负性共刺激分子B7-H4与肿瘤免疫信号通路的研究进展

尹承龙

【摘要】 负性共刺激分子B7-H4与PI3K-AKT-mTOR信号转导通路有着重要联系，同时PI3K-AKT-mTOR信号转导通路是哺乳动物肿瘤免疫中重要的信号通路，通过研究探讨B7-H4与PI3K-AKT-mTOR信号通路之间的内在联系，从而讨论其在肿瘤发生、发展过程中的信号转导机制，对于寻找作用于多种信号通路、多靶点的新药，肿瘤的靶向治疗有重要意义。

【关键词】 B7-H4; PI3K-AKT-mTOR; 信号通路; 肿瘤免疫

【Abstract】 The negative costimulatory molecule B7-H4 has an important relationship with the PI3K-AKT-mTOR signal transduction pathway.Meanwhile，PI3K-AKT-mTOR signaling pathway is an important signal pathway in mammalian tumor immunity.Researching the relationship between B7-H4 and PI3K-AKT-mTOR signaling pathway was important to discuss the signal transduction mechanisms in tumor genesis and evolution.Besides，it is important to find new drugs that targeted therapy for tumors.

【Key words】 B7-H4; PI3K-AKT-mTOR; Signaling pathway; Tumor immunology

First-authors address：Jiangmen Peoples Hospital，Jiangmen 529000，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2019.03.041

免疫主要功能是识别自身与异体抗原，对进入自身的抗原物质进行清除，同时清除人体自身所产生的损伤细胞和肿瘤细胞。机体的特异性免疫在抗肿瘤过程中起重要作用，特异性免疫包括细胞免疫和体液免疫，两者相互协调共同发挥免疫监督、清除作用。正常的免疫功能有利于维持人体的健康，但是免疫功能的抑制导致肿瘤细胞发生免疫抑制及免疫逃逸，威胁人类健康。揭示肿瘤免疫抑制和免疫逃逸的机制，从而有针对地对肿瘤进行免疫靶向治疗，对提高肿瘤患者的生存时间和生活质量有重要意义。

在肿瘤免疫应答过程中T细胞介导的细胞免疫起关键作用。激活T细胞需要两种信号：第一信号由抗原提呈细胞（APC）表面的抗原肽-组织相容性抗原（MHC）复合物识别T细胞表面的T细胞受体（TCR）复合物而发挥作用;第二信号由位于APC表面的协同刺激分子识别T细胞表面的相应受体发挥作用[1]。共刺激信号传导一方面加强和维系T细胞应答的正性第二信号，同时抑制T细胞应答过程的负性第二信号，TCR在缺少适当协同刺激信号存在的情况下，会导致T细胞失活或凋亡[2-3]。

1 B7-H4的研究进展

1.1 B7-H4的结构特征 B7-H4又称为B7S1、B7x，最早由Sica等[4]、Zang等[5]在2003年发现，属于B7家族的成员之一。B7属于免疫球蛋白超家族，除B7-H4外，目前发现的B7家族还包括B7-1（CD80）、B7-2（CD86）、B7 H2（ICOSL）、B7 H1（PDLl）、B7 DC（PDL2）、B7 H3（B7 RP2）和B7 H6[3]。B7-H4的DNA位于1号染色体上，是由5個内含子和6个外显子组成，共66个碱基对，编码的蛋白质含有282个氨基酸，属于Ⅰ型跨膜糖蛋白，组成蛋白质的结构主要包括胞内区、跨膜区、IgV-IgC胞外区及信号肽区。另外B7-H4中外显子6可选择性剪接而产生两种转录表达产物：一种存在于细胞表面，另一种存在于血清中[6-7]。

1.2 B7-H4与免疫调节 B7家族共刺激因子对T细胞的激活包括正向信号和负向信号。现有研究表明B7-1和B7-2识别T细胞表面CD28受体为T细胞激活提供正性信号;但是与受体CTLA-4结合则提供负性刺激信号[8]。早期研究表明，B7-H1和B7-DC与其受体PD-1可促进T细胞活化，但是目前多数实验结果表明B7-H1和B7-DC与受体结合后抑制T细胞的增殖和细胞因子的生成而介导免疫耐受[9]。B7-H2与受体ICOS结合，依赖IL-2促进T细胞的增殖、活化。目前对于B7-H3、B7-H4、B7-H6的受体及对T细胞的影响机制仍在探索之中。其中B7-H4与肿瘤的关系是当前研究的热点，相关研究已经表明，B7-H4抑制T细胞的活化，下调T细胞的表达，在免疫反应中起抑制作用，进而导致肿瘤免疫抑制和免疫逃逸。B7-H4的受体尚未明确，目前研究发现B7-H4的生物学功能主要有三个方面：抑制T细胞分裂、减少细胞因子及调节细胞周期。研究证实在CD28的影响下，B7-H4-Ig识别相应受体后发挥作用，可以下调T细胞的增殖，活化的CD28不能逆转这个作用，然而IL-2可以逆转这种作用。Suh等[10]制作了B7-H4缺陷小鼠模型研究发现，B7-H4与激活的T细胞上的未知受体相互识别来阻止T细胞与IL-2的相关表达，并具有剂量依赖性。IL-2标志着T细胞的活化，因此推测IL-2低表达抑制了B7-H4对T细胞免疫应答过程。Sugamata等[11]证实在B7-H4的作用下，T细胞的免疫应答受到抑制，尤其对IL-2的抑制作用更为显著。B7-H4使T细胞增殖停滞在G0/G1而阻滞细胞周期进展，从而在早期发挥免疫抑制作用[12]。B7-H4对T细胞应答的负性调控主要通过抑制CD4、CD8 T细胞及细胞毒性T淋巴细胞（CTLs）产生。

