免疫檢查點抑制劑相關毒性的機制及其治療的研究進展

樊劍 趙家義 韓一平

海軍軍醫大學附屬長海醫院全科醫學科，上海200433

近年來免疫檢查點抑制劑(immune checkpoint inhibitors，ICIs)發展十分迅速，在腫瘤治療中的地位日益突出，顯著延長腫瘤患者的生存時間。其關鍵機制是特異性結合PD-1/PD-L1或CTLA-4靶點，破壞腫瘤免疫耐受，激活淋巴細胞和免疫細胞從而殺滅腫瘤細胞。其一旦產生應答，有實現腫瘤長期控制的可能，但同時也伴發相關毒性反應。然而，ICIs相關毒性的機制還尚未完全明了，故了解其機制并早診斷和早治療仍是降低毒副反應發生的重要措施。本文將對ICIs相關毒性的臨床表現、發生機制及其治療的研究進展進行綜述。

1 ICIs與其相關毒性的臨床表現

ICIs是一類新型的抗腫瘤藥物，其作用機制是通過特異性結合PD-1/PD-L1或CTLA-4靶點，解除免疫檢查點的抑制作用，使機體的免疫細胞得到激活，從而達到殺滅腫瘤細胞的作用[1]。免疫療法已成為包括部分肺癌在內的各種惡性腫瘤的一線治療方案，且隨著其治療適應癥的不斷擴大，ICIs臨床應用將變得愈加普遍。然而，激活的免疫系統也可能會累及正常的組織器官，而引起相關的毒副反應，稱之為免疫檢查點抑制劑相關毒副反應(immunocheckpoint inhibitors related adverse effects，ir AEs)[2]。ir AEs在發生時間上與傳統抗腫瘤藥物有著顯著差異，一般而言，不同部位的發生率為皮膚毒性＞胃腸道毒性＞肝臟毒性＞腎毒性＞肺毒性＞內分泌毒性。ir AEs可于給藥后數周至數年內發生[2-3]，故密切觀察并隨訪患者在治療中和治療后可能出現的相關不良反應十分重要。研究發現ICIs相關皮膚毒性的發生率為34%～45%，其臨床表現為斑丘疹和瘙癢，嚴重的皮膚不良反應包括Stevens-Johnson綜合征和中毒性表皮壞死松懈癥等[4]；ICIs相關消化系統毒性，如腹瀉發生率為12.1%～35.4%；結腸炎發生率為0.7%～9.1%，結腸炎可伴有腹痛、便血、發熱或其他胃腸道癥狀[5]；ICIs相關肝臟毒性的發生率為5%～10%，臨床表現大多數為小葉性肝炎[6-7]；ICIs相關腎臟毒性的發生率為9.9%～29%，絕大多數表現為急性腎小管間質性腎炎[8]；ICIs相關肺毒性的發生率為2%～5%，早期癥狀為非特異性，如咳嗽、呼吸困難、低氧血癥[3，9]；ICIs相關內分泌毒性，其中甲狀腺功能減退和甲狀腺功能亢進的發生率分別為5%～8%和3%[10]；垂體炎的發生率為1%～17%[11]；Ⅰ型糖尿病發生率約為1%[12]；而ICIs相關腎上腺功能不全或腎上腺炎是罕見的并發癥之一[13]。近年來隨著關于ICIs的研究不斷深入，在ir AEs的發生機制和相關治療等方面取得了許多進展，現綜述如下。

2 ICIs相關毒性發生機制的研究進展

2.1 ICIs相關肺毒性的發生機制 ICIs相關肺毒性的發生中位期為用藥后3個月，一般為1個月至2年[2-3，14]。危險因素包括發病時間不足2個月、病情嚴重、既往放療史合并肺部疾病者可能增加免疫相關肺毒性的發生率[15-17]。早期臨床表現要與疾病進展、假進展、感染、肺栓塞以及共存腫瘤疾病的加重相鑒別[3]。HRCT是診治關鍵，影像可表現為非特異性間質性肺炎、機化性肺炎和過敏性肺炎，常累及下葉[17-18]，而其他如結節樣病變和胸膜積液較少見[2]，支氣管肺泡灌洗有助于診斷[19]。組織學表現為機化性肺炎(多以CD4+為主的淋巴細胞群)、彌漫性肺泡損傷和肉芽腫性炎癥，盡管其中一些表現與早期肺纖維化相似，但肺炎產生多數是可逆的[3，17]。

