免疫检查点抑制剂相关毒性的机制及其治疗的研究进展

樊剑 赵家义 韩一平

海军军医大学附属长海医院全科医学科，上海200433

近年来免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors，ICIs)发展十分迅速，在肿瘤治疗中的地位日益突出，显著延长肿瘤患者的生存时间。其关键机制是特异性结合PD-1/PD-L1或CTLA-4靶点，破坏肿瘤免疫耐受，激活淋巴细胞和免疫细胞从而杀灭肿瘤细胞。其一旦产生应答，有实现肿瘤长期控制的可能，但同时也伴发相关毒性反应。然而，ICIs相关毒性的机制还尚未完全明了，故了解其机制并早诊断和早治疗仍是降低毒副反应发生的重要措施。本文将对ICIs相关毒性的临床表现、发生机制及其治疗的研究进展进行综述。

1 ICIs与其相关毒性的临床表现

ICIs是一类新型的抗肿瘤药物，其作用机制是通过特异性结合PD-1/PD-L1或CTLA-4靶点，解除免疫检查点的抑制作用，使机体的免疫细胞得到激活，从而达到杀灭肿瘤细胞的作用[1]。免疫疗法已成为包括部分肺癌在内的各种恶性肿瘤的一线治疗方案，且随着其治疗适应症的不断扩大，ICIs临床应用将变得愈加普遍。然而，激活的免疫系统也可能会累及正常的组织器官，而引起相关的毒副反应，称之为免疫检查点抑制剂相关毒副反应(immunocheckpoint inhibitors related adverse effects，ir AEs)[2]。ir AEs在发生时间上与传统抗肿瘤药物有着显著差异，一般而言，不同部位的发生率为皮肤毒性＞胃肠道毒性＞肝脏毒性＞肾毒性＞肺毒性＞内分泌毒性。ir AEs可于给药后数周至数年内发生[2-3]，故密切观察并随访患者在治疗中和治疗后可能出现的相关不良反应十分重要。研究发现ICIs相关皮肤毒性的发生率为34%～45%，其临床表现为斑丘疹和瘙痒，严重的皮肤不良反应包括Stevens-Johnson综合征和中毒性表皮坏死松懈症等[4]；ICIs相关消化系统毒性，如腹泻发生率为12.1%～35.4%；结肠炎发生率为0.7%～9.1%，结肠炎可伴有腹痛、便血、发热或其他胃肠道症状[5]；ICIs相关肝脏毒性的发生率为5%～10%，临床表现大多数为小叶性肝炎[6-7]；ICIs相关肾脏毒性的发生率为9.9%～29%，绝大多数表现为急性肾小管间质性肾炎[8]；ICIs相关肺毒性的发生率为2%～5%，早期症状为非特异性，如咳嗽、呼吸困难、低氧血症[3，9]；ICIs相关内分泌毒性，其中甲状腺功能减退和甲状腺功能亢进的发生率分别为5%～8%和3%[10]；垂体炎的发生率为1%～17%[11]；Ⅰ型糖尿病发生率约为1%[12]；而ICIs相关肾上腺功能不全或肾上腺炎是罕见的并发症之一[13]。近年来随着关于ICIs的研究不断深入，在ir AEs的发生机制和相关治疗等方面取得了许多进展，现综述如下。

2 ICIs相关毒性发生机制的研究进展

2.1 ICIs相关肺毒性的发生机制 ICIs相关肺毒性的发生中位期为用药后3个月，一般为1个月至2年[2-3，14]。危险因素包括发病时间不足2个月、病情严重、既往放疗史合并肺部疾病者可能增加免疫相关肺毒性的发生率[15-17]。早期临床表现要与疾病进展、假进展、感染、肺栓塞以及共存肿瘤疾病的加重相鉴别[3]。HRCT是诊治关键，影像可表现为非特异性间质性肺炎、机化性肺炎和过敏性肺炎，常累及下叶[17-18]，而其他如结节样病变和胸膜积液较少见[2]，支气管肺泡灌洗有助于诊断[19]。组织学表现为机化性肺炎(多以CD4+为主的淋巴细胞群)、弥漫性肺泡损伤和肉芽肿性炎症，尽管其中一些表现与早期肺纤维化相似，但肺炎产生多数是可逆的[3，17]。

