PD-1/ PD-L1 免疫哨卡介導的免疫調(diào)節(jié)在類風濕性關(guān)節(jié)炎中的研究進展

劉 璐 徐院生 黃偉謙 陳建民 劉國印

中國人民解放軍東部戰(zhàn)區(qū)總醫(yī)院秦淮醫(yī)療區(qū)骨科，江蘇南京 210002

類風濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種以多關(guān)節(jié)滑膜炎癥和血管翳形成為主要病理改變、以多發(fā)性和對稱性關(guān)節(jié)侵襲性炎癥為主要臨床表現(xiàn)的自身免疫性疾病[1]。隨著炎癥浸潤增加，關(guān)節(jié)軟骨和骨組織發(fā)生不可逆性破壞，如果治療不及時，20%～30%的RA 患者在2～3 年內(nèi)可導致關(guān)節(jié)畸形和功能喪失[2]。因此，尋找針對發(fā)病原因及其形成機制的治療策略和新的干預(yù)靶點具有深遠的意義。盡管RA 的發(fā)病原因和機制目前尚未完全被闡明，但已明確免疫系統(tǒng)紊亂引起的T 細胞功能失調(diào)是其發(fā)生和發(fā)展的主要原因。免疫細胞影響RA 病情活動和進展的各個階段，重視免疫細胞的免疫調(diào)節(jié)研究有助于拓展對RA 疾病更加全面的認識并為探索RA 的治療提供參考。

近些年，針對免疫哨卡的相關(guān)研究得到了飛速發(fā)展，已成為靶向治療較為成功的領(lǐng)域及研發(fā)的熱點。細胞毒性T 細胞抗原-4（cytotoxic T cell antigen-4，CTLA-4）和程序性死亡受體-1（programmed death receptor-1，PD-1）/程序性死亡配體-1（programmed death ligand-1，PD-L1）是目前研究的熱點分子，被認為是免疫調(diào)節(jié)的主要信號通路[3]。PD-1 單克隆抗體一直都是腫瘤免疫治療的研究熱點，已成為藥物研發(fā)及醫(yī)藥巨頭競爭的前沿陣地[3]。PD-1/PD-L1 相關(guān)藥物的相繼出現(xiàn)，標志著免疫治療新時代的開始。臨床試驗表明[3]，基于PD-1/PD-L1 的靶向制劑在免疫治療中擁有較好的療效性及安全性，顯示出了令人矚目的進展和希望。

1 PD-1/PD-L1 免疫哨卡的免疫調(diào)節(jié)作用

免疫哨卡是自身免疫系統(tǒng)中存在的免疫調(diào)節(jié)信號，也是共刺激或共抑制信號轉(zhuǎn)換的開關(guān)，可調(diào)控免疫細胞應(yīng)答反應(yīng)的幅度及持續(xù)時間[4]。免疫哨卡不僅參與調(diào)控免疫系統(tǒng)的動態(tài)平衡，維持免疫耐受，從而有效避免惡性腫瘤、自身免疫性疾病及慢性病毒感染等疾病的發(fā)生；此外，還通過調(diào)控外周組織中免疫應(yīng)答的強度，阻斷病變細胞逃避免疫系統(tǒng)破壞，從而緩解自身免疫異常造成的機體損傷[4]。機體免疫應(yīng)答過程中，T 細胞扮演適應(yīng)性免疫的發(fā)生中心[4]。PD-1/PD-Ls 免疫哨卡的調(diào)控決定T 細胞的發(fā)展和未來，即被抗原異常激活轉(zhuǎn)化為效應(yīng)細胞，從而引發(fā)各種疾病的病情進展；或被抑制轉(zhuǎn)為無反應(yīng)細胞或免疫耐受甚至引起衰竭和凋亡。

PD-L1 在正常組織中不表達或表達很少，健康人群中PD-L1 與PD-1 結(jié)合，抑制T 細胞激活，避免細胞過度激活而引起自身免疫性疾病。PD-1/PD-L1 的異常表達對免疫失調(diào)性疾病的病情進展具有重要作用，且其表達水平與病理特征及其預(yù)后相關(guān)。在淋巴器官內(nèi)，PD-L1 與初始T 細胞相互作用引起T 細胞免疫耐受及其細胞功能降低。由此可見，PD-1/PD-L1 免疫哨卡是參與自身免疫性疾病免疫耐受的重要分子。

