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免疫檢查點對慢性HBV感染者自然殺傷細胞功能的影響

2023-04-29 21:00:14黃俊邵慧娟馬學(xué)鋒于曉輝鄭曉鳳張久聰
臨床肝膽病雜志 2023年8期
關(guān)鍵詞:功能

黃俊 邵慧娟 馬學(xué)鋒 于曉輝 鄭曉鳳 張久聰

摘要:慢性HBV感染的機制尚未完全闡明,HBV可誘發(fā)宿主免疫細胞功能障礙,引起免疫失衡和功能缺陷,這可能是HBV感染慢性化的機制之一。在慢性HBV感染中,自然殺傷(NK)細胞的功能是衰竭的,可能與其細胞表面免疫檢查點分子的表達上調(diào)相關(guān),阻斷免疫檢查點可以恢復(fù)NK細胞的功能。本文將從HBV病原學(xué)、慢性HBV感染機制以及常見免疫檢查點在慢性乙型肝炎中對NK細胞功能的影響等方面進行系統(tǒng)綜述,旨在為慢性HBV感染的治療提供新的思路。關(guān)鍵詞:乙型肝炎, 慢性; 免疫檢查點蛋白類; 自然殺傷細胞基金項目:甘肅省非感染性肝病臨床研究中心項目(21JR7RA017); 中央高校優(yōu)秀青年團隊培育項目(31920220065);第九四〇醫(yī)院拔尖項目(2021yxky002)

Effect of immune checkpoint molecules on the function of natural killer cells in patients with chronic hepatitis B virus infection

HUANG Jun SHAO Huijuan MA Xuefeng YU Xiaohui ZHENG Xiaofeng ZHANG Jiucong?(1. The First Clinical Medical College of Gansu University of Chinese Medicine, Lanzhou 730000, China; 2. Department of Gastroenterology, The 940 Hospital of Joint Logistic Support Force of PLA, Lanzhou 730050, China;3. Department of Gastroenterology, Lanzhou University Second Hospital, Lanzhou 730030, China)

Corresponding authors:ZHANG Jiucong, zhangjiucong@163.com (ORCID:0000-0003-4006-3033); ZHENG Xiaofeng, zhengxf19892013@126.com (ORCID:0009-0002-9660-1224)

Abstract:At present, the mechanism of chronic hepatitis B virus (HBV) infection has not been fully clarified, and HBV can cause immune cell dysfunction, immune imbalance and functional defects in the host, which might be one of the mechanisms of chronic HBV infection. In chronic HBV infection, the functions of natural killer (NK) cells are depleted, which may be associated with the upregulated expression of immune checkpoint molecules on the surface of NK cells, and blocking immune checkpoint molecules can restore the function of NK cells. This article systematically reviews the etiology of HBV, the mechanism of chronic HBV infection, and the effect of common immune checkpoint molecules on functions of NK cells in chronic hepatitis B, so as to provide new ideas for the treatment of chronic HBV infection.

Key words:Hepatitis B, Chronic; Immune Checkpoint Proteins; Natural Killer CellsResearch funding:Gansu Clinical Medical

Research Center for Non-infectious Liver Diseases(21JR7RA017); Project of Excellent Youth Team Training for the Central Universities(31920220065); The Top Project of The 940 Hospital(2021yxky02)

