程序性死亡蛋白-1/程序性死亡蛋白受體-1在臨床疾病中的研究進展

朱奎璇 官杰

[摘要]程序性死亡蛋白-1（PD-1）/程序性死亡蛋白受體-1（PD-L1）構(gòu)成人體內(nèi)主要的免疫負性調(diào)節(jié)系統(tǒng)，兩者結(jié)合后可阻止T細胞活化，抑制其產(chǎn)生細胞因子，產(chǎn)生免疫逃逸。PD-1/PD-L1在多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用，通過使用PD-1/PD-L1抑制劑增強機體免疫活性以達治愈疾病的目的成為免疫療法中新的研究方向。本文主要就PD-1/PD-L1通路的具體作用機制、在感染性疾病的發(fā)展和腫瘤免疫逃逸中發(fā)揮的作用及PD-1/PD-L1通路的臨床運用作一綜述。

[關(guān)鍵詞]程序性死亡蛋白-1/程序性死亡蛋白受體-1;感染性疾病;腫瘤;免疫抑制

[中圖分類號] R730.51? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1674-4721（2020）5（c）-0040-04

Research progress of programmed death 1/programmed death ligand-1 in clinical diseases

ZHU Kui-xuan? ?GUAN Jie

School of Basic Medicine， Qiqihar Medical University， Heilongjiang Province， Qiqihar? ?161000， China

[Abstract] Programmed death 1 （PD-1）/programmed death ligand-1 （PD-L1） constitutes the major negative immune regulatory system in the human body. The combination of the two can prevent T cell from activating and inhibit it from producing cytokines which cause tumor escape. PD-1/PD-L1 plays an important role in the occurrence and development of multiple diseases. It has become a new research direction of immunotherapy by using PD-1/PD-L1 inhibitors to strengthen immune activity to cure diseases. The paper mainly reviews the specific mechanism of PD-1/PD-L1 action， the effect of PD-1/PD-L1 in development of infectious diseases and tumor immune escape， together with the application of PD-1/PD-L1 in clinical practice.

[Key words] Programmed death 1/programmed death ligand-1; Infectious diseases; Tumor; Immunosuppression

程序性死亡蛋白-1（PD-1）為主要表達于活化T細胞表面的負性共刺激分子，為B7/CD28家族成員，是一種由胞外免疫球蛋白可變區(qū)樣結(jié)構(gòu)域、疏水跨膜區(qū)及胞內(nèi)區(qū)構(gòu)成的Ⅰ型跨膜蛋白[1]。它主要有兩種配體，程序性死亡蛋白受體-1（PD-L1）和程序性死亡蛋白受體-2（PD-L2）。PD-L1主要表達于T細胞、B細胞、樹突狀細胞（DC）、巨噬細胞及骨髓來源肥大細胞，PD-L2在細胞上的表達水平較低。在人體T細胞受體（TCR）識別抗原呈遞細胞（APC）表面的主要組織相容性復(fù)合體（MHC）提呈的抗原肽的同時，T細胞表面的共刺激分子與其存在于APC表面的配體相結(jié)合產(chǎn)生共刺激信號，使T細胞增殖分化并產(chǎn)生細胞因子，介導(dǎo)機體免疫應(yīng)答。而此時，若PD-1及其相應(yīng)配體（主要為PD-L1）在細胞上的表達上調(diào)，雙方結(jié)合發(fā)揮免疫負性調(diào)節(jié)作用，將會阻止T細胞增殖和產(chǎn)生細胞因子，下調(diào)免疫應(yīng)答。故PD-1及其配體（PD-L1）構(gòu)成人體內(nèi)免疫負性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。生理條件下，該免疫負性調(diào)節(jié)通路可在機體內(nèi)形成自身免疫耐受，避免自身免疫病及其導(dǎo)致的組織損傷;病理條件下（慢性感染病、腫瘤等），該通路將會導(dǎo)致T細胞無法發(fā)揮免疫作用，產(chǎn)生免疫逃逸現(xiàn)象，使疾病進一步惡化。