2 靶向干預(yù)PD-1/PD-L1 在免疫治療中的作用

腫瘤、病毒感染和病原體感染嚴重威脅人類健康，隨著分子生物學、病毒學、免疫學及腫瘤等各學科間發(fā)展的相互交叉、相互滲透，針對PD-1/PD-L1 的靶向療法為這些疾病開辟新的治療方法并帶來希望[4]。研究表明[5-7]，PD-1 在腫瘤、病原體和病毒感染、結(jié)核病及膿毒血癥所引起的免疫抑制過程中起著非常重要的作用，這些致病因素可通過上調(diào)PD-1/PD-L1 來調(diào)節(jié)效應(yīng)細胞的功能及其免疫反應(yīng)，進而介導免疫逃逸，引起病情的遷延不愈或加重惡化。體內(nèi)及體外研究均發(fā)現(xiàn)PD-1 敲除或抗PD-1 抗體可明顯逆轉(zhuǎn)T 細胞功能衰竭，維持并增強T 細胞功能，從而改善其預(yù)后。同時，阻斷PD-1/PD-L1 的藥物已在臨床應(yīng)用于黑色素瘤、非小細胞肺癌、小細胞肺癌、乳腺癌、腎細胞癌、結(jié)直腸癌、皮膚鱗狀細胞癌及血液系統(tǒng)腫瘤等惡性腫瘤的治療中，并獲得良好的效果。PD-1/PD-L1在器官移植排斥反應(yīng)、創(chuàng)傷后免疫功能障礙、狼瘡性腎炎、擴張型心肌病、糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡及免疫腦脊髓膜炎、慢性乙型肝炎等免疫失調(diào)性疾病中也有著重要的免疫調(diào)節(jié)作用[4,8-11]。Zajac 等[12]首先發(fā)現(xiàn)T 細胞耗竭存在于人類免疫缺陷病毒感染、慢性乙型肝炎和丙型肝炎病毒感染人群中。隨后研究發(fā)現(xiàn)[13-15]，阻斷PD-1/PD-L1 能增強慢性病毒傳染性疾病患者的免疫細胞功能，逆轉(zhuǎn)T 細胞耗竭，降低病毒載量，減少機會性感染。多種急慢性感染性疾病中（病毒、真菌、細菌及寄生蟲感染）也觀察到與腫瘤和慢性病毒傳染性疾病相似的免疫細胞耗竭[16-17]，通過阻斷PD-1/PD-L1發(fā)現(xiàn)，免疫細胞凋亡明顯減少及病原體清除能力增加。結(jié)核病患者中也同樣發(fā)現(xiàn)免疫細胞耗竭現(xiàn)象，且阻斷PD-1/PD-L1 引起的免疫激活效應(yīng)在清除結(jié)核感染過程中發(fā)揮重要作用[18-20]。

基于以上結(jié)論認為，PD-1/PD-L1 是參與免疫耐受、腫瘤和病毒免疫逃逸的重要分子。針對PD-1/PD-L1 的干預(yù)治療在腫瘤、急慢性感染性疾病、慢性病毒傳染性疾病和結(jié)核病中能夠達到平衡免疫細胞功能，避免病變細胞的免疫逃避，提高初始T 細胞的再次激活和CTL 的“連續(xù)殺戮”性能，從而提高其抗原的免疫反應(yīng)，最終達到緩解和治療的作用。PD-1/PD-L1 的相關(guān)研究引領(lǐng)了科研領(lǐng)域的較大突破，獲得廣泛的認可和關(guān)注，已成為靶向治療較為成功的領(lǐng)域及研究的熱點，然而，PD-1/PD-L1 在RA 領(lǐng)域的研究則是剛剛嶄露頭角[21]。

3 PD-1/PD-L1 在RA 中的作用機制存在分歧

研究發(fā)現(xiàn)[22]，PD-1 功能受抑或缺失可導致自身免疫性疾病病情的變化，PD-1 在RA 血清及其病變組織中的T 細胞上持續(xù)高表達。然而，在RA 的不同病情進展階段均存在表達PD-1 的活化T 細胞和CTL，這些細胞不受PD-1 的負性免疫調(diào)節(jié)，因此，PD-1+介導的免疫逃逸及耐受的機制仍待解決。當抗原清除，免疫應(yīng)答反應(yīng)結(jié)束后，T 細胞的PD-1 表達明顯減少。然而，PD-1 在病變細胞中的高表達會進一步加重病變細胞的衰竭。研究發(fā)現(xiàn)[21]，PD-1/PD-L1 抑制免疫應(yīng)答的初始與效應(yīng)階段，維持機體的免疫自穩(wěn)，否則過強的免疫應(yīng)答反應(yīng)將導致自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展。研究表明[22]，阻斷PD-1 或PD-L1 均可導致糖尿病病情加速或惡化并伴隨T 細胞分泌炎癥因子的增加；阻斷PD-1 或PD-L1 較沒有進行免疫治療的移植物抗宿主患者其生存期明顯延長；PD-1 基因敲除小鼠可引發(fā)RA、1 型糖尿病、狼瘡性腎炎、擴張型心肌病及免疫腦脊髓膜炎。該現(xiàn)象提示，PD-1/PD-L1 與自身免疫性疾病的活動和病情進展存在一定的關(guān)系。