據(jù)世界衛(wèi)生組織估計,全球有2.96億慢性乙型肝炎(CHB)患者,每年有150萬新發(fā)HBV感染者[1],我國有7 000萬HBV感染者,其中有2 000萬~3 000萬CHB患者[2]。每年全球約有70萬人死于HBV慢性感染導(dǎo)致的肝硬化、肝衰竭和肝細胞癌等并發(fā)癥,造成了巨大的醫(yī)療和經(jīng)濟負擔[3]。據(jù)中華醫(yī)學(xué)會肝病學(xué)分會《慢性乙型肝炎防治指南(2019年版)》[4],抗病毒治療可以有效抑制HBV的復(fù)制,從而減少肝臟炎癥性壞死,降低肝硬化、肝細胞癌等肝病的發(fā)病率和致死率。目前臨床上常用的核苷酸類似物(NA)可有效降低血清病毒載量,但盡管長期治療,仍很少實現(xiàn)功能性治愈,宿主免疫細胞抗病毒功能并未完全恢復(fù),且共價閉合環(huán)狀DNA(cccDNA)在肝細胞中持續(xù)存在,停藥后仍會發(fā)生病毒學(xué)復(fù)發(fā)[5]。HBV感染機體后,自然殺傷(NK)細胞是先天性免疫反應(yīng)的主要效應(yīng)細胞,通過細胞毒性作用或產(chǎn)生細胞因子等發(fā)揮抗病毒作用,在慢性HBV感染期間,NK細胞功能受損,這可能有助于病毒的持久感染[6]。免疫檢查點是一類參與免疫系統(tǒng)負調(diào)節(jié)的免疫調(diào)節(jié)蛋白,主要包括程序性細胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1,PD-1)、淋巴細胞活化基因3(lymphocyte-activation gene 3,LAG-3)、T淋巴細胞免疫球蛋白黏蛋白3(T cell immunoglobulin and mucin domain containing protein 3,TIM-3)、T淋巴細胞免疫球蛋白和ITIM結(jié)構(gòu)域(T-cell immunoglobulin and ITIM domain,TIGIT)、自然殺傷細胞2組成員A(natural killer group 2 member A,NKG2A)等,這些免疫檢查點特異性表達在T淋巴細胞、NK細胞等多種免疫細胞表面。近年來大量的研究表明免疫檢查點參與了HBV感染的疾病發(fā)展過程,本文將從HBV病原學(xué)、慢性HBV感染機制以及常見免疫檢查點在CHB中對NK細胞功能的影響等方面進行系統(tǒng)綜述。

1HBV

1.1HBV病原學(xué)及生命周期HBV由包膜和核心顆粒組成,包膜是脂質(zhì)雙層膜,HBsAg嵌入其中,核心顆粒包含3.2 kb的松弛環(huán)狀DNA(rcDNA)、HBcAg和病毒DNA聚合酶。其基因組由四個開放閱讀框組成,負責編碼蛋白。在感染開始時,HBsAg識別肝細胞上的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖,并以低親和力結(jié)合,然后肝細胞表面的牛磺膽酸鈉共轉(zhuǎn)運多肽受體介導(dǎo)病毒進入宿主細胞,病毒包膜和肝細胞膜融合,并將核心顆粒釋放到細胞質(zhì)中,病毒核衣殼移除之后,病毒DNA進入肝細胞的細胞核,rcDNA經(jīng)DNA修復(fù)形成cccDNA,其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可以在宿主細胞中持續(xù)存在。cccDNA作為轉(zhuǎn)錄前基因組RNA以及其他信使RNA的模板,轉(zhuǎn)錄后輸出到細胞質(zhì)翻譯成病毒蛋白,包括HBsAg、HBcAg、HBeAg、DNA聚合酶和乙型肝炎病毒X蛋白,核心蛋白可以構(gòu)建成新的核衣殼,在核衣殼內(nèi),轉(zhuǎn)錄前基因組RNA在病毒DNA聚合酶的作用下逆轉(zhuǎn)錄成新的rcDNA,新的rcDNA可以進入肝細胞核補充cccDNA,也可以與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的包膜蛋白聚集在一起進入分泌途徑,從肝細胞排出到血液中[7-9](圖1)。

1.2慢性HBV感染機制慢性HBV感染的機制尚未完全闡明。在HBV感染中,先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)是控制病毒感染和清除肝內(nèi)炎癥壞死的主要原因,但在慢性HBV感染患者中,宿主的免疫反應(yīng)就像一把雙刃劍,一方面可以破壞被感染的肝細胞來清除HBV,另一方面可以引起肝臟炎癥,加重肝損傷,導(dǎo)致肝纖維化和肝細胞癌[10-11]。Jin等[12]分析了CHB患者外周血中各種免疫細胞亞群的百分比和功能等,發(fā)現(xiàn)CHB患者的外周血免疫細胞存在功能缺陷,尤其是NK細胞和T淋巴細胞。HBV可誘發(fā)宿主免疫細胞功能障礙,引起免疫失衡和功能缺陷,這可能是HBV感染慢性化的機制之一。

