可诱导共刺激分子在原发免疫性血小板减少症发病机制中的研究进展

梁缘（Liang Yuan），李兰花（Li Lan-hua），彭军（Peng Jun），冀学斌（Ji Xue-bin）

（山东大学齐鲁医院， 济南 250012； Qilu Hospital of Shandong University， Jinan 250012， China）

1 背景

原发免疫性血小板减少症（immune thrombocytopenia，ITP）是一种获得性自身免疫性出血性疾病，其特点是免疫介导的血小板破坏增加和血小板生成减少。 ITP 的发病与T 细胞介导的对血小板自身抗原失去免疫耐受有关，主要表现为：血小板自身抗原反应性T 细胞的异常活化［1］、调节性T 细胞数量和功能异常［2-3］、Th1／Th2 平衡异常等［4-5］。 T 细胞活化增殖需要双信号刺激：第一信号是由T 细胞上的T 淋巴细胞受体（TCR）-CD3 和抗原呈递细胞（Antigen Presenting Cell， APC）主要组织相容性复合体—抗原肽复合物结合提供；第二信号即共刺激信号，又称为免疫检查点，是由T 细胞上的相应受体与表达在APC 表面的共刺激分子作用产生。 共刺激分子能根据T 淋巴细胞的生长、活化、分化过程和功能状态，对其进行正性信号或负性信号的调节，同时提供生存信号，以防止T 细胞凋亡。 共刺激分子的异常表达可导致T 细胞表达及功能异常，这可能是引起ITP 发病的重要原因。 研究发现，ITP 患者外周血中出现高表达可诱导共刺激分子（Inducible co-stimulator， ICOS）的CXCR5+CD4+T 卵泡辅助细胞（Tfh 细胞）的比例明显高于健康对照组（healthy controls，HC），血小板抗体阳性患者外周血中出现高表达ICOS 的CXCR5+CD4+Tfh 细胞的比例明显高于血小板抗体阴性患者和HC。 Tfh 细胞及其效应分子ICOS 可能在ITP 的发病机制中发挥重要作用，是ITP 患者潜在的治疗靶点［6］。

2 ICOS 及其配体

2.1 ICOS 的结构及其表达

共刺激分子有多种，主要是CD28 家族成员和B7 家族成员。 ICOS 是CD28 家族的新成员，但是与家族其他成员不同，它不是在T 细胞上组成性表达，不与B7-1／B7-2 结合，而是与唯一的配体可诱导共刺激分子配体（ICOSL）结合。 ICOS 在效应性免疫应答过程中有着关键和特殊的功能。 ICOS 与其配体之间的相互作用，能提高T 细胞对外源性抗原的反应。 ICOS／ICOSL 共刺激信号转导途径，在维持某些类型的细胞免疫过程中起到了关键作用，为疾病治疗的新治疗策略的发展提供了理论基础［7-9］。

与CD28 共刺激受体家族的其他成员相似，ICOS 属于免疫球蛋白超家族，是一种由两个亚单位构成的同源二聚体I 型跨膜（TM）糖蛋白。 ICOS 具有一个细胞外免疫球蛋白结构域、一个TM 片段和一个由35 个氨基酸组成的细胞质尾部，其胞外区含有一个V-样Ig 功能区，是与相应配体ICOSL 结合的结构。 ICOS 位于染色体2q33-34 上，其位置接近CTLA-4（细胞毒性T 淋巴细胞相关蛋白4）和CD28基因［10］。 ICOS 的氨基酸组成与CTLA-4 具有17%的同源性，与CD28 有24%的同源性，在CD28 缺失的情况下，ICOS 承担了体液免疫反应中T 细胞的主要共刺激作用［11］。