2 肿瘤免疫中的信号通路

近些年来，随着对肿瘤信号通路研究，发现PI3K-AKT-mTOR信号传导是在肿瘤免疫过程中有至关重要的作用，该通路主要作用于细胞分裂增殖、程序化死亡和免疫抑制。目前研究发现PI3K-AKT-mTOR信号传导通路在甲状腺癌、消化系统肿瘤、肺癌、泌尿系统肿瘤和妇科肿瘤的发病机制中有重要作用。

磷酯酰肌醇-3激酶（PI3K）是一种癌基因，磷酯酰肌醇对细胞的作用主要通过两个特异性的结构域，即FYVE和PH结构域[13]。当细胞受到相关因子作用后，激活的PI3K使3，4-二磷酸磷脂酰肌醇（PIP2）转化为3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇（PIP3）。作为第二信使的PIP3再激活诸多下游蛋白。PI3K的激活包括以下两种方式[14]，一种是与已经发生磷酸化的酪氨酸残基生长因子受体识别结合，引起二聚体构象改变而被激活;另一种是Ras和p110相互结合作用使PI3K激活。

蛋白激酶B（AKT/PKB）为PI3K下游关键蛋白之一，是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，PIP2作用于AKT使其产生同二聚体，同时部分激活AKT，激活的AKT在3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇的作用下与细胞膜相应受体结合，而二聚体对AKT进一步激活，最后AKT完全活化并从细胞膜上释放出来，进入细胞质内传递生物学信号[15]。

在哺乳动物中，雷帕霉素靶蛋白（mTOR）属于磷脂酰肌醇激酶（PIKK）家族。mTOR的结构主要包括5部分，从氨基端到羧基端依次为HEAT、FAT、FRB激酶、NRD及FATC。位于上游的FRB是FKBP12-雷帕霉素复合物域互相作用的区域; FAT作用是与FATC结构域形成一个空间结构，将mTOR分子的催化域暴露出来; NRD是mTOR的负性调节域;在mTOR活化过程中FATC起着重要影响，FATC结构中任何氨基酸残基的丢失都将使mTOR失活[16]。在哺乳动物细胞中mTOR主要以雷帕霉素靶蛋白复合物形式存在，包括复合物1（mTORC1）和复合物2（mTORC2），研究表明mTOR的活性信号通路调节分别受依赖雷帕霉素和不依赖雷帕霉素两种方式[17]。mTOR主要通过PI3K-AKT-mTOR途径来实现对细胞生长、细胞周期等多种生理功能的凋控作用。

PI3K在相关刺激因子的作用下活化并聚集到细胞膜上，将PIP2转变为PIP3，形成的 PIP3通过血小板-白细胞相关激酶结构与下游信号分子AKT结合，改变AKT构象，使得308位苏氨酸（Thr308）和437位的丝氨酸（Ser437）位点磷酸化而被激活，被激活的AKT可以作用于下游靶蛋白而抑制细胞的凋[18];另外AKT能对Caspase-9的活性产生抑制，阻止凋亡过程的激活;同时，AKT可以通过磷酸化MDM2来调节p53的活性，加速降解p53蛋白，进而影响细胞存活[19]。mTOR是AKT的下游信号分子，激活的AKT通过直接激活mTORC1或通过TSC1/2复合物激活mTOR信号[20]，激活后的磷酸化mTOR（P-mTOR）可以有效的调控其两个下游分子：S6K和4E-BP1，调控特定的mRNA翻译及蛋白质表达。S6K（核糖体的S6蛋白激酶）在P70S6K的作用下发生磷酸化，进而引起核糖体蛋白的合成;4E-BP1（真核生物中的启动因子4E结合蛋白1）通过与真核生物中的细胞翻译启动因子（elF-4E）结合产生反应，抑制其活性，从而阻止翻译的启动，但是4E-BP1经mTOR的作用后后失活，使其与elF-4E结合能力降低，促进蛋白质的表达与翻译[21]。