NK細胞是維持機體先天性免疫反應(yīng)的主要細胞之一,通過識別和殺死靶細胞并分泌IFN-γ、TNF-α等細胞因子來發(fā)揮作用,根據(jù)NK細胞膜CD56的密度,NK細胞可以被分為兩個亞群,CD56bright和CD56dim,CD56bright NK細胞在受到刺激時產(chǎn)生大量的細胞因子,但細胞毒性較小,相反,CD56dim NK細胞則通過脫顆粒功能殺死靶細胞,但分泌細胞因子的水平相對CD56bright NK細胞較低[13]。

已證實慢性HBV感染中T淋巴細胞功能衰竭是感染慢性化的重要機制,但越來越多的研究[12,14-17]發(fā)現(xiàn),在慢性HBV感染中,NK細胞的功能也是衰竭的,主要表現(xiàn)為NK細胞的頻數(shù)及分泌的細胞因子減少,但細胞毒性作用保持不變,這種現(xiàn)象被一些學(xué)者稱為NK細胞的“功能二分法”,NK細胞的功能二分法有助于HBV的持續(xù)存在。NK細胞的功能受其表面激活或抑制性受體的調(diào)控,近年來,很多研究[18-20]發(fā)現(xiàn)免疫檢查點分子對慢性HBV感染中NK細胞功能也有重要的影響,在慢性HBV感染患者的NK細胞中,免疫檢查點分子NKG2A、PD-1、TIM-3、TIGIT等的表達是上調(diào)的,致NK細胞分泌IFN-γ和TNF-α的能力降低,并參與了肝細胞癌的進展。因此,了解免疫檢查點對慢性HBV感染者NK細胞功能的影響至關(guān)重要。

2免疫檢查點對慢性HBV感染者NK細胞功能的影響2.1NKG2ANKG2A是C型凝集素超家族的成員,是一種單通道Ⅱ型跨膜糖蛋白,含有細胞外凝集素樣結(jié)構(gòu)域,跨膜結(jié)構(gòu)域以及胞內(nèi)段,細胞內(nèi)部分有兩個免疫受體酪氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif,ITIM),參與抑制性信號傳導(dǎo),NKG2A與CD94構(gòu)成異二聚體,NKG2A/CD94的配體有非經(jīng)典的MHC Ⅰ類分子、人白細胞抗原E[21]。慢性HBV感染時,NK細胞上NKG2A的表達上調(diào),Li等[22]分析了活動性CHB患者、非活動性CHB患者和健康對照組的外周血NK細胞上的NKG2A水平,發(fā)現(xiàn)活動性CHB患者的NK細胞NKG2A陽性的百分比比非活動性CHB患者和健康對照組高,且NK細胞NKG2A的表達與血清病毒載量呈正相關(guān),此外,HBV轉(zhuǎn)基因小鼠NKG2A陽性的NK細胞也比對照組小鼠更高,阻斷HBV攜帶小鼠的NKG2A信號可以降低HBV DNA、HBsAg和HBcAg水平。Ma等[23]的研究同樣發(fā)現(xiàn)CHB患者中表達抑制性受體NKG2A的NK細胞百分比增加,阻斷NKG2A可以恢復(fù)NK細胞的功能,且慢性HBV感染期間,HBeAg可以誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T淋巴細胞中IL-10的產(chǎn)生,從而導(dǎo)致NKK2A在NK細胞上的表達增加,進而導(dǎo)致NK細胞的功能障礙。NKG2A/CD94與其配體結(jié)合后,NKK2A中的ITIM被Src家族激酶磷酸化,磷酸化的ITIM負責招募和激活含有SH2結(jié)構(gòu)域的肌醇磷酸酶SHIP-1、SHIP-2以及酪氨酸磷酸酶SHP-1、SHP-2,這些酪氨酸磷酸酶能夠通過去磷酸化作用抑制NK細胞激活受體產(chǎn)生的激活信號,最終引起NK細胞功能障礙[21,24]。

