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(jìn)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(fù)性調(diào)節(jié)系統(tǒng)，兩者結(jié)合后可阻止T細(xì)胞活化，抑制其產(chǎn)生細(xì)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(qiáng)機(jī)體免疫活性以達(dá)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(jī)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(yùn)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(xiàn)標(biāo)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(dá)于活化T細(xì)胞表面的負(fù)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(dá)于T細(xì)胞、B細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞（DC）、巨噬細(xì)胞及骨髓來源肥大細(xì)胞，PD-L2在細(xì)胞上的表達(dá)水平較低。在人體T細(xì)胞受體（TCR）識別抗原呈遞細(xì)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(xì)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(xì)胞增殖分化并產(chǎn)生細(xì)胞因子，介導(dǎo)機(jī)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(xì)胞上的表達(dá)上調(diào)，雙方結(jié)合發(fā)揮免疫負(fù)性調(diào)節(jié)作用，將會阻止T細(xì)胞增殖和產(chǎn)生細(xì)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(fù)性調(diào)節(jié)系統(tǒng)。生理條件下，該免疫負(fù)性調(diào)節(jié)通路可在機(jī)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(xì)胞無法發(fā)揮免疫作用，產(chǎn)生免疫逃逸現(xiàn)象，使疾病進(jìn)一步惡化。

1 PD-1/PD-L1作用機(jī)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(xì)胞表面相關(guān)信號因子去磷酸化，從而抑制T細(xì)胞免疫信號[2]。細(xì)胞毒T淋巴細(xì)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(xì)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(dá)減少，誘導(dǎo)T細(xì)胞凋亡;另外，PD-1/PD-L1通路可激活腫瘤細(xì)胞中的Akt/mTo通路，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長。研究表明[5]，Akt基因重排的非小細(xì)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(jī)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(fù)調(diào)作用時，T細(xì)胞不能進(jìn)行糖酵解及氨基酸代謝，但脂肪酸β氧化率有所升高。故認(rèn)為PD-1可通過抑制糖酵解及氨基酸代謝，促進(jìn)脂肪酸β氧化來抑制T細(xì)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(yán)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(biāo)。王琳等[8]通過研究HBV慢性感染患者外周血CD8+T細(xì)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(dá)量與二者皆存在正相關(guān)，說明CD8+T細(xì)胞上PD-L1的表達(dá)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(xì)胞毒性T細(xì)胞（CTL）表面PD-1和PD-L1的表達(dá)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(jìn)PD-1的表達(dá)。PD-1或PD-L1任意一項的表達(dá)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞上PD-L1的表達(dá)升高，可使中性粒細(xì)胞凋亡率有所下降，其具體機(jī)制與PI3k/Akt通路相關(guān)。中性粒細(xì)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(rèn)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(xì)胞上PD-1表達(dá)明顯上升，其表達(dá)水平與膿毒癥的嚴(yán)重程度及預(yù)后有一定關(guān)系。膿毒癥早期，PD-1在T細(xì)胞上表達(dá)增加可避免機(jī)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(xì)胞表面過度表達(dá)PD-1，免疫細(xì)胞功能遭到抑制，誘導(dǎo)T細(xì)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(xì)胞的數(shù)量趨于減少，膿毒癥也將進(jìn)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(jī)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(dá)225.1/10萬，死亡率達(dá)77.5/10萬。PD-1作為T細(xì)胞上的負(fù)性共刺激分子，與PD-L1結(jié)合后產(chǎn)生的信號通路強(qiáng)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(xì)胞中PD-1和PD-L1的表達(dá)水平受多種細(xì)胞因子及信號分子調(diào)控，理論上，若兩者中任意一項表達(dá)升高，促使PD-1/PD-L1通路過多形成，將使T細(xì)胞免疫功能無法發(fā)揮作用，加劇腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)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(dá)。有數(shù)據(jù)表明[18]，PD-L1表達(dá)為陰性的頭頸部鱗癌（HNSCC）患者其1年內(nèi)遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移率為6.8%（4/59），低于PD-L1陽性表達(dá)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(dá)HNSCC患者在1年內(nèi)發(fā)生遠(yuǎn)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(dá)，來下調(diào)PD-1/PD-L1信號通路可以減少T細(xì)胞活化抑制，對腫瘤細(xì)胞的生長擴(kuò)散起到剎車作用。

3.2 PD-1/PD-L1與非小細(xì)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(xì)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(dá)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(xì)胞表面有PD-L1的高表達(dá)，其與T細(xì)胞表面PD-1結(jié)合后會產(chǎn)生腫瘤免疫逃逸，其機(jī)制可能為：①表皮因子生長受體（EGFR）通路誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)，重構(gòu)腫瘤微環(huán)境[21];②腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞（TAF）通過分泌細(xì)胞因子促進(jìn)PD-L1表達(dá)[22];③EML4-ALK融合蛋白可以調(diào)控PD-L1的表達(dá)[23]。有學(xué)者認(rèn)為[24]，PD-1/PD-L1的表達(dá)水平處在一個動態(tài)變化的過程中，不同時間點所測得機(jī)體PD-1/PD-L1表達(dá)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)。

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(xì)胞，具有誘導(dǎo)初始T細(xì)胞活化的能力[25]，可增強(qiáng)機(jī)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(xì)胞上表達(dá)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(jī)體，使機(jī)體產(chǎn)生PD-L1抗體，以達(dá)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(xì)胞中E3連接酶（FBXO38）的參與，而在腫瘤浸潤的T細(xì)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(xì)胞免疫功能受到抑制;而使用CD3和CD28的抗體同時激活T細(xì)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(jìn)一步提高FBXO38的表達(dá)。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(xì)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(dá)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(kuò)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(yán)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(dá)水平無明顯上升趨勢，如在神經(jīng)母細(xì)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(jī)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(yùn)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(jìn)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