朱奎璇 官杰

[摘要]程序性死亡蛋白-1（PD-1）/程序性死亡蛋白受体-1（PD-L1）构成人体内主要的免疫负性调节系统，两者结合后可阻止T细胞活化，抑制其产生细胞因子，产生免疫逃逸。PD-1/PD-L1在多种疾病的发生发展过程中起着重要的作用，通过使用PD-1/PD-L1抑制剂增强机体免疫活性以达治愈疾病的目的成为免疫疗法中新的研究方向。本文主要就PD-1/PD-L1通路的具体作用机制、在感染性疾病的发展和肿瘤免疫逃逸中发挥的作用及PD-1/PD-L1通路的臨床运用作一综述。

[关键词]程序性死亡蛋白-1/程序性死亡蛋白受体-1;感染性疾病;肿瘤;免疫抑制

[中图分类号] R730.51          [文献标识码] A          [文章编号] 1674-4721（2020）5（c）-0040-04

Research progress of programmed death 1/programmed death ligand-1 in clinical diseases

ZHU Kui-xuan   GUAN Jie

School of Basic Medicine， Qiqihar Medical University， Heilongjiang Province， Qiqihar   161000， China

[Abstract] Programmed death 1 （PD-1）/programmed death ligand-1 （PD-L1） constitutes the major negative immune regulatory system in the human body. The combination of the two can prevent T cell from activating and inhibit it from producing cytokines which cause tumor escape. PD-1/PD-L1 plays an important role in the occurrence and development of multiple diseases. It has become a new research direction of immunotherapy by using PD-1/PD-L1 inhibitors to strengthen immune activity to cure diseases. The paper mainly reviews the specific mechanism of PD-1/PD-L1 action， the effect of PD-1/PD-L1 in development of infectious diseases and tumor immune escape， together with the application of PD-1/PD-L1 in clinical practice.

[Key words] Programmed death 1/programmed death ligand-1; Infectious diseases; Tumor; Immunosuppression

程序性死亡蛋白-1（PD-1）为主要表达于活化T细胞表面的负性共刺激分子，为B7/CD28家族成员，是一种由胞外免疫球蛋白可变区样结构域、疏水跨膜区及胞内区构成的Ⅰ型跨膜蛋白[1]。它主要有两种配体，程序性死亡蛋白受体-1（PD-L1）和程序性死亡蛋白受体-2（PD-L2）。PD-L1主要表达于T细胞、B细胞、树突状细胞（DC）、巨噬细胞及骨髓来源肥大细胞，PD-L2在细胞上的表达水平较低。在人体T细胞受体（TCR）识别抗原呈递细胞（APC）表面的主要组织相容性复合体（MHC）提呈的抗原肽的同时，T细胞表面的共刺激分子与其存在于APC表面的配体相结合产生共刺激信号，使T细胞增殖分化并产生细胞因子，介导机体免疫应答。而此时，若PD-1及其相应配体（主要为PD-L1）在细胞上的表达上调，双方结合发挥免疫负性调节作用，将会阻止T细胞增殖和产生细胞因子，下调免疫应答。故PD-1及其配体（PD-L1）构成人体内免疫负性调节系统。生理条件下，该免疫负性调节通路可在机体内形成自身免疫耐受，避免自身免疫病及其导致的组织损伤;病理条件下（慢性感染病、肿瘤等），该通路将会导致T细胞无法发挥免疫作用，产生免疫逃逸现象，使疾病进一步恶化。