2.2PD-1PD-1于1992年被發(fā)現(xiàn),是一種Ⅰ型跨膜糖蛋白,含有單個細胞外IgV結(jié)構(gòu)域、疏水性跨膜結(jié)構(gòu)域和細胞質(zhì)尾部結(jié)構(gòu)域,其細胞質(zhì)區(qū)域內(nèi)含有ITIM樣基序和免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序ITSM,PD-1的配體是PD-L1或PD-L2[25-26]。Li等[27]從慢性HBV感染者和健康個體的外周血中分離出外周血單個核細胞,用流式細胞術(shù)分析了PD-1在NK細胞上的表達,發(fā)現(xiàn)慢性HBV感染者NK細胞上PD-1的表達顯著高于健康對照組。與李芬[28]的研究結(jié)果一致,此外,慢性HBV感染者NK細胞的頻數(shù)減少與其表面PD-1的表達上調(diào)相關(guān)。PD-1與配體結(jié)合后可以誘導(dǎo)NK細胞的衰竭,當PD-1與其配體結(jié)合后,除了ITIM樣基序參與抑制性信號的傳導(dǎo)外,ITSM結(jié)構(gòu)域中的酪氨酸也會發(fā)生磷酸化并招募SHP-2,阻斷磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)和Ras激活,分別抑制PIP3-AKT-mTOR和MEK-ERK激酶途徑傳遞的活化信號,從而抑制免疫細胞增殖、分化、存活和分泌細胞因子[29]。阻斷PD-1/PD-L1通路可以直接阻斷抑制信號,改善NK細胞的功能和活性,也可以通過調(diào)控T淋巴細胞、調(diào)節(jié)性T淋巴細胞來間接緩解NK細胞的功能抑制[30]。慢性HBV感染者NK細胞表面PD-1的表達上調(diào),導(dǎo)致NK細胞的功能衰竭,但具體的機制需要更多的研究來進一步說明。

2.3TIM-3TIM-3于2002年首次被發(fā)現(xiàn),由氨基末端免疫球蛋白可變結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和細胞質(zhì)尾部組成,其細胞質(zhì)尾部包含5個酪氨酸殘基,與NKG2A和PD-1不同,TIM-3無ITIM樣基序[31]。TIM-3有四個配體,包括半乳糖凝集素9、癌胚抗原細胞黏附分子1、高遷移率族蛋白B1和磷脂酰絲氨酸[32]。在慢性HBV感染中,TIM-3在許多免疫細胞中表達上調(diào),如細胞毒性T淋巴細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞和NK細胞等,TIM-3的表達上調(diào)常伴有上述免疫細胞的功能受損,而抑制TIM-3能部分恢復(fù)上述細胞的免疫功能,從而促進病毒的清除[33]。Ju等[34]采用流式細胞術(shù)檢測CHB患者、健康對照組和脂肪性肝病患者外周血NK細胞中的TIM-3表達,發(fā)現(xiàn)與健康對照組和脂肪性肝病患者相比,CHB患者NK細胞中的TIM-3表達顯著增加,并在被HBV載體轉(zhuǎn)染的NK92細胞和HBV轉(zhuǎn)基因小鼠肝臟分離的NK細胞中也檢測到TIM-3表達增加,提示HBV感染可以上調(diào)NK細胞中的TIM-3表達;研究者還使用抗體阻斷了CHB患者外周血NK細胞上TIM-3信號的傳導(dǎo),發(fā)現(xiàn)NK細胞的細胞毒性增加,分泌IFN-γ增多,認為TIM-3表達上調(diào)反過來可以抑制CHB患者NK細胞的功能,阻斷TIM-3信號可以使NK細胞的功能恢復(fù)。目前,TIM-3導(dǎo)致慢性HBV感染NK細胞功能衰竭的機制尚未完全可知。有研究[35-36]顯示,TIM-3的配體磷脂酰絲氨酸與TIM-3結(jié)合可以抑制NK細胞的活化,磷脂酰絲氨酸促進了TIM-3酪氨酸殘基的磷酸化,然后TIM-3與PI3K p110競爭性的結(jié)合p85,抑制下游的AKT-mTOR信號傳導(dǎo)從而導(dǎo)致NK細胞功能衰竭。此外,HBV感染還可以增強肝細胞表面半乳糖凝集素9的表達,半乳糖凝集素9與NK細胞表達的TIM-3結(jié)合而抑制NK細胞的殺傷功能,減少IFN-γ的產(chǎn)生,并促使其發(fā)生凋亡,可能為HBV感染誘導(dǎo)肝臟NK細胞免疫耐受的機制之一[37-38]。

