PD-1及其配體表達異常與動脈粥樣硬化的關(guān)系研究進展

馬婷婷，肖廣輝，諸葛欣

(天津醫(yī)科大學總醫(yī)院，天津市老年病學研究所，天津300052)

程序性細胞死亡因子1(PD-1)是新近發(fā)現(xiàn)的一種新的介導負性調(diào)控信號的共刺激分子受體，在激活的T細胞、B細胞和一些髓樣細胞上表達，表現(xiàn)對激活后T、B細胞炎癥程度的下調(diào)和炎癥范圍的限制［1］，其配體包括 PD-L1 和 PD-L2。研究［2］發(fā)現(xiàn)，PD-1與其配體結(jié)合后能介導免疫細胞周圍性耐受，下調(diào)其炎癥反應程度。PD-1/PD-Ls路徑與免疫耐受、自身免疫型疾病、腫瘤、急慢性感染等密切相關(guān)。因動脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展與炎癥及免疫反應有密切聯(lián)系，故PD-1及其通路與動脈粥樣硬化間關(guān)系的研究較多?，F(xiàn)將近年來國內(nèi)外有關(guān)PD-1及其配體與動脈粥樣硬化關(guān)系的研究進展情況作一綜述。

1 PD-1及其配體的結(jié)構(gòu)與功能

PD-1最初是從凋亡的小鼠T細胞雜交瘤2B4.11克隆出來［3］，其結(jié)構(gòu)類似于 CD28分子。隨后的研究表明PD-1及其配體是CD28/B7超家族成員，廣泛表達于各種組織。PD-1亦稱CD279，屬于免疫球蛋白超家族成員，是一種相對分子質(zhì)量為55 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，以單體的形式存在于細胞表面，其序列與其他共刺激分子(CTLA-4、CD28、ICOS)相比，有21%～33%的同源性［4］。PD-1是由細胞外IgV結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域、以酪氨酸為信號基序的胞內(nèi)信號構(gòu)成［5］。PD-1的胞質(zhì)區(qū)尾部含有2個酪氨酸殘基，N端酪氨酸殘基參與構(gòu)成免疫受體酪氨酸抑制基序(ITIM)，C端酪氨酸殘基則參與構(gòu)成免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(ITSM)，其中ITSM高度保守，提示其具有重要功能;當PD-1與其配體結(jié)合時，ITSM發(fā)生磷酸化，招募酪氨酸磷酸酶 SHP-1和SHP-2，使下游的效應分子(如磷脂酰肌醇化酶3，PI3K)去磷酸化，去磷酸化的PI3K不能活化絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，從而限制T細胞的活化、增殖與存活［6］。活化的T細胞、B細胞、單核細胞、樹突狀細胞可誘導PD-1表達并明顯限制適應性免疫反應的持續(xù)時間和程度［7］。

PD-1配體包括PD-L1(B7-H1或CD274)和PDL2(B7-DC或 CD273)。PD-L1的相對分子質(zhì)量為40 kD，其包括細胞外免疫球蛋白V樣和C樣結(jié)構(gòu)域及跨膜結(jié)構(gòu)域，但缺乏可識別的細胞內(nèi)信號結(jié)構(gòu)域;PD-L1廣泛表達于B細胞、樹突狀細胞、巨噬細胞、培養(yǎng)的骨髓來源的肥大細胞及T細胞，這些細胞活化后表達上調(diào);PD-L1還表達于各類非血源性細胞(包括血管內(nèi)皮細胞、胰島細胞)、星形膠質(zhì)細胞、角質(zhì)細胞等。干擾素α、β和γ是潛在的 PD-L1表達上調(diào)因子，使其表達于抗原遞呈細胞(APCs)、內(nèi)皮細胞和上皮細胞;PD-L1可能在T細胞的非免疫性調(diào)節(jié)中起作用。

PD-L2相對分子質(zhì)量為25 kD，其結(jié)構(gòu)與PD-L1相似，但PD-L2僅能誘導表達于活化的樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞;有報道稱PD-L2可能誘導正性或負性共刺激;如在實驗性自身免疫腦脊髓炎(EAE)鼠模型的多發(fā)性硬化(MS)中，應用PD-L2阻滯性抗體可增加中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥及疾病嚴重度，證實PD-L2是一個負性共刺激分子;然而，在哮喘的鼠模型中，給予可溶性PD-L2可加重嚴重反應，原因可能是在T細胞表面，PD-L2存在另一種至今未識別的受體［7］。