1 PD-1/PD-L1作用機制

PD-1胞內(nèi)區(qū)的免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序（ITSM）和免疫受體酪氨酸活化基序（ITAM）可作為結(jié)合位點，募集酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2，使T細胞表面相關(guān)信號因子去磷酸化，從而抑制T細胞免疫信號[2]。細胞毒T淋巴細胞抗原-4（CTLA-4）阻止蛋白激酶B（Akt）誘導(dǎo)的同時，PD-1/PD-L1通路抑制ITSM磷酸化，兩者共同發(fā)揮作用，可抑制PI3k/Akt/mToR信號通路（PI3k/Akt/mToR信號通路在細胞的生長、增殖及凋亡過程中扮演著重要角色，與惡性腫瘤的發(fā)生也有密不可分的關(guān)系）[3-4]，使抑凋亡基因的表達減少，誘導(dǎo)T細胞凋亡;另外，PD-1/PD-L1通路可激活腫瘤細胞中的Akt/mTo通路，促進腫瘤細胞生長。研究表明[5]，Akt基因重排的非小細胞肺癌患者使用PD-1/PD-L1抑制劑效果較差，這或許也可說明PD-1/PD-L1作用機制與Akt的存在一定關(guān)系。

Patsoukis等[6]發(fā)現(xiàn)當(dāng)PD-1/PD-L1通路發(fā)揮免疫負調(diào)作用時，T細胞不能進行糖酵解及氨基酸代謝，但脂肪酸β氧化率有所升高。故認為PD-1可通過抑制糖酵解及氨基酸代謝，促進脂肪酸β氧化來抑制T細胞的增殖分化。

2 PD-1/PD-L1與感染性疾病

2.1 PD-1/PD-L1與慢性乙型肝炎

乙肝病毒（HBV）感染引起的慢性乙型肝炎是我國目前為止較為嚴重的傳染病之一，部分患者預(yù)后不良將發(fā)展為肝硬化甚至肝癌[7]。HBV DNA載量及丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶（ALT）是診斷HBV的兩個重要指標。王琳等[8]通過研究HBV慢性感染患者外周血CD8+T細胞上PD-L1等物質(zhì)和HBV DNA載量及ALT的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)PD-L1的表達量與二者皆存在正相關(guān)，說明CD8+T細胞上PD-L1的表達量與患者HBV的感染率存在相關(guān)性。孫立華等[9]研究發(fā)現(xiàn)，HBV患者外周血中細胞毒性T細胞（CTL）表面PD-1和PD-L1的表達量明顯高于健康對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。此外，還有研究表明[10]，HBV病毒及其e抗原可以促進PD-1的表達。PD-1或PD-L1任意一項的表達上調(diào)，均可為PD-1/PD-L1通路的結(jié)合提供有利條件，從而造成免疫逃逸的結(jié)果。吳勇等[11]通過使用人PD-L1作為免疫原免疫BALB/c小鼠，獲得八株分泌Anti-PD-L1的單克隆抗體雜交瘤細胞株，部分獲得的抗體（Ab5、Ab6）可抑制人PD-1/PD-L1通路，減少免疫逃逸，且乙肝患者外周血細胞干擾素γ（IFN-γ）的分泌水平可隨著Ab5及Ab6濃度的提高而上升。這表明Anti-PD-L1單克隆抗體對慢性乙肝具有一定的治療潛力和研究價值。