2.1.1 CTLA-4抑制劑相關肺毒性發生機制 CTLA-4是活化T細胞表面的一種跨膜受體。研究表明，CTLA-4常在T細胞激活時表達并參與激活T細胞內固有信號級聯，通過PI3K NF-κB和MAPK等交叉效應通路抑制IL-2產生、T細胞增殖和誘導細胞周期阻滯，從而調節細胞擴散和凋亡[20]。CTLA-4抑制劑可導致調節性T細胞功能障礙并影響其在引流區域淋巴結中的激活，從而導致ICIs相關肺毒性。

2.1.2 PD-1抑制劑相關肺毒性發生機制 有研究表明PD-1抑制劑可導致調節性T細胞功能異常并產生病理性自身抗體，在基因敲除小鼠和患者中均是如此[21]。有學者在小鼠實驗中發現在肺樹突狀細胞上表達PD-L2，肺間質巨噬細胞和肺泡上皮細胞上表達排斥導向分子b(RGMb)，其中PD-L2與RGMb相互作用時，可能通過非特異性免疫活性促進小鼠呼吸免疫耐受所需的原始T細胞擴增[22-23]。2.2 ICIs相關胃腸道毒性的發生機制 ICIs相關胃腸道毒性是最常見的ir AEs之一。腹瀉是胃腸道毒性最常見的臨床表現，結腸炎則是最嚴重的并發癥。結腸炎可發生在使用ICIs之后的任何時間，典型的發病時間大約是用藥后6～7周，抗PD-1較抗CTLA-4發病晚[24]。在組織病理學檢查中，雖然隱窩上皮細胞凋亡是診斷ICIs結腸炎的必要條件，但非ICIs藥物相關的結腸炎也可以導致類似的凋亡，因此，了解使用ICIs史對診斷ir AEs必不可少。ICIs相關結腸炎的組織學特征是黏膜水腫伴有中性粒細胞(包括隱窩炎和隱窩微膿腫)和/或淋巴細胞(特別是浸潤固有層)浸潤[23]。

Schubert等[25]研究發現CTLA-4基因位點的遺傳突變會導致調節性T細胞中CTLA-4表達的缺失，破壞了機體的正常免疫機制，使大多數患者產生胃腸道癥狀如腹瀉等。Liu等[26]也認為CTLA-4和PD-1基因的多態性與炎癥性腸病相關。此外，腸道菌群可能亦是一個關鍵的危險因素。Chaput等[27]通過16S r RNA基因測序對26例使用ipilimumab患者的糞便微生物菌群分析發現，結腸炎的發生率和患者總體生存期與糞便厚壁菌門(尤其是糞便細菌屬)的相對豐度成正相關。

2.3 ICIs相關肝毒性的發生機制 ICIs相關肝毒性的發生時間隨用藥種類不同而變化，單藥(如nivolumab)發生時間是14.1周(1.9～25.1周)，而聯合用藥(如ipilimumab+nivolumab)發生時間為7.4周(2.1～48周)，且毒性持續時間延長[28]。ICIs相關肝毒性通常無臨床癥狀，由于肝細胞是免疫介導損傷的細胞靶點，大多數情況下小葉性肝炎是ICIs相關肝損傷的主要表現[29-30]。由于ICIs相關肝毒性發病隱匿，一般可通過服藥后定期監測肝功能來診斷，如天冬氨酸轉氨或丙氨酸轉氨酶升高可鑒別診斷[4]。PD-1抑制劑和CTLA-4抑制劑相關肝毒性在組織學上略有不同，但均與小葉性肝炎有關[30]。前者可觀察到肉芽腫性肝炎，表現為肝小葉內存在由組織細胞和T細胞聚集組成的纖維蛋白環肉芽腫[31-32]；后者可觀察到顯著的靜脈周圍損傷和內皮炎[32]，其中內皮炎病理表現為內皮損傷的血竇和小靜脈中淋巴細胞的活躍募集[33]。研究報道表明，PD-1抑制劑和CTLA-4抑制劑導致肝臟損傷所募集的淋巴細胞群亦可能不同，比如CTLA-4抑制劑肝損傷患者其肝臟淋巴細胞浸潤主要由CD8+T細胞組成，而PD-1抑制劑患者的肝臟淋巴細胞CD8∶CD4細胞比例均勻，這些細微的差異對于研究ICIs相關性肝毒性的機制是有指導意義的[30]。