2 PD-1或其配體表達異常與動脈粥樣硬化

2.1 加速動脈粥樣硬化斑塊形成 動脈粥樣硬化是一組稱為動脈硬化的血管病中最常見、最重要的一種，其特點是動脈管壁增厚變硬、失去彈性和管腔縮小，由于在動脈內(nèi)膜上積聚的脂質(zhì)外觀呈黃色粥樣，因此稱為動脈粥樣硬化。在我國，本病的患病率和發(fā)病率呈上升趨勢，并成為老年人主要病死原因之一。動脈粥樣硬化的發(fā)病機制至今尚未完全闡明，目前存在4種學說，即脂質(zhì)浸潤學說、血小板聚集和血栓形成學說、平滑肌細胞克隆學說和損傷反應學說。動脈粥樣硬化是一個多因素參與的疾病，近年來研究表明，炎癥與免疫反應在其發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，越來越多的證據(jù)顯示動脈粥樣硬化是一種自身免疫相關(guān)性疾病，免疫細胞(包括單核巨噬細胞、樹突狀細胞、淋巴細胞)顯著參與并調(diào)控了動脈粥樣硬化發(fā)病的起始、進展以及血栓性并發(fā)癥的發(fā)生［8］。研究證實免疫細胞聚集啟動了動脈粥樣硬化斑塊的形成，如在實驗小鼠模型中，動脈內(nèi)皮細胞表達以血管內(nèi)皮黏附分子1為著的白細胞黏附分子，其導致血管對膽固醇聚集于內(nèi)膜的反應［9］。動脈粥樣硬化病變的各個時期均存在激活的T細胞，T細胞的浸潤、激活和增殖在易損性動脈粥樣硬化斑塊的形成和進展中發(fā)揮重要作用。CD+8T細胞在動脈粥樣硬化早期脂質(zhì)條紋中占多數(shù)，成熟的動脈粥樣硬化纖維板塊中則含有T細胞。激活后的T淋巴細胞分泌多種細胞因子，如IFN-γ、TNF-β、GMCSF、IL-2等，使巨噬細胞和平滑肌細胞產(chǎn)生金屬蛋白酶，溶解粥樣斑塊纖維帽中的基質(zhì)，破壞斑塊的穩(wěn)定性［10］。

研究［11］發(fā)現(xiàn)，T細胞的激活及T輔助細胞亞群的失衡促進了動脈粥樣硬化的發(fā)生及發(fā)展，而PD-1或其配體的缺如可加速動脈粥樣硬化斑塊形成。缺乏PD-1受體的T淋巴細胞(無論是CD+4還是CD+8細胞)增殖能力和分泌細胞因子功能均顯著增強，并且基本不表現(xiàn)凋亡，不能介導周圍性耐受［12］。Gotsman 等［13］將 LDLR-/-與 PD-L1-/-/PD-L2-/-的小鼠進行雜交繁殖，培育出PD-L1-/-/PD-L2-/-/LDLR-/-小鼠模型，利用這一模型，與有動脈粥樣硬化傾向的LDLR-/-小鼠對比研究體內(nèi)斑塊抗原特異性細胞所介導的免疫反應，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PD-L1/2缺陷可導致小鼠主動脈弓、降主動脈的動脈粥樣硬化面積較對照組增加了3倍，進一步對斑塊免疫組化的分析提示不僅斑塊面積增加，其內(nèi)部細胞組成結(jié)構(gòu)亦有顯著變化，表現(xiàn)為CD4+和CD8+T細胞增加;PDL1/2缺陷導致的免疫反應增強表現(xiàn)在模型小鼠髂部淋巴結(jié)腫大、活化的CD4+T細胞數(shù)量增加、血清中TNF-α 水平升高;從 PD-L1-/-/PD-L2-/-/LDLR-/-模型小鼠體內(nèi)分離的APCs的體外實驗發(fā)現(xiàn)，T細胞增殖能力顯著增強，細胞因子如IFN-γ的分泌也增加，這些免疫反應的增強在動脈粥樣硬化發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。

雖然 PD-L1和 PD-L2均可與T細胞表面的PD-1結(jié)合，但近來發(fā)現(xiàn)PD-L1還可與抗原遞呈細胞表面的B7-1(CD80)結(jié)合，傳遞抑制性信號［14］。為明確PD-1/PD-Ls通路對動脈粥樣硬化的影響，有學者 Bu［15］將雜交繁殖的 PD-1-/-/LDLR-/-小鼠模型與LDLR-/-小鼠進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PD-1/PD-Ls通路與調(diào)節(jié)粥樣硬化斑塊病灶中的T細胞反應密切相關(guān)，并且限制CD8+T細胞的潛在反應，而這種反應在共抑制途徑完整的對照組小鼠中一般很微弱，PD-1缺失后CD8+T細胞顯著增多，能起到對鼠動脈平滑肌細胞的殺傷作用。上述研究結(jié)果提示PD-1激動劑有可能用來治療粥樣斑塊炎癥的急性發(fā)作，如急性冠脈綜合癥［13，15］。