既往研究發(fā)現(xiàn)[21]，PD-1 異構(gòu)體可能是造成自身反應(yīng)性T 細胞異?；罨蚏A 病情變化的重要因素?？扇苄訮D-1（sPD-1）可通過上調(diào)輔助性T 細胞（helper T cell，Th1）/Th17 T 細胞亞群促進小鼠RA 的免疫病理進程[23]。但進一步研究發(fā)現(xiàn)，PD-1 和PD-Ls除膜結(jié)合型外還存在可溶性形式sPD-1 和sPD-Ls，即sPD-1 和sPD-Ls 只是PD-1 和PD-Ls 的另外一種存在形式[23]。研究報道[24]，將sPD-1 和sPD-L1 與CD4+T細胞和CD8+T 細胞共培養(yǎng)可引起T 細胞凋亡；而阻斷PD-1/PD-L1 可降低sPD-L1 的表達，部分恢復(fù)T 細胞的生物學功能。與之相反，另外一篇文獻報道[25]，sPD-1 和sPD-L1 的表達在RA 血清和關(guān)節(jié)液中顯著升高，而將sPD-1 和sPD-L1 與自體關(guān)節(jié)液中的單核細胞與純化的CD4+T 細胞共培養(yǎng)會增強CD4+T 細胞的增殖，提示，在RA 的免疫機制中，sPD-1 和sPD-L1是依賴PD-1/PD-L1 發(fā)揮免疫作用的，且sPD-1 和sPD-L1 對PD-1/PD-L1 及對RA 病情發(fā)展的作用目前仍存在較大爭議。

4 PD-1/PD-L1 靶向治療的潛力和未來發(fā)展方向

針對免疫哨卡的腫瘤免疫治療雖然避免了傳統(tǒng)藥物的毒性及其嚴重副作用并取得較為滿意的臨床療效，但仍存在一些問題亟待解決。研究發(fā)現(xiàn)[26-27]，13 例腫瘤患者在接受ipilimumab 或nivolumab 單獨治療或聯(lián)合治療時，9 例患者出現(xiàn)了類似RA 的癥狀，其中2 例接受氨甲蝶呤和抗腫瘤壞死因子的抗風濕治療，提示，PD-1/PD-L1 抑制劑在治療腫瘤時發(fā)生自身免疫性關(guān)節(jié)疾病與組織疾病的風險高于正常，癥狀可嚴重并持久。然而，PD-1/PD-L1 抑制劑對正常人、骨性關(guān)節(jié)炎（osteoarthritis，OA）和RA 患者免疫細胞的作用及分子機制尚不明確。由于RA 等自身免疫性疾病和OA 的發(fā)病率很高，很多腫瘤患者也可合并自身免疫性疾病或OA，因此明確PD-1/ PD-L1 對自身免疫性疾病和OA 的影響顯得尤為重要，以期為PD-1/PD-L1 免疫哨卡相關(guān)抗腫瘤、抗病毒和抗感染藥物的臨床應(yīng)用安全性提供理論支持。

PD-1/PD-L1 通過調(diào)節(jié)T 細胞活化進程中的第二信號強度，參與調(diào)控免疫應(yīng)答耐受，并在RA 病情進展過程中發(fā)揮重要保護作用，但同時病原微生物則利用該免疫哨卡向淋巴細胞傳遞抑制信號，引起免疫細胞功能耗竭，導致持續(xù)擴散和逃逸。由此可見，PD-1/PD-L1 視機體免疫狀態(tài)的嚴重程度而被激活或被抑制，同時在RA 發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮不同的作用及機制。PD-1/PD-L1 在機體中的整體功能意義及其在RA 病情進展中的作用已逐漸引起人們的重視，仍需進一步的研究和探討，能否通過PD-1/PD-L1 來調(diào)節(jié)自身免疫狀態(tài)，進而治療RA，成為當前研究的熱點。