1 PD-1/PD-L1作用机制

PD-1胞内区的免疫受体酪氨酸转换基序（ITSM）和免疫受体酪氨酸活化基序（ITAM）可作为结合位点，募集酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2，使T细胞表面相关信号因子去磷酸化，从而抑制T细胞免疫信号[2]。细胞毒T淋巴细胞抗原-4（CTLA-4）阻止蛋白激酶B（Akt）诱导的同时，PD-1/PD-L1通路抑制ITSM磷酸化，两者共同发挥作用，可抑制PI3k/Akt/mToR信号通路（PI3k/Akt/mToR信号通路在细胞的生长、增殖及凋亡过程中扮演着重要角色，与恶性肿瘤的发生也有密不可分的关系）[3-4]，使抑凋亡基因的表达减少，诱导T细胞凋亡;另外，PD-1/PD-L1通路可激活肿瘤细胞中的Akt/mTo通路，促进肿瘤细胞生长。研究表明[5]，Akt基因重排的非小细胞肺癌患者使用PD-1/PD-L1抑制剂效果较差，这或许也可说明PD-1/PD-L1作用机制与Akt的存在一定关系。

Patsoukis等[6]发现当PD-1/PD-L1通路发挥免疫负调作用时，T细胞不能进行糖酵解及氨基酸代谢，但脂肪酸β氧化率有所升高。故认为PD-1可通过抑制糖酵解及氨基酸代谢，促进脂肪酸β氧化来抑制T细胞的增殖分化。

2 PD-1/PD-L1与感染性疾病

2.1 PD-1/PD-L1与慢性乙型肝炎

乙肝病毒（HBV）感染引起的慢性乙型肝炎是我国目前为止较为严重的传染病之一，部分患者预后不良将发展为肝硬化甚至肝癌[7]。HBV DNA载量及丙氨酸氨基转移酶（ALT）是诊断HBV的两个重要指标。王琳等[8]通过研究HBV慢性感染患者外周血CD8+T细胞上PD-L1等物质和HBV DNA载量及ALT的关系，发现PD-L1的表达量与二者皆存在正相关，说明CD8+T细胞上PD-L1的表达量与患者HBV的感染率存在相关性。孙立华等[9]研究发现，HBV患者外周血中细胞毒性T细胞（CTL）表面PD-1和PD-L1的表达量明显高于健康对照组，差异有统计学意义（P<0.05）。此外，还有研究表明[10]，HBV病毒及其e抗原可以促进PD-1的表达。PD-1或PD-L1任意一项的表达上调，均可为PD-1/PD-L1通路的结合提供有利条件，从而造成免疫逃逸的结果。吴勇等[11]通过使用人PD-L1作为免疫原免疫BALB/c小鼠，获得八株分泌Anti-PD-L1的单克隆抗体杂交瘤细胞株，部分获得的抗体（Ab5、Ab6）可抑制人PD-1/PD-L1通路，减少免疫逃逸，且乙肝患者外周血细胞干扰素γ（IFN-γ）的分泌水平可随着Ab5及Ab6浓度的提高而上升。这表明Anti-PD-L1单克隆抗体对慢性乙肝具有一定的治疗潜力和研究价值。

2.2 PD-1/PD-L1与脓毒症

脓毒症是由化脓菌感染而引起的全身中毒症状，可导致人体重要器官的功能障碍，从而危及生命。该病发展过程与固有免疫及炎症反应紧密相关，而中性粒细胞作为固有免疫中的重要成员，其功能失调将直接影响脓毒症的转归和预后[12]。有实验证明[13]，脓毒症患者中性粒细胞上PD-L1的表达升高，可使中性粒细胞凋亡率有所下降，其具体机制与PI3k/Akt通路相关。中性粒细胞凋亡率降低会使其迁移至脓毒症感染部位的数量上升，引起的过度炎症反应会导致一定的器官损伤。以往认为，脓毒症导致的炎症反应为患者的主要死因;目前证据表明[14]，免疫抑制是脓毒症患者死亡的主要原因。 脓毒症患者体内淋巴细胞上PD-1表达明显上升，其表达水平与脓毒症的严重程度及预后有一定关系。脓毒症早期，PD-1在T细胞上表达增加可避免机体的过度炎症反应，减少脓毒症导致的组织器官损伤[15];而随着T细胞表面过度表达PD-1，免疫细胞功能遭到抑制，诱导T细胞凋亡，IFN-γ与肿瘤坏死因子（TNF）的分泌减少，APC抗原呈递功能下降，免疫细胞的数量趋于减少，脓毒症也将进一步恶化。一直以来，脓毒症的治疗以抗感染抗休克为主，PD-1/PD-L1在脓毒症病程发展中的相关机制为降低脓毒症死亡率提供了重要的研究方向。