2.4TIGITTIGIT最早于2009年被確認為一種新型免疫檢查點,TIGIT是CD28家族的一個新成員,可表達于幾乎所有T淋巴細胞亞群及NK細胞表面,可以抑制T淋巴細胞和NK細胞的激活[39]。TIGIT由位于細胞外的IgV結(jié)構(gòu)域、單通道跨膜段、胞內(nèi)段三部分組成,其胞內(nèi)段除了ITIM樣基序,還有免疫球蛋白酪氨酸尾樣基序[40-41]。TIGIT的配體主要包括CD155、CD112等,其中,CD155與TIGIT的親和力最大[42-43]。TIGIT與配體的相互作用可以導(dǎo)致免疫球蛋白酪氨酸尾樣基序的磷酸化,并與生長因子受體結(jié)合蛋白2結(jié)合,招募SHIP-1抑制PI3K/MAPK信號傳導(dǎo),阻斷核因子-κB的活化,進而抑制NK細胞的細胞毒性[44-45]。Yu等[20]使用流式細胞術(shù)分析了TIGIT和TIM-3在健康供體、CHB、HBV相關(guān)肝硬化和HBV相關(guān)肝細胞癌患者的表達,發(fā)現(xiàn)在HBV相關(guān)疾病中,TIGIT和TIM-3在NK細胞上的表達增高,TIGIT和TIM-3具有一定比例的共表達,且參與了NK細胞的功能衰竭。在HBV攜帶小鼠模型中,NK細胞上TIGIT的表達顯著上調(diào),阻斷TIGIT后顯著降低了小鼠模型血清HBsAg水平,且HBsAg轉(zhuǎn)陰率增高,阻斷TIGIT可以增加肝臟中NK細胞的數(shù)量并增強其分泌細胞因子的功能[46]。

2.5唾液酸結(jié)合免疫球蛋白樣凝集素(sialic acid binding immunoglobulin-like lectin,Siglec)-7/9Siglec屬于Ⅰ型凝集素家族的免疫調(diào)節(jié)性唾液酸結(jié)合受體,Siglec在多種免疫細胞上表達,大多數(shù)Siglec是抑制性受體,如Siglec-7、Siglec-9等。與NK細胞的抑制性受體NKG2A、PD-1等類似,Siglecs在其細胞質(zhì)尾部也包含一個或多個ITIM樣基序,與配體結(jié)合后,ITIM被Src家族激酶磷酸化,招募并激活酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2進而發(fā)揮抑制作用[47]。在慢性HBV感染中,NK細胞Siglec-7的表達明顯下調(diào),HBV相關(guān)肝硬化患者的疾病進展與Siglec-7陽性NK細胞頻數(shù)降低有關(guān)[48]。Zhao等[49]用流式細胞術(shù)評估了Siglec-9在慢性HBV感染者外周血NK細胞上的表達,發(fā)現(xiàn)HBV感染者Siglec-9陽性的NK細胞頻數(shù)下降,且與病毒復(fù)制呈負相關(guān),此外,阻斷HBV感染患者NK細胞上的Siglec-9可增加NK細胞分泌IFN-γ、TNF-α和CD107a脫顆粒能力。雖然目前的研究證明Siglec-7/9參與了慢性HBV感染,但其對NK細胞功能的影響仍需要更多的實驗研究來進一步闡明。

