PD-1及其配体表达异常与动脉粥样硬化的关系研究进展

马婷婷，肖广辉，诸葛欣

(天津医科大学总医院，天津市老年病学研究所，天津300052)

程序性细胞死亡因子1(PD-1)是新近发现的一种新的介导负性调控信号的共刺激分子受体，在激活的T细胞、B细胞和一些髓样细胞上表达，表现对激活后T、B细胞炎症程度的下调和炎症范围的限制［1］，其配体包括 PD-L1 和 PD-L2。研究［2］发现，PD-1与其配体结合后能介导免疫细胞周围性耐受，下调其炎症反应程度。PD-1/PD-Ls路径与免疫耐受、自身免疫型疾病、肿瘤、急慢性感染等密切相关。因动脉粥样硬化的发生和发展与炎症及免疫反应有密切联系，故PD-1及其通路与动脉粥样硬化间关系的研究较多。现将近年来国内外有关PD-1及其配体与动脉粥样硬化关系的研究进展情况作一综述。

1 PD-1及其配体的结构与功能

PD-1最初是从凋亡的小鼠T细胞杂交瘤2B4.11克隆出来［3］，其结构类似于 CD28分子。随后的研究表明PD-1及其配体是CD28/B7超家族成员，广泛表达于各种组织。PD-1亦称CD279，属于免疫球蛋白超家族成员，是一种相对分子质量为55 kD的Ⅰ型跨膜糖蛋白，以单体的形式存在于细胞表面，其序列与其他共刺激分子(CTLA-4、CD28、ICOS)相比，有21%～33%的同源性［4］。PD-1是由细胞外IgV结构域、跨膜结构域、以酪氨酸为信号基序的胞内信号构成［5］。PD-1的胞质区尾部含有2个酪氨酸残基，N端酪氨酸残基参与构成免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM)，C端酪氨酸残基则参与构成免疫受体酪氨酸转换基序(ITSM)，其中ITSM高度保守，提示其具有重要功能;当PD-1与其配体结合时，ITSM发生磷酸化，招募酪氨酸磷酸酶 SHP-1和SHP-2，使下游的效应分子(如磷脂酰肌醇化酶3，PI3K)去磷酸化，去磷酸化的PI3K不能活化丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，从而限制T细胞的活化、增殖与存活［6］。活化的T细胞、B细胞、单核细胞、树突状细胞可诱导PD-1表达并明显限制适应性免疫反应的持续时间和程度［7］。

PD-1配体包括PD-L1(B7-H1或CD274)和PDL2(B7-DC或 CD273)。PD-L1的相对分子质量为40 kD，其包括细胞外免疫球蛋白V样和C样结构域及跨膜结构域，但缺乏可识别的细胞内信号结构域;PD-L1广泛表达于B细胞、树突状细胞、巨噬细胞、培养的骨髓来源的肥大细胞及T细胞，这些细胞活化后表达上调;PD-L1还表达于各类非血源性细胞(包括血管内皮细胞、胰岛细胞)、星形胶质细胞、角质细胞等。干扰素α、β和γ是潜在的 PD-L1表达上调因子，使其表达于抗原递呈细胞(APCs)、内皮细胞和上皮细胞;PD-L1可能在T细胞的非免疫性调节中起作用。

PD-L2相对分子质量为25 kD，其结构与PD-L1相似，但PD-L2仅能诱导表达于活化的树突状细胞(DC)、巨噬细胞;有报道称PD-L2可能诱导正性或负性共刺激;如在实验性自身免疫脑脊髓炎(EAE)鼠模型的多发性硬化(MS)中，应用PD-L2阻滞性抗体可增加中枢神经系统的炎症及疾病严重度，证实PD-L2是一个负性共刺激分子;然而，在哮喘的鼠模型中，给予可溶性PD-L2可加重严重反应，原因可能是在T细胞表面，PD-L2存在另一种至今未识别的受体［7］。

