PD-1/PD-L1在系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的研究現(xiàn)狀與展望①

陳小群 陸 興 廖淑珍 招春飛 綜述 劉華鋒 潘慶軍 審校

(湛江市慢性腎臟病防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院腎臟病研究所，湛江 524001)

自身免疫性疾病(autoimmune diseases,AD)是一類可引起機(jī)體組織損傷和功能障礙的免疫應(yīng)答紊亂疾病，目前其防治策略有限且治療效果欠佳。已知AD有80余種，全球發(fā)病率約5.0%[1]，以系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus,SLE)與類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)較常見。目前，AD的發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，主要因免疫穩(wěn)態(tài)和自身耐受破壞而引起自身免疫，導(dǎo)致自身反應(yīng)性T細(xì)胞和自身抗體介導(dǎo)的自身器官和組織的損傷[1,2]。

近年發(fā)現(xiàn)程序性死亡蛋白1(programmed death 1,PD-1)和程序性死亡蛋白配體1(programmed death ligand 1,PD-L1)通過(guò)相互作用，可負(fù)性調(diào)控T細(xì)胞的活化，對(duì)維持自身免疫耐受、防止過(guò)度免疫應(yīng)答、防止自身免疫發(fā)生及減小免疫應(yīng)答組織損傷，發(fā)揮重要作用[3]。同時(shí)，腫瘤免疫治療阻斷PD-1與PD-L1結(jié)合，除激活免疫細(xì)胞攻擊癌細(xì)胞外，同時(shí)也釋放自身反應(yīng)性T細(xì)胞的潛力，從而導(dǎo)致炎癥和自身免疫疾病，表現(xiàn)為RA和風(fēng)濕性多肌痛等相關(guān)不良事件[4]。由此可見，PD-1/PD-L1可能在自身免疫性疾病的發(fā)病中起重要作用，深入探討其與SLE和RA等自身免疫性疾病的關(guān)系，有望為SLE和RA的防控提供新的策略。

1 PD-1/PD-L1的結(jié)構(gòu)與表達(dá)

PD-1和PD-L1是多種細(xì)胞表面表達(dá)的免疫抑制分子，均屬于B7/CD28免疫球蛋白超家族的Ⅰ型跨膜糖蛋白[5-7]。PD-1結(jié)構(gòu)包括N末端免疫球蛋白樣可變(immunoglobulin-like variable,IgV)結(jié)構(gòu)域、跨膜結(jié)構(gòu)域和細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域[8]；PD-L1結(jié)構(gòu)包括Ig V樣結(jié)構(gòu)域、免疫球蛋白樣恒定(immunoglobulin-like constant,IgC)結(jié)構(gòu)域、疏水跨膜結(jié)構(gòu)域和細(xì)胞質(zhì)尾區(qū)[9,10]。值得注意的是，PD-1的細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域包含兩個(gè)酪氨酸信號(hào)基序：免疫受體酪氨酸抑制基序(immunotyrosine inhibitory motif,ITIM)和免疫受體酪氨酸轉(zhuǎn)換基序(immunotyrosine switch motif,ITSM)[7,11,12]。其中，ITSM是PD-1/PD-L1發(fā)揮作用“開關(guān)”的啟動(dòng)分子，對(duì)PD-1介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)起關(guān)鍵作用。

PD-1主要在成熟活化的T細(xì)胞和B細(xì)胞中表達(dá)，同時(shí)也在胸腺中的雙陰性αβ和γδ T細(xì)胞以及外周血的自然殺傷細(xì)胞(natural killer,NK)、單核細(xì)胞、一部分樹突狀細(xì)胞(dendritic cells,DCs)、自然殺傷T細(xì)胞(natural killer T cells,NKT)和骨髓細(xì)胞上誘導(dǎo)性表達(dá)[7,13-17]。PD-1的功能和表達(dá)主要受T細(xì)胞受體(T cell receptor,TCR)和主要組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex,MHC)的相互作用、CD28共刺激信號(hào)的強(qiáng)度與持續(xù)時(shí)間、抗原或炎癥刺激和細(xì)胞因子等因素的影響[7,18-23]。其中，細(xì)胞因子在PD-1表達(dá)中扮演重要角色。