5 PD-1/PD-L1 在RA 病情變化中的作用機制

PD-1/PD-L1 等免疫哨卡視機體免疫狀態(tài)和炎癥程度的不同（即RA 病情活動或進展的不同）而發(fā)揮不同的作用。至于究竟何時以負反饋為主，何時以免疫應(yīng)答反應(yīng)為主，目前尚不為人所知；在RA 活動期和進展期表達大量的PD-1/PD-L1，同時在RA 患者的靜止期和緩解期中，也同樣維持高表達狀態(tài)，理論上來說，PD-1/PD-L1 可以通過負向免疫調(diào)控作用來阻止RA 的進一步加重，但事實卻是RA 病情一路進展惡化，毫無緩解的征兆。因此，上述現(xiàn)象無法用經(jīng)典的負向調(diào)饋理論給出解釋。綜合最新研究進展，歸納總結(jié)如下：在RA 靜止期和穩(wěn)定期，機體外來抗原被清除（嚴重強烈的炎癥反應(yīng)被有所抑制和緩解），此時，免疫細胞針對炎癥反應(yīng)和炎癥細胞的免疫應(yīng)答結(jié)束或被削弱，免疫細胞停止分泌PD-1/PD-L1 等免疫哨卡，免疫哨卡針對炎癥反應(yīng)和炎癥細胞的負反饋機制和負向免疫調(diào)控作用減弱，但此時自身的PD-1/PD-L1 仍處于很高的水平。高表達和/或持續(xù)表達的免疫哨卡會反過來對免疫細胞傳遞負性調(diào)控信號，誘導T 細胞等病變細胞的免疫耐受和功能降低、免疫無能、功能衰竭甚至凋亡，進而引起特異性的免疫細胞耗竭，促使這些病變細胞應(yīng)付外來抗原刺激的免疫耐受能力下降，擾亂正常的免疫耐受平衡（即“免疫不應(yīng)答”），促使免疫細胞難以發(fā)揮有效的免疫應(yīng)答反應(yīng)，從而使得病變細胞逃避免疫監(jiān)控和殺傷，削弱機體對炎癥反應(yīng)的清除，難以發(fā)揮清除炎癥反應(yīng)的作用，進而緩慢、持續(xù)地加重RA 炎癥反應(yīng)。在RA 活動期和進展期，機體承受嚴重的炎癥反應(yīng)刺激，炎癥細胞活化的數(shù)量也大幅度增多，代償性引起免疫細胞活性增加，分泌大量的PD-1/PD-L1，從而對活化的病變細胞和炎癥反應(yīng)發(fā)揮負反饋和負向免疫調(diào)節(jié)作用，從而防止病情的加重和惡化，以減少對機體的損害；當炎癥反應(yīng)增強并維持在一定范圍內(nèi)，RA 病情進入病程的靜止期和緩解期，此時免疫細胞上PD-1/PD-L1 等免疫哨卡的表達會較前相應(yīng)減少，活化的免疫細胞數(shù)量逐漸減少，這時候高表達和/或持續(xù)表達的PD-1/PD-L1 又開始反過來負性調(diào)控免疫細胞，從而進入一個惡性循環(huán)，最終加重OA 病情的進展。因此，在RA靜止期和緩解期，是以PD-1/PD-L1 等免疫哨卡削弱免疫細胞的免疫應(yīng)答反應(yīng)為主；而在活動期和進展期，則是以免疫細胞自身分泌PD-1/PD-L1 等免疫哨卡削弱炎癥反應(yīng)和激活的炎癥細胞為主。

6 小結(jié)

當前，已有的經(jīng)過實踐檢驗的關(guān)于RA 的理論（即已確定的理論），尚無法解釋RA 的發(fā)病機制及其病情變化的客觀問題，而PD-1/PD-L1 等負向免疫調(diào)節(jié)因子與RA 在某種程度上與已確定的理論矛盾，構(gòu)成某種程度的相互否定，一直以來臨床和基礎(chǔ)研究人員就面臨此類問題。綜合最新研究進展，本文給出了初步解釋，將PD-1/PD-L1 誘導RA 的機制總結(jié)如下：免疫細胞（主要是T 細胞）在RA 關(guān)節(jié)液、血清及其滑膜組織中高表達PD-1 和PD-L1；同時，在RA 不同活動和不同進展階段，均存在高表達PD-1 的活化免疫細胞，發(fā)揮負向免疫調(diào)節(jié)作用，從而防止病情的加重。在RA 靜止期和穩(wěn)定期時，抗原清除，免疫應(yīng)答結(jié)束，病變細胞PD-1/PD-L1 的表達較前減少，但仍處于較高的狀態(tài)。持續(xù)和/或高表達的PD-1/PD-L1可誘導免疫細胞功能受損甚至衰竭，促使病變細胞應(yīng)對免疫耐受的能力下降，正常的免疫耐受平衡被破壞。隨著RA 病情進展及活動期和靜止期的反復(fù)變化，PD-1/PD-L1 的表達一直維持在高表達狀態(tài)，持續(xù)和/或高表達的PD-1/PD-L1→免疫細胞功能受損或衰竭→免疫耐受和免疫平衡紊亂→免疫應(yīng)答反應(yīng)增強→RA 的遷延、進展和惡化。因此，PD-1/PD-L1 有望成為RA 的重要治療靶點和綜合診療中的重要組成部分，以期為RA 的防治提供新的思路。遠期需要更多的動物模型、臨床試驗及細胞分子生物學實驗來驗證該發(fā)病機制，繼續(xù)深入研究PD-1/PD-L1 在RA發(fā)生和發(fā)展中的作用，有可能真正揭開RA 病情演變的奧秘，為RA 的防治拓展新的思路。