2.3.1 PD-1/PD-L1抑制劑相關肝毒性的發生機制 PD-1/PD-L1通路對肝臟內的免疫調節具有重要作用，通過調節CD8+T細胞的活化和凋亡來維持機體的耐受性。在PD-1/PD-L1抑制劑治療的患者中，可以發現其肝臟炎癥的閾值可能會降低，從而導致局部T細胞激活和潛在的肝細胞毒性[34]。

2.3.2 CTLA-4抑制劑相關肝毒性的發生機制 CTLA-4的功能與維持肝臟內的耐受性有關，大量研究表明CTLA-4基因多態性與原發性肝自身免疫性疾病(如原發性膽道膽管炎和自身免疫性肝炎)之間存在關聯[35-36]。Schubert等[25]在遺傳性CTLA-4缺乏癥動物模型和顯性CTLA-4單倍體缺乏癥的人類研究中發現了一種包括肝臟浸潤在內的多系統參與的免疫失調綜合征。自身免疫性肝病與調節性T細胞的數量和功能缺陷有關，而CTLA-4是維持調節性T細胞的必要T細胞亞型[22]。因此，抑制CTLA-4后使調控性T細胞功能的降低可能導致ICIs相關肝炎產生。

2.4 ICIs相關內分泌毒性的發生機制 已有大量文獻認為PD-1/PD-L1抑制劑和CTLA-4抑制劑與甲狀腺功能障礙、垂體炎、Ⅰ型糖尿病和腎上腺功能不全等內分泌疾病存在廣泛聯系。

2.4.1 ICIs相關甲狀腺毒性 ICIs相關甲狀腺毒性初期可表現為甲狀腺炎，后因腺體的炎性損傷而表現為甲狀腺功能減退[10]。與其他產生不同抗體的甲狀腺疾病不同，CTLA-4抑制劑和PD-1/PD-L1抑制劑均可發生原發性甲狀腺功能障礙。甲狀腺毒性的潛在分子機制有待進一步研究。Morris等[37]在使用CTLA-4抑制劑后發現腫瘤小鼠不僅出現自身免疫性甲狀腺炎，并且伴有調節性T細胞功能異常。同樣，PD-1/PD-L1通路阻斷也會導致自身抗體的形成，KEYNOTE-001研究中表明約80%的甲狀腺相關毒性患者均有自身抗體呈陽性[10]。由此可以推測PD-1抑制劑也可通過形成單克隆抗體直接與甲狀腺細胞結合導致甲狀腺功能障礙，使其免疫耐受功能降低，形成自身免疫性甲狀腺炎[11]。

2.4.2 ICIs相關垂體毒性 ICIs相關垂體毒性是一種罕見的ICIs并發癥。ICIs相關垂體炎可能伴有繼發性腎上腺皮質功能不全，若發生腎上腺皮質危象，患者可能會出現生命危險[38]。70%的ICIs相關垂體炎患者存在包括促甲狀腺激素、促性腺激素和促腎上腺皮質激素等激素不足，其臨床表現為頭痛、疲勞、惡心、厭食和體溫降低等[39]。ICIs相關垂體炎的潛在機制尚不明確。研究發現在健康小鼠垂體組織中有CTLA-4蛋白表達，故通過抑制CTLA-4而激活垂體T細胞浸潤、增殖和分泌炎性細胞因子，從而進一步促進垂體免疫應答導致垂體炎[40]。此外，由于正常垂體組織中存在CTLA-4蛋白而激活的抗體依賴補體亦可能導致Ⅱ/Ⅳ型混合超敏反應的發生[41]。

2.4.3 ICIs相關性糖尿病 ICIs相關性糖尿病是PD-1/PD-L1抑制劑治療過程中較為嚴重的并發癥，甚至可能導致死亡。動物實驗證明先天遺傳或通過藥物抑制PD-1/PDL1可能會增加糖尿病的發生率[42]。Rajasalu等[43]發現胰島細胞可表達PD-L1，其CD80位點(PD-L1另一個結合位點)與PD-1結合后可對效應T細胞產生免疫抑制作用。PD-1抑制劑則阻斷PD-1與PD-L1相結合，導致細胞毒性T細胞抑制信號的下調，從而破壞胰島細胞自身免疫功能[44]。

