PD-1/PD-L1抑制剂相关心肌炎的研究进展

董敏婕，郭俊（湖北医药学院附属国药东风总医院肿瘤科，湖北 十堰 442001）

免疫治疗是通过增强机体自身的免疫系统，激活机体内的抗肿瘤免疫反应，最后杀死、清除肿瘤细胞。近些年，该疗法成为了肿瘤治疗领域极为重要的手段。免疫检查点是免疫细胞表达的细胞表面受体，主要作用是调节T 淋巴细胞的活化和效应功能，由一组共刺激和共抑制分子组成，这些分子在正常生理环境下可根据局部微环境调节免疫细胞的功能，但是在肿瘤发生时，肿瘤细胞通过识别免疫检查点通路，抑制T细胞的免疫反应从而逃避免疫监视，导致肿瘤监视和肿瘤识别降低，最终形成免疫逃逸，促进肿瘤的发生和进展。免疫检查点抑制剂（ICI）已被证实可提高恶性黑色素瘤、转移性鳞状非小细胞肺癌、晚期肾癌、头颈鳞状细胞癌、尿路上皮癌等患者的生存率。至今，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准2 种程序性死亡蛋白1（PD-1也称作PDCD1 和CD279）抑制剂（nivolumab 和pembrolizumab）和 3 种抗程序细胞死亡蛋白1 配体（programmed death-ligand 1，PD-L1） 抑制剂（atezolizumab、avelumab 和durvalumab）应用于临床。PD-1/ PD-L1 抑制剂通过阻断PD-1 及PD-L1的结合，激活T 细胞，从而增强抗肿瘤反应，同时也可能异常增强自身正常的免疫反应，最终导致免疫耐受失衡，累及到正常组织时表现出自身免疫性的炎症反应，称为免疫相关不良反应（immune-related adverse events，irAEs），涉及皮肤、胃肠道、肺部、内分泌、肺部、眼部以及心血管系统等。而ICI 相关心肌炎被认为是最严重的不良反应。本文对PD-1/PD-L1 抑制剂相关心肌炎的相关研究进行综述。

1 PD-1/PD-L1 信号通路

1.1 PD-1 及其配体的生物学特征

PD-1 是T 细胞上的一种免疫抑制性受体，是一种相对分子质量为50 ～55 kDa 的Ⅰ型跨膜蛋白，由288 个氨基酸残基构成。它是由一个胞外免疫球蛋白可变区（IgV）、一个疏水的跨膜结构域和一个细胞质结构域组成。其中细胞质结构域包括免疫受体酪氨酸抑制基序（ITIM）、免疫受体酪氨酸转换基序（ITSM）。有研究表明，PD-1最早表达于胸腺中双阴性细胞，在活化的 T 细胞、B 细胞、骨髓细胞、树突状细胞（DC）、自然杀伤细胞（NK）、间质干细胞、单核细胞、未成熟的朗格汉斯细胞等多种细胞表面均有表达。

PD-1 有两个主要配体，分别为PD-L1 和 PDL2，细胞外区均具有免疫球蛋白恒定区（IgC）与IgV 样功能域，两者同属于B7 家族，PD-L1 和PD-L2 结构上具有40%的氨基酸同源性。但两者为不同的表达模式，PD-L1 不仅表达于抗原递呈细胞（APC）、活化的B 细胞，T 细胞、树突状细胞、淋巴细胞及单核细胞，也表达于胸腺细胞、多种肿瘤细胞及非造血细胞。相比之下，尽管PD-L2 与PD-1 的亲和力是PD-L1 的数倍，但由于PD-L2 表达较局限，主要表达在APC 上，在其他细胞中往往低表达，所以PD-L1 是PD-1 的主要配体。