國內(nèi)的研究亦有類似報道，周音頻等用PD-1阻斷性抗體對進展期動脈粥樣小鼠模型進行干預，發(fā)現(xiàn)與未使用阻斷性抗體的對照組比較，使用阻斷性抗體組動脈粥樣斑塊發(fā)生明顯形態(tài)學改變，表現(xiàn)為浸潤的炎性細胞明顯增加，而粥樣斑塊中膠原含量減少，斑塊表現(xiàn)為薄的纖維帽下包含較大的脂質(zhì)核心，與臨床上的易損斑塊形態(tài)極其相似，其機制可能是由于PD-1/PD-Ls信號途徑阻斷后CD4+T淋巴細胞激活加劇，其增殖能力明顯增強，導致分泌的細胞因子增多，使斑塊結(jié)構(gòu)成分和性狀發(fā)生改變。

2.2 反映動脈粥樣硬化病程進展 對于動脈粥樣硬化形成后T淋巴細胞上PD-1的水平在目前研究中尚無一致性結(jié)論。Lee等［9］研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈粥樣硬化(CAD)患者中無論是穩(wěn)定性心絞痛組(SA group)還是急性冠脈綜合癥組(ACS group)，CD4+和CD8+T淋巴細胞和髓樣樹突狀細胞(mDCs)上PD-1表達與健康對照相比明顯降低，體外CD4+和CD8+T細胞淋巴細胞增殖能力及產(chǎn)生細胞因子(如IFN-γ、IL-2)的能力均比健康人的mDCs明顯升高，推測冠心病患者mDCs功能失調(diào)可能與共刺激因子表達失衡、負性共刺激分子 PD-L1表達降低有關(guān)，從而導致T細胞的免疫活化，細胞因子分泌增加。趙歡等［16］研究發(fā)現(xiàn)，冠狀動脈粥樣硬化患者T細胞上PD-1表達較對照組下降，從而導致體內(nèi)負性共刺激信號減少，使體內(nèi)正負性共刺激信號失去了平衡，使冠心病發(fā)生機制中的保護性因素減弱，進而不能有效抑制因T細胞激活引起的細胞因子分泌的增加，不能抑制動脈粥樣硬化斑塊的形成，導致斑塊的不穩(wěn)定。

魏瑋等［17］發(fā)現(xiàn)，ACS患者外周血CD4+T細胞表面PD-1表達顯著增高，而CD28的表達無明顯變化，考慮CD4+T細胞上激活性共刺激分子CD28的活化信號途徑被明顯抑制，PD-1表達是一種對炎癥應答的反饋性抑制表現(xiàn)，以達到降低T細胞激活程度和限制斑塊炎癥過度的作用。氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)具有很強的細胞毒性，可致內(nèi)皮細胞功能損害，其濃度在 SA和 UA組中均升高，推測引起CD4+T細胞PD-1高表達最可能的原因是長期持續(xù)ox-LDL抗原刺激所致。周音頻等發(fā)現(xiàn)，ApoE基因敲除小鼠與對照組比較，斑塊中PD-1表達隨著動脈粥樣硬化形成加劇而增高;其后，他們應用他汀類藥物對模型鼠進行干預，發(fā)現(xiàn)動脈粥樣硬化斑塊形成的面積減少，斑塊中PD-1表達明顯降低。原因可能是在動脈粥樣硬化形成過程中，因ox-LDL和相關(guān)炎癥因子導致T淋巴細胞激活，使得T淋巴細胞上的負調(diào)共刺激因子PD-1表達增加，從而降低T淋巴細胞激活程度，并且限制斑塊內(nèi)炎癥過度的作用，而他汀類藥物可以降低血中的ox-LDL濃度，并由此減少了其引發(fā)的免疫應答反應，降低炎性細胞的激活及細胞因子的分泌，減輕炎癥程度，導致PD-1表達減少。