3 PD-1/PD-L1与肿瘤

3.1 PD-1/PD-L1与头颈部肿瘤

统计数据显示[16]，我国头颈部肿瘤（主要包括唇癌、口腔癌、咽喉癌及甲状腺癌）发病率达225.1/10万，死亡率达77.5/10万。PD-1作为T细胞上的负性共刺激分子，与PD-L1结合后产生的信号通路强度若处于正常水平，对人体免疫功能的抑制作用较弱。肿瘤细胞中PD-1和PD-L1的表达水平受多种细胞因子及信号分子调控，理论上，若两者中任意一项表达升高，促使PD-1/PD-L1通路过多形成，将使T细胞免疫功能无法发挥作用，加剧肿瘤细胞的扩散。研究发现[17]，多种头颈部肿瘤患者体内皆有PD-1的高表达。有数据表明[18]，PD-L1表达为阴性的头颈部鳞癌（HNSCC）患者其1年内远处转移率为6.8%（4/59），低于PD-L1阳性表达患者的40.0%（4/10），差异有统计学意义（P<0.05），提示PD-L1阳性表达HNSCC患者在1年内发生远处转移的风险更高。以上研究可说明PD-1/PD-L1在头颈部肿瘤的发生发展过程中起着或多或少的作用。而另一方面也可说明，通过抑制PD-1或PD-1L在肿瘤患者体内的表达，来下调PD-1/PD-L1信号通路可以减少T细胞活化抑制，对肿瘤细胞的生长扩散起到刹车作用。

3.2 PD-1/PD-L1与非小细胞肺癌

近年来，肺癌的发病率在我国肿瘤发病率排行榜上居于首位[19]，尤其非小细胞肺癌占肺癌总数85%～90%[20]，其被检出时多为晚期，传统手术治疗较难达到理想效果，而免疫疗法则成为该类肿瘤治疗的最佳选择。肺癌细胞表面有PD-L1的高表达，其与T细胞表面PD-1结合后会产生肿瘤免疫逃逸，其机制可能为：①表皮因子生长受体（EGFR）通路诱导PD-L1表达，重构肿瘤微环境[21];②肿瘤相关成纤维细胞（TAF）通过分泌细胞因子促进PD-L1表达[22];③EML4-ALK融合蛋白可以调控PD-L1的表达[23]。有学者认为[24]，PD-1/PD-L1的表达水平处在一个动态变化的过程中，不同时间点所测得机体PD-1/PD-L1表达水平可能会存在差异，不能完全反映患者整体的实际情况。故PD-1/PD-L1在肺癌患者体内测得表达水平的高低，并不能完全作为患者选择PD-1/PD-L1抑制剂治疗的标准。

4小结与展望

近年来，PD-1/PD-L1成为免疫学的研究热点，其与疾病诊断、治疗及预后方面上都有潜在联系，有极大的研究价值与拓展空间，尤其在抗肿瘤治疗上，PD-1/PD-L1通路抑制药取得了较好的临床效果，为免疫疗法成为疾病治疗的新选择奠定了基础。通过在患者体内注入PD-L1抗体以阻断PD-1/PD-L1通路、防止免疫逃逸成为了肿瘤免疫治疗的新手段。DC作为抗原提呈细胞，具有诱导初始T细胞活化的能力[25]，可增强机体对肿瘤的特異性免疫应答，故或许可将患者体内肿瘤细胞上表达的PD-L1提取后，以成熟DC作为PD-L1的载体制备肿瘤疫苗并注入机体，使机体产生PD-L1抗体，以达到阻断PD-1/PD-L1通路、治疗肿瘤的目的。最近研究发现[26]，PD-1的降解过程有T细胞中E3连接酶（FBXO38）的参与，而在肿瘤浸润的T细胞中，FBXO38的含量下降，PD-1降解减少，导致大量的PD-1与其受体结合，T细胞免疫功能受到抑制;而使用CD3和CD28的抗体同时激活T细胞可使FBXO38的转录先下降后上升，在加入前二者的基础上再加入白介素-2（IL-2）可进一步提高FBXO38的表达。这一发现为阻断PD-1/PD-L1通路提供了新思路，也为肿瘤治疗提供了新的靶点。