2.6LAG-3LAG-3于1990年被發(fā)現(xiàn),是一種Ⅰ型跨膜蛋白。LAG-3主要作用是抑制T淋巴細胞的活化和增殖,同時抑制Treg的功能,LAG-3的結(jié)構(gòu)與CD4具有同源性,通過與CD4競爭性結(jié)合人白細胞抗原Ⅱ類來抑制T淋巴細胞功能[50]。雖然LAG-3也在活化的NK細胞上表達,但其對NK細胞的調(diào)控作用尚未得到明確[47]。Narayanan等[51]用流式細胞術(shù)評估IFN-α對健康供體外周血NK細胞的影響,發(fā)現(xiàn)暴露于IFN-α的NK細胞表面LAG-3的表達增加,使用抗體體外抑制NK細胞上的LAG-3信號后,細胞因子IFN-γ、TNF-α、MIP-1α和MIP-1β的分泌顯著增加,但并不影響NK細胞的細胞毒性活性,因此他們認為LAG-3可能是成熟NK細胞的負調(diào)節(jié)因子,目前需要更多的研究來進一步明確LAG-3對NK細胞的作用。

在慢性HBV感染中,關(guān)于NK細胞的功能及其調(diào)節(jié)機制的研究結(jié)果仍然存在爭議,Wang等[52]認為HBV的持續(xù)感染和導(dǎo)致肝損傷的原因可能是由于NK細胞的過度反應(yīng),包括分泌的促炎細胞因子增多和細胞毒性增加,而免疫檢查點與其配體結(jié)合抑制NK細胞的功能則可作為保護慢性HBV感染者免受嚴重肝損傷治療的新靶點。因此,需要進行更多的研究來探索NK細胞功能在慢性HBV感染中的作用以及其功能失調(diào)的機制。

3小結(jié)與展望

為治療慢性HBV感染,目前臨床上所使用的藥物主要為NA和IFN-α。NA是阻斷DNA合成的直接抗病毒藥物,可有效降低HBV DNA;IFN-α則通過多種機制產(chǎn)生抗病毒作用,包括直接抑制受感染細胞中的RNA和蛋白質(zhì)的產(chǎn)生,并通過阻斷核衣殼的組裝來抑制HBV DNA復(fù)制,還可以激活NK細胞和靶向HBV感染的T淋巴細胞,因此,在極少部分患者中,IFN-α治療可治愈感染,但相比之下,NA僅能抑制HBV基因組復(fù)制,對免疫反應(yīng)或cccDNA的持續(xù)存在影響很小,并不能治愈感染[53]。為完成世界衛(wèi)生組織提出的2030年前實現(xiàn)全球肝炎消除的目標,許多研究者一直在探索治療CHB的新方案,免疫治療也成為治療CHB探索的一個新方向。Envafolimab(ASC22)是一種皮下注射的針對PD-L1的單克隆抗體,在我國,ASC22正在開發(fā)用于治療CHB和各種實體瘤[54-55]。雖然目前慢性HBV感染者免疫功能調(diào)節(jié)的機制尚未完全闡釋清楚,但是伴隨著免疫檢查點在慢性HBV感染中的研究深入,將為臨床治療提供更多的實驗數(shù)據(jù)和理論支持,終將迎來更多能有效治療慢性HBV感染的藥物。

利益沖突聲明:本文不存在任何利益沖突。作者貢獻聲明:黃俊完成論文的選題、寫作及文獻資料的分析;邵慧娟、馬學(xué)鋒參與文獻資料的分析;鄭曉鳳、張久聰參與校稿;于曉輝、張久聰指導(dǎo)并修改論文。

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收稿日期:2022-11-01;錄用日期:2022-12-18

本文編輯:朱晶

引證本文:HUANG J, SHAO HJ, MA XF,? et al. Effect of immune checkpoint molecules on the function of natural killer cells in patients with chronic hepatitis B virus infection[J]. J Clin Hepatol, 2023, 39(8): 1932-1938.

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