T细胞/PD-1/PD-L1通路在动脉粥样硬化免疫调控中的作用

黄玲，田赛宁，杨梦婷，李世臻，许沁瑶，杨琼

(南华大学衡阳医学院基础医学院临床技能实训中心，湖南 衡阳 421001)

1989年，Janeway[1]提出“模式识别受体”概念，固有免疫识别理论建立后，动脉粥样硬化(atherosclerosis，As)的免疫学说逐渐形成；2001年，Hansson[2]进一步指出免疫反应贯穿As病变形成过程。现阶段有学者认为，As是一种免疫失调的慢性炎症性疾病，是心血管疾病的重要原因[3]。

程序性细胞死亡受体1(programmed cell death protein 1，PD-1)与程序性细胞死亡配体(programmed cell death-ligands，PD-Ls)相互作用，主要促进抗原特异性T细胞凋亡，同时减少调节性T细胞(regulatory T cell，Treg细胞)凋亡，负调控免疫反应[4-6]。有学者认为，PD-1通路的损伤可以促进炎症和As病变进展[7]；且有文献明确指出，PD-1/PD-L1通路主要是抗As的通路，抑制PD-1/PD-L1通路可以调节多种细胞激活、增殖，产生促As的细胞因子[8]。相似文献报道，以PD-1/PD-L1为靶点的免疫检查点抑制剂治疗可能进一步加重As，PD-1/PD-L1活化在As中是保护性通路[9]。所以激活T细胞/PD-1/PD-L1通路可能成为As免疫治疗的新方向，但T细胞/PD-1/PD-L1通路对As免疫调控的机制仍有待阐明。现就T细胞/PD-1/PD-L1通路在As免疫调控中的作用予以综述，以期为防治As提供新的靶点。

1 PD-1/PD-L1的相关概述

1.1PD-1结构、表达及激活因素 PD-1是一种由288个氨基酸组成的分子量为55 000的Ⅰ型跨膜糖蛋白，由基因PDCD1编码，属免疫球蛋白超家族分子，为CD28家族成员[4]。与CD28家族其他受体一样，PD-1由免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)V型胞外结构域、跨膜结构域、胞内信号转导结构域三部分组成[10]，其胞外部分主要是信号序列，包括与细胞毒性T淋巴细胞相关抗原(cytotoxic T lymphocyte associated antigen，CTLA)-4有20%氨基酸序列同源性、与CD28有15%氨基酸序列同源性、与可诱导性共刺激分子有13%序列同源性的IgV型结构域[11]，这些分子或蛋白均属于免疫检查点分子，在免疫检查点抑制剂治疗中有重要作用。PD-1的胞质区尾部的N端酪氨酸残基参与构成免疫受体酪氨酸抑制基序，另一个C端酪氨酸残基则参与构成免疫受体酪氨酸转换基序，其中免疫受体酪氨酸转换基序高度保守，对抑制信号的传递至关重要[4]。PD-1在活化的T细胞和B细胞、单核细胞、不成熟的朗格汉斯细胞及胸腺双阴性T细胞(CD4-、CD28-)等免疫细胞表面均有表达[11]，与其他CD28家族成员相比，PD-1表达更广泛，故可更广泛调控免疫反应谱。

PD-1的上调是T细胞激活的结果，对抑制免疫反应是必需的[11]。自身抗原和外来抗原[如氧化型低密度脂蛋白(oxidized low lipoprotein，ox-LDL)、热激蛋白60、载脂蛋白B100]刺激机体产生免疫反应，T细胞受体(T cell receptor，TCR)介导T细胞激活后，PD-1水平持续升高[12]，但这些抗原是否直接刺激PD-1的表达还有待深入研究。探讨细胞因子介导的免疫激活后发现，γ链细胞因子白细胞介素(interleukin，IL)-2、IL-7、IL-15、IL-21在T细胞的增殖与活化中起关键作用，与抗CD3/CD28直接刺激相比，γ链细胞因子IL-2、IL-7、IL-15诱导T细胞PD-1和PD-L1表达的起效慢，但效果更持久，其中记忆T细胞的效果最显著；而γ链细胞因子IL-21可诱导B细胞PD-1和PD-L1的表达[13]。除γ链细胞因子外，其他一些细胞因子对PD-1也有诱导作用。如文献报道，转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)/TGF-β受体信号通路促进CD8+T细胞上PD-1/PD-L1的表达[14]。在激素水平，雌激素可诱导T细胞和抗原呈递细胞(antigen-presenting cells，APCs)上PD-1的表达[15]。在As环境中，调节Notch和叉头框蛋白O1(forkhead box protein O1，FoxO1)的表达，可能成为上调PD-1/PD-L1的因素[16]。PD-1的调控影响因素众多，免疫反应的调控因素复杂，关于PD-1表达的分子调控机制还有待深入研究。