目前世界上已有制药公司研发通过抑制PD-1/PD-L1通路来治疗肿瘤的新药，并已上市，临床应用取得了较好疗效。如PD-1的单克隆抗体——抗PD-1人源化IgG单克隆抗体pembrolizumab用于黑素瘤及非小细胞肺癌治疗，在一定程度上提高了患者生存率[27]。目前已在多种肿瘤患者体内发现了PD-1/PD-L1表达水平的上升，表明PD-1/PD-L1通路抑制剂的应用在肿瘤治疗领域上将不断扩宽，但因PD-1/PD-L1通路在人体中可形成自身免疫耐受，长期使用PD-1/PD-L1通路抑制药可能导致严重的自身免疫性疾病，故在使用PD-1/PD-L1通路抑制药治疗肿瘤的患者体内找到PD-1/PD-L1发挥作用的平衡点，减轻副作用也尤为重要。部分肿瘤患者体内的PD-1或PD-L1的表达水平无明显上升趋势，如在神经母细胞瘤的研究中[28]，可能因其特殊的发病年龄阶段（主要发病于儿童期）以及个体差异，患者免疫机制尚未发育成熟或缺失所造成，故PD-1/PD-L1通路抑制剂在此类肿瘤治疗中发挥的作用可能不太理想。因PD-1/PD-L1通路抑制剂在疾病中的研究还尚未完全成熟，能治疗肿瘤种类范围仍然受限，且其有一定副作用、价格高昂，故目前国内只有小部分肿瘤患者适合选择这类治疗方案。如何将PD-1/PD-L1通路抑制剂广泛运用于临床并使其在肿瘤治疗上的优势最大化将成为研究人员要进一步解决的问题。

[参考文献]

[1]Okazaki T，Honjo T.PD-1 and PD-1 ligands： from discovery to clinical application[J].Int Immunol，2007，19（7）：813-824.

[2]吴介恒，杨安钢，温伟红.PD-1/PD-L1参与肿瘤免疫逃逸的研究进展[J].细胞与分子免疫学杂志，2014，30（7）：777-780.

[3]倪杰明，倪安平.PD-1/PD-L1调控及其在肿瘤靶向治疗的前景展望（英文）[J].中国医学科学杂志，2018，33（3）：174-182，202.

[4]孟艳，米蕊芳，赵春华.PI3K-AKT-mTOR信号通路在细胞分化中的作用[J].基础医学与临床，2007，27（12）：1404-1408.

[5]Sato M，Watanabe S，Tanaka H，et al.Retrospective analysis of antitumor effects and biomarkers for nivolumab in NSCLC patients with EGFR mutations[J].PLoS One，2019，14（4）：e0215292.

[6]Patsoukis N，Bardhan K，Chatterjee P，et al.PD-1 alters T-cell metabolic reprogramming by inhibiting glycolysis and promoting lipolysis and fatty acid oxidation[J].Nat Communic，2015，6：6692.

[7]丁叶舟，王晖.乙肝防治指南在我国临床应用中的现状和思考[J].胃肠病学和肝病学杂志，2018，27（9）：972-975.

[8]王琳，赵春楠，祁松楠，等.HBV慢性感染患者外周血CD8+T细胞程序性死亡受体-1和黏蛋白结构域-3的表达及意义[J].广东医学，2014，35（7）：1045-1047.

[9]孙立华，朱斌，王昕红.慢性乙肝患者血中细胞毒性T淋巴细胞表面PD-1/PD-L1的表达与病情的相关性[J].中国现代医学杂志，2016，26（20）：30-33.