PD-L1表達(dá)廣泛，在外周淋巴造血細(xì)胞和非淋巴組織細(xì)胞上組成性表達(dá)[10,13,24,25]。PD-L1在正常免疫期間組成性表達(dá)，在抗原刺激或組織損傷時(shí)，炎癥細(xì)胞因子(IFN-γ、TNF-α、IL-2、IL-4、IL-7、IL-10、IL-15、IL-21)和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、脂多糖(LPS)、粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor,GM-CSF)等均誘導(dǎo)PD-L1表達(dá)，它們是PD-L1表達(dá)的有效誘導(dǎo)劑，可上調(diào)不同細(xì)胞PD-L1表達(dá)[7,17,21,26-31](表1)。

PD-1與PD-L1主要在免疫細(xì)胞上表達(dá)，在急慢性感染、自身免疫性疾病與癌癥等疾病中發(fā)揮重要作用。與此同時(shí)，PD-L1在非淋巴組織中有表達(dá),說(shuō)明 PD-L1在調(diào)節(jié)外周自身免疫方面也發(fā)揮獨(dú)特作用，與PD-1相互作用可確定炎癥部位的免疫應(yīng)答程度。

2 PD-1/PD-L1與自身免疫

PD-1/PD-L1通過(guò)多種方式維持免疫系統(tǒng)的平衡和防止自身免疫的發(fā)生，已在幾種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型中證實(shí)，包括SLE、RA和I型糖尿病(type 1 diabetes,T1D)等[23]。PD-1/PD-L1途徑在維持外周耐受、抑制T細(xì)胞過(guò)度活化、促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells,Tregs)的發(fā)育和功能有重要作用[30-32]。在生理?xiàng)l件下，PD-1抑制自身反應(yīng)性T細(xì)胞產(chǎn)生，防止過(guò)度自身免疫[33]；在刺激狀態(tài)下，T細(xì)胞活化，PD-1與PD-L1結(jié)合并傳導(dǎo)抑制信號(hào)參與免疫應(yīng)答的負(fù)調(diào)節(jié)，維持免疫耐受和調(diào)節(jié)自身免疫[3,7,12]。在SLE、RA和T1D中，PD-1途徑的調(diào)控作用具有一定的抗原特異性[34]；此外，PD-1+細(xì)胞浸潤(rùn)組織，并隨自身免疫疾病的進(jìn)展?jié)B透逐漸增加[35]。

PD-1和PD-L1均是抑制性分子，具有典型的免疫球蛋白(Ig)樣結(jié)構(gòu)域，負(fù)責(zé)傳導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域的相互作用信號(hào)，如抑制T細(xì)胞增殖、細(xì)胞因子產(chǎn)生等參與免疫調(diào)節(jié)的信號(hào)(圖1)[8,29,36]。PD-1/PD-L1主要通過(guò)兩種機(jī)制調(diào)節(jié)免疫：促進(jìn)淋巴結(jié)中抗原特異性T細(xì)胞的凋亡和減少Tregs凋亡[7,21]。其信號(hào)傳導(dǎo)主要有兩條途徑：PI3K-Akt途徑和RAS-MEK-ERK途徑，其中，PI3K-Akt途徑為關(guān)鍵途徑[37,38]。在抗原刺激時(shí)，淋巴細(xì)胞活化，PD-1與 PD-L1結(jié)合并促進(jìn)ITIM和ITSM磷酸化，募集SRC同源性2結(jié)構(gòu)域蛋白酪氨酸磷酸酶(SRC homology 2-domain-containing protein tyrosine phosphatase,SHP)-1和SHP-2，下游蛋白激酶SYK和PI3K的去磷酸化，抑制下游Akt、ERK等通路的活化，最終抑制T、B細(xì)胞存活、增殖、活化及抑制細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，發(fā)揮負(fù)向調(diào)控T、B細(xì)胞活性作用[7,12,27,33,34,39-41]。PD-1/PD-L1抑制T細(xì)胞負(fù)性調(diào)控功能主要取決于ITSM對(duì)SHP-2的募集。