肿瘤中PI3K-AKT-mTOR信号通路的激活可以使肿瘤产生耐药，抑制肿瘤的凋亡，同时促使肿瘤细胞存活。因而抑制PI3K-AKT-mTOR信号通路激活的药物在肿瘤治疗中有着重要作用。PI3K-AKT-mTOR信号转导过程中的抑制剂主要包括PI3K、AKT、mTOR和双重抑制剂四类[22]。PI3K抑制剂包括GDC-0941、BKM120、SAR245408和PX-866。AKT抑制剂包括GSK6-90693和GDC-0068，其可促进非AKT依赖性PI3K信号旁路的代偿性激活，解除AKT对下游信号分子的抑制。mTOR抑制剂有4种应用于临床，包括替西罗莫司（CCI-779）、雷帕霉素、依维莫司（RAD001）及AP23573，mTOR抑制剂可以阻断mTORC1，进而抑制PI3K-AKT-mTOR信号转导，其中雷帕霉素可以阻止P70S6K和4E-BP1激活，进而抑制相关蛋白的转录、翻译。双重抑制剂有两种：一是BEZ235，其呈现剂量依赖性的抑制PI3K和mTOR信号分子激活;另外一个是非瑟酮，其主要对PI3K及AKT的活性产生负性调节，同时下调mTOR的活性从而减弱下游信号 P70S6K1、eIF-4E和4E-BP1的表达。

3 B7-H4与肿瘤关系的研究进展

B7-H4是B7家族新發现的成员，目前已证实其在患者血清及恶性肿瘤组织中高表达，B7-H4通过免疫抑制发挥抗肿瘤效应，从而导致肿瘤免疫抑制和免疫逃逸，B7-H4在肿瘤的演变过程中起着重要作用。

研究已经证实B7-H4的mRNA在机体的多种正常组织及器官中均有表达。但是其翻译表达的相关蛋白质在正常组织中却极其少见，这些表明B7-H4的翻译表达受到相关机制的严格的调节控制。已经发现B7-H4在肺癌类型中非小细胞肺癌中明显表达，其表达程度与T细胞的表达呈反比关系，应用具有特异性的shRNA阻断非小细胞肺癌中B7-H4的mRNA及相关蛋白翻译表达，具有诱导肿瘤细胞凋亡的表现，研究同时发现IFN-γ及IL-2的数量明显增加[23]，提示B7-H4在肺癌中对T细胞进行负性调节，进而促进肿瘤的发生。文献[24-25]通过实验证实在胃癌中B7-H4高表达，并且研究发现肿瘤侵犯组织越深、分期越晚，B7-H4的表达水平就越高;发生淋巴结转移组的B7-H4表达率显著高于未发生淋巴结转移组，B7-H4抑制T细胞的增殖、活化，细胞因子诱导的杀伤细胞（cytokine-induced killer cells，CIKC）活化后可以抑制B7-H4的信号转导，已有实验通过CIKC回输治疗改善胃癌预后。Yun等[26]研究证实在胰腺癌中B7-H4呈明显高表达，而且肿瘤恶性程度越大、分期越晚，B7-H4的表达程度就越高，利用B7-H4的检测结合肿瘤组织的穿刺活检，对诊断胰腺癌有重要意义。目前在女性患者中，乳腺癌日益呈年轻化、高发病率趋势，研究证实在乳腺癌组织中B7-H4的mRNA及蛋白表达水平升高，而在患者乳腺正常组织中表达水平很低[27]。在乳腺恶性肿瘤患者中，B7-H4的表达在Her-2阳性患者中明显升高[28]。在卵巢癌患者中，相关研究检测其血清及恶性肿瘤组织中B7-H4的表达水平明显升高，其表达程度与卵巢癌肿瘤的病理分期、组织学类型有关，而与患者年龄、病理分级及淋巴转移等无关[29-30]，血清B7-H4可以与血清CA125一起作为监测卵巢癌的肿瘤标记物，从而提高诊断率。除了上述器官，研究还证实B7-H4在肾、前列腺、子宫及黑色素恶性肿瘤中呈高表达水平，并且与肿瘤的侵袭、迁移密切相关。另外，恶性肿瘤的微环境中有大量炎症调节因子和细胞因子，其中IL-6和IL-1O能够刺激巨噬细胞、单核细胞和骨髓树突状细胞（DCs）高表达B7-H4。B7-H4在恶性肿瘤的微环境中进行有选择性的表达，最终起到抑制T淋巴细胞免疫应答的作用。有研究证实，通过单克隆抗体阻断B7-H4的表达，可以促进T细胞激活，促进肿瘤细胞的死亡、抑制肿瘤的发展，其作用原理可能与切断肿瘤PI3K-AKT-mTOR信号转导通路有关[31-32]。