[10]张培泽，郑俊峰，曹炜鹏，等.程序性死亡-1抗体在感染性疾病中的应用研究[J].中华结核和呼吸杂志，2018，41（9）：743-746.

[11]吴勇，张天英，宋浏伟，等.抗PD-L1单抗的研制及其对乙型肝炎病毒的抑制效果初步研究[J].中国免疫学杂志，2016，32（7）：1004-1008，1012.

[12]黄鹤，田昭涛，黎檀实.脓毒血症中固有免疫细胞的调节机制研究进展[J].中国免疫学杂志，2016，32（4）：576-583.

[13]郭玉.脓毒症时PD-L1调控中性粒细胞凋亡的作用和机制研究[D].上海：海军军医大学，2018.

[14]李文甜，涂计，杨闻.PD-L1/PD-1信号通路在脓毒血症的免疫机制中的研究进展[J].华中科技大学学报（医学版），2017，46（2）：237-240.

[15]Hotchkiss RS，Monneret G，Payen D.Immunosuppression in sepsis：A novel understanding of the disorder and a new therapeutic approach[J].Lancet Infect Dis，2013，13（3）：260-268.

[16]Chen WQ，Zheng RS，Baade PD，et al.Cancer statistics in China，2015[J].CA Cancer J Clin，2016，66（2）：115-132.

[17]朱文嘉，王勝资.程序性死亡蛋白-1/程序性死亡配体信号通路及其抗体在头颈部肿瘤治疗中的作用[J].中国眼耳鼻喉科杂志，2017，17（4）：292-294，300.

[18]王迪，曲媛，刘慧颖，等.PD-L1在头颈部鳞癌中的表达及其临床意义[J].癌症进展，2019，17（1）：34-37.

[19]孙可欣，郑荣寿，曾红梅，等.2014年中国肺癌发病和死亡分析[J].中华肿瘤杂志，2018，40（11）：805-811.

[20]Chae YK，Pan A，Davis AA，et al.Recent advances and future strategies for immune-checkpoint inhibition in small-cell lung cancer[J].Clin Lung Cancer，2017，18（2）：132-140.

[21]Akbay EA，Koyama S，Carretero J，et al.Activation of the PD-1 pathway contributes to immune escape in EGFR-driven lung tumors[J].Cancer Discov，2013，3（12）：1355-1363.

[22]何海洋，齐陆玉，肖永生，等.肿瘤相关成纤维细胞促进肺癌细胞表达PD-L1[J].中国肺癌杂志，2017，20（5）：293-297.

[23]Azuma K，Ota K，Kawahara A，et al.Association of PD-L1 overexpression with activating EGFR mutations in surgically resected nonsmall-cell lung cancer[J].Ann Oncol，2014，25（10）：1935-1940.

[24]陈冠璇，宋现让.肺癌PD1/PD-L1免疫检查点治疗疗效预测标志物第18届世界肺癌大会相关研究综述[J].中国肺癌杂志，2018，21（9）：697-702.

[25]司春枫，鲁美钰，周玲，等.肿瘤疫苗免疫策略研究进展[J].现代肿瘤医学，2016，24（15）：2478-2482.

[26]Meng X，Liu X，Guo X，et al.FBXO38 mediates PD-1 ubiquitination and regulates anti-tumour immunity of T cells[J].Nature，2018，564（7734）：130-135.

[27]劉永军，徐稳.肿瘤免疫治疗中PD-1/PD-L1抑制剂的研究进展[J].中国医药导报，2018，15（16）：38-41.

[28]廖茹，孙晓非，甄子俊，等.神经母细胞瘤组织中程序性死亡配体1的表达及意义[J].中华儿科杂志，2018，56（10）：735-740.

（收稿日期：2019-11-05  本文编辑：任秀兰）

通讯作者：官杰，教授，硕士研究生导师，研究方向：肿瘤免疫