總之，PD-1/PD-L1的關(guān)鍵功能通過(guò)免疫穩(wěn)態(tài)恢復(fù)和減輕炎癥反應(yīng)，在自身免疫性疾病、急慢性感染、腫瘤免疫和移植免疫中具有重要作用。相反地，PD-1信號(hào)缺失可能會(huì)增強(qiáng)機(jī)體對(duì)各種感染的免疫應(yīng)答，甚至?xí)p害宿主免疫力。

表1 不同刺激因素對(duì)不同細(xì)胞PD-L1表達(dá)的影響

Tab.1 Effect of different stimulating factors on PD-L1 expression in different cells

3 PD-1/PD-L1與SLE

SLE是一種具有高度異質(zhì)性的慢性系統(tǒng)性自身免疫性疾病。其發(fā)病過(guò)程參與的細(xì)胞包括B細(xì)胞和CD4+T細(xì)胞(如濾泡輔助T細(xì)胞，follicular helper T cell,Tfh)等。其中CD4+T細(xì)胞促進(jìn)生發(fā)中心的形成、B細(xì)胞的成熟和抗體的產(chǎn)生[42]。近幾年，以PD-1/PD-L1為靶點(diǎn)免疫治療腫瘤過(guò)程中出現(xiàn)與SLE等自身免疫性疾病相似癥狀的免疫相關(guān)不良事件的發(fā)生，提示阻斷PD-1/PD-L1可能對(duì)SLE的發(fā)病及進(jìn)展有著一定的關(guān)聯(lián)[43,44]。

已知Toll樣受體(Toll-like receptor,TLR)途徑和Ⅰ型IFN途徑在SLE發(fā)病中發(fā)揮重要作用[45-48]，TLR誘導(dǎo)NF-κB和STAT1激活，也誘導(dǎo)Ⅰ型IFN產(chǎn)生；同時(shí)，Ⅰ型IFN激活STAT1[49]。轉(zhuǎn)錄因子NF-κB和STAT1均影響PD-1和PD-L1表達(dá)，進(jìn)一步證實(shí)了SLE與PD-1/PL-L1相關(guān)[50-53]。

圖1 T細(xì)胞內(nèi)PD-1/PD-L1的作用途徑Fig.1 Pathways of PD-1/PD-L1 in T cells

最近，PD-1/PD-L1已被證明是 SLE的負(fù)性免疫調(diào)節(jié)分子[54,55]。有研究發(fā)現(xiàn)PD-1缺陷小鼠自發(fā)地發(fā)展為狼瘡樣增生性關(guān)節(jié)炎和以IgG3沉積為主的腎小球腎炎[56]。更多的研究報(bào)道，參與SLE發(fā)病的多種細(xì)胞表達(dá)PD-1和/或PD-L1，而且其表達(dá)水平或細(xì)胞比例變化與SLE疾病活動(dòng)度相關(guān)：在SLE患者的外周血中，CD3+T細(xì)胞、CD19+B細(xì)胞、分泌IgG抗體的B細(xì)胞、CXCR3-CD4+T細(xì)胞、黏膜相關(guān)的恒變T細(xì)胞(mucosa-associated invariant T cells,MAIT)、NKT、CD25+CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞表達(dá)PD-1[57-61]； CD19+B細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、未成熟的DC和CD14+單核細(xì)胞表達(dá)PD-L1[62-65]。同時(shí)，在SLE患者中，上述細(xì)胞PD-1/PD-L1的表達(dá)水平和細(xì)胞比例變化與系統(tǒng)性紅斑狼瘡疾病活動(dòng)度評(píng)分(SLE Disease Activity Index,SLEDAI)相關(guān)，即與SLE疾病活動(dòng)度和嚴(yán)重程度相關(guān)，可認(rèn)為PD-1/PD-L1是判斷SLE疾病活動(dòng)度的生物標(biāo)志物(表2)。