1.2 PD-1 /PD-L1 信号通路的作用机制

T 细胞激活对于保护宿主抵抗病原体和预防自身免疫反应是必要的。PD-1/PD-L1 作用并不直接导致细胞凋亡，但是可以减少 T 细胞的存活和增殖。PD-1/PD-L1 作为负性共刺激信号，T 细胞上的CD28 受体是PD-1 介导抑制作用的主要靶点。PD-1 与PD-L1 结合后，使PD-1 胞浆区C 端的ITSM 发生磷酸化，招募并激活蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1 和SHP-2（主要是SHP-2），使zeta 链相关蛋白-70（ZAP70）去磷酸化，从而抑制下游Ras-EMK-ERK 通路。在T 细胞中，Ras 及其下游MEK-ERK-MAP 激酶途径激活的主要机制涉及RasGRP1 的激活，而PLC 下游的二酰基甘油（DAG）对RasGRPI 的激活至关重要。PD-1 通过抑制PLC-1 和Ras 的激活导致MEKERK-MAP 激酶途径的活化减弱，进而抑制T 细胞的增殖分化及细胞因子的分泌。

研究发现，PD-1 还可通过干扰CD28 介导的磷脂酰肌醇化酶3（PI3K）的磷酸化使蛋白激酶B（AKT）活化减低，从而整体下调PI3K-AKTmTOR 信号通路，该信号通路调节多种细胞功能，包括增殖、生长和凋亡，并参与肿瘤的发生发展，被认为是PD-1 介导的抑制功能的另一主要信号途径。另外，通过干扰PI3K 的活化从而抑制细胞凋亡基因

Bcl-XL

转录，使白细胞介素-2（IL-2）的产生和葡萄糖代谢降低，从而导致CD8T 细胞和CD4T 细胞功能失活。

2 PD-1/PD-L1 信号通路与心肌炎

心肌炎是临床上常见的一种心血管疾病，发病的关键因素是T 细胞的异常活化。Tarrio 等通过建立T 细胞诱导的心肌炎模型来证明 PD-1 在T 细胞介导的心肌炎中的调节作用，实验发现在CD8T 淋巴细胞诱导的心肌炎模型中，PD-1 表达阴性的T 淋巴细胞比PD-1表达阳性的T 淋巴细胞导致的心肌组织炎性浸润更严重；而在CD4T淋巴细胞诱导心肌炎模型中，与野生型小鼠相比，PD-1 表达阴性小鼠的心肌炎的炎症反应更强。Grabie 等在诱导小鼠发生细胞毒性T 淋巴细胞介导的心肌炎的过程中，发现PD-L1 在心内膜上的表达依赖于T 细胞来源的干扰素-

γ

（IFN-

γ

），T细胞来源的IFN-

γ

可以上调心内膜上PD-L1 的表达，抑制IFN-

γ

/PD-L1 的信号转导途径，导致心肌的炎症反应加重；而 PD-L1 和PD-L2 基因缺失以及使用了 PD-L1 抑制剂治疗小鼠的心脏炎症反应加重，短暂性心肌炎进展为致命性心肌炎。以上实验证明了PD-L1 通过与PD-1 的结合，抑制了T 细胞识别抗原，从而减轻心肌炎的病理表现，在心肌细胞损伤中起保护作用。

3 PD-1/PD-L1 抑制剂相关心肌炎

3.1 发病机制

以PD-1/PD-L1 抑制剂为代表的ICI 相关心肌炎发生的确切机制尚不清楚。目前可能的机制有两种：

一是共同抗原理论，有研究表明靶向肿瘤细胞和心肌细胞具有共有的抗原。肿瘤可能导致T 细胞的克隆扩张，然后T 细胞可能与主要组织相容性复合体Ⅰ类复合物上的心肌抗原发生交叉反应。在Johnson 等报告的两例使用niolumab 和ipilimumab 联合治疗转移性黑色素瘤后并发致命性心肌炎及肌炎的病例中可以发现浸润心肌的克隆性T 细胞及肿瘤及骨骼肌中的T 细胞相同，提高了共同抗原理论的可能性。ICI可增强T 细胞效应，由于T 细胞可能存在针对肿瘤细胞和心肌细胞共有抗原，T 细胞会同时攻击心肌细胞，导致心肌损伤引起致命性自身免疫性心肌炎的发生。

另一个发病机制是心脏外周免疫耐受功能的减弱。PD-1/PD-L1 信号通路是通过抑制T 细胞活性来抑制心肌炎的发展，而PD-1/PD-L1 抑制剂通过阻止PD-1 与其配体结合来诱导T 细胞活化，促进有效的T 细胞诱导的抗肿瘤免疫反应，因此，PD-1/PD-L1 抑制剂可以使心脏上的效应T 细胞保持活性从而对心脏进行攻击。