2 PD-1或其配体表达异常与动脉粥样硬化

2.1 加速动脉粥样硬化斑块形成 动脉粥样硬化是一组称为动脉硬化的血管病中最常见、最重要的一种，其特点是动脉管壁增厚变硬、失去弹性和管腔缩小，由于在动脉内膜上积聚的脂质外观呈黄色粥样，因此称为动脉粥样硬化。在我国，本病的患病率和发病率呈上升趋势，并成为老年人主要病死原因之一。动脉粥样硬化的发病机制至今尚未完全阐明，目前存在4种学说，即脂质浸润学说、血小板聚集和血栓形成学说、平滑肌细胞克隆学说和损伤反应学说。动脉粥样硬化是一个多因素参与的疾病，近年来研究表明，炎症与免疫反应在其发生、发展中起重要作用，越来越多的证据显示动脉粥样硬化是一种自身免疫相关性疾病，免疫细胞(包括单核巨噬细胞、树突状细胞、淋巴细胞)显著参与并调控了动脉粥样硬化发病的起始、进展以及血栓性并发症的发生［8］。研究证实免疫细胞聚集启动了动脉粥样硬化斑块的形成，如在实验小鼠模型中，动脉内皮细胞表达以血管内皮黏附分子1为著的白细胞黏附分子，其导致血管对胆固醇聚集于内膜的反应［9］。动脉粥样硬化病变的各个时期均存在激活的T细胞，T细胞的浸润、激活和增殖在易损性动脉粥样硬化斑块的形成和进展中发挥重要作用。CD+8T细胞在动脉粥样硬化早期脂质条纹中占多数，成熟的动脉粥样硬化纤维板块中则含有T细胞。激活后的T淋巴细胞分泌多种细胞因子，如IFN-γ、TNF-β、GMCSF、IL-2等，使巨噬细胞和平滑肌细胞产生金属蛋白酶，溶解粥样斑块纤维帽中的基质，破坏斑块的稳定性［10］。

研究［11］发现，T细胞的激活及T辅助细胞亚群的失衡促进了动脉粥样硬化的发生及发展，而PD-1或其配体的缺如可加速动脉粥样硬化斑块形成。缺乏PD-1受体的T淋巴细胞(无论是CD+4还是CD+8细胞)增殖能力和分泌细胞因子功能均显著增强，并且基本不表现凋亡，不能介导周围性耐受［12］。Gotsman 等［13］将 LDLR-/-与 PD-L1-/-/PD-L2-/-的小鼠进行杂交繁殖，培育出PD-L1-/-/PD-L2-/-/LDLR-/-小鼠模型，利用这一模型，与有动脉粥样硬化倾向的LDLR-/-小鼠对比研究体内斑块抗原特异性细胞所介导的免疫反应，结果发现，PD-L1/2缺陷可导致小鼠主动脉弓、降主动脉的动脉粥样硬化面积较对照组增加了3倍，进一步对斑块免疫组化的分析提示不仅斑块面积增加，其内部细胞组成结构亦有显著变化，表现为CD4+和CD8+T细胞增加;PDL1/2缺陷导致的免疫反应增强表现在模型小鼠髂部淋巴结肿大、活化的CD4+T细胞数量增加、血清中TNF-α 水平升高;从 PD-L1-/-/PD-L2-/-/LDLR-/-模型小鼠体内分离的APCs的体外实验发现，T细胞增殖能力显著增强，细胞因子如IFN-γ的分泌也增加，这些免疫反应的增强在动脉粥样硬化发展过程中发挥重要作用。

虽然 PD-L1和 PD-L2均可与T细胞表面的PD-1结合，但近来发现PD-L1还可与抗原递呈细胞表面的B7-1(CD80)结合，传递抑制性信号［14］。为明确PD-1/PD-Ls通路对动脉粥样硬化的影响，有学者 Bu［15］将杂交繁殖的 PD-1-/-/LDLR-/-小鼠模型与LDLR-/-小鼠进行比较，结果发现PD-1/PD-Ls通路与调节粥样硬化斑块病灶中的T细胞反应密切相关，并且限制CD8+T细胞的潜在反应，而这种反应在共抑制途径完整的对照组小鼠中一般很微弱，PD-1缺失后CD8+T细胞显著增多，能起到对鼠动脉平滑肌细胞的杀伤作用。上述研究结果提示PD-1激动剂有可能用来治疗粥样斑块炎症的急性发作，如急性冠脉综合症［13，15］。