PD-1/PD-L1是SLE中研究較多的共刺激分子，有研究發(fā)現(xiàn)初發(fā)的SLE患者血清中抗PD-1的自身抗體顯著升高，并通過(guò)阻斷免疫檢查點(diǎn)PD-1的功能加劇T細(xì)胞增殖，提示阻斷PD-1可能是促進(jìn)SLE發(fā)展的新因素和新機(jī)制[60]。然而最近有文獻(xiàn)報(bào)道由PD-1抗體的單鏈可變片段(scFv、αPD-1、 白蛋白結(jié)合域(ABD)和銅綠假單胞菌外毒素A(PE)組成的融合蛋白αPD-1-ABD-PE靶向消耗PD-1+細(xì)胞[66]，不僅能阻止自身免疫性疾病的進(jìn)展，還能同時(shí)保持正常的適應(yīng)性免疫，已在自身免疫性糖尿病和實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎麻痹小鼠上證實(shí)。類似地，靶向消除或減少PD-1+細(xì)胞是否能成為其他自身免疫疾病(如SLE和RA)的治療策略值得探討。

表2 SLE中表達(dá)PD-1/PD-L1的細(xì)胞類型及其表達(dá)情況

Tab.2 Expression of PD-1/PD-L1 in SLE different cell types

Cell typesPD-1/PD-L1 phenotypesExpression in SLESerum-derived B cells expressing IgG antibodiesPD-1Anti-PD-1 antibody increased and positively correlated with SLEDAI scorePBMC-derived CD3+ T cellsPD-1PD-1 expression is increasedPBMC-derived CD4+Tfh cells (CD4 + CXCR5 +)PD-1PD-1+Tfh percentages are positively correlated with SLE-DAI scorePBMC-derived CXCR3-CD4+Tfh cellsPD-1PD-1+CXCR3-CD4+Tfh percentages are positively corre-lated with SLEDAI scoreAnti-CD3/anti-CD28-treated PBMC-derived CD4+CD25hi T cellsPD-1PD-1 expression is decreasedPBMC-derived CD8+ T cells (low expression of IL-7)PD-1PD-1 expression is increased but cell percentages are de-creasedPBMC-derived MAIT and NKTPD-1PD-1 expression is increased but cell percentages are de-creasedPBMC-derived CD19+B cellsPD-1 and PD-L1PD-1 is decreased and associated with the prognosis in SLE patientsPBMC-derived immature DCPD-L1PD-1 expression is decreasedWhole blood-derived neutrophilsPD-L1PD-L1 expression increased and positively correlated with SLEDAI scorePBMC-derived CD14+ monocytesPD-L1CD14+PD-L1+ monocytes percentages are positively corre-lated with SLEDAI score and antibody

綜上，PD-1/PD-L1參與SLE先天性和適應(yīng)性免疫調(diào)節(jié)，它們的免疫復(fù)雜性嵌入在多細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑中，表現(xiàn)為其調(diào)節(jié)微環(huán)境的免疫細(xì)胞和實(shí)質(zhì)細(xì)胞受體的表達(dá)和活化，但具體機(jī)制不清楚。PD-1/PD-L1可能參與SLE的發(fā)生和發(fā)展，與SLE疾病活動(dòng)度和嚴(yán)重程度有關(guān)，可認(rèn)為它們是防治SLE的一個(gè)靶點(diǎn)。值得思考的是，阻斷PD-1增加T細(xì)胞增殖，同時(shí)也可能加劇SLE活動(dòng)度，但靶向消除或減少PD-1+細(xì)胞可改善部分自身免疫性疾病，可認(rèn)為PD-1+細(xì)胞可能是引起SLE和其他自身免疫性疾病的主要效應(yīng)細(xì)胞或者PD-1途徑對(duì)SLE和其他自身免疫性疾病有雙向調(diào)節(jié)作用，但具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4 PD-1/PD-L1與RA

RA是一種累及多系統(tǒng)、以慢性炎癥為主的自身免疫性疾病，由大量的炎癥因子驅(qū)動(dòng)，目前其發(fā)病機(jī)制尚不清楚且無(wú)較好的根治方法。免疫應(yīng)答紊亂及免疫失衡在RA中扮演重要角色，而T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK、DC、肥大細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和血小板的浸潤(rùn)被認(rèn)為參與RA特定滑膜組織的損傷，其中，T細(xì)胞和B細(xì)胞共同作用產(chǎn)生免疫復(fù)合物和致病性自身抗體，例如類風(fēng)濕因子(rheumatoid factor,RF)和抗瓜氨酸抗體[67]。近年，有文獻(xiàn)報(bào)道靶向PD-1抗體和CTLA-4抗體的抑制劑會(huì)導(dǎo)致或加劇RA[68]，可認(rèn)為PD-1/PD-L1在RA中有重要作用，靶向阻斷PD-1與PD-L1結(jié)合可能是RA的一個(gè)致病因素。