2.2 PD-1/PD-L1與膿毒癥

膿毒癥是由化膿菌感染而引起的全身中毒癥狀，可導(dǎo)致人體重要器官的功能障礙，從而危及生命。該病發(fā)展過程與固有免疫及炎癥反應(yīng)緊密相關(guān)，而中性粒細胞作為固有免疫中的重要成員，其功能失調(diào)將直接影響膿毒癥的轉(zhuǎn)歸和預(yù)后[12]。有實驗證明[13]，膿毒癥患者中性粒細胞上PD-L1的表達升高，可使中性粒細胞凋亡率有所下降，其具體機制與PI3k/Akt通路相關(guān)。中性粒細胞凋亡率降低會使其遷移至膿毒癥感染部位的數(shù)量上升，引起的過度炎癥反應(yīng)會導(dǎo)致一定的器官損傷。以往認為，膿毒癥導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)為患者的主要死因;目前證據(jù)表明[14]，免疫抑制是膿毒癥患者死亡的主要原因。 膿毒癥患者體內(nèi)淋巴細胞上PD-1表達明顯上升，其表達水平與膿毒癥的嚴重程度及預(yù)后有一定關(guān)系。膿毒癥早期，PD-1在T細胞上表達增加可避免機體的過度炎癥反應(yīng)，減少膿毒癥導(dǎo)致的組織器官損傷[15];而隨著T細胞表面過度表達PD-1，免疫細胞功能遭到抑制，誘導(dǎo)T細胞凋亡，IFN-γ與腫瘤壞死因子（TNF）的分泌減少，APC抗原呈遞功能下降，免疫細胞的數(shù)量趨于減少，膿毒癥也將進一步惡化。一直以來，膿毒癥的治療以抗感染抗休克為主，PD-1/PD-L1在膿毒癥病程發(fā)展中的相關(guān)機制為降低膿毒癥死亡率提供了重要的研究方向。

3 PD-1/PD-L1與腫瘤

3.1 PD-1/PD-L1與頭頸部腫瘤

統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示[16]，我國頭頸部腫瘤（主要包括唇癌、口腔癌、咽喉癌及甲狀腺癌）發(fā)病率達225.1/10萬，死亡率達77.5/10萬。PD-1作為T細胞上的負性共刺激分子，與PD-L1結(jié)合后產(chǎn)生的信號通路強度若處于正常水平，對人體免疫功能的抑制作用較弱。腫瘤細胞中PD-1和PD-L1的表達水平受多種細胞因子及信號分子調(diào)控，理論上，若兩者中任意一項表達升高，促使PD-1/PD-L1通路過多形成，將使T細胞免疫功能無法發(fā)揮作用，加劇腫瘤細胞的擴散。研究發(fā)現(xiàn)[17]，多種頭頸部腫瘤患者體內(nèi)皆有PD-1的高表達。有數(shù)據(jù)表明[18]，PD-L1表達為陰性的頭頸部鱗癌（HNSCC）患者其1年內(nèi)遠處轉(zhuǎn)移率為6.8%（4/59），低于PD-L1陽性表達患者的40.0%（4/10），差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），提示PD-L1陽性表達HNSCC患者在1年內(nèi)發(fā)生遠處轉(zhuǎn)移的風(fēng)險更高。以上研究可說明PD-1/PD-L1在頭頸部腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中起著或多或少的作用。而另一方面也可說明，通過抑制PD-1或PD-1L在腫瘤患者體內(nèi)的表達，來下調(diào)PD-1/PD-L1信號通路可以減少T細胞活化抑制，對腫瘤細胞的生長擴散起到剎車作用。

3.2 PD-1/PD-L1與非小細胞肺癌

近年來，肺癌的發(fā)病率在我國腫瘤發(fā)病率排行榜上居于首位[19]，尤其非小細胞肺癌占肺癌總數(shù)85%～90%[20]，其被檢出時多為晚期，傳統(tǒng)手術(shù)治療較難達到理想效果，而免疫療法則成為該類腫瘤治療的最佳選擇。肺癌細胞表面有PD-L1的高表達，其與T細胞表面PD-1結(jié)合后會產(chǎn)生腫瘤免疫逃逸，其機制可能為：①表皮因子生長受體（EGFR）通路誘導(dǎo)PD-L1表達，重構(gòu)腫瘤微環(huán)境[21];②腫瘤相關(guān)成纖維細胞（TAF）通過分泌細胞因子促進PD-L1表達[22];③EML4-ALK融合蛋白可以調(diào)控PD-L1的表達[23]。有學(xué)者認為[24]，PD-1/PD-L1的表達水平處在一個動態(tài)變化的過程中，不同時間點所測得機體PD-1/PD-L1表達水平可能會存在差異，不能完全反映患者整體的實際情況。故PD-1/PD-L1在肺癌患者體內(nèi)測得表達水平的高低，并不能完全作為患者選擇PD-1/PD-L1抑制劑治療的標準。