3.2 临床特征

ICI 相关心肌炎是一种罕见的免疫介导的不良事件，确切的发病率尚不清楚，据报道其发病率在0.06%～1%，中位时间为第一次接受ICI治疗后17 ～65 d。两种ICI 的联合使用会增加心脏不良事件的发生率。Johnson 等研究发现联合使用PD-1 抑制剂nivolumab 和CTLA-4抑制剂ipilimumab 心肌炎的发生率为0.27%，而单用PD-1 抑制剂nivolumab 心肌炎的发生率仅为0.06%。Mahmood 等通过对35 例ICI 相关心肌炎病例的研究表明，ICI 相关心肌炎的发病率为1.12%，30%的单药治疗引起的心肌炎是由nivolumab 引起的，而在75%的联合治疗中，nivolumab 是作为治疗药物之一出现的。Salem等研究发现，单用 PD-1/PD-L1 抑制剂心肌炎发病率为0.4%，而联合使用CTLA-4 抑制剂心肌炎的发生率为1.33%。虽然ICI 相关心肌炎发病率低于其他免疫相关不良反应，但病死率较高。同时Mahmood 等也发现联合使用免疫抑制剂治疗的患者病死率更高。在一项收集了世界卫生组织（WHO）数据库中101 例使用ICI 引起心肌炎的研究中，抗PD-1 或PD-L1 联合抗CTLA-4的病死率高于抗PD-1 或PD-L1 单药（67%

vs

36%）。

ICI 相关心肌炎一般发病较早，但也可以随时发生。相关研究表明第一次使用nivolumab 或联合其他ICI 之后即可出现暴发性心肌炎。也有病例表明，连续使用nivolumab 后会发生迟发性心肌炎。ICI 相关心肌炎的症状和体征也不同，无特异性症状，从疲劳、胸痛、双下肢水肿、肌痛、心悸、呼吸困难到晕厥、心源性休克、心搏骤停都有，也可表现为心律失常或房室传导阻滞等，部分患者甚至无症状。ICI 相关心肌炎常常进展迅速，可以单独发生也可以伴随其他免疫相关的不良事件发生。

3.3 诊断

由于ICI 相关心肌炎具有发病早、无典型临床症状，进展迅速等特点，因此早期诊断非常有必要。目前仍然没有单一的临床或者影像学检查可以诊断。2018年美国临床肿瘤学会（ASCO）制定的《ASCO 免疫相关不良事件的管理指南》中指出相关的诊断检查包括：在开始治疗前要进行基线检查，可行心电图、生物标志物、超声心电图等检查，尤其在接受联合免疫疗法治疗的患者中；一旦出现了症状或体征，可考虑咨询心内科医师，进行心电图、肌钙蛋白（cTnI）、脑钠肽（BNP）、超声心动图及胸片检查；必要时可在心内科医师的指导下进行其他检查，如运动负荷检测、心导管检查及心血管磁共振。

3.3.1 心电图 心电图是一种快速、方便的检查。研究表明，大多数ICI 相关心肌炎的患者心电图会表现异常，呈非特异性表现，如ST 段或不典型ST段抬高、T 波倒置、Q 波异常、QRS/QT 延长等，还可能出现房室传导阻滞，左右束支传导阻滞，房、室性心动过速或心动过缓以及窦性心动过缓等心律失常表现。但心电图在心肌炎的诊断价值有限，特异性低。Deluigi 等研究发现虽然大多数心肌炎的患者在早期可发现心电图异常的表现，但一个患者心电图检查正常也并不能排除心肌炎的可能。建议在每次给药前和患者出现心血管相关症状时立即检查心电图，若观察到动态心电图变化请心内科专家会诊。