已報(bào)道RA患者的血清和關(guān)節(jié)腔滑液均檢測(cè)出可溶性PD-1(soluble PD-1,sPD-1)，且sPD-1表達(dá)水平與RF滴度呈正相關(guān)[69-71]。眾所周知，RF滴度與RA疾病活動(dòng)有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)sPD-1表達(dá)在RA進(jìn)展中起重要作用，可推測(cè)sPD-1是否與RA疾病活動(dòng)度有關(guān)[72]。此外，sPD-1參與人和鼠RA外周T細(xì)胞應(yīng)答的調(diào)節(jié)，部分炎癥因子(如TNF-α、IL-6和IL-1β)可上調(diào)sPD-1破壞PD-1的T細(xì)胞抑制作用[34,71]。已知PD-1下調(diào)可引起自身反應(yīng)性T細(xì)胞異?；罨脱装Y因子產(chǎn)生增加，sPD-1可能通過(guò)下調(diào)PD-1參與RA的發(fā)生和發(fā)展。所以，sPD-1可能成為判斷RA疾病活動(dòng)和疾病進(jìn)展的更為敏感的生物標(biāo)志物。

滑膜組織和滑膜淋巴細(xì)胞PD-1在RA早期表達(dá)增加且與RA炎癥等級(jí)相關(guān)，而PD-L1在RA各階段表達(dá)均增加；RA疾病進(jìn)展期，PD-1抑制性信號(hào)傳導(dǎo)下調(diào)，歸因于血清sPD-1增加和PD-L1在早期RA中不能與滑膜表達(dá)的PD-1相互作用[72,73]。在RA滑膜組織的淋巴細(xì)胞中，PD-L1主要在CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞上表達(dá)[74]。PD-L1+調(diào)節(jié)性B細(xì)胞在RA患者中顯著減少，但在治愈后增加，例如CD19+PD-L1+B細(xì)胞、CD24hiCD38 PD-L1+B細(xì)胞和CD24hiCD38hiPD-L1+B 細(xì)胞[75]。以上所述表明PD-1/PD-L1參與RA免疫失調(diào)，而PD-L1+T細(xì)胞、PD-L1+B細(xì)胞和部分炎癥因子可能為未來(lái)的治療策略提供新的思路。

綜上，可認(rèn)為sPD-1可通過(guò)干擾或阻斷PD-1/PD-L1途徑促進(jìn)或?qū)е翿A的發(fā)生和發(fā)展，sPD-1有望成為RA診斷、治療及預(yù)后的生物學(xué)標(biāo)志物。PD-1/PD-L1途徑可能對(duì)RA的治療和控制疾病活動(dòng)有潛在作用，但它們對(duì)RA的具體機(jī)制尚不明確，上述的靶向消除或減少PD-1+細(xì)胞是否也是RA的一個(gè)防治策略，需要進(jìn)一步探究。

5 總結(jié)與展望

PD-1/PD-L1是機(jī)體免疫系統(tǒng)的強(qiáng)大調(diào)節(jié)劑，可通過(guò)它們抑制活化T細(xì)胞的增殖和分化，從而阻止自身免疫性疾病的發(fā)生和維持自身免疫耐受，在自身免疫性疾病、急慢性感染、腫瘤免疫和移植免疫中起重要作用。PD-1/PD-L1在RA等自身免疫性疾病中表達(dá)下調(diào)，可能參與自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞的異常活化和炎癥因子的產(chǎn)生，甚至自身抗體的產(chǎn)生，在SLE和RA等自身免疫性疾病的發(fā)生、發(fā)展和防治中起關(guān)鍵作用。以PD-1/PD-L1為靶點(diǎn)的免疫治療可緩解自身免疫的炎癥狀態(tài)，對(duì)抗自身免疫性疾病的進(jìn)展，有望為自身免疫性疾病的防治提供新的策略。