1.2PD-L1和PD-L2的结构、表达及激活因素 PD-1有两个配体，分别为由290个氨基酸残基组成的PD-L1(也称为B7-H1或CD274)以及由270个氨基酸残基组成的PD-L2(也称为B7-DC或CD273)，两者均属B7家族[11]。PD-L1和PD-L2结构类似，均含IgC和IgV型胞外结构域、跨膜结构域和不含信号识别基序的短胞质尾部组成的Ⅰ型跨膜糖蛋白[4]。PD-L1和PD-L2与CD28和CTLA-4的配体B7-1和B7-2有20%的氨基酸同源性，PD-L1与PD-L2有40%的氨基酸同源性[4]，故可推测PD-L2与PD-L1有很多相似功能，目前关于PD-L1与疾病的研究报道较多，PD-L2的作用尚有待深入关注。PD-L1的表达谱较广泛，其在T细胞、B细胞、巨噬细胞、树突状细胞(dendritic cells，DCs)以及多种APCs中均有表达，且在血管内皮细胞、胰岛β细胞和免疫特权部位(如胎盘、睾丸和眼睛)的细胞等非造血细胞以及多种肿瘤细胞中亦有表达[11,17-18]。与PD-L1相比，PD-L2的表达谱明显狭窄，仅在专门的APCs上表达[16]。PD-1/PD-L1是相对广泛的通路，不仅可以影响T细胞的功能，对于表达PD-L1的主要细胞(内皮细胞、巨噬细胞、B细胞等)也有重要的调节作用。

多种分子或因子刺激各种免疫细胞后，PD-L1的表达均上调，这些刺激因素包括抗IgM抗体、脂多糖和抗CD40抗体(使B细胞上PD-L1表达上调)，抗CD3抗体(使T细胞上PD-L1表达上调)，抗CD40抗体、脂多糖、γ干扰素(interferon，IFN)和粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)(使巨噬细胞上PD-L1表达上调)及抗CD40抗体、IFN-γ、IL-4、IL-12和GM-CSF(使DCs上PD-L1表达上调)[19]。EB病毒、IL-10和IFN-γ能使某些肿瘤细胞上的PD-L1表达上调[20-21]。M2型丙酮酸激酶可以激活巨噬细胞、DCs和T细胞上PD-L1的表达；骨形成蛋白-4、IFN调节因子1均可以增加PD-L1的表达[16]。IL-4、IFN-γ可诱导巨噬细胞产生PD-L2，抗CD40抗体、GM-CSF、IL-4、IFN-γ和IL-12可诱导DCs产生PD-L2[19]。有文献报道，PD-L1和PD-L2的表达受促炎因子的调节，如Ⅰ型IFN、Ⅱ型IFN、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)[11]。

PD-1/PD-L1通路激活可以限制斑块中致As的T细胞应答[3]。如果PD-1/PD-L1通路激活的效应大于致As的T细胞激活的效应，部分激活PD-1/PD-L1的因素可以成为治疗As的潜在靶点，T细胞上PD-1与PD-L1相互作用可影响T细胞在As中的作用。PD-1、PD-L1和PD-L2的特点见表1。

2 T细胞/PD-1/PD-L1通路与As免疫调控

适应性免疫调控的关键在于T细胞的调控，细胞免疫和体液免疫均存在T细胞的激活，且不同T细胞亚型发挥不同的作用。PD-1/PD-L1信号通路的主要效应是限制外周组织T细胞的活性，从而避免炎症环境下过度免疫和自身免疫对机体正常组织的免疫损伤，达到维持机体免疫稳态的作用[22]。