ICOS 主要表达在GC 光区（Tfh 细胞与GC B 细胞相互作用的区域）、Peyer’s 斑块（存在持续GC 反应的区域）、淋巴结的T 细胞区和胸腺的髓质及皮质-髓质交界处，非淋巴组织不表达ICOS，这与其在体液免疫中的突出作用一致。 ICOS 由不同的T 淋巴细胞亚群表达，包括CD8+细胞毒性T 淋巴细胞（CTL）、CD4+辅助T 细胞（Th）、Th1、Th2、Th17 和Tfh 细胞以及CD4+FoxP3+调节性T 细胞（Treg）。ICOS 的表达受其它共刺激信号的调控，CD28 可以促进ICOS 表达水平的提高［12］。 在T 细胞活化过程中，TCR 可以使ICOS 的表达上调，从而影响T 细胞活性。 除了TCR 信号外，小鼠T 细胞中的IL-2 和IL-4，以及人T 细胞中的IL-12 和IL-23 等细胞因子均可以进一步增强ICOS 的表达［13-14］。 CD4+T 细胞中的ICOS 表达水平高于CD8+T 细胞。 Th1 和Th2细胞反应都需要ICOS 参与，在Th 前体细胞向Th2细胞分化过程中，ICOS 的表达水平逐渐上升，使Th2 转录因子表达上调，从而促进Th2 细胞的分化；而在Th 前体细胞向Th1 细胞分化过程中，ICOS 表达水平则逐渐下降。 阻断ICOS 表达途径可抑制由Th1 和Th2 细胞引起的疾病。

2.2 ICOS-L 的表达

ICOS-L 又称B7-H2、B2h、GL50 或B7RP-1，与CD28 和CTLA-4 配体（CD80 和CD86）不同，ICOSL不只在淋巴组织上表达，而是可以在体细胞上广泛表达。 ICOSL 主要表达于APC，包括B 细胞、树突状细胞和巨噬细胞，也可以表达于非淋巴组织的其他细胞类型。 肿瘤坏死因子-α 和其他炎症介质可以上调ICOSL 的表达，例如ICOSL 在人Ⅱ型肺泡上皮细胞上表达，与ICOS 结合并通过调节干扰素-γ（Interferon-γ， IFN-γ）的分泌影响辅助T 细胞的功能，从而在肺对外来抗原的免疫中发挥作用。ICOSL 也在小部分T 细胞上被检测到，这部分T 细胞占CD3+T 细胞的5%［15］。 ICOSL 在血液肿瘤中的表达及其在肿瘤免疫中的作用目前尚不清楚，目前已经发现人类急性髓系白血病患者的细胞、淋巴瘤细胞和浆细胞均可表达ICOSL。

3 ICOS-ICOSL 作用机制

作为共刺激分子，ICOS 能参与APC 与T 细胞以及T 细胞与B 细胞的相互作用，增加T 细胞和B细胞的数目，并刺激细胞免疫和体液免疫，尤其主要参与二次免疫应答，ICOS 的缺失已被证明会导致胸腺依赖的抗体反应迟钝以及生发中心（germinal centers，GC）的缺失。 ICOS 通过调控T 细胞和B 细胞功能，在协调适应性免疫中发挥关键作用。 在炎症条件下，ICOS 可以进行选择性诱导，决定CD4+T细胞对抗原产生免疫反应还是耐受反应，没有ICOS作用时，CD4+T 细胞对抗原产生耐受反应。 阻断ICOS 的信号传导，可能对自身免疫性疾病患者有益，而不会严重影响对无害抗原的耐受反应［16］。ICOS 的表达和ICOS／ICOSL 通路在抗自身免疫性疾病中的重要性使其成为一个具有研究价值的生物标志物。

3.1 对T 细胞的调控

T 细胞的最终激活状态取决于所有激活和抑制信号的积累和最终结果。 CD28 和ICOS 在T 细胞活化过程中发挥互补作用［17］。 CD28／B7 途径主要在T 细胞活化的初始阶段发挥作用，诱导幼稚T 细胞的分化和T 细胞合成IL-2。 ICOS 途径则主要在T 细胞活化后的分化阶段和效应阶段发挥作用，调控T 细胞的增殖和分化［11，18］。 可以认为CD28／B7活化初始T 细胞，而ICOS／ICOS-L 调节其效应功能。 ICOS 可以增强T 细胞对抗原的基本反应，即T细胞增殖及淋巴因子的分泌，可以促进T 细胞分泌IL-4、IL-5、IL-10、IL-13 和IFN-γ、肿瘤坏死因子-α 等多种细胞因子［19-20］。 阻断ICOS 共刺激分子途径可以抑制ITP 患者的T 细胞活化增殖，为ITP 患者的治疗提供理论基础。 除此之外，ICOS 的表达可以促进Treg 细胞生成［21］，驱动其活化并增强其功能。阻断ICOS／ICOSL 通路会导致Treg 细胞生成减少［22］，Treg 细胞数量减少和功能缺陷可导致ITP 患者自身免疫耐受功能受损［23］。