国内的研究亦有类似报道，周音频等用PD-1阻断性抗体对进展期动脉粥样小鼠模型进行干预，发现与未使用阻断性抗体的对照组比较，使用阻断性抗体组动脉粥样斑块发生明显形态学改变，表现为浸润的炎性细胞明显增加，而粥样斑块中胶原含量减少，斑块表现为薄的纤维帽下包含较大的脂质核心，与临床上的易损斑块形态极其相似，其机制可能是由于PD-1/PD-Ls信号途径阻断后CD4+T淋巴细胞激活加剧，其增殖能力明显增强，导致分泌的细胞因子增多，使斑块结构成分和性状发生改变。

2.2 反映动脉粥样硬化病程进展 对于动脉粥样硬化形成后T淋巴细胞上PD-1的水平在目前研究中尚无一致性结论。Lee等［9］研究发现，冠状动脉粥样硬化(CAD)患者中无论是稳定性心绞痛组(SA group)还是急性冠脉综合症组(ACS group)，CD4+和CD8+T淋巴细胞和髓样树突状细胞(mDCs)上PD-1表达与健康对照相比明显降低，体外CD4+和CD8+T细胞淋巴细胞增殖能力及产生细胞因子(如IFN-γ、IL-2)的能力均比健康人的mDCs明显升高，推测冠心病患者mDCs功能失调可能与共刺激因子表达失衡、负性共刺激分子 PD-L1表达降低有关，从而导致T细胞的免疫活化，细胞因子分泌增加。赵欢等［16］研究发现，冠状动脉粥样硬化患者T细胞上PD-1表达较对照组下降，从而导致体内负性共刺激信号减少，使体内正负性共刺激信号失去了平衡，使冠心病发生机制中的保护性因素减弱，进而不能有效抑制因T细胞激活引起的细胞因子分泌的增加，不能抑制动脉粥样硬化斑块的形成，导致斑块的不稳定。

魏玮等［17］发现，ACS患者外周血CD4+T细胞表面PD-1表达显著增高，而CD28的表达无明显变化，考虑CD4+T细胞上激活性共刺激分子CD28的活化信号途径被明显抑制，PD-1表达是一种对炎症应答的反馈性抑制表现，以达到降低T细胞激活程度和限制斑块炎症过度的作用。氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)具有很强的细胞毒性，可致内皮细胞功能损害，其浓度在 SA和 UA组中均升高，推测引起CD4+T细胞PD-1高表达最可能的原因是长期持续ox-LDL抗原刺激所致。周音频等发现，ApoE基因敲除小鼠与对照组比较，斑块中PD-1表达随着动脉粥样硬化形成加剧而增高;其后，他们应用他汀类药物对模型鼠进行干预，发现动脉粥样硬化斑块形成的面积减少，斑块中PD-1表达明显降低。原因可能是在动脉粥样硬化形成过程中，因ox-LDL和相关炎症因子导致T淋巴细胞激活，使得T淋巴细胞上的负调共刺激因子PD-1表达增加，从而降低T淋巴细胞激活程度，并且限制斑块内炎症过度的作用，而他汀类药物可以降低血中的ox-LDL浓度，并由此减少了其引发的免疫应答反应，降低炎性细胞的激活及细胞因子的分泌，减轻炎症程度，导致PD-1表达减少。

虽然动脉粥样硬化形成后T淋巴细胞上PD-1的表达变化尚无统一意见，其表达下调或反馈性上调可能反映了动脉粥样硬化病程进展的不同阶段，但其无论表达上调或下调都可以导致体内正负性调节系统失衡，从而影响斑块内的炎症细胞的激活以及相关炎症细胞因子的分泌。由于相关的文献报道不多，动脉粥样硬化形成后T淋巴细胞上PD-1/L1的异常表达与动脉粥样硬化形成过程的相关机制仍需进一步研究。

综上所述，PD-1及其配体表达异常与动脉粥样硬化的发生发展有一定关系，但在动脉粥样硬化患者中CD+4T细胞上的PD-1表达上调或下调的机制目前尚无定论;PD-L2在动脉粥样硬化过程中的作用及机制目前研究较少，如何将PD-1/PD-Ls途径对动脉粥样硬化的作用转换为治疗动脉粥样硬化的方法等需要进一步深入研究，了解动脉粥样硬化的病理过程与免疫反应的关系将为临床控制动脉粥样硬化、预防心血管事件提供新的思路。

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