程序性死亡分子配体-2在哮喘气道高反应中的作用

030000 太原，山西医科大学第一医院呼吸内科



·综述·

程序性死亡分子配体-2在哮喘气道高反应中的作用

郭东瑾张焕萍

030000 太原，山西医科大学第一医院呼吸内科

【关键词】支气管哮喘；程序性死亡分子配体-2；气道高反应性

最近几十年哮喘的发病率大大增加，成为世界最普遍的慢性疾病之一[1-2]。过敏性哮喘是吸入过敏原后引发慢性Th2免疫反应，导致以气道非特异刺激、慢性嗜酸性细胞气道炎症、杯状细胞增生、气道结构改变，引起气道高反应为特点及Th2依赖的血清抗原特异性免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)和IgG1增加的慢性气道疾病[3-4]。过敏性哮喘的气道高反应被认为是依赖于CD4+T细胞，并且与肺部增加的Th2细胞因子有关，而T淋巴细胞的激活需要共刺激分子参与才能最终实现。程序性死亡分子配体-2(programmed death ligand-2, PD-L2)作为抑制性共刺激分子——程序性死亡分子1(programmed death-1, PD-1)的第二配体，通过与多种已知或未知的受体相互作用参与调节支气管哮喘气道高反应(asthma airway high reaction, AHR)及呼吸免疫耐受。现就PD-L2的结构及分布、对哮喘气道高反应的调节作用进行总结。

一、 PD-L2来源及分布

PD-1(又称CD279)最初是在死亡的T细胞上发现的[5]，属于免疫球蛋白超家族B7，CD28成员。PD-1是一个相对分子量为(50-55)×103的Ⅰ型跨膜受体,其胞外区只有一个IgV样区,缺乏细胞毒性T淋巴细胞抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4, CTLA-4)和CD28结合B7-1和B7-2的MYPPPY基序；胞质区有两个酪氨酸信号基序，其一组成免疫受体酪氨酸抑制模体(immune receptor tyrosine-based inhibitory motif, f ITIM),另一为免疫受体酪氨酸交换模体(immuno receptor tyrosine-based switchmoti, f ITSM)。ITSM募集磷酸酶SHP-1和SHP-2,使TCR或BCR传递的效应信号发生去磷酸化，同时，PD-1信号降低CD28介导的信号,抑制Akt激酶磷酸化、糖代谢及Bc-lXL的表达。人PD-1基因定位于染色体2q37.3，表达于活化的T细胞、B细胞、髓系细胞和胸腺细胞中。

PD-1有PD-L1和PD-L2两种配体, PD-L1较PD-L2的表达更广泛，而PD-L2的亲和力是PD-L1的2～6倍。PD-L1(也称B7-H1或CD274)在鼠类T细胞、B细胞、树突状细胞(dendritic cells, DCs)、巨噬细胞、间充质干细胞和培养的骨髓源肥大细胞组成性表达,活化后表达增强，人PD-L1的表达水平较鼠类低。PD-L2(也称B7-DC或CD273)定位于人9p24.2,可编码247个氨基酸，PD-L2表达谱较窄，仅在巨噬细胞及树突细胞上表达[6-8]。在巨噬细胞上可被IL-4和IFN-γ诱导表达，在树突细胞上可被anti-CD40、GM-CSF、IL-4、IFN-γ、IL-12诱导表达[9]。

二 、PD-L2与AHR

PD-1及其配体可在T细胞活化、T细胞耐受及免疫介导的组织损伤中带来不同的致病影响，并且在自身免疫性疾病的调节、各种微生物传染病模型的免疫功能调节、肿瘤免疫及组织移植中起重要作用。多项研究表明，PD-L2在支气管哮喘过敏性气道反应的发展中亦扮演着重要角色[10-12]。