T细胞/PD-1/PD-L1通路调控As的具体机制包括：①T细胞增殖和活化；②激活T细胞/PD-1/PD-L1通路；③T细胞/PD-1/PD-L1通路对As的影响，即通过一系列通路级联效应，使T细胞的活性、功能等发生改变，并引起一系列生物效应，影响As的发生和发展。这些步骤可以交叉发生，且相互制约。

2.1T细胞的增殖和活化 低密度脂蛋白可诱发固有免疫和适应性免疫，如低密度脂蛋白中的寡肽片段载脂蛋白B100可以激活T细胞免疫反应[23]。而ox-LDL能促使炎症应答，并增加内皮细胞和巨噬细胞的表达，进而增加细胞因子、炎症趋化因子、黏附分子的分泌和表达，从而进一步促使T细胞的聚集、激活，促进As的发生和发展[24]。除ox-LDL、载脂蛋白B100外，热激蛋白60和β2-糖蛋白Ⅰ也与As有密切关系，且IL-1β能直接激活T细胞[12,25]。在局部剪切应力的环境中，局部毒性CD8+T细胞应答并触发内皮损伤和斑块侵蚀是导致急性冠状动脉综合征的重要原因[26]，可见As过程中的异常剪切应力是促进T细胞活化的因素之一。T细胞的活化需要通过不同的信号通路分子刺激，分别是TCR、免疫

表1 PD-1、PD-L1和PD-L2的特点

检查点蛋白共刺激分子和细胞因子类[8]，T细胞上的TCR特异性识别结合在主要组织相容性复合体分子槽中的抗原肽，T细胞初步活化，TCR活化信号向胞内传导，其中表达于T细胞上的正负共刺激分子CD28/CTLA-4与CD80/CD86相互作用，或表达于APCs上的CD28/CTLA-4与CD28、CD80/CD86相互作用对激活As病变中的T细胞起到促进作用[16]。CD4+T细胞是致As的细胞之一，而B细胞也可促进CD4+T细胞募集激活，B细胞与CD4+T细胞交互作用，在As进展机制中有重要作用[27]，因此B细胞也是影响T细胞活化的因素之一。故认为，与其他自身免疫反应一样，T细胞的适度增殖和活化对机体起一定的保护作用，但是T细胞过度活化可以促进As的发展。T细胞增殖活化后，作为自身负反馈因素的T细胞/PD-1/PD-L1通路可以抑制T细胞过度免疫应答，但当PD-1/PD-L1缺失或活化不能负调控T细胞过度免疫应答时，该通路与As进展和斑块侵蚀密切相关。

2.2激活T细胞/PD-1/PD-L1通路 T细胞激活可以增加PD-1和PD-L1的表达。As斑块中，T细胞过度激活，PD-1表达上调，同时T细胞释放一些细胞因子(TNF-α、IFN-α、IFN-β和IL等)，从而诱导一些细胞过度表达PD-L1[28]，PD-1与APCs上的配体(包括PD-L1)结合，抑制T细胞的免疫应答[29]。阻断PD-1分子导致INF-γ和TNF-α的增加与IL-10的减少，这种效应可能与增加T盒转录因子和减少GATA结合蛋白3转录因子相关；PD-1/PD-L1信号通路可以促进细胞自噬并参与炎症过程，提示PD-1/PD-L1/自噬轴的存在[16]。在As患者CD8+T细胞中，PD-1和T细胞免疫球蛋白黏蛋白3共表达被上调，CD8+T细胞抗As细胞因子的生成增加，促As细胞因子的生成减少[30]，提示PD-1/T细胞免疫球蛋白黏蛋白3通路可调控CD8+T细胞功能，从而起到抗As的作用。PD-1/PD-L1通路可以下调TCR和CD28介导的激活级联反应，抑制磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白和Ras蛋白/促分裂原活化的蛋白激酶激酶/胞外信号调节激酶通路[6]。此外，近年研究发现PD-1抑制剂通过调节miR-34a/Krüppel样因子4信号通路，促进M1极化，并诱导心肌炎症[31]，上述PD-1/PD-L1相关炎症通路仍需要进一步探讨。