雖然動脈粥樣硬化形成后T淋巴細胞上PD-1的表達變化尚無統(tǒng)一意見，其表達下調(diào)或反饋性上調(diào)可能反映了動脈粥樣硬化病程進展的不同階段，但其無論表達上調(diào)或下調(diào)都可以導致體內(nèi)正負性調(diào)節(jié)系統(tǒng)失衡，從而影響斑塊內(nèi)的炎癥細胞的激活以及相關(guān)炎癥細胞因子的分泌。由于相關(guān)的文獻報道不多，動脈粥樣硬化形成后T淋巴細胞上PD-1/L1的異常表達與動脈粥樣硬化形成過程的相關(guān)機制仍需進一步研究。

綜上所述，PD-1及其配體表達異常與動脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展有一定關(guān)系，但在動脈粥樣硬化患者中CD+4T細胞上的PD-1表達上調(diào)或下調(diào)的機制目前尚無定論;PD-L2在動脈粥樣硬化過程中的作用及機制目前研究較少，如何將PD-1/PD-Ls途徑對動脈粥樣硬化的作用轉(zhuǎn)換為治療動脈粥樣硬化的方法等需要進一步深入研究，了解動脈粥樣硬化的病理過程與免疫反應的關(guān)系將為臨床控制動脈粥樣硬化、預防心血管事件提供新的思路。

［1］Steppich BA，Moog P，Matissek C，et al.Cytokine profiles and T cell function in acute coronary syndromes［J］.Atherosclerosis，2007，190(2):443-451.

［2］Wang S，Chen L.T lymphocyte co-signaling pathways of the B7-CD28family［J］.Cell Mol Immunol，2004，1(1):37-42.

［3］Ishida Y，Agata Y，Shibahara K，et al.Induced expression of PD-1，a novel member of the immunoglobulin gene superfamily，upon programmed cell death［J］.EMBO J，1992，11(11):3887-3895.

［4］Okazaki T，Honjo T.PD-1 and PD-1 ligands:from discovery to clinical application［J］.Int Immunol，2007，19(7):813-824.

［5］Fife BT，Bluestone JA.Control of peripheral T-cell tolerance and autoimmunity via the CTLA-4 and PD-1 pathways［J］.Immunol Rev，2008，224:166-182.

［6］New DC，Wu K，Kwok AW，et al.G protein-coupled receptor-induced Akt activity in cellular proliferation and apoptosis［J］.FEBS J，2007，274(23):6025-6036.

［7］Folkl A，Bienzle D.Structure and function of programmed death(PD)molecules［J］.Vet Immunol Immunopathol，2010，134(1-2):33-38.

［8］Shimada K.Immune system and atherosclerotic disease:heterogeneity of leukocyte subsets participating in the pathogenesis of atherosclerosis.［J］.Circ J，2009，73(6):994-1001.

［9］ Lee J，Zhuang Y，Wei X，et al.Contributions of PD-1/PD-L1 pathway to interactions of myeloid DCs with T cells in atherosclerosis［J］.J Mol Cell Cardiol，2009，46(2):169-176.

［10］Schonbeck U，Mach F，Sukhova GK，et al.Regulation of matrix metalloproteinase expression in human vascular smooth muscle cells by T lymphocytes:a role for CD40signaling in plaque rupture［J］.Circ Res，1997，81(3):448-454.

［11］韓淑芳，張薇，布倫，等.冠心病患者輔助性T細胞亞群的變化及意義［J］.心臟雜志，2007，(4):395-398.

［12］D'Souza M，F(xiàn)ontenot AP，Mack DG，et al.Programmed death 1 expression on HIV-specific CD4+T cells is driven by viral replication and associated with T cell dysfunction［J］.J Immunol，2007，179(3):1979-1987.

［13］Gotsman I，Grabie N，Dacosta R，et al.Proatherogenic immune responses are regulated by the PD-1/PD-L pathway in mice［J］.J Clin Invest，2007，117(10):2974-2982.

［14］Butte MJ，Keir ME，Phamduy TB，et al.Programmed death-1 ligand 1 interacts specifically with the B7-1 costimulatory molecule to inhibit T cell responses［J］.Immunity，2007，27(1):111-122.

［15］ Bu DX，Tarrio M，Maganto-Garcia E，et al.Impairment of the programmed cell death-1 pathway increases atherosclerotic lesion development and inflammation［J］.Arterioscler Thromb Vasc Biol，2011，31(5):1100-1107.

［16］趙歡，徐琳，魏向龍，等.冠心病患者外周血T淋巴細胞上PD-1的表達及意義［J］.實用醫(yī)學雜志，2010，(7):1143-1146.

［17］魏瑋，章樹業(yè)，張政，等.急性冠脈綜合征患者共刺激分子PD-1、CD28的表達變化分析［J］.中國現(xiàn)代醫(yī)生，2012，(18):58-60.