1. PD-L2通过iNKT细胞调节AHR: 在对哮喘小鼠模型肺树突细胞表面PD-L2基因敲除研究中发现，PD-L2表达缺失导致肺部炎症反应及AHR的增加,暗示肺部树突细胞PD-L2的表达在iNKT细胞依赖的气道炎症的发生发展中起到保护作用。肺部炎症反应及AHR加重是因为iNKT细胞产生了大量的IL-4，即PD-L2可抑制iNKT细胞产生IL-4。研究还发现，经卵清蛋白刺激后，小鼠肺部所有树突细胞表面PD-L2表达增加，从未经抗原刺激小鼠中分离出肺树突细胞与IL-4共同培养，发现其表面PD-L2表达上调，而与IFN-γ及LPS一同培养时PD-L2的表达则被抑制，提示肺部细胞因子微环境可决定PD-L2的表达形式。之前已提及，PD-L2可抑制IL-4的分泌及iNKT细胞调控的AHR，上述结果说明肺部PD-L2的表达可在TH2细胞因子主导的肺部炎症反应过程中形成一个反馈回路，即初期可被IL-4上调表达，随后抑制IL-4继续产生，因此来调节哮喘的严重程度，在此PD-L2/IL-4循环中PD-L2的缺失可导致IL-4的增加从而加重AHR[11]。

2. PD-L2与TH9细胞分化及慢性AHR: 对于慢性过敏性哮喘，已有报道显示IL-9基因与过敏性炎症关系密切[13-15]，在转基因小鼠肺部选择性高表达的IL-9基因可导致气道炎症反应及嗜酸粒细胞、淋巴细胞浸润增加[14-16]。除此之外，IL-9被发现在慢性哮喘气道重塑的发生发展中有直接和间接的作用，并且在T细胞扩增分化、肥大细胞和嗜酸性细胞的激活、B细胞IgE生成及上皮细胞黏液分泌增加等哮喘发病机制方面均扮演着重要的角色[14,17-20]。但是可调节体内TH9细胞分化的分子尚不知。国外一项研究通过将小鼠暴露在鼻剂量的曲霉菌溶菌产物中数个星期来诱发慢性AHR模型，观察到在第六周时，有相当数量的Th9细胞在肺部沉积，并且进一步探索了在PD-L2缺乏的小鼠中，PD-L2通路在调控Th9细胞反应及慢性AHR发展中所发挥的作用[11]。实验结果表明，阻断PD-L2通路后，在致敏小鼠肺部TGF-β及IL-1α水平明显增加，从而诱导Th9细胞分化增加(与肺部炎症反应、黏液生成及AHR的严重程度直接相关)。在体外试验中，得到了与体内试验相一致的结果，即PD-L2可负性调控Th9细胞分化。这说明，无论是在体内还是体外，PD-L2都在慢性AHR及Th9细胞分化调控中扮演着关键角色，这可能为炎症及过敏反应适应性免疫调节提供新的思路。试验中还发现，在PD-L2缺乏的致敏小鼠肺部IL-9的浓度水平及疾病的严重程度均增加，在慢性过敏原暴露过程中，PD-L2缺乏的小鼠死亡率大大增加。经IL-9抗体治疗后，足以防止死亡的发生，并且可大大缓解疾病症状，同时对照组小鼠体内使用IL-9抗体后也可减少轻AHR、肺部炎症反应及黏液分泌。但是，与对照组相比，或许是因为IL-17a的存在(可调节部分肺部炎症及功能)，中和IL-9并不能完全消除气道炎症及AHR。

最近有报道称PD-L2在调节急性AHR中扮演着重要角色[10]，为了证明PD-L2是否对过敏原引起的慢性AHR发展也起作用，作者比较了慢性曲霉菌暴露所致AHR的PD-L2-/-小鼠及对照小鼠的AHR发展情况，结果显示在PD-L2-/-小鼠的肺泡灌洗液中巨噬细胞及淋巴细胞数量大大增加。为了评估肺部炎症水平，作者通过量化气道上皮的厚度及炎症和杯状细胞的数量，发现PD-L2-/-小鼠的炎症程度、细胞浸润及黏液生成都明显高于对照组。上述结果说明，在慢性过敏原暴露下，PD-L2可调节AHR及肺部炎症的严重程度[11]。此研究初次揭示了在慢性过敏原暴露模型体内Th9细胞的分化情况，证明了Th9细胞与病原体相关过敏性哮喘的发展有关。而且，进一步证实共刺激分子PD-L2通常以负性调节的角色直接和间接影响Th9细胞的分化过程。这将为慢性过敏性哮喘治疗策略的发展提供重要思路。

