofnorthSichuanmedicalcollege,NanchongSichuan637000,China;2.ChengduUniversityofTCM,Chengdu610075,China)

Rheumatoid arthritis (RA) is a kind of autoimmune diseases mediated by T cell.Excessive activation of T cells is one of the important initiating in the immune response,but its exact etiology and pathogenesis is still not fully understood.In recent years, research has shown that a total of stimulating molecules play an important role in the immune regulation.Programmed cell death-1 and its ligands as the key negative regulation molecule for T cell activation, Which plays an important role in the process of RA pathology.This paper reviewed about the research progress of PD-1/PD-L1 signaling pathways on RA pathogenesis.It will provide a new idea for the study of moxibustion for treatment of RA.

RA； PD-1； Signaling Pathmay； Pathomechanism

國家自然科學基金資助項目(81173319)-不同灸法治療RA的抗炎效應及其HSP70分子調控機制研究;國家自然科學基金青年基金項目(81403480)-艾灸調控類風濕關節炎免疫異常的PD-1/PD-L1信號機制研究

任繼剛(1989-)，男，四川南充人，醫學碩士，從事 針灸調節神經-免疫-內分泌疾病的機制研究。

△通訊作者：周海燕(1979-)，女，浙江諸暨人，助理研究員，醫學博士，從事針灸治療類風濕關節炎的基礎研究及經穴效應研究，E-mail：5014296@qq.com。

R392

A

1006-3250(2017)03-0437-03

2016-09-12