PD-1/PD-L1在系统性红斑狼疮患者疾病活动中作用的研究进展

陈雁飞，陈卫红，王瑞婷，汪钰涵

(1. 兰州大学第一医院 风湿免疫科，兰州 730000；2. 兰州大学第一临床医学院，兰州 730000)

系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus, SLE)是一种以病理性自身抗体和免疫复合物形成并导致多器官、多组织损伤的慢性自身免疫性疾病，具体发病机制尚未完全阐明。研究认为T、B细胞的异常活化、抗体的过量产生以及免疫功能的紊乱是疾病进展的免疫病理基础。最近研究证实，SLE患者免疫功能的失调不仅与适应性免疫有关，固有免疫也在其中发挥重要作用[1-2]。

PD-1也称CD279，属B7/CD28超家族，相对分子质量50 000～55 000，是Ⅰ型跨膜糖蛋白，由1个跨膜结构域、1个免疫球蛋白可变区样结构域和1个胞质结构域3部分组成。PD-1主要表达于T细胞、活化的单核细胞、DC、B细胞以及 NKT细胞等表面。PD-1的2个配体分别为PD-L1和PD-L2，均属B7/CD28超家族，PD-L2比起PD-L1表现出更高的与PD-1亲和力。PD-L1不仅可表达于小鼠的T、B细胞、DC、肥大细胞等，同时也在胰腺、肾脏、脾脏和胎盘等器官中的非造血细胞表面表达，在细胞受到外界刺激时其表达水平会上调。

研究证实，PD-1/PD-L1通路可通过调节T、B细胞免疫反应以及诱导机体产生免疫耐受，在自身免疫性疾病等的发生发展中发挥重要作用[3-4]。本文就PD-1/PD-L1及主要所涉免疫细胞在SLE发病机制中的作用作一综述，以揭示PD-1/PD-L1在SLE疾病发生及进展中的重要性。

1 SLE患者免疫细胞表面PD-1/PD-L1的表达

1.1 B细胞SLE患者体内广泛的B细胞异常活化与SLE的发病密切相关，而且异常激活的B细胞参与了疾病发生发展的几乎整个过程，包括细胞因子的释放、抗原提呈以及相应致病性抗体的产生。此外，异常激活的B细胞还可通过抗原提呈过程及多种细胞因子的释放调节T细胞的活化和极化，这对于SLE的发病及病情进展同样有着促进作用[5]。谢长好等[6]及陆杨等[7]研究发现，SLE患者CD19+B细胞表面PD-L1阳性率明显低于健康对照组，且活动组低于稳定组，在狼疮肾炎患者中同样如此。这说明CD19+B细胞表面PD-L1的表达与SLE病情活动度有关，且与其严重程度有关。SLE患者外周血中B细胞PD-L1表达异常，该分子可通过干预多条信号通路使B细胞的活化及功能处于失调状态：(1)SLE患者B细胞表面PD-L1表达减少，PD-1/PD-L1通路传递给T细胞的负信号减弱，共刺激信号相对增强，有利于T细胞活化；(2)持续存在的活化T细胞又可辅助进一步激活B细胞，如自身反应性B细胞等，使体内产生更多的致病性自身抗体，加重病情进展；(3)PD-L1可诱导Treg生成，SLE患者外周血中B细胞表面PD-L1表达减少可能会引起Treg的数量减少及功能紊乱，而Treg数量减少后可令与病情进展相关的B细胞及分泌自身抗体的B细胞数量增加，从而导致自身抗体水平的进一步增加，加速病情进展[8]；(4)SLE患者B细胞表达PD-L1的减少使得PD-1/PD-L1通路向B细胞传递的负反馈调节信号减少，不能抑制B细胞的过度活化及随后的免疫反应进程。

1.2 T细胞

1.2.1 CD4+/CD8+T细胞 SLE病情活动者及狼疮肾炎患者CD4+T细胞表面PD-1表达水平明显升高，与自身抗体水平及病情活动度呈正相关；PD-1+CD8+T细胞数的显著增加与系统性红班狼疮疾病活动指数(systemic lupus erythematosus disease activity index, SLEDAI)、尿蛋白定量呈正相关，而与补体C3水平呈负相关[9]。笔者推测异常的PD-1+CD8+T细胞可能是SLE的致病性T细胞，与病情活动及器官损害关系密切。