3.3.2 生物标志物 与其他类型的心肌炎一样，生物标志物也可用于ICI 相关心肌炎的诊断。同心电图一样，生物标志物对于ICI 相关心肌炎特异性不高，但对于其诊断是不可或缺的检查手段。许多病例研究发现，实验室检查发现患者血清中肌酸激酶（CK）、cTnI、BNP 或N 末端脑钠肽前体（NT-pro BNP）升高。有文献报道，90%以上的ICI 相关心肌炎患者血清cTnI 升高，cTnI 可以反映ICI 治疗过程中心肌细胞的损伤。Mahmood 等研究发现，ICI 相关心肌炎患者中，所有患者cTnI 升高，有66%的患者出现NTpro BNP 升高。由于暴发性心肌炎往往发生于ICI启动后1 个月内，应密切监测发生主要心脏不良反应风险较高患者的血清cTnI，如ICI 启动前及灌注后应每两周密切监测血清cTnI。此外，有研究发现cTnI 不仅可用于诊断，还能证明预后。患者的血清cTnI 水平越高，患者发生心脏不良反应的风险越高。此外，BNP 或NT-pro BNP在一些癌症患者中由于炎症反应也有可能长期升高。总之，目前认为与其他生物标志物相比，cTnI 对于ICI 相关心肌炎的特异性更强。

3.3.3 超声心动图 超声心动图是评估和诊断可疑ICI 相关心肌炎最有用的检查之一。超声心动图可以检查患者是否存在弥漫性或者节段性室壁运动异常、左室收缩和舒张功能、心腔大小和厚度的变化和心包积液。此外，超声心动图有助于排除某些非炎症性原因引起的心脏征象和症状的相关疾病，如瓣膜病等。相关研究表明，所有ICI 相关心肌炎的患者在治疗前左心室射血分数（LVEF）均正常，当出现心脏相关症状时，有51%的患者LVEF 是正常的，所以超声心动图检查LVEF 正常并不能排除ICI 相关心肌炎的诊断。超声心动图不能直接反映心脏的灌注情况，与cTnI 和心电图相比，LVEF 在发现心肌损伤方面敏感性较低。

3.3.4 心血管磁共振成像 心血管磁共振成像（CMR）是诊断、评估和随访心肌炎或疑似心肌炎患者的重要无创工具。2009年，CMR诊断心肌炎的国际共识小组提出CMR 协议标准即路易斯湖标准。路易斯湖标准是T2 加权成像（T2WI）、早期钆增强成像（EGE）、晚期钆增强成像（LGE）三个标准中至少两项为阳性，才能诊断为心肌炎。Luetkens 等研究发现在随访期间有患者LGE 强化程度降低了。Gräni 等研究了670 例疑似心肌炎患者，发现LGE 阳性的患者在4.7年的平均随访期内预后较差，且LGE阳性与主要心脏不良事件（MACE）的风险增加有关。因此可以说明LGE 是心肌炎或临床疑似心肌炎患者的风险分层和评估预后的重要方法。对于心肌炎LGE 阳性或临床怀疑为心肌炎的患者，建议明确随访3年以上，并采用T1 映射、LGE和细胞外容积（ECV）进行心肌炎评估。综上所述，随着磁共振成像技术的不断进步，CMR 在诊断心肌炎上表现出较高的特异性。

3.3.5 心内膜心肌活检 心内膜心肌活检（EMB）是诊断ICI 相关心肌炎的金标准。组织病理学检查中，主要以大量T 细胞（CD4、CD8、CD3、CD20等）和巨噬细胞浸润心肌为ICI 相关心肌炎的主要表现。然而考虑有创检查的侵入性、不方便性和费用以及心内膜活检可能会引起的并发症，比如心脏穿孔、心包压塞等，尤其是在危重患者中，在日常的临床实践中EMB 并不适用于常规心肌炎的诊断。另外，由于心肌的炎性浸润可能是局灶性和短暂性的，有时甚至是活检无法获得的。因此，在心肌炎患者的活检样本中，采样误差可能导致假阴性。总之，作为一种侵入性检查，由于其较低的敏感性以及其操作带来的相关并发症，EMB 现在很少用于心肌炎的诊断，可用来诊断高度怀疑心肌炎的患者。