2.1.1 CTLA-4抑制剂相关肺毒性发生机制 CTLA-4是活化T细胞表面的一种跨膜受体。研究表明，CTLA-4常在T细胞激活时表达并参与激活T细胞内固有信号级联，通过PI3K NF-κB和MAPK等交叉效应通路抑制IL-2产生、T细胞增殖和诱导细胞周期阻滞，从而调节细胞扩散和凋亡[20]。CTLA-4抑制剂可导致调节性T细胞功能障碍并影响其在引流区域淋巴结中的激活，从而导致ICIs相关肺毒性。

2.1.2 PD-1抑制剂相关肺毒性发生机制 有研究表明PD-1抑制剂可导致调节性T细胞功能异常并产生病理性自身抗体，在基因敲除小鼠和患者中均是如此[21]。有学者在小鼠实验中发现在肺树突状细胞上表达PD-L2，肺间质巨噬细胞和肺泡上皮细胞上表达排斥导向分子b(RGMb)，其中PD-L2与RGMb相互作用时，可能通过非特异性免疫活性促进小鼠呼吸免疫耐受所需的原始T细胞扩增[22-23]。2.2 ICIs相关胃肠道毒性的发生机制 ICIs相关胃肠道毒性是最常见的ir AEs之一。腹泻是胃肠道毒性最常见的临床表现，结肠炎则是最严重的并发症。结肠炎可发生在使用ICIs之后的任何时间，典型的发病时间大约是用药后6～7周，抗PD-1较抗CTLA-4发病晚[24]。在组织病理学检查中，虽然隐窝上皮细胞凋亡是诊断ICIs结肠炎的必要条件，但非ICIs药物相关的结肠炎也可以导致类似的凋亡，因此，了解使用ICIs史对诊断ir AEs必不可少。ICIs相关结肠炎的组织学特征是黏膜水肿伴有中性粒细胞(包括隐窝炎和隐窝微脓肿)和/或淋巴细胞(特别是浸润固有层)浸润[23]。

Schubert等[25]研究发现CTLA-4基因位点的遗传突变会导致调节性T细胞中CTLA-4表达的缺失，破坏了机体的正常免疫机制，使大多数患者产生胃肠道症状如腹泻等。Liu等[26]也认为CTLA-4和PD-1基因的多态性与炎症性肠病相关。此外，肠道菌群可能亦是一个关键的危险因素。Chaput等[27]通过16S r RNA基因测序对26例使用ipilimumab患者的粪便微生物菌群分析发现，结肠炎的发生率和患者总体生存期与粪便厚壁菌门(尤其是粪便细菌属)的相对丰度成正相关。

2.3 ICIs相关肝毒性的发生机制 ICIs相关肝毒性的发生时间随用药种类不同而变化，单药(如nivolumab)发生时间是14.1周(1.9～25.1周)，而联合用药(如ipilimumab+nivolumab)发生时间为7.4周(2.1～48周)，且毒性持续时间延长[28]。ICIs相关肝毒性通常无临床症状，由于肝细胞是免疫介导损伤的细胞靶点，大多数情况下小叶性肝炎是ICIs相关肝损伤的主要表现[29-30]。由于ICIs相关肝毒性发病隐匿，一般可通过服药后定期监测肝功能来诊断，如天冬氨酸转氨或丙氨酸转氨酶升高可鉴别诊断[4]。PD-1抑制剂和CTLA-4抑制剂相关肝毒性在组织学上略有不同，但均与小叶性肝炎有关[30]。前者可观察到肉芽肿性肝炎，表现为肝小叶内存在由组织细胞和T细胞聚集组成的纤维蛋白环肉芽肿[31-32]；后者可观察到显著的静脉周围损伤和内皮炎[32]，其中内皮炎病理表现为内皮损伤的血窦和小静脉中淋巴细胞的活跃募集[33]。研究报道表明，PD-1抑制剂和CTLA-4抑制剂导致肝脏损伤所募集的淋巴细胞群亦可能不同，比如CTLA-4抑制剂肝损伤患者其肝脏淋巴细胞浸润主要由CD8+T细胞组成，而PD-1抑制剂患者的肝脏淋巴细胞CD8∶CD4细胞比例均匀，这些细微的差异对于研究ICIs相关性肝毒性的机制是有指导意义的[30]。

