PD-1/PD-L1信号通路与类风湿关节炎病理机制的研究进展*

任继刚，刘旭光，雷 枭，牛彩琴，周海燕△

(1.川北医学院附属医院中医科，四川 南充 637000；2.成都中医药大学, 成都 610075)

PD-1/PD-L1信号通路与类风湿关节炎病理机制的研究进展*

任继刚1，刘旭光2，雷 枭1，牛彩琴1，周海燕2△

(1.川北医学院附属医院中医科，四川 南充 637000；2.成都中医药大学, 成都 610075)

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis，RA)是一种由T细胞介导的自身免疫性疾病，T细胞过度活化是其免疫反应的重要始动环节，其确切病因和发病机制迄今仍未完全明了。近年来的研究表明，共刺激分子在免疫调节中发挥着重要作用，程序性死亡因子1及其配体作为T细胞活化的关键负性共刺激分子，在RA病理发生发展过程中具有重要意义。故综述近年来关于PD-1/PD-L1信号通路在RA病理机制中的相关研究进展，为艾灸治疗RA的作用机制提供新的研究思路。

类风湿关节炎；程序性死亡因子1；信号通路；病理机制

类风湿关节炎是一种累及多系统的慢性炎症性自身免疫疾病，目前本病的病因和发病机制尚未完全明确，但T细胞过度活化作为其免疫反应的重要始动环节已成共识[1]。近年来研究发现，程序性死亡因子1及其配体1(PD-1/PD-L1)作为T细胞活化的关键负性共刺激分子，在RA等自身免疫和感染性疾病慢性化的病理过程中影响重大[2-3]。本文就近年来PD-1/PD-L1信号通路与RA病理机制研究进展作一综述，以增强对PD-1/PD-L1信号通路在RA发病机制中重要性的认识，也为RA的临床研究提供新的思路和治疗靶点。

1 PD-1/PD-L1信号通路的研究进展

程序性细胞死亡蛋白1(programmed cell death-1,PD-1)是发现较晚的共刺激分子，其配体分别为程序性细胞死亡蛋白1配体1(PD-L1)和(PD-L2)，均属CD28/B7家族。PD-1最初在凋亡小鼠T细胞杂交瘤2B4.11克隆中被发现，其结构类似于CD28分子。随后的研究表明，PD-1的表达与细胞凋亡无关，但与淋巴细胞活化相关[4]。越来越多的研究表明，PD-1/PD-L1通路参与T、B细胞免疫应答,调节并能诱导机体免疫耐受，在自身免疫性疾病、肿瘤免疫、移植免疫及急慢性感染等发生发展中发挥着重要作用[5]。

1.1 PD-1及其配体的生物学特征

PD-1可编码288个氨基酸，分子量为50～55 kDa的I型跨膜蛋白，由PDCD1基因编码，定位于人2号染色体上。其胞质区有2个酪氨酸残基,分别连接着免疫受体酪氨酸抑制基序(ITIM)和免疫受体酪氨酸转化基序(ITSM)，这一结构提示PD-1是一种具有免疫抑制功能的分子。ITIM可通过酪氨酸磷酸化发挥拮抗抗原受体刺激信号的作用，在免疫应答过程中发挥负性调节作用，主要表达于活化的T、B淋巴细胞、NK细胞、单核以及树突状细胞。

PD-1的2个配体即PD-L1(又称B7-H1，CD274)和PD-L2(又称B7-DC，CD273)，先后于1999年和2001年被发现，胞外段都有IgC和IgV区。PD-L1基因可编码290个氨基酸,定位于小鼠19号和人9号染色体上，主要表达于T、B淋巴细胞、树突状细胞、巨噬细胞等组织[6]。PD-1/PD-L1信号与诱导Th1型细胞反应有关，而PD-1/PD-L2信号则主要参与诱导Th2型细胞反应。由于PD-L1比PD-L2表达谱更广，所以在免疫调控方面PD-1/PD-L1信号通路的作用更受关注。

1.2 膜型PD-1(mPD-1)及PD-L1(mPD-L1)是PD-1/PD-L1的重要分子形式

PD-1/PD-L1信号分子有可溶性和细胞膜型两种形式。可溶性PD-1及其配体通过循环系统发挥着类似细胞因子的作用，并与膜型分子相互作用共同参与机体免疫调控。而mPD-1和mPD-L1是PD-1/PD-L1信号通路的主要分子形式。在RA患者滑液中，mPD-1/mPD-L1高表达于浸润的T细胞和巨噬细胞表面，mPD-1主要表达在活化的T细胞表面，且以CD4+T细胞为主，而mPD-L1主要表达于活化的B淋巴细胞CD19+和单核细胞CD14+表面。在活化的T细胞表面，mPD-1与其配体结合后促使免疫受体酪氨酸抑制基序招募SHP-1和SHP-2分子，传导抑制信号，抑制CD4+T和CD8+T细胞的增殖，降低IL-2、IFN-γ等细胞因子的合成，促进IL-10等细胞因子的分泌，下调炎症反应程度[7]。