3.4 治疗

在一般的心肌炎中，大约有50%的患者会在前2 ～4 周内痊愈，约 25%患者发展为慢性心功能不全，约12%～25%患者可能死亡或进展为终末期扩张型心肌病，需要进行心脏移植。临床工作中应该认识到ICI 相关心肌炎比一般的心肌炎预后更差，需要尽快诊断和治疗。目前还没有ICI 相关心肌炎防治指南，仅有一些初步的临床经验。ICI 相关心肌炎的治疗包括：停止ICI治疗、限制体力活动、抗心力衰竭治疗和抗心律失常治疗。

3.4.1 停止ICI 治疗 2018年美国临床肿瘤学会（ASCO）制定的《ASCO 免疫相关不良事件的管理指南》中将ICI 治疗患者的心脏毒性分为4 级：1 级定义为无临床症状，异常的心电图或生物标志物；2 级定义为有轻度的临床症状，筛查检查异常；3 级定义为检查结果中度异常或轻微活动即可引起症状；4 级定义为中度至重度失代偿，危及生命，需要干预治疗如静脉药物治疗等。指南建议评估患者心肌炎等级，若等级超过1 级以上，应当永久停用免疫治疗。

3.4.2 免疫抑制治疗 类固醇激素是目前用于治疗ICI 相关心肌炎最主要的免疫抑制治疗药物，主要用于通过抑制淋巴细胞活性和抑制细胞因子合成来治疗心肌炎。一旦怀疑ICI 相关心肌炎后，建议立即使用类固醇激素治疗。美国国立综合癌症网络（NCCN）2019年关于免疫治疗相关毒性作用的指南建议对于有轻到中度临床症状的患者，静脉或者口服给予泼尼松 1 ～2 mg·kg，可以通过监测患者cTnI 和CK 的水平来观察治疗效果。如果24 h 内患者症状没有立即改善或血流动力学不稳定，建议静脉注射甲基强的松龙500 ～1000 mg。心肌炎完全控制通常需要1 个月甚至更久，Lyon 等建议当接受甲基强的松龙静脉注射治疗的患者临床情况趋于稳定时（通常在3 ～5 d 后），剂量可逐渐减少至每日口服强的松龙1 mg·kg，然后每隔1 ～2周逐渐减量。

近些年来，越来越多的报道表明，单纯大剂量类固醇激素治疗已经不足以解决ICI 相关心肌炎。对大剂量类固醇激素治疗没有反应或治疗效果不佳的患者，可考虑使用霉酚酸盐、英夫利昔单抗和他克莫司等药物进行免疫抑制治疗。如果患者血流动力学不稳定，可考虑抗胸腺细胞球蛋白、静脉注射免疫球蛋白。近些年来也有病例提示血浆置换治疗ICI 相关心肌炎可能有效，部分患者经过血浆置换治疗后临床症状和生病率得到了改善。

ATG 是一种抗人胸腺细胞和胸导管淋巴细胞的多克隆抗体，主要用于同种异体排斥反应和严重再生障碍性贫血。ATG 通过补体依赖性细胞裂解来诱导T 细胞耗竭来治疗ICI 相关心肌炎。选择ATG 治疗方法是基于类固醇激素难治性心源性休克和心肌活检中CD3淋巴细胞的证据，提示其机制与心脏移植排斥反应相似。近些年来越来越多研究报道了ATG 用于治疗ICI相关心肌炎的病例，如Tay 报道了一例ATG 成功治疗nivolumab 给药继发的暴发性心肌炎的患者；Jain 等报道了一例ATG 治疗nivolumab联合ipilimumab 给药引起的自身免疫性心肌炎的病例。两位患者在接受ICI 治疗前均没有自身免疫性疾病及心脏病病史，在接受ICI 治疗后几日内就出现了相关症状（复视、弥漫性肌痛和近端无力、皮疹、低血压等），给予大剂量类固醇激素（500 mg 甲基强的松龙）＋其他免疫抑制剂治疗及对症治疗后病情仍未得到控制，入院第8 ～10日出现血流动力学不稳定，最终发展为完全性心脏传导阻滞；EMB 显示弥漫性心肌细胞坏死和明显淋巴细胞浸润（CD8，CD3等混合），予以ATG 治疗3 ～5 d，患者症状和心脏监测情况明显好转。尽管还需要更多的数据和经验来证明ATG 治疗的安全性和有效性，但对于危重患者来说，ATG 是一种可行的选择。

