PD－1：PD－L1/PD－L2通路在结核感染中的免疫作用

占玲俊，唐 军，秦 川

(中国医学科学院医学实验动物研究所，北京协和医学院比较医学中心，卫生部人类疾病比较医学重点实验室，国家中医药管理局人类疾病动物模型三级实验室，北京 100021）

PD－1：PD－L1/PD－L2通路在结核感染中的免疫作用

占玲俊，唐 军，秦 川

(中国医学科学院医学实验动物研究所，北京协和医学院比较医学中心，卫生部人类疾病比较医学重点实验室，国家中医药管理局人类疾病动物模型三级实验室，北京 100021）

PD－1：PD－L1/PD－L2通路在肿瘤和某些感染性疾病中发挥免疫抑制作用，而在结核病中的免疫作用尚不明确。结核菌感染后，免疫细胞上PD－1：PD－L1/PD－L2通路高表达，体外实验显示：用该通路的抗体阻断后保护性T细胞增强，而体内免疫作用不明确。PD－1与配体PD－L1结合后可能发挥免疫抑制作用，其中 PD－L1表达受Th1细胞因子调控;PD－1与配体PD－L2结合后可能发挥免疫保护作用，其中PD－L2表达受Th2型细胞因子调控。利用Cas9－CRISPR基因敲除方法分别敲除特定免疫细胞上PD－1、PD－L1和PD－L2，可研究PD－1、PD－L1和PD－L2在结核感染中免疫作用及机制，为结核病的防控提供理论依据。

PD－1：PD－L1/PD－L2通路 结核感染 免疫作用

结核病是免疫相关的感染性疾病，T细胞、APC (巨噬细胞、DC）等是重要的免疫细胞［1－3］。结核菌进入机体后，首先被巨噬细胞吞噬，当巨噬细胞的杀伤力强于结核菌的毒力时，结核菌被清除，反之，结核菌裂解巨噬细胞产生病变，继而感染其他巨噬细胞，导致感染播散［2］。此外，结核菌还经APC进行抗原加工并提呈给T细胞，刺激免疫应答的产生，通过IFN－+CD4+T细胞和IFN－+CD8+T细胞［1－2］发挥免疫保护作用，通过分泌 IL－17细胞因子的Treg细胞［3］发挥免疫抑制作用，感染的结果取决于保护性免疫和抑制性免疫抗衡的结果。

1 程序性死亡配体-1(PD-1）通路与免疫

PD－1通路包括PD－1及两个配体PD－L1和PDL2。PD－1主要表达于CD4+T细胞，PD－L1表达于T细胞和APC(单核/巨噬细胞，DC和B细胞）表面，PD－L2表达于炎性巨噬细胞、DC、B1细胞表面。在病原或某些抗原蛋白诱导下，PD－L1、PD－L2均可表达于T细胞，PD－L1的表达受Th1细胞调控，PD－L2的表达受Th2细胞调控［4］。

在肿瘤、自身免疫病和某些持续性感染病(包括病毒如HIV、HCV等、细菌、寄生虫和真菌感染）中，PD－1：PD－L1/PD－L2通路向T细胞传递抑制性第二信号，导致T细胞“无能”或“耗竭”，从而发病［5］。虽然PD－1：PD－L1/PD－L2通路整体发挥免疫抑制作用，但其中PD－L1和PD－L2可能发挥相反的免疫作用。PD－L1能分别与PD－1和B7－1作用，发挥免疫抑制作用;PD－L2能分别与PD－1和B7－2作用，发挥免疫保护作用［6－7］。

2 PD-1：PD-L1/PD-L2通路与结核感染

在活动性结核病人中，T细胞、单核/巨噬细胞及B细胞上PD－1、PD－L1和PD－L2的表达均明显上升，以PD－L1表达升高为主要特点。其中T细胞上以PD－1升高为主;单核巨噬细胞和B细胞以PD－L1为主，PD－1和PD－L2的表达也升高，表达水平接近。

