PD―1/PD―L信号通路的研究进展

摘要：PD-1（Programmed Death-1，程序性死亡分子-1）与其配体PD-L1/PD-L2是近年发现负性共刺激分子，共同参与机体共刺激信号的传导，该通路视机体炎症程度、免疫状态及遗传背景的不同而激活或抑制T淋巴细胞，因此通过阻断该途径，激活初始T细胞，使其增殖、分化而保护机体避免自身免疫性损伤，维持免疫稳态，治疗相关疾病具有极为重要的临床意义。本文主要就PD-1及其配体PD-L的生物学特性、功能及其信号通路在免疫耐受（包括慢性炎症、肿瘤）、免疫清除等方面的作用机制和治疗方面的应用前景进行了相关综述。

关键词：PD-1/PD-L通路 免疫耐受 免疫调节

T细胞的激活是抗原特异性免疫应答的开始，其激活的双信号假说最早由Lafferty等[1]提出，其认为：T细胞有效活化需要两个信号来完成，包括MHC-抗原肽复合体提供的第一信号和APC表面共刺激分子所提供的第二信号（也称为共刺激信号）。单独的第一刺激信号并不能完全激活T 细胞而发生活化、增殖，必须要有第二刺激信号的共同参与才能完成。第二刺激信号为非抗原特异性的，可为T细胞活化提供相关的辅助信号，其既可促进T细胞活化而发生免疫激活，也可抑制T细胞活化而诱导发生免疫耐受，因此，在某种意义上决定了抗原刺激的初始T细胞是进入增殖、分化阶段，还是进入无反应阶段或凋亡状态[2-5]。各方面研究进展综述如下：

1.PD-1/PD-L的结构、分布及生理功能与作用

1.1结构、分布

PD-1最初是Ishida[6]在凋亡的T细胞杂交瘤中发现的，当时认为与细胞凋亡存在一定的联系，故以此命名，但后期却发现其并非直接与细胞程序性凋亡存在显著相关性。人PD-1相对分子质量约为55×103，分子结构由胞外区、跨膜区和胞内区组成，胞外区含有一个免疫球蛋白可变区结构域，胞内区含有1个免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibition motif，ITIM）和由C端的酪氨酸残基参与构成的1个免疫受体酪氨酸交换基序（ Immunoreceptor tyrosine-based switch motif ，ITSM）[7]，其中后者在PD-1介导的负性调节过程中起着关键性的作用，这一机构状态确保了PD-1成为一种复杂的具有免疫抑制功能的分子。PD-1主要表达在活化的CD4+、CD8+T细胞、B细胞、单核细胞、树突细胞表面，在巨噬细胞和NK细胞表面也有表达[8]。

PD-1的配体PD-L1（也称B7-H1）和PD-L2（也称B7-DC）均为B7家族成员，两者的氨基酸序列有约40%相同，但PD-L2的亲和力却是PD-L1的2～6倍，而PD-L1表达范围较PD-L2的更广泛。PD-L1主要分布于在T细胞、B细胞、树突状细胞、巨噬细胞、间充质干细胞、培养的骨髓源肥大细胞及大量非淋巴细胞的组织细胞表面上[9-11]。

1.2生理功能与作用

持续性病毒感染过程中，T细胞耗竭不仅仅发生于CD8+T细胞上，CD4+T细胞也受到一定的影响。正常的CD8+T细胞的作用是分化成效应T细胞，特异性杀伤靶细胞；体外实验证明[12]：阻断PD-1/PD-L通路，可以激活T淋巴细胞而发生免疫活化，恢复 CD8+T 细胞大部分的功能（包括增殖能力、细胞因子的分泌能力、杀伤能力和降低病毒载量的能力），促进病毒清除。

2. PD-1及其配体PD-L通路与疾病的关系

有大量研究发现：PD-1/PD-L和许多感染性疾病存在相关性，可以导致此机体T细胞发生耗竭；如果通过相应的方法阻断PD-1/PD-L通路，则可以使衰竭的T细胞发生逆转，恢复原有的正常功能，激发免疫应答而达到清除细菌、病毒的目的。