1.3 PD-1/PD-L1信号通路异常与免疫性疾病

机体免疫调节系统是一个复杂的网络，负性共刺激分子对维持机体免疫耐受起着关键作用。协同刺激分子主要分为CD28/B7和TNFR/TNF两大超家族。近年来B7家族成员不断扩大，相继发现了B7-H1(PD-L1)、B7-DC(PD-L2)、B7-H3、B7-H4等新分子[8]。B7家族作为配体在抗原特异性T细胞介导的免疫应答中发挥了关键的调控作用。PD-1与PD-L1相互作用引起T细胞停滞于G0/G1期，调节免疫细胞周围性耐受和炎症反应程度，但不增加T细胞的死亡率。Fife等[9]在Nature Immunology上发表了关于PD-1在调控自身免疫性疾病(1型糖尿病)中作用机制的文章。也有研究者发现，PD-1及其配体在系统性红斑狼疮发病机制中有着重要的作用[10]。PD-1基因敲除小鼠可诱导多种自身免疫性疾病，PD-1作为一种免疫抑制分子在提高免疫细胞外周耐受中发挥着重要作用[11]。在肿瘤的研究中已证实，阻断PD-1通路能有效地恢复T细胞功能和免疫反应[12]。

2 PD-1/PD-L1信号通路与类风湿关节炎

2.1 T细胞过度活化在调控RA滑膜炎症中的重要作用

目前研究普遍认为，RA是由T细胞介导的自身免疫性疾病，过度活化的T淋巴细胞是RA免疫病理的重要环节。RA病理过程中，滑膜细胞的异常致炎、类肿瘤样生长及组织破坏作用与炎症细胞因子IL-1、TNF-α、OPN和血管内皮生长因子以及抑炎细胞因子IL-4、IL-10之间的失衡有关[13]。当T细胞识别抗原经双信号激活后，经p56Lck及p59fyn激酶作用促使酪氨酸蛋白分子磷酸化产生激酶活化的级联反应，异常激活MAPK、JAK-STAT等信号通路，调节相关转录因子活性，调控相关基因表达，对滑膜细胞的分泌、增殖和分化产生重要影响。最后导致滑膜组织炎症、增生和血管翳形成，甚至出现关节骨质破坏、关节变形等一系列典型的临床表现。

2.2 PD-1/PD-L1是负性调控T细胞活化的关键信号分子

T细胞活化作为RA免疫反应重要起始环节，其有效活化需要双信号刺激。若缺少协同刺激分子提供的第二信号，将导致T细胞无反应性或功能失活。当协同刺激信号过强则会出现免疫细胞的异常激活，诱发自身免疫性疾病[14]。PD-L1通过与T细胞表面PD-1相互作用，显著抑制T细胞的生物学功能[15]。这一抑制作用依赖于TCR与CD28信号的强度,在最低有效量的TCR信号情况下,PD-L1对T细胞的增殖抑制作用明显，而在最适量的TCR信号下,仅在没有CD28协同刺激的情况时,才对T细胞增殖发挥抑制作用[16]。研究还发现，在T细胞活化阶段，PI3K/Akt信号通路被激活，并通过提高葡萄糖转运体的表达水平，增加葡萄糖的吸收和T细胞的代谢，促进T细胞增殖和分泌细胞因子。PD-1通过干扰CD28介导PI3K的激活来抑制Akt磷酸化，从而导致细胞因子合成减少，抑制T细胞存活及增殖[17]。

2.3 PD-1/PD-L1相互作用与RA发病

研究发现，PD-1分子单核苷酸多态性与RA基因易感性有关联，PD-1.3等位基因A与RA发病密切相关[18]。PD-1基因敲出或缺陷小鼠对外周耐受能力减低，可自发诱导产生多种自身免疫性疾病。也有研究报道，在RA患者滑膜和滑膜液中PD-1+T细胞与PD-L1+单核细胞的数量增加[19]。在未接受免疫抑制治疗的RA患者中，其滑膜T细胞和巨噬细胞PD-L1和PD-1呈高表达。Achi等分析44个RA及6个骨关节炎患者的滑膜液及外周血中T细胞PD-1的表达，结果表明RA患者滑膜液T细胞中PD-1呈高表达。也有研究发现，在RA疾病早期患者的血浆中PD-1水平显著升高，并与疾病活动及影像学改变程度有相关性[20]。而在健康机体中，PD-1/PD-L1通路的激活可最大程度地减少免疫反应对周围组织的损伤，避免发生自身免疫疾病。