体外实验证明：用PD－1、PD－L1和PD－L2的单抗分别阻断结核病人外周血T细胞上PD－1、单核细胞上 PD－L1/PD－L2、或联合阻断 PD－1和 PD－L1/ PD－L2，均能挽救保护性的IFN－+－CD3+T细胞，并且保护性IFN－分泌增加，提示PD－1：PD－L1/PD－L2通路抑制抗结核的保护性免疫［8－9］。

BCG感染小鼠后，PD－1敲除的C57小鼠脾组织荷菌量比C57野生小鼠明显低，PD－1：PD－L1作用使Th1型细胞免疫受损，提示：敲除PD－1对结核感染产生保护性免疫。而H37Rv感染PD－1敲除的C57小鼠后，肺组织病变比C57野生鼠重，肺、脾组织荷菌量也比野生小鼠高［10］，提示：PD－1帮助清除小鼠体内的H37Rv结核菌，但不能确定PD－1是否有免疫抑制作用［11］。

深入分析可知：BCG和H37Rv感染后PD－1通路免疫作用不同，可能与PD－L1、PD－L2的表达差异有关。BCG感染后，PD－L1高表达，而PD－L2表达无明显变化。PD－1：PD－L1使Th1型细胞免疫受损，PD－1敲除后可以拯救Th1型细胞免疫，表现出免疫保护作用，即脾组织荷菌量比野生小鼠低［10］。H37Rv感染后，PD－L1和PD－L2均高表达，PD－1： PD－L1可能发挥免疫抑制作用，而PD－1：PD－L2可能发挥免疫保护作用［11］。

3 结核感染中PD-1：PD-L1/PD-L2的免疫作用机制

用抗体阻断结核病人外周血淋巴细胞上PD－1： PD－L1/PD－L2通路后，特异性脱颗粒的CD8+T细胞和IFN－+－CD3+T细胞升高，提示结核急性感染中PD－1：PD－L1/PD－L2通路能抑制效应CD8+T细胞功能［12］和IFN－+－CD3+T细胞功能。其中PD－1、PDL1和PD－L2的作用机制各有特点。

(1）结核中PD－L1、PD－L2的免疫作用机制：用PD－L1抗体治疗败血症引起的肝损伤，可逆转因T细胞耗竭而致的肝损伤［13］。在哮喘、气道变态反应疾病中研究发现：PD－L1与PD－1和B7－1结合后，可抑制T细胞增殖。用抗体阻断PD－L1后，IFN－表达上调;单独阻断PD－L1与B7－1结合，对IFN－分泌无明显影响，提示PD－1：PD－L1能抑制NKT细胞产生IFN－。PD－L2主要通过影响CD4+T细胞的增殖及细胞因子或共刺激分子的分泌来发挥免疫作用，PD－L2的作用可以不依赖PD－1［6，14］。Treg或NKT细胞也可参与PD－L2的免疫作用。结核中PD－L1和PD－L2的免疫作用机制可能与上述疾病中类似。

(2）PD－L1可能的作用机制：与潜伏感染相比，活动性结核病人中高表达PD－L1的嗜中性粒细胞显著增加［15］，而嗜中性粒细胞在小鼠结核中有病理损伤作用，提示PD－L1可能介导嗜中性粒细胞聚集所致的免疫病理损伤［16］。H37Rv感染人单核细胞后，PD－L1、PD－L2表达都明显增高，PD－L1水平高于PD－L2;用单抗阻断PD－L1后，IFN－+T细胞增殖明显、凋亡减少，提示PD－L1可抑制保护性T细胞增殖、促进其凋亡。