2.4.4 ICIs相關腎上腺毒性 ICIs相關腎上腺毒性包括腎上腺功能不全或腎上腺炎亦是罕見的內分泌并發癥[13]，相關報道提示自身免疫性腎上腺炎的發生率僅有0.7%，腎上腺炎的發生可能與CTLA-4和PD-1/PD-L1的共同阻滯有關，具體發生機制目前不詳[45]。

2.5 ICIs相關皮膚毒性的發生機制 皮膚毒性是最常見的ir AEs，其臨床表現為斑丘疹和瘙癢。嚴重的皮膚不良反應包括Stevens-Johnson綜合征和中毒性表皮壞死松懈癥等。與PD-1抑制劑治療相比，CTLA-4抑制劑的皮膚毒性反應發生更為常見[4]。ICIs相關皮膚毒性反應機制與PD-1/PDL1和CTLA-4受體阻斷介導的T細胞活化相關[46]，但目前仍不明確。

2.6 其他毒性反應 ICIs相關毒性反應還包括：(1)腎臟毒性，其發生率為9.9%～29%，其發病機制可能是正常組織對T細胞耐受下降，NSAIDS、PPIs及ICIs增加特異性T細胞活化以及自身抗體產生等[8]；(2)血液學毒性，其發生率在0.06%～3.8%，包括血液惡質病、再生障礙性貧血[47]和獲得性血友病[48]等，有研究認為發病機制可能是由B細胞和T細胞組成的淋巴細胞浸潤，以及大量的細胞毒性CD8+細胞的侵襲導致[49]；(3)心臟毒性包括心肌炎、心包積液、心律失常等，發生率較低，具有高致死性，其機制可能是CTLA-4和PD-1通路介導的心臟免疫耐受的破壞和/或以腫瘤和心臟共有的抗原為目標的T細胞的擴增[50]；(4)神經毒性，包括中樞性(垂體炎、腦炎、腦膜炎等)和外周性(周圍神經病、重癥肌無力、炎性肌病等)[49，51]，其發生率為3.8%～12.0%[52]，其發生機制可能是觸發了機體預先存在的低濃度自身抗體，類似于自身免疫性疾病[53]。以上ICIs相關毒性的發生機制尚不明確，具體機制仍需進一步研究。

3 ICIs相關免疫毒性的治療進展

隨著ir AEs的發生機制研究取得重大突破，其治療方法也取得新的進展。

3.1 ICIs相關肺毒性的治療 肺毒性治療時機和手段取決于疾病的嚴重程度和ICIs相關肺炎分類依據[4]，包括停止ICIs治療、對癥治療和皮質類固醇激素[7，28，54-55]。ESMO指南中ICIs相關肺炎分級標準如下。1級：胸片顯示肺部僅發生磨玻璃樣改變，非特異性間質性肺炎；2級：出現輕中度并發癥，如呼吸困難、咳嗽、胸痛等；3級或4級：出現嚴重的并發癥，如新出現的或加重的機體缺氧、危及生命的呼吸困難、ARDS等[4]。對應治療策略包括：1級ICIs相關肺炎，約30%患者需要對癥治療直至完全治愈；2級ICIs相關肺炎的特征是輕度呼吸困難和咳嗽，可通過口服皮質類固醇激素，持續使用至癥狀緩解至少1個月；3級和4級ICIs相關肺炎，約20%～40%患者需要住院治療，并需要高劑量靜脈內使用皮質類固醇激素治療。激素無效者可使用英夫利昔單抗、霉酚酸鹽、環磷酰胺、托西珠單抗和IL-1靶向藥物。Naidoo等[3]和Santini等[56]研究認為在發生1級或2級肺炎后，需謹慎使用ICIs，其原因在于肺炎的復發率高達25%～33%。此外，ICIs與放療的關系尚不明確，KEYNOTE-001和PACIFIC試驗表明，NSCLC放療后使用ICIs導致的肺毒性發生率明顯高于單獨放療，而3級或3級以上嚴重肺炎的發生率保持不變。目前兩者之間關系仍需進一步研究證實[57]。