2.3.1 PD-1/PD-L1抑制剂相关肝毒性的发生机制 PD-1/PD-L1通路对肝脏内的免疫调节具有重要作用，通过调节CD8+T细胞的活化和凋亡来维持机体的耐受性。在PD-1/PD-L1抑制剂治疗的患者中，可以发现其肝脏炎症的阈值可能会降低，从而导致局部T细胞激活和潜在的肝细胞毒性[34]。

2.3.2 CTLA-4抑制剂相关肝毒性的发生机制 CTLA-4的功能与维持肝脏内的耐受性有关，大量研究表明CTLA-4基因多态性与原发性肝自身免疫性疾病(如原发性胆道胆管炎和自身免疫性肝炎)之间存在关联[35-36]。Schubert等[25]在遗传性CTLA-4缺乏症动物模型和显性CTLA-4单倍体缺乏症的人类研究中发现了一种包括肝脏浸润在内的多系统参与的免疫失调综合征。自身免疫性肝病与调节性T细胞的数量和功能缺陷有关，而CTLA-4是维持调节性T细胞的必要T细胞亚型[22]。因此，抑制CTLA-4后使调控性T细胞功能的降低可能导致ICIs相关肝炎产生。

2.4 ICIs相关内分泌毒性的发生机制 已有大量文献认为PD-1/PD-L1抑制剂和CTLA-4抑制剂与甲状腺功能障碍、垂体炎、Ⅰ型糖尿病和肾上腺功能不全等内分泌疾病存在广泛联系。

2.4.1 ICIs相关甲状腺毒性 ICIs相关甲状腺毒性初期可表现为甲状腺炎，后因腺体的炎性损伤而表现为甲状腺功能减退[10]。与其他产生不同抗体的甲状腺疾病不同，CTLA-4抑制剂和PD-1/PD-L1抑制剂均可发生原发性甲状腺功能障碍。甲状腺毒性的潜在分子机制有待进一步研究。Morris等[37]在使用CTLA-4抑制剂后发现肿瘤小鼠不仅出现自身免疫性甲状腺炎，并且伴有调节性T细胞功能异常。同样，PD-1/PD-L1通路阻断也会导致自身抗体的形成，KEYNOTE-001研究中表明约80%的甲状腺相关毒性患者均有自身抗体呈阳性[10]。由此可以推测PD-1抑制剂也可通过形成单克隆抗体直接与甲状腺细胞结合导致甲状腺功能障碍，使其免疫耐受功能降低，形成自身免疫性甲状腺炎[11]。

2.4.2 ICIs相关垂体毒性 ICIs相关垂体毒性是一种罕见的ICIs并发症。ICIs相关垂体炎可能伴有继发性肾上腺皮质功能不全，若发生肾上腺皮质危象，患者可能会出现生命危险[38]。70%的ICIs相关垂体炎患者存在包括促甲状腺激素、促性腺激素和促肾上腺皮质激素等激素不足，其临床表现为头痛、疲劳、恶心、厌食和体温降低等[39]。ICIs相关垂体炎的潜在机制尚不明确。研究发现在健康小鼠垂体组织中有CTLA-4蛋白表达，故通过抑制CTLA-4而激活垂体T细胞浸润、增殖和分泌炎性细胞因子，从而进一步促进垂体免疫应答导致垂体炎[40]。此外，由于正常垂体组织中存在CTLA-4蛋白而激活的抗体依赖补体亦可能导致Ⅱ/Ⅳ型混合超敏反应的发生[41]。

2.4.3 ICIs相关性糖尿病 ICIs相关性糖尿病是PD-1/PD-L1抑制剂治疗过程中较为严重的并发症，甚至可能导致死亡。动物实验证明先天遗传或通过药物抑制PD-1/PDL1可能会增加糖尿病的发生率[42]。Rajasalu等[43]发现胰岛细胞可表达PD-L1，其CD80位点(PD-L1另一个结合位点)与PD-1结合后可对效应T细胞产生免疫抑制作用。PD-1抑制剂则阻断PD-1与PD-L1相结合，导致细胞毒性T细胞抑制信号的下调，从而破坏胰岛细胞自身免疫功能[44]。