3.2 对B 细胞的调控

ICOS 或CD28 共同刺激T 细胞可显著上调CD154 的表达，增强T 细胞与B 细胞的相互作用。阻断ICOS 可显著抑制CD4+T 细胞与B 细胞间的黏附。 ICOSL 在B 细胞表面的表达具有两种情况，其作用不同，当T-B 交界处的B 细胞上表达ICOSL时，可以促进Tfh 细胞进入GC；当B 细胞向GC 内的同源Tfh 细胞递送抗原时，ICOSL 的表达可以引导IL-4 和CD40L 的靶向递送，CD40 的连接可以促进B 细胞分化。 当基因敲除小鼠体内的B 细胞不表达ICOSL 时，小鼠可表现出严重的Tfh 细胞群体减少和GC 反应不良［24］。 而Tfh 细胞又可以通过表达趋化因子受体5（CXCR5）、ICOS 等分子来调节抗原特异性B 细胞的免疫过程［25］，使其产生相应的特异性抗体［26］。

3.3 在疾病中的作用

因为ICOS 在T 细胞亚群上分布的复杂性及其对每个亚群的影响的多样性，ICOS 在不同疾病中的作用不尽相同，很难用一句话来概括。 ICOS 在肿瘤发生中具有双重作用，一方面，ICOS／ICOSL 的共刺激信号参与抗肿瘤T 细胞反应；另一方面，ICOS 信号也表现出促肿瘤特征。 目前已证实ICOS 高表达与包括ITP 在内的多种自身免疫疾病的病理生理过程密切相关，对于研究自身免疫性疾病的治疗途径有重要意义。 例如ICOS 的表达水平与溃疡性结肠炎的严重程度有关［27］。 ITP 患者外周血中CD8+T 细胞表达水平显著升高，细胞毒性CD8+T 细胞能够直接溶解血小板并在骨髓中积聚，潜在地影响血小板的产生［28-29］。 新诊断ITP 患者组及慢性ITP 患者组体内CD8+T 细胞表面ICOS 的表达水平明显高于健康人群对照组，且与淋巴细胞数呈负相关［30］，提示ICOS 可能增强CD8+T 细胞的反应，使其发挥细胞毒性作用直接溶解血小板［23］，或通过抑制巨核细胞凋亡破坏血小板生成，促进ITP 的发生［31］。 ICOS在效应T 细胞功能中的作用引起了人们对这种分子作为免疫治疗的潜在靶点的极大关注。 针对ICOS／ICOSL 途径用于癌症免疫治疗的拮抗剂和激动剂抗体正处于临床试验阶段。

4 免疫耐受

4.1 ITP 与免疫耐受

免疫耐受指的是免疫活性细胞（T、B 细胞）接触抗原性物质时所表现出来的一种特异性的无应答状态。 免疫耐受在临床疾病的研究中应用广泛，其诱导、维持和破坏影响着许多自身免疫性疾病的发生、发展和转归。 ITP 作为一种自身免疫性疾病，其发病过程中的一个关键机制是患者自身血小板对自身抗原的免疫耐受的丧失［32］。 许多研究表明，免疫耐受的丧失使Tfh 细胞刺激自身反应性B 细胞分化为浆细胞，产生抗血小板抗体［33］。 T 细胞应答失调导致辅助T 细胞（Th1／Th2）比例失衡，调节性T 细胞的损伤导致辅助性T 细胞介导的B 细胞激活的调节中断，这种比例失衡进一步导致细胞毒性T 细胞数量增加和其过度活跃。 细胞毒性T 细胞活性的增强导致血小板破坏的增加，同时提高B 细胞的存活率。 B 细胞存活率的提高促进了自身抗体的产生，自身抗体诱发血小板的调理作用、吞噬作用和补体激活、脱硅作用，从而加速了血小板清除的速度，并且进一步阻碍巨核细胞成熟活化，从而减少血小板的生成。