2.1. PD-1/PD-L通路对慢性乙型病毒性肝炎的影响

在肝脏相关感染性疾病中，肝脏发挥了极为重要的免疫调节作用。在慢性HBV感染中，肝组织炎症反应程度趋于严重，则体内HBV特异性细胞毒细胞（CTL）、APC等细胞表面上的PD-1表达也随之上调，而特异性CTL细胞的功能却在衰竭、甚至凋亡；同时也可影响到Th1/Th2细胞的平衡作用，使Th1细胞分泌IFN-γ水平也随之下降，两者均能导致抗病毒作用的能力下降，并且能够是CD4+、CD25+细胞调节病毒特异性细胞免疫失常，最终导致病毒持续感染[13-16]。以上诸多因素共同参与下是影响乙型病毒性肝炎长期、慢性化存在并进展的重要因素之一。谢冬英等[17]研究也证实，外周血淋巴细胞表面PD-1的表达情况与HBV慢性感染病情进展存在显著相关性 [18]；Evans等[19]研究表明，应用替比夫定和拉米夫定抗乙肝病毒药物治疗的e抗原阳性的CHB患者，其病毒载量水平、HBeAg血清转换与PD-1水平及T 淋巴细胞反应性之间的存在着一定的关系。从另一角度证实了，PD-1的表达情况与HBV慢性感染病情进展的确存在着显著相关性的问题。周莹等[20]也通过实验证明：运用3株鼠抗人PD-L1功能性mAb通过阻断PD-1/PD-L1抑制途径，能够有效增强T细胞体外增殖；这就为CHB患者肝脏的炎症程度、抗击乙肝病毒等方面的研究提供了新的治疗思路和方法，有待于深入挖掘。

2.2. PD-1/PD-L通路与HIV免疫反应的关系

人类免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus，HIV）是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒，属反转录病毒的一种。人类免疫缺陷病毒的感染导致艾滋病。Day等[21]研究表明：在HIV感染者的抗原特异性CD8+ T细胞表面上PD-1表达明显上调，且其表达程度与病毒数量滴度呈正比关系，与CD4+ T细胞数量呈反比关系。这也表明人类慢性病毒性感染疾病中PD-1的表达程度与持续性病毒感染的确存在着密切相关性的问题。而Rosignoli等[22]通过对HIV感染者体内PD-1/PD-L1在CD4、CD8 T细胞亚型的研究发现，在8个HIV感染者中，特异性的阻断PD-1可以增强1例患者T细胞的增殖能力及IFN-g的产量；特异性地阻断PD-L1可以使4例HIV患者的T细胞增殖能力得到增强。共同证明了，HIV感染者体内PD-1的表达水平与T细胞的耗竭程度密切相关，且可作为AIDS病情进展的标志之一[23，24]。与此同时，有学者[25]通过在HIV流感病毒引起的急性下呼吸道感染的实验中证实，PD-1表达程度上调后，PD-1/PD-L1通路大量活化，削弱CD8+T细胞正常的功能，而阻断该途径可有效的使削弱的CD8+T 细胞功能得到一定程度的恢复，进而激发免疫应答，为病毒的清除提供可能性。与之前学者提出的理论结果基本一致，共同证实了：可以通过阻断PD-1/ PD-L信号通路来调节机体自身的免疫状态、治疗相关免疫缺陷性疾病。

2.3. PD-1/PD-L通路在肿瘤中的应用

肿瘤的发病机制十分复杂，甚至许多机理尚不明确，但经相关试验研究发现，免疫逃避机制是肿瘤发生的重要机制之一。应用免疫组化方法，先后已在乳腺癌、肺癌、食道癌、软巢癌、宫颈癌等人类肿瘤组织中检测到PD-1/PD-L的相关表达，且表达水平与患者的临床病理特征、预后情况之间存在着密切的关系。经多名学者的肿瘤相关实验[26-29]证明：利用抗PD-1抗体在T细胞免疫应答的初级、效应阶段阻断PD-1 /PD-L1通路等方法，可促进CD8+T细胞活化，使其杀伤靶细胞的功能得到恢复；IFN-γ的分泌水平上调，增强T细胞应答，解除免疫逃逸，在肿瘤方面的治疗方面奠定了重要理论基础。陈姬等[30]运用MTT法检测OD值的方法判断T淋巴细胞对HepG2.2.15细胞杀伤能力，结果显示，阻断组OD值明显高于对照组，说明阻断 PD-1/PD-L1通路后Jurkat细胞的杀伤能力有所提高，因此证实了通过拮抗PD-1/PD-L途径治疗肿瘤的可行性。

2.4. PD-1/PD-L通路与器官移植中免疫反应的研究

吴雄飞等[31]在研究急性排斥反应移植肾组织中PD-1/PD- L 1表达情况的实验结果中指出：PD-L1及PD-1的表达较正常组织增多、增强（ P

3. 问题与展望

目前有学者认为，PD-L除和PD-1结合以外，还可能存在其它尚未知晓的受体途径[34]，且各个通路之间是否存在相互作用机制仍尚不明确；目前对PD-1/PD-L通路阻断的研究仅仅局限于微观领域的检测及观察，是否对全身免疫系统存在一定的影响，值得学者今后深入的研究和探索；

PD-1/PD-L通路的研究，对人类自身免疫性疾病、感染性疾病及肿瘤预防、治疗等方面的新思路对其他疾病的研究具有重大意义，可以提供新的切入点和思考方法，因此，对PD-1/PD-L通路研究的扩展必将成为今后研究工作的重点。

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作者简介：

1.第一作者：王明（1981-），男，汉族，山东烟台牟平区人，安徽中医药大学2011级硕士研究生 住院医师.研究方向：中医药防治感染性疾病

2.通讯作者：张国梁，男，汉族，安徽中医药大学第一附属医院感染科