2.4.4 ICIs相关肾上腺毒性 ICIs相关肾上腺毒性包括肾上腺功能不全或肾上腺炎亦是罕见的内分泌并发症[13]，相关报道提示自身免疫性肾上腺炎的发生率仅有0.7%，肾上腺炎的发生可能与CTLA-4和PD-1/PD-L1的共同阻滞有关，具体发生机制目前不详[45]。

2.5 ICIs相关皮肤毒性的发生机制 皮肤毒性是最常见的ir AEs，其临床表现为斑丘疹和瘙痒。严重的皮肤不良反应包括Stevens-Johnson综合征和中毒性表皮坏死松懈症等。与PD-1抑制剂治疗相比，CTLA-4抑制剂的皮肤毒性反应发生更为常见[4]。ICIs相关皮肤毒性反应机制与PD-1/PDL1和CTLA-4受体阻断介导的T细胞活化相关[46]，但目前仍不明确。

2.6 其他毒性反应 ICIs相关毒性反应还包括：(1)肾脏毒性，其发生率为9.9%～29%，其发病机制可能是正常组织对T细胞耐受下降，NSAIDS、PPIs及ICIs增加特异性T细胞活化以及自身抗体产生等[8]；(2)血液学毒性，其发生率在0.06%～3.8%，包括血液恶质病、再生障碍性贫血[47]和获得性血友病[48]等，有研究认为发病机制可能是由B细胞和T细胞组成的淋巴细胞浸润，以及大量的细胞毒性CD8+细胞的侵袭导致[49]；(3)心脏毒性包括心肌炎、心包积液、心律失常等，发生率较低，具有高致死性，其机制可能是CTLA-4和PD-1通路介导的心脏免疫耐受的破坏和/或以肿瘤和心脏共有的抗原为目标的T细胞的扩增[50]；(4)神经毒性，包括中枢性(垂体炎、脑炎、脑膜炎等)和外周性(周围神经病、重症肌无力、炎性肌病等)[49，51]，其发生率为3.8%～12.0%[52]，其发生机制可能是触发了机体预先存在的低浓度自身抗体，类似于自身免疫性疾病[53]。以上ICIs相关毒性的发生机制尚不明确，具体机制仍需进一步研究。

3 ICIs相关免疫毒性的治疗进展

随着ir AEs的发生机制研究取得重大突破，其治疗方法也取得新的进展。

3.1 ICIs相关肺毒性的治疗 肺毒性治疗时机和手段取决于疾病的严重程度和ICIs相关肺炎分类依据[4]，包括停止ICIs治疗、对症治疗和皮质类固醇激素[7，28，54-55]。ESMO指南中ICIs相关肺炎分级标准如下。1级：胸片显示肺部仅发生磨玻璃样改变，非特异性间质性肺炎；2级：出现轻中度并发症，如呼吸困难、咳嗽、胸痛等；3级或4级：出现严重的并发症，如新出现的或加重的机体缺氧、危及生命的呼吸困难、ARDS等[4]。对应治疗策略包括：1级ICIs相关肺炎，约30%患者需要对症治疗直至完全治愈；2级ICIs相关肺炎的特征是轻度呼吸困难和咳嗽，可通过口服皮质类固醇激素，持续使用至症状缓解至少1个月；3级和4级ICIs相关肺炎，约20%～40%患者需要住院治疗，并需要高剂量静脉内使用皮质类固醇激素治疗。激素无效者可使用英夫利昔单抗、霉酚酸盐、环磷酰胺、托西珠单抗和IL-1靶向药物。Naidoo等[3]和Santini等[56]研究认为在发生1级或2级肺炎后，需谨慎使用ICIs，其原因在于肺炎的复发率高达25%～33%。此外，ICIs与放疗的关系尚不明确，KEYNOTE-001和PACIFIC试验表明，NSCLC放疗后使用ICIs导致的肺毒性发生率明显高于单独放疗，而3级或3级以上严重肺炎的发生率保持不变。目前两者之间关系仍需进一步研究证实[57]。