4.2 免疫耐受的诱导

免疫耐受可天然形成，也可人工诱导。 人工诱导具有比较重要的理论和实践意义，包括阻断共刺激信号诱导［18］、口服抗原诱导、拮抗性抗原诱导、可溶性抗原诱导等多种诱导方式。 其中比较重要的阻断共刺激信号诱导已成功诱导多种动物形成免疫耐受，如阻断目前研究比较多的共刺激信号途径：CTLA-4-Ig 融合蛋白可阻断B7-CTLA-4 分子对相互作用，抗CD40L 抗体可阻断CD40-CD40L 分子对相互作用，两种干预模式均可诱导T、B 细胞耐受。 单独阻断CD28 共刺激信号并不能诱导T 细胞出现免疫耐受，表明T 细胞中还存在影响T 细胞出现免疫耐受的其他共刺激信号［34-35］。 可以通过阻断ICOS 共刺激分子途径来抑制ITP 患者的T 细胞活性，并诱导T 细胞对抗原产生特异性免疫耐受，为ITP 的治疗提供潜在的靶点。

4.3 ICOS-ICOSL 通路调控T 细胞免疫耐受

T 细胞产生免疫耐受有两种不同的机制，分别为自身反应性T 细胞在胸腺成熟过程中的消耗（中枢耐受性）以及外周成熟自身反应性T 细胞的抑制／消除（外周耐受性）。 只有1%～2%的胸腺细胞能够在从胸腺释放之前达到成熟的T 细胞状态。发育中的T 细胞的负性选择在T 细胞对自身抗原的产生免疫耐受的过程中起着重要作用。 T 细胞表达大量不同的抗原受体，用以识别可能遇到的无数种外来抗原。 表达TCR 的T 细胞扫描APC 上的主要组织相容性复合体（major histocompatibility complex，MHC）分子递呈的自身抗原，对自身抗原具有低到中等的亲和力的T 细胞接受正性选择生存下来并进一步分化，对自身抗原具有高亲和力的T 细胞则接受负性选择发生凋亡。 另外一些具有高亲和力的T 细胞也可以被转移到免疫抑制T 细胞谱系来维持自身免疫耐受。 然而，单纯的TCR 信号通路不足以诱导所有T 细胞进行选择。 在胸腺中，髓质胸腺上皮细胞（mTEC）、胸腺皮质树突细胞（DC）和B 细胞均表达共刺激分子，可调节胸腺T 细胞进行选择。 有大量证据表明，负性选择需要CD28 协同信号［36］，但在某些条件下，CD28 不是必需的，其他共刺激分子如ICOS 可弥补CD28 的缺失，并在稳态下补充其功能［37］。 在胸腺中，ICOS 的表达与TCR与自身抗原相互作用的强度有关，并参与调控先天T 细胞亚群的发育［38］。 ICOSL 由胸腺树突状细胞和髓质胸腺上皮细胞亚群以及胸腺B 细胞表达。通过研究ICOSL 缺陷的胸腺切片，可以确定ICOS／ICOSL 途径能微调T 细胞的负性选择过程，有助于产生具有免疫耐受性的T 细胞群体［39］。

共刺激分子的正常表达是维持免疫耐受的关键。 共刺激分子的异常表达可能促进自身反应性T细胞的产生，或者导致自身反应性T 细胞逃避中枢和外周耐受性，从而促进ITP 等自身免疫性疾病的发生［40-41］。

5 总结和展望

由上可见，ICOS／ICOSL 共刺激信号在免疫反应过程中起重要作用。 ICOS 是免疫反应和内稳态的复杂中心枢纽，不仅可以调节T 细胞增殖及多种细胞因子分泌，而且促进B 细胞增殖分化，进而形成效应细胞及生发中心，同时还可能诱导T 细胞免疫耐受。 ITP 作为一种自身免疫性疾病，其发病的重要原因是T 细胞介导的对血小板自身抗原免疫失耐受，诱导T 细胞对自身抗体重新产生免疫耐受，是研究ITP 发病机制和治疗方法的重要途径。 通过ICOS／ICOSL 共刺激信号转导途径诱导T 细胞免疫耐受并进行深入研究，有助于人们对免疫理论认识的完善，将成为诱导包括ITP 在内的自身免疫性疾病T 细胞免疫耐受的新途径，并为研究ITP 的发病机制及研发新型免疫抑制剂提供新的理论支持。

作者贡献声明梁缘负责论文撰写；李兰花、彭军、冀学斌负责指导与修订

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突