1.2.2 CD4+CD28+/CD4+CD28-T细胞 CD28作为T细胞活化过程中必需的第二信号，参与了包括肿瘤免疫以及移植排斥反应在内的多种免疫相关疾病的发生发展。贾孝云等[10]的研究显示，SLE组患者外周血CD4+CD28-T细胞的表达水平较健康对照组明显增加，且未合并肾炎组表达水平明显低于并发肾炎组，同时其表达水平与疾病活动指标及相关临床评价参数存在一定关联，说明CD4+CD28-T细胞很可能参与了SLE患者的发病过程。SLE患者外周血中异常增高的CD4+CD28-T细胞及其亚群，因具有一定的细胞毒样侵蚀特性以及活化不平衡和抗凋亡特性，可使病情迁延反复。国外研究发现，CD4+CD28+CD158+CD11ahiT细胞不仅是SLE患者的促炎性表观遗传和转录特征表型，而且与SLE患者的疾病活动情况相关[10]。作为免疫抑制分子的重要成员之一，PD-1在维持淋巴细胞稳态方面作用显著。SLE患者CD4+CD28+/CD4+CD28-T细胞表面PD-1的表达水平均较健康对照组上升，尤以CD4+CD28-T细胞表面PD-1的表达水平上升为最，与疾病活动度的相关性更高[11]。动物实验证实，通过对CD28分子的阻断抑制PD-1及其配体PD-L1的表达，可以延长狼疮肾炎NZB/NZW小鼠的生存期[12]。

1.3 单核细胞研究发现，SLE患者的单核细胞吞噬功能处于异常状态，抗原提呈能力明显增强，有向DC分化的倾向，且从单核细胞分化而来的DC能够提呈自身抗原。谢长好等[13]的研究显示，SLE患者外周血中CD14+单核细胞表面PD-L1的表达水平明显高于对照组，且活动组高于稳定组；伴有肾炎的患者也明显高于无肾炎者，并且与尿蛋白定量、SLEDAI、抗核抗体(antinuclear antibody, ANA)水平等呈正相关。这提示CD14+单核细胞表达PD-L1水平越高，自身抗体产生越多，疾病活动度越高，病情也越严重。单核细胞表面表达的PD-L1在与PD-1特异性结合后，通过该通路传递的负性信号抑制自身反应性T细胞的增殖及活化，有效减弱自身反应性T细胞免疫应答及靶器官的过度损害，同时下调初始自身反应性T细胞向效应T细胞转化的过程，起到负性调节作用，以避免机体遭受过度的损害。而当疾病进展时，随着SLE患者体内异常激活的T细胞增多，机体通过负反馈作用增加PD-L1的表达水平，通过该通路的负性调节作用降低自身免疫反应对组织器官的损害，从而保护机体。

1.4 中性粒细胞固有免疫细胞中的中性粒细胞是一类生存时间短却有多种功能的细胞，其死亡方式途径的改变，是自身抗原产生的重要来源[14]。中性粒细胞可通过多种途径和通路限制T细胞介导的免疫抑制作用，比如通过PD-1/PD-L1通路产生的负向反馈调节。SLE患者外周血中性粒细胞表面的PD-L1呈高表达状态，并随病情的加重而增加，即活动组明显高于稳定组，同时SLE患者PD-L1+中性粒细胞百分比与常用监测疾病活动指标中的SLEDAI、ANA、IgG和红细胞沉降率(erythrocyte sedimentation rate, ESR)等呈正相关。这说明异常增加的PD-L1+中性粒细胞是机体为了防止过强的免疫应答造成组织损伤而产生的一种负反馈调节机制。总体而言，SLE患者外周血中性粒细胞表达PD-L1异常，与病情活动性和严重程度以及致病性抗体的产生有关[15-16]。