3.2 ICIs相关胃肠道毒性的治疗 ESMO指南[4，7]建议对轻度反应进行对症治疗，包括低纤维饮食、口服补液和洛哌酰胺等治疗措施。若出现了严重的症状或对症治疗无效，则需要进行结肠镜或回肠镜检查[4]，进一步确定治疗方案。口服强的松龙或布地奈德适用于较轻的ICIs相关胃肠道毒性患者，而静脉注射甲基强的松龙则适用于较严重的ICIs相关胃肠道毒性患者[4，7]。ICIs应长期使用至症状完全缓解。若糖皮质激素没有明显的改善作用，一般建议使用英夫利昔单抗[4，7]，Abu-Sbeih等[58]研究表明早期使用ICIs可以得到更好的治疗结果。目前尚缺乏临床证据表明预防性使用皮质激素可以预防胃肠道毒性。

3.3 ICIs相关肝毒性的治疗 ICIs相关肝毒性的治疗包括停止ICIs并使用高剂量皮质类固醇激素治疗，有时可辅以二线免疫调节剂如霉酚酸酯或他克莫司[59]。严重患者可使用抗胸腺细胞球蛋白治疗[60]。值得注意的是，咪唑硫嘌呤仅是用于自身免疫性肝炎诱导缓解，而不是ICIs相关肝毒性的一线治疗用药[61]。

3.4 ICIs相关内分泌系统毒性治疗

3.4.1 ICIs相关甲状腺中毒治疗 所有患者均应进行甲状腺功能和甲状腺抗体的检查，同时应排除垂体炎，对于有症状的甲状腺功能减退患者可在不中断ICIs的情况下用左甲状腺素治疗，而对于有症状的甲状腺功能亢进可能需要停止ICIs治疗，并使用β-受体阻滞剂和卡咪唑[6]。一旦症状缓解后，可在使用抗甲状腺激素药物的同时重新开始使用ICIs治疗。50%的ICIs相关甲状腺毒性可能是自限性的，但若在PD-1抑制剂治疗后发生甲状腺功能减退，则需要终生使用甲状腺素替代治疗[62]。

3.4.2 ICIs相关垂体中毒治疗 根据CTCAE标准，存在2级及以上毒性的患者应及时停用ICIs并酌情使用皮质类固醇激素治疗，可通过静脉输入激素减轻皮肤毒性反应或严重的肾上腺功能减退等不良反应。如果症状仍无法缓解，可使用相对应的激素替代治疗。在症状控制后，大多数患者可以重新使用ICIs治疗，但同时需要长期使用包括皮质类固醇激素在内的各种内分泌激素替代治疗[6]。

3.4.3 ICIs相关Ⅰ型糖尿病治疗 使用糖皮质激素预防ICIs相关Ⅰ型糖尿病的疗效尚不确切，且激素可能影响血糖稳定而不利于预后。一旦使用胰岛素且患者血糖稳定后，可以考虑重新接受ICIs治疗[6]，并且在治疗期间应监测血糖。

3.5 其他系统毒性治疗 ICIs相关肾上腺功能不全治疗应在筛查全垂体轴的基础上进行，同时结合检查结果对症治疗[15]。ICIs相关皮肤毒性治疗大多数情况下是局部使用类固醇激素和抗组胺剂，并继续使用ICIs治疗，对于严重皮肤毒性应停药。ICIs相关肾脏、血液、心脏、神经等系统毒性治疗手段主要包括停药、糖皮质激素，并邀请相关专科医师进行会诊，进一步确定具体治疗措施。

4 展望

目前对ICIs的临床应用和研究发展迅速，尤其是在其相关毒性机制方面有了突飞猛进的进展，如肺、甲状腺、胰腺等脏器首先受到PD-1抑制剂的影响较明显，而肠道、垂体等脏器首先受到CTLA-4抑制剂的影响较明显，两者的共同机制均表现是调节性T细胞功能障碍。此外，PD-1抑制剂常会产生自身抗体，CTLA-4抑制剂介导激活脑垂体补体亦是一个重要机制。目前我们对ir AEs的认识尚不充分，但许多分子生物学和生物表型研究都进一步揭示了ir AEs的发生机制，这也有利于临床医师更安全的使用ICIs以达到疗效的最大化。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突