调节Notch和FoxO1的表达可能上调PD-1/PD-L1[16]，故PD-1/PD-L1可能参与Notch通路或FoxO1通路的信号转导。Notch通路是炎症信号的调节子，FoxO1基因是调节细胞氧化应激反应及细胞增殖和凋亡、细胞自噬、代谢和免疫反应等生理作用的转录因子，与As相关。PD-1的胞质区尾部的免疫受体酪氨酸抑制基序和免疫受体酪氨酸转换基序是含有SH2结构域的酪氨酸磷酸酶1和含有SH2结构域的酪氨酸磷酸酶2的对接位点，与细胞生长和凋亡密切相关[16]。既往文献报道，PD-1/PD-L1轴通过阻断蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白通路和TCR通路增强人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因表达，可以增加Treg细胞分化并维持表达，使T细胞激活的阈值增高[32]，从而减少活化T细胞在As中的毒性作用。对人类As的研究分析发现，T细胞并不缺乏免疫抑制信号，而是过量PD-1引起了T细胞活性增强并促进了T细胞的增殖和生存[6]，提示T细胞上过度表达的PD-1可与其他配体结合转导其他信号通路并激活T细胞，具体机制仍不清楚。T细胞/PD-1/PD-L1通路主要与免疫、炎症、自噬、细胞生长和凋亡等信号通路相关，影响As的进展，其系统的通路有待进一步研究，部分T细胞/PD-1/PD-L1通路见图1。

2.3T细胞/PD-1/PD-L1通路对As的影响 PD-1缺乏高胆固醇血症小鼠内环境中活化的CD4+T和CD8+T细胞数量均明显上升，Treg细胞也明显增加，这些增殖活化的免疫细胞对As的作用不同[33]。马婷婷等[34]研究发现，与PD-1正常小鼠相比，PD-1缺乏小鼠As斑块面积增加近1倍，且斑块内T细胞、B细胞、巨噬细胞的数量均增多，特别是CD4+T细胞的数量甚至为正常小鼠的3倍，可见在一定程度上，CD4+T细胞对As的影响很大。粥样斑块中活化的CD4+T细胞可以分为辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)和Treg细胞，Th细胞可细分为Th1、Th2、Th9、Th17、Th22细胞以及滤泡Th细胞和CD28nullT细胞等[3]，但目前PD-1/PD-L1通路对CD4+T细胞的具体调节机制尚不完全清楚。研究认为，Th1细胞可以增加IFN-γ、TNF、IL-2、IL-3分泌，促进炎症和As，同时减少血管平滑肌细胞增殖[3]。而免疫细胞中PD-1增加，通过PD-1/PD-L1通路抑制Th1细胞表达相关转录因子，从而抑制其功能，抑制As的发生和发展[22]。Th2细胞通过分泌IL-13、IL-5和IL-10抑制As的发展[35]，如最佳剂量的IL-13通过诱导具有抗炎作用的M2型巨噬细胞生成，增强对ox-LDL的清除，从而稳定斑块[36]。但Th2细胞分泌的IL-4对As的作用机制尚不清楚[8]。Th9细胞可产生IL-9，并减少单核细胞渗入，对As有保护作用；Th17细胞产生的IL-17和IL-10可促进维持斑块的稳定，IL-17和IFN-γ可增加IL-6、粒细胞集落刺激因子、GM-CSF的分泌，是促进As的因素；Th22细胞可分泌IL-22，既可以稳定斑块又可以诱导斑块生长；滤泡Th细胞分泌IL-21，促进炎症和As；CD28nullT细胞可以增加IFN-γ和TNF，从而促进炎症并增加内皮细胞和血管平滑肌细胞凋亡，共同促进As[3]。Treg细胞通过下调适应性和固有免疫应答抑制As，其主要机制为：①CTLA依赖机制，下调APCs的活性；②通过释放丝氨酸朊酶类家族杀死炎症细胞；③产生免疫抑制因子，如TGF-β、IL-10、IL-35；④靶细胞的代谢失衡[35]。部分CD4+T细胞亚型可能促As，也可能抗As，有些亚型的机制仍不清楚。PD-1/PD-L1通路激活主要可以负调控致As的T细胞应答，特别是负调控Th1细胞的表达，上调Treg细胞，但是PD-1/PD-L1通路对Th2、Th9、Th17、Th22、滤泡Th细胞、CD28nullT细胞的具体影响还需要进一步研究，这有助于综合评价T细胞/PD-1/PD-L1通路在As中的作用。