4小結(jié)與展望

近年來，PD-1/PD-L1成為免疫學(xué)的研究熱點，其與疾病診斷、治療及預(yù)后方面上都有潛在聯(lián)系，有極大的研究價值與拓展空間，尤其在抗腫瘤治療上，PD-1/PD-L1通路抑制藥取得了較好的臨床效果，為免疫療法成為疾病治療的新選擇奠定了基礎(chǔ)。通過在患者體內(nèi)注入PD-L1抗體以阻斷PD-1/PD-L1通路、防止免疫逃逸成為了腫瘤免疫治療的新手段。DC作為抗原提呈細胞，具有誘導(dǎo)初始T細胞活化的能力[25]，可增強機體對腫瘤的特異性免疫應(yīng)答，故或許可將患者體內(nèi)腫瘤細胞上表達的PD-L1提取后，以成熟DC作為PD-L1的載體制備腫瘤疫苗并注入機體，使機體產(chǎn)生PD-L1抗體，以達到阻斷PD-1/PD-L1通路、治療腫瘤的目的。最近研究發(fā)現(xiàn)[26]，PD-1的降解過程有T細胞中E3連接酶（FBXO38）的參與，而在腫瘤浸潤的T細胞中，F(xiàn)BXO38的含量下降，PD-1降解減少，導(dǎo)致大量的PD-1與其受體結(jié)合，T細胞免疫功能受到抑制;而使用CD3和CD28的抗體同時激活T細胞可使FBXO38的轉(zhuǎn)錄先下降后上升，在加入前二者的基礎(chǔ)上再加入白介素-2（IL-2）可進一步提高FBXO38的表達。這一發(fā)現(xiàn)為阻斷PD-1/PD-L1通路提供了新思路，也為腫瘤治療提供了新的靶點。

目前世界上已有制藥公司研發(fā)通過抑制PD-1/PD-L1通路來治療腫瘤的新藥，并已上市，臨床應(yīng)用取得了較好療效。如PD-1的單克隆抗體——抗PD-1人源化IgG單克隆抗體pembrolizumab用于黑素瘤及非小細胞肺癌治療，在一定程度上提高了患者生存率[27]。目前已在多種腫瘤患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了PD-1/PD-L1表達水平的上升，表明PD-1/PD-L1通路抑制劑的應(yīng)用在腫瘤治療領(lǐng)域上將不斷擴寬，但因PD-1/PD-L1通路在人體中可形成自身免疫耐受，長期使用PD-1/PD-L1通路抑制藥可能導(dǎo)致嚴重的自身免疫性疾病，故在使用PD-1/PD-L1通路抑制藥治療腫瘤的患者體內(nèi)找到PD-1/PD-L1發(fā)揮作用的平衡點，減輕副作用也尤為重要。部分腫瘤患者體內(nèi)的PD-1或PD-L1的表達水平無明顯上升趨勢，如在神經(jīng)母細胞瘤的研究中[28]，可能因其特殊的發(fā)病年齡階段（主要發(fā)病于兒童期）以及個體差異，患者免疫機制尚未發(fā)育成熟或缺失所造成，故PD-1/PD-L1通路抑制劑在此類腫瘤治療中發(fā)揮的作用可能不太理想。因PD-1/PD-L1通路抑制劑在疾病中的研究還尚未完全成熟，能治療腫瘤種類范圍仍然受限，且其有一定副作用、價格高昂，故目前國內(nèi)只有小部分腫瘤患者適合選擇這類治療方案。如何將PD-1/PD-L1通路抑制劑廣泛運用于臨床并使其在腫瘤治療上的優(yōu)勢最大化將成為研究人員要進一步解決的問題。

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（收稿日期：2019-11-05? 本文編輯：任秀蘭）

通訊作者：官杰，教授，碩士研究生導(dǎo)師，研究方向：腫瘤免疫