英夫利昔单抗是一种嵌合IgG 1 单克隆抗体，通过抑制肿瘤坏死因子

α

来减少淋巴细胞浸润和诱导T 细胞凋亡。Agrawal 等研究的病例中发现，英夫利昔单抗可用于治疗类固醇激素难治性心肌炎复发的患者，患者心肌炎复发后开始注射英夫利昔单抗，注射两次后cTnI 恢复正常，临床症状明显改善。英夫利昔单抗主要用于严重的类固醇激素难治性心肌炎的患者，但应该注意的是，其与心力衰竭患者病情恶化有关，在出现中度-重度心力衰竭的病例中，使用英夫利昔单抗可能是禁忌证。

静脉注射免疫球蛋白（IVIG）对于心肌炎患者来说具有抗病毒及抗炎作用，相关病例证实了免疫球蛋白在治疗急性暴发性心肌炎的疗效。Huang 等的荟萃分析表明，IVIG 治疗在降低住院死亡率方面优于常规治疗。与常规治疗相比，IVIG 可明显改善患者左心室功能。近些年来，也有一些病例记录了免疫球蛋白在ICI引起的暴发性心肌炎患者中的应用。Yamaguchi等报道了一例nivolumab 引起的迟发性暴发性心肌炎的患者，使用泼尼松龙和IVIG 联合治疗后2 d 症状和LVEF 均逐渐好转。

3.4.3 心力衰竭治疗及抗心律失常治疗 限制体力活动、心力衰竭治疗和抗心律失常治疗对于ICI 相关心肌炎也是必不可少的。根据美国心脏病学院/美国心脏协会指南，有急性失代偿性心力衰竭症状的患者应使用利尿剂和心力衰竭药物治疗；有缓慢型心律失常或心传导阻滞迹象时，可能需要暂时或永久放置起搏器；对室性心律失常的患者应用抗心律失常药物，如

β

受体阻滞剂或胺碘酮等药物、快速复律和除颤治疗；暴发性心肌炎导致心源性休克时，予以血管活性药物治疗外，紧急情况下可以考虑予以体外膜肺氧合、主动脉内球囊反搏等机械循环支持。

3.4.4 再次启用ICI 的时机 尽管指南建议出现1级以上的心血管不良事件时，应当停止免疫治疗。但在ICI 相关心肌炎发生后是否重启ICI 治疗需要多方面考虑。要考虑到癌症本身的情况、心脏功能、毒性的严重程度以及患者本身选择等。继续或者停止ICI 治疗应当由肿瘤科和心内科等多个学科专家会诊后慎重决定。Peleg 等报道的病例中有3 例ICI 相关心肌炎患者治疗后再次引入ICI 治疗，观察到成功再引入ICI 治疗和失败的患者之间的差异是后者心肌炎级别更高，伴有较高的BNP 水平和近期出现的LVEF 降低。因此，对于低级别心肌炎，在临床体征消失、实验室异常及LVEF 正常化后，考虑重新采用ICI 治疗可能是合理且安全的；对于曾经患有严重的ICI 相关心肌炎和心脏传导阻滞的患者，不建议重新启动ICI 治疗。

4 总结及展望

近年来，以PD-1/PD-L1 抑制剂为代表的ICI疗法取得了突破性的进展，但关于其不良反应的报道也越来越多。其中ICI 相关心肌炎虽然发病率不高但是病死率高，具有早期发病、无特异性症状、呈暴发性进展的特点。尽快诊断和治疗对于预后有关键性作用。建议所有患者在用药前完善心脏相关检查，用药过程中密切监测心电图、心肌损伤生物学标志物。大剂量类固醇激素仍是治疗ICI 相关心肌炎的主要方法，但越来越多的病例报告提示单纯的类固醇激素治疗已经不能解决问题，难治性心肌炎患者需要额外的免疫抑制治疗，如他克莫司、霉酚酸酯、英夫利昔单抗、抗胸腺细胞球蛋白、IVIG 和血浆置换等。虽然已有病例证实了大量类固醇激素加用其他免疫抑制药物联合治疗的效果，但仍需要更多的病例来证明其安全性和有效性。除此之外，支持对症治疗心力衰竭和心律失常也是治疗的关键。