1.5 NK细胞NK细胞是固有免疫系统中重要的组成部分，是最早被募集至炎症部位的免疫细胞之一，具有免疫监视、杀伤作用，可通过直接杀伤靶细胞，促进炎症反应和调控细胞因子释放等参与免疫调节。NK细胞各亚群在体内不同部位生长和成熟，发育途径相似但也不尽相同，因此，在SLE疾病过程中对各靶器官功能影响和疾病表现形式不一可能与此有关[17]。SLE患者NK细胞PD-1表达水平显著增高，且与炎症指标ESR等呈正相关。同时，PD-1表达水平也与疾病临床表现如发热等呈正相关。这提示NK细胞表面高表达的PD-1或以介导其他通路的方式参与SLE的发病过程，而不通过负性共刺激分子发挥抑制作用，具体尚不明确[18]。

1.6 DCDC因其强大的抗原提呈作用被人们所熟知，同时在机体中还发挥着免疫应答和诱导免疫应答双向调控的重要作用。SLE患者外周血中未成熟的DC由于存在自发活化的可能，即在未受到活化信号刺激的情况下，亦能自发高效提呈抗原，协同刺激T细胞增殖与分化，可使患者机体微环境中的免疫耐受状态被破坏。机体受到外界刺激后，DC开始发挥其诱导免疫应答的作用，可通过向初始T细胞传递激活信号，使得静息状态下的初始T细胞被活化，诱导初始免疫应答，从而调控免疫反应和免疫耐受，作为桥梁在固有免疫与适应性免疫之间发挥连接作用[19-20]。Mozaffarian等[21]研究发现，SLE患者疾病活动期外周血中的单核细胞和DC表达PD-L1减少，疾病稳定期PD-L1表达上升，疾病再次活动时，PD-L1表达水平随之下降，提示APC表面PD-L1的表达水平与SLE患者病情活动度密切相关。DC能通过表达PD-L1引起外周血T细胞耐受，而抗PD-L1抗体能增加成熟和不成熟DC刺激效应T细胞的能力，提示APC表面表达的PD-L1对外周免疫耐受及免疫应答均非常重要，同时可以抑制效应T细胞的功能，与SLE患者疾病进展相关[6]。DC的免疫耐受失衡可使T、B细胞异常激活，进而介导多器官、组织的损伤。DC是目前免疫抑制治疗中最常用的靶细胞，使其停留在成熟前阶段，并诱导其免疫耐受或可成为治疗SLE的新潜在疗法[22]。

2 PD-1/PD-L1在SLE病情活动中的作用

SLE是一种多系统、多器官受累的自身免疫性疾病。SLE发病涉及多种通路和机制并最终导致机体免疫调节的失衡，大量致病性自身抗体的产生造成组织损伤，而PD-1/PD-L1通路作为重要的免疫调节通路在其中发挥核心作用，通过连接各种不同的免疫细胞在SLE发病中发挥重要作用。

2.1 T/B细胞异常活化促进致病性自身抗体的产生SLE患者B细胞表面PD-L1在与PD-1结合后可通过其下游的免疫受体酷氨酸抑制基序(immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif, ITIM)和免疫受体酪氨酸转换基序(immunoreceptor tyrosine-based switch motif, ITSM)磷酸化酪氨酸激酶Lyn，ITSM的α-氨基对羟苯丙酸残基可通过SH2结构域募集含有SH2结构域的酪氨酸磷酸酶(SH2-containing tyrosine phosphatase, SHP)2，而SHP-2可使下游的信号分子包括Igα/β和脾脏酪氨酸激酶(spleen tyrosine kinase， Syk)进一步去磷酸化，最终减弱下游分子的活化水平[23]，抑制B细胞的活化。因此，SLE患者B细胞的异常活化使其分泌大量致病性自身抗体，机体正反馈调节B细胞表面PD-L1的表达发挥负性调控作用减少自身反应性B细胞对组织器官的损害。当疾病持续进展时，PD-L1被大量消耗后抑制作用减弱，不能延缓病情进展。同时，患者外周血CD4+、CD8+T细胞表面PD-1的高表达促进了T细胞增殖，形成异常免疫反应循环链，使CD4+及CD8+T细胞成为致病性T细胞。SLE患者体内B细胞通过共刺激分子的表达上调刺激T细胞，而激活的T细胞也可帮助自身反应性B细胞合成自身抗体[24]。