(3）PD－L1和PD－1的免疫抑制作用机制不完全相同：在肿瘤和多种慢性感染中，PD－1：PD－L1作用均被证实能抑制T细胞的保护性免疫［5，13，17］，其免疫抑制作用在结核的体外实验中也得到证实［8，18－20］。PD－1表达于活化的T细胞、B细胞、NK细胞、DC细胞和单核细胞表面，也表达于“耗竭”的T细胞表面。PD－1通过与PD－L1、PD－L2结合，抑制T细胞的TCR信号，下调免疫激活因子和存活相关的蛋白表达，促进免疫抑制因子IL－10的表达。而表达于APC上的PD－L1是MAPK/细胞因子/STAT－3依赖模式：在STAT－3调控下，TLR－APC高表达IL－ 6和IL－10，抑制STAT－3的活化，从而阻断PD－L1的表达［21］。因此，阻断PD－1和PD－L1后免疫反应存在差异。

(4）结核感染中PD－L1、PD－L2的表达和调控：结核病人中Th1(CD4+T细胞）和 Th2(CD8+T细胞）细胞均发挥免疫作用。Th1和Th2细胞在BCG与H37Rv感染的小鼠中表达有差异：BCG感染中期，发挥免疫保护作用的主要是Th1细胞，Th2细胞的免疫保护作用很微弱;而H37Rv感染小鼠后，Th1细胞和Th2细胞均发挥作用。PD－L1和PD－L2的表达分别由Th1和 Th2细胞来调控，在LPS、Th1型细胞因子IFN－刺激下，巨噬细胞上PD－L1的表达调控依赖STAT1，而Th2型细胞因子IL－4刺激炎性巨噬细胞上 PD－L2表达，其表达调控依赖STAT6［7］。BCG感染DC细胞后，PD－L2高表达，其表达依赖于IL－10，通过TLR2－p38 MAPK信号通路来调控［22］。

4 结语

PD－1：PD－L1/PD－L2通路与结核感染有很大的相关性，而具体的免疫作用和机制还未深入进行，可以在细胞和动物水平用特异性基因敲除技术研究PD－L1和PD－L2的免疫作用及相关的机制。明确该通路的作用和机制的同时，也为结核的干预提供指导。

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The immune role of PD-1：PD-L1/PD-L2 pathway in Mycobacterium tuberculosis infection

ZHAN Ling－jun，TANG Jun，QIN Chuan
(Key Laboratory of Human Disease Comparative Medicine，Ministry of Health;Key Laboratory of Human Diseases Animal Model，State Administration of Traditional Chinese Medicine;Institute of Laboratory Animal Science，Chinese Academy of Medical Sciences，Pan Jia Yuan Nan Li No．5，Chao Yang District，Beijing 100021，China）

PD－1：PD－L1/PD－L2 pathway played negative immune role in most tumor and several infectious diseases，but the immune role in tuberculosis(TB）was not explicited．Since the high expression of PD－1：PD－L1/PD－L2 pathway was correlated with MTB infection both in vitro and in vivo，the in vitro negative immune role was indicated by inhibited T cell protective immune function，while the in vivo immune role was not clear．The binding of PD－1 and PD－L1 played an immunosuppression role，the expression of PD－L1 was regulated by Th1－type cytokines．The binding of PD－1 and PD－L2 played protective immune role，and the expression was regulated by Th1－type cytokines．The immune role and mechanism of PD－1，PD－L1 and PD－L2 would be investigated by Cas9－CRISPR technique，which would provide theoretical basis for the tuberculosis prevention and control．

PD－1：PD－L1/PD－L2 pathway;Mycobacterium tuberculosis infection;Immune role

R－332

A

1671－7856(2015）07－0074－03

10．3969．j．issn．1671．7856．2015．007．016

“十二五－艾滋病和病毒性肝炎等重大传染病防治”国家科技重大专项子课题(2012ZX10004501）。

占玲俊，博士，副研究员，研究方向：结核病与结核动物模型研究。

秦川，教授，博士生导师。E－mail：chuanqin@vip．sina．com。

2015－06－24