3. PD-L2与IL-12水平及AHR： 在体内，DCs是肺部提呈抗原的主力，在致病性或保护性T细胞反应中都扮演着关键的角色[21]。有研究显示，过敏原被髓样树突细胞(myeloid dendritic cells, mDCs)提呈后不仅可促使幼稚小鼠发生AHR[21-22]，还可加重已致敏小鼠的AHR[23]，而被类浆样树突细胞 (plasma cell like dendritic cells, pDCs)提呈后却可预防AHR的发生[24]，并限制已致敏小鼠的过敏性炎症反应[25]。除此之外，DCs还可以通过偏移T细胞因子的产生来影响过敏原诱导的AHR，而肺部mDCs也可产生高浓度水平的IL-23，并与Th2/Th17因子增殖有关，上述结果最终导致严重AHR的发生[21,26]。DCs上所表达的共刺激分子的类型同样也可以调控T细胞发展，例如共刺激分子CD80、CD86、OX40L的表达可促进过敏性疾病的发展[27-29]，而ICOS-L的表达可诱导调节性T细胞的产生，促进吸入性免疫耐受[30]。因此，DCs可通过其亚型特点及细胞因子分泌、共刺激分子的表达来调控T细胞反应。另一种DCs调节T细胞反应的途径是通过其表面表达的PD-1家族实验的。一般来讲，PD-1可抑制T细胞激活，但PD-1/PD-L轴在调节过敏性哮喘中的角色仍不确定，一些研究显示其有保护气道的作用[10,25,31-33]，而有的研究结果却与之相反。

国外研究显示，经屋尘螨刺激的小鼠肺部多种细胞表面可检测到PD-L2的表达，包括肺泡巨噬细胞AMs、炎症性DCs、髓样DCs及中性粒细胞，但mDCs上PD-L2的表达率较其他细胞明显增高，高达15%,而其他类型细胞仅为3%，说明肺部mDCs是PD-L2表达的主要载体[12]。该研究还探索了PD-L2表达是否与哮喘的严重程度有关，结果显示,与对照组相比，严重哮喘组PD-L2的表达大大提高(P<0.05)，而且，PD-L2的表达在对照组及轻度哮喘组仅有升高的趋势(P=0.07)。为了证明PD-L2在小鼠AHR中的作用，作者用屋尘螨制造小鼠AHR模型，经使用PD-L2单抗后，AHR的病程发展大大缓解。鉴于PD-L2是PD-1的配体之一，但又无法排除PD-L2增加哮喘严重程度是通过与PD-1的相互作用，因此作者使用一种可阻断PD-1/PD-L2通路的抗体作用于AHR小鼠模型，结果显示此抗体对屋尘螨诱导的AHR没有任何影响。说明PD-L2与PD-1以外的受体具有相互作用来调节AHR的严重程度。除此之外，作者还发现阻断PD-L2后，对Th2/Th17因子(IL-4、IL-5、IL-13、IL-17A)的增殖无任何影响，但血清中IL-12的浓度水平显著增加，因IL-12可限制过敏原诱导AHR的发展，所以血清中增加的IL-12或许可以解释PD-L2-/-小鼠中缓解的AHR。为了证明这个假设，作者在PD-L2-/-的小鼠中使用IL-12单抗，结果显示使用IL-12单抗与未使用之前的结果相对抗，即同时给予PD-L2及IL-12单抗后的AHR与对照组相比无显著差异，而单独使用IL-12单抗对屋尘螨诱导的小鼠AHR无影响。说明PD-L2在不影响Th2/Th17因子的前提下通过调节IL-12的浓度水平来调控AHR[12]。

支气管哮喘是由多种细胞成分及细胞组分参与的慢性气道炎症性疾病，目前主要认为与Th1/Th2细胞分化失衡有关。PD-L2可通过调节多种细胞因子(IL-4、IL-9、IL-12)的生成来调控肺部气道炎症反应及AHR，对哮喘发病机制的认识迈上了一个新的台阶，也为哮喘的治疗提供了新靶点。

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(本文编辑：王亚南)

郭东瑾，张焕萍. 程序性死亡分子配体-2在哮喘气道高反应中的作用[J/CD]. 中华肺部疾病杂志： 电子版， 2015， 9(1)： 92-94.

(收稿日期：2015-05-16)

中图法分类号：R563

文献标识码：A

通讯作者：张焕萍， Email: Zhp326@163.com

DOI：10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.01.026