注：MHC为主要组织相容性复合体，TCR为T细胞受体，SHP为SH2结构域的酪氨酸磷酸酶，PD-1为程序性细胞死亡受体1，PD-L1为程序性细胞死亡配体1，Tim3为T细胞免疫球蛋白黏蛋白3，Ras为Ras蛋白，MEK为促分裂原活化的蛋白激酶激酶，ERK为胞外信号调节激酶，PI3K为磷脂酰肌醇-3-激酶，Akt为蛋白激酶B，mTOR为哺乳动物雷帕霉素靶蛋白，T-bet为T盒转录因子，GATA3为GATA结合蛋白3，PTEN为人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因，FoxO1为叉头框蛋白O1

在LDL缺乏小鼠中，PD-1或PD-L1缺乏可以促使CD8+T细胞渗入As斑块中，导致斑块面积进一步增加[35]。CD8+T细胞对PD-1过度表达特别敏感，PD-1/PD-L1信号通路可增强CD8+T细胞的免疫抑制，减少CD8+T细胞增殖、抑制促进As的细胞因子的产生、减弱细胞毒性[37]。在某些情况下，PD-1还可通过缩短细胞毒性T淋巴细胞与靶细胞的作用时间保护靶细胞[14]。CD8+T细胞上的PD-1与T细胞免疫球蛋白黏蛋白分子3协同，减少致As的细胞因子(如IFN-γ、TNF-α)的生成，增加抗As的细胞因子(如IL-10)的生成[9]。当PD-1或PD-L1缺乏或PD-1/PD-L1信号通路抑制时，激活局部毒性CD8+T细胞应答可促进As的发生发展。

3 PD-1/PD-L1在As中的临床应用

As的发病机制和预后与多种因素相关，目前的治疗包括：①抗血小板药物；②他汀类药物；③PCSK9抑制剂；④免疫或炎症靶点；⑤干细胞；⑥内皮前体细胞；⑦抗氧化剂；⑧纳米医学技术；⑨表观遗传学方法。免疫治疗在防控As中的作用逐渐被认可，已经有一些免疫调控药物的临床研究正在进行，如IL-1β抗体、氨甲蝶呤、TNF阻滞剂等[38]。前期临床上，PD-1/PD-L1抑制剂主要用于肿瘤和感染的治疗，PD-1/PD-L1激动剂可用于自身免疫性疾病和器官移植排斥反应的治疗，也可以用于改善过敏反应的症状[4]。PD-1、PD-L1作为重要的免疫检查点分子，参与免疫检查点抑制剂治疗，特别是肿瘤的临床治疗[39]。短期免疫检查点抑制剂治疗可促进As，但长期免疫检查点抑制剂治疗对As的影响尚不清楚[40]。PD-1/PD-L1是As中重要的免疫通路，PD-1/PD-L1可能成为As免疫治疗的有效靶点。文献报道，PD-1和血清可溶性PD-L1的表达水平可能预测糖尿病性心血管疾病的严重程度，且PD-1/PD-L1可能成为糖尿病患者As性血管疾病的治疗靶点[41]。PD-1或PD-L1抑制剂治疗肿瘤引起免疫相关不良事件，包括严重的炎症性心血管反应(血管发生急性痉挛、急性血栓形成等)[42]。Liang等[43]指出，在一些肿瘤患者中，PD-1/PD-L1免疫检查点抑制剂治疗可加速T细胞驱动的炎症和As病变的进展。以上研究提示，在肿瘤(需要加强免疫，避免自身的免疫耐受过激)和As(需要下调免疫，避免免疫功能过于低下)的治疗中，应平衡好自身免疫与免疫调节剂之间的关系，未来应进一步认识PD-1/PD-L1的免疫调控机制，以指导PD-1/PD-L1的临床应用。

4 小 结

T细胞/PD-1/PD-L1通路失调可破坏T淋巴细胞的免疫调控平衡，影响As的发生发展，目前仍有许多问题需要解决：①多种细胞PD-1/PD-L1通路机制有待系统的阐明；②对PD-L2与As关系的认识不足，需要更多相关研究数据的支持；③临床As的免疫防治进展有待认识。目前有一些预防As的免疫方法正在试验阶段，例如接种疫苗可能调控T细胞的免疫应答并预防As，抗CD3抗体和肽-主要组织相容性复合体-纳米粒的应用可能是治疗As的潜在方法[26]。综上，免疫调控机制的研究为防治As带来了新的希望。