2.2 T/B细胞之间的相互作用加重自身免疫反应滤泡辅助性T细胞(T follicular helper cell, Tfh)是一类辅助性T细胞，可以持续表达CXCR5，在CXCR13(CXCR5的配体)的趋化作用下迁移至淋巴滤泡并高表达PD-1、诱导性共刺激分子(inducible costimulator, ICOS)；在生发中心通过其表达的ICOS与B细胞表面的ICOS配体结合，在Tfh自分泌或外分泌的IL-21的共同作用下，促进B细胞的增殖与分化[25]。生理条件下，PD-1/ PD-L1信号通路通过：(1)抑制Tfh介导的B细胞活化，从而减少抗体的生成；(2)通过招募的SHP-2阻止诸如Igβ、Syk、磷酸酶Cγ2和细胞外信号调节激酶1/2的磷酸化从而直接抑制B细胞的活化和细胞因子的分泌[26]。因此，PD-1/PD-L1分子或可通过加强CD4+T细胞与B细胞之间的相互作用抑制适应性免疫亢进及病理性自身抗体产生，延缓患者病情的进展[27]。

2.3 T细胞过度激活导致免疫反应负调控机制失衡正常情况下，活化T细胞表面的PD-1可识别并结合DC、单核-巨噬细胞等APC表面的PD-L1，活化PD-1/PD-L1通路，继而引起PD-1自身结构改变发挥负性调节效应。其下游的ITSM招募并激活SHP-1或SHP-2，从而抑制ZAP-70磷酸化，并阻止其与CD3ε结合，使Ras-MAPK以及钙-钙调素途径的作用减弱，导致激活蛋白-1、活化T细胞核因子和核因子κB这3个转录因子的表达水平下降，最终使T细胞增殖、分化和细胞因子分泌受到抑制[26，28]。因此，疾病进展时，起初APC上调PD-L1的表达，以此抑制T细胞过度激活，但持续的病情活动使得PD-L1被大量消耗，传递给T细胞的负性信号减弱，因此T细胞处于过度激活状态，造成组织器官损害；同时该通路还能影响许多细胞因子的分泌，如下调IL-2和IFN-γ的分泌，一定程度上下调了机体免疫应答水平，提示PD-1/PD-L1途径可能提供了T细胞活化的负性共刺激信号[29]。

2.4 PD-L1+中性粒细胞、NK细胞参与SLE疾病抑制及发病全过程中性粒细胞可通过产生精氨酸酶1、活性氧类及负反馈调节作用等抑制T细胞介导的免疫抑制作用，因此异常增多的PD-L1+中性粒细胞可视为机体产生的一种负反馈调节产物[15]。SLE患者外周血中固有免疫细胞中的中性粒细胞及NK细胞表面可见PD-L1及PD-1高表达，并随病情程度的加重而增加，均与SLE患者病情活动情况密切相关。而SLE的发病涉及全身多系统、多器官，经历了靶器官自身抗体释放、次级淋巴器官参与、免疫细胞归巢至各个靶器官/组织以及后续组织损害，整个过程中都有NK细胞的参与。在疾病初始，NK细胞作为最早到达炎症部位的细胞之一，就已经开始发挥作用。因此，早期对NK细胞及其表面PD-1分子的监测可能对于SLE的病情活动以及预后提示均有帮助[17]。

3 结语

总体而言，生理状态下及疾病初始阶段，PD-1/PD-L1通路主要协同多种免疫细胞、细胞因子发挥负性调节作用，避免过强的免疫应答造成的组织损害。但当疾病持续进展时，机体的免疫系统不足以控制病情进展，免疫调节出现紊乱，大量免疫因子包括PD-L1等被消耗，传递给T、B细胞的抑制性信号减弱，持续活化的T、B细胞产生大量致病性自身抗体，加速病情进展，最终造成严重的组织器官损伤。因此，早期监测PD-1/PD-L1在各细胞表面表达水平的变化可为SLE疾病进展及患者预后提供参考，甚至是治疗靶点。但PD-1/PD-L1在SLE患者体液免疫、细胞免疫及固有免疫系统中的具体作用机制及相关细胞因子功能，在未来还需更多的研究一一揭示。