3 艾灸治疗RA机制研究

目前RA仍以传统合成改变病情抗风湿药物作为一线治疗方案,尚缺乏根治和预防的有效措施。近年来，针灸治疗RA取得了一定的进展。针灸治疗通过调节神经、内分泌、免疫三大系统，能有效地缓解或控制RA的病情。大量临床报道充分证实了艾灸在治疗RA方面的独特疗效，部分研究者还对艾灸治疗RA的机理进行了深层次探讨。有研究表明，艾灸对实验性RA动物的下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴(HPAA)功能以及海马、下丘脑糖皮质激素受体(GR)的表达具有良性调控作用[21-22]。而艾灸的良性调控作用与RA大鼠ACTH、CS含量昼夜节律紊乱有一定的相关性，艾灸可能通过对ACTH、CS节律紊乱进行良性调整，从而发挥抗炎治疗作用[23]。局部作用机制的研究主要从滑膜细胞内信号传导通路、滑膜细胞分泌增殖和滑膜炎症等方面切入。研究发现，艾灸可能通过调节HPAA功能，从而间接抑制NF-kB炎性信号通路而发挥治疗RA的抗炎作用，艾灸对实验性RA家兔的滑膜细胞MAPKS和JAK-STAT信号通路的异常激活有明显抑制作用，艾灸还能明显抑制滑膜细胞的增殖分化及其分泌炎症因子的能力。此外，艾灸作为一种温热刺激还能诱导局部组织大量合成具有细胞保护作用的HSP70[24-26]。

4 结语

综上所述，RA病理过程中存在多种协同刺激分子异常，T细胞的过度活化作为其免疫反应的重要环节而备受关注。PD-1/PD-L1作为T细胞增殖活化的第二信号通路，通过对T细胞活化的调控参与RA免疫反应等病理过程，但其与RA病理发展的相关性尚待进一步的研究。艾灸治疗RA具有明显的疗效，但其作用机制目前仍未完全明了。PD-1/PD-L1信号通路在平衡T细胞活化耐受中的重要作用，已成为研究RA治疗的新靶点，有望成为RA免疫干预和治疗的新突破。PD-1/PD-L1信号通路的研究不仅对深入揭示艾灸治疗RA 的作用原理具有重要意义，也为RA的临床治疗提供了新的靶点，具有重要的临床意义和价值。

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Rersearch Progress of PD-1/PD-L1 signaling pathway and Rheumatoid Arthritis pathology

REN Ji-gang1, LIU Xu-guang2, LEI Xiao1, NIU Cai-qin1, ZHOU Hai-yan2△

(1.TraditionalChineseMedicinedepartment,affiliatedhospitalofnorthSichuanmedicalcollege,NanchongSichuan637000,China;2.ChengduUniversityofTCM,Chengdu610075,China)

Rheumatoid arthritis (RA) is a kind of autoimmune diseases mediated by T cell.Excessive activation of T cells is one of the important initiating in the immune response,but its exact etiology and pathogenesis is still not fully understood.In recent years, research has shown that a total of stimulating molecules play an important role in the immune regulation.Programmed cell death-1 and its ligands as the key negative regulation molecule for T cell activation, Which plays an important role in the process of RA pathology.This paper reviewed about the research progress of PD-1/PD-L1 signaling pathways on RA pathogenesis.It will provide a new idea for the study of moxibustion for treatment of RA.

RA； PD-1； Signaling Pathmay； Pathomechanism

国家自然科学基金资助项目(81173319)-不同灸法治疗RA的抗炎效应及其HSP70分子调控机制研究;国家自然科学基金青年基金项目(81403480)-艾灸调控类风湿关节炎免疫异常的PD-1/PD-L1信号机制研究

任继刚(1989-)，男，四川南充人，医学硕士，从事 针灸调节神经-免疫-内分泌疾病的机制研究。

△通讯作者：周海燕(1979-)，女，浙江诸暨人，助理研究员，医学博士，从事针灸治疗类风湿关节炎的基础研究及经穴效应研究，E-mail：5014296@qq.com。

R392

A

1006-3250(2017)03-0437-03

2016-09-12