3.2 ICIs相關胃腸道毒性的治療 ESMO指南[4，7]建議對輕度反應進行對癥治療，包括低纖維飲食、口服補液和洛哌酰胺等治療措施。若出現了嚴重的癥狀或對癥治療無效，則需要進行結腸鏡或回腸鏡檢查[4]，進一步確定治療方案。口服強的松龍或布地奈德適用于較輕的ICIs相關胃腸道毒性患者，而靜脈注射甲基強的松龍則適用于較嚴重的ICIs相關胃腸道毒性患者[4，7]。ICIs應長期使用至癥狀完全緩解。若糖皮質激素沒有明顯的改善作用，一般建議使用英夫利昔單抗[4，7]，Abu-Sbeih等[58]研究表明早期使用ICIs可以得到更好的治療結果。目前尚缺乏臨床證據表明預防性使用皮質激素可以預防胃腸道毒性。

3.3 ICIs相關肝毒性的治療 ICIs相關肝毒性的治療包括停止ICIs并使用高劑量皮質類固醇激素治療，有時可輔以二線免疫調節劑如霉酚酸酯或他克莫司[59]。嚴重患者可使用抗胸腺細胞球蛋白治療[60]。值得注意的是，咪唑硫嘌呤僅是用于自身免疫性肝炎誘導緩解，而不是ICIs相關肝毒性的一線治療用藥[61]。

3.4 ICIs相關內分泌系統毒性治療

3.4.1 ICIs相關甲狀腺中毒治療 所有患者均應進行甲狀腺功能和甲狀腺抗體的檢查，同時應排除垂體炎，對于有癥狀的甲狀腺功能減退患者可在不中斷ICIs的情況下用左甲狀腺素治療，而對于有癥狀的甲狀腺功能亢進可能需要停止ICIs治療，并使用β-受體阻滯劑和卡咪唑[6]。一旦癥狀緩解后，可在使用抗甲狀腺激素藥物的同時重新開始使用ICIs治療。50%的ICIs相關甲狀腺毒性可能是自限性的，但若在PD-1抑制劑治療后發生甲狀腺功能減退，則需要終生使用甲狀腺素替代治療[62]。

3.4.2 ICIs相關垂體中毒治療 根據CTCAE標準，存在2級及以上毒性的患者應及時停用ICIs并酌情使用皮質類固醇激素治療，可通過靜脈輸入激素減輕皮膚毒性反應或嚴重的腎上腺功能減退等不良反應。如果癥狀仍無法緩解，可使用相對應的激素替代治療。在癥狀控制后，大多數患者可以重新使用ICIs治療，但同時需要長期使用包括皮質類固醇激素在內的各種內分泌激素替代治療[6]。

3.4.3 ICIs相關Ⅰ型糖尿病治療 使用糖皮質激素預防ICIs相關Ⅰ型糖尿病的療效尚不確切，且激素可能影響血糖穩定而不利于預后。一旦使用胰島素且患者血糖穩定后，可以考慮重新接受ICIs治療[6]，并且在治療期間應監測血糖。

3.5 其他系統毒性治療 ICIs相關腎上腺功能不全治療應在篩查全垂體軸的基礎上進行，同時結合檢查結果對癥治療[15]。ICIs相關皮膚毒性治療大多數情況下是局部使用類固醇激素和抗組胺劑，并繼續使用ICIs治療，對于嚴重皮膚毒性應停藥。ICIs相關腎臟、血液、心臟、神經等系統毒性治療手段主要包括停藥、糖皮質激素，并邀請相關專科醫師進行會診，進一步確定具體治療措施。

4 展望

目前對ICIs的臨床應用和研究發展迅速，尤其是在其相關毒性機制方面有了突飛猛進的進展，如肺、甲狀腺、胰腺等臟器首先受到PD-1抑制劑的影響較明顯，而腸道、垂體等臟器首先受到CTLA-4抑制劑的影響較明顯，兩者的共同機制均表現是調節性T細胞功能障礙。此外，PD-1抑制劑常會產生自身抗體，CTLA-4抑制劑介導激活腦垂體補體亦是一個重要機制。目前我們對ir AEs的認識尚不充分，但許多分子生物學和生物表型研究都進一步揭示了ir AEs的發生機制，這也有利于臨床醫師更安全的使用ICIs以達到療效的最大化。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突