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PD-1/PD-L1信号通路在多疾病中的研究进展PD-1属于免疫球蛋白超家族成员其以单体形式存在于细胞表面，通常与配体结合后，ITSM区的酪氨酸发生磷酸化，蛋白酪氨酸磷酸酶分子则被招募使下游的效应分子去磷酸化转导负性信号从而发挥负性调节作用抑制Ｔ细胞的增殖和细胞因子的产生。在正常情况下PD-1/PD-L1信号通路可以诱导和维持外周组织的免疫耐受对防止组织的过度炎症反应以及自身免疫性疾病的发生具有积极作用而在不正常的情况下如血液系统疾病免疫系统疾病和心血管系统疾病时此信号通路也发挥着重要的调节作用。程序性细胞死亡(processeddeath-1PD-1)是一种50-55KD的I型跨膜糖蛋白属于免疫球蛋白超家族成员其显著的特点就是胞浆区分别含有N-端和C-端两个酪氨酸残基前者参与构成一个免疫受体酪氨酸抑制基序(immunorecertortyrosine-basedinhibitorymotif,ITIM)后者则参与构成一个免疫受体酪氨酸转换基序(immunorecertortyrosine-basedinhibitoryswitchmotif,ITSM)其中ITSM在PD-1的负性调节中起了关键作用。PD-1以单体形式存在于细胞表面，最早表达于胸腺中的双阴性细胞，也可表达于活化的T细胞、B细胞、自然杀伤细胞、树突状细胞以及活化的单核细胞。PD-1通常与其配体共同组成信号通路，其配体有PD-L1和PD-L2，这两种配体有40%的氨基酸序列相同细胞外区有IgC和IgV型结构域，它们结构相似，但却不同。PD-L1分布广泛表达于鼠源Ｔ细胞Ｂ细胞树突状细胞巨噬细胞间充质干细胞培养的骨髓细胞虽然人和鼠PD-1的核苷酸序列具有70%的同源性，都编码一个288个氨基酸残基组成的蛋白质，并且氨基酸水平上有60%的同源性，但人源PD-L1的表达较鼠源的低PD-L2分布相对比较局限主要表达在活化的单核巨噬细胞和树突状细胞。PD-1与其配体（主要是PD-L1）具有负性免疫调节作用。PD-1是体内免疫反应的负性调节因子当与其配体结合后ITSM区的酪氨酸发生磷酸化，蛋白酪氨酸磷酸酶分子则被招募使下游的效应分子去磷酸化，转导负性信号从而发挥负性调节作用。PD-1/PD-L1在淋巴细胞免疫应答中的作用在细胞免疫中蛋白类抗原由抗原提呈细胞（APC）处理成多肽，它与MHC结合，并移至APC表面，产生活化的TCR信号，而抗原与T淋巴细胞表面的有关受体结合就产生第二膜信号，协同刺激信号。在双信号刺激下，T淋巴细胞才能被激活，就是Bretcher-Cohn双信号模式。T淋巴细胞被激活后转化成淋巴母细胞，并迅速增殖，分化，其中一部分在中途停下来，不再继续分化，成为记忆细胞，另一些细胞则成为致敏的淋巴细胞，其中Tc有杀伤力，以及各种有吞噬能力的白细胞集中于外来细胞周围，将外来细胞彻底消灭。PD-1/PD-L1通路抑制了免疫应答的初始与效应阶段，维持机体的免疫自稳，否则过分免疫应答会导致自身免疫性疾病的发生。T细胞是否增殖、分化为效应T细胞还是转化为无反应T细胞或凋亡缺乏共刺激信号将免疫失活过程不仅需要抗原肽-MHC分子复合物与T细胞表面受体相互作用，也离不开第Ⅱ类信号的协同刺激。第Ⅱ类信号刺激是由抗原呈递细胞表面的共刺激分子与其表面的相应受体结合而来。DONG等发现低剂量激发型CD3单抗与PD-L1Ig联合应用可有效刺激T细胞的增殖。研究表明，PD-1/PD-L1信号可抑制CD4+T细胞核CD+8T细胞的增殖和活化，使细胞周期滞留在G0/G1期，同时降低IL-2，IFN-r和IL-10的表达和分泌。在这个过程中，TCR和CD28的信号的相对强度决定了T细胞活化程度。而在适量TCR信号存在的情况下，PD-L1对T细胞增殖的抑制作用明显，而在适量TCR信号存在且无CD28协同刺激信号的存在时，才促进T细胞增殖。相比较而言，在PD-1/PD-L1信号缺失的情况下，T细胞活化所需的TCR信号的阈值相应降低。PD-1在低度激活的B细胞上的表达可抑制B细胞的进一步激活，这部分B细胞遇到组织细胞表面的抗原时，再度被激活。细胞表面的PD-L1与B细胞表达的PD-1相互作用可抑制自身反应性B细胞的激活，从而阻止这类B细胞分化为产生抗自身抗体的浆细胞。其中机制是PD-1/PD-L1信号协同BCR抑制Ca2+内流以及下游信号，激活分子如SYK，磷脂酰肌醇-3激酶，磷脂酰-3和VaV酪氨酸残基的磷酸化，这种抑制效应是PD-1的C端酪氨酸残基与SHP-2酪氨酸磷酸酶结合的结果，而非胞质区N端ITIM基序内的酪氨酸残基参与所致。因此PD-1/PD-L1信号途径可以通过反应的启动和效应阶段两个层次来负调控B细胞免疫应答的强度和持续时间。研究表明T、B细胞在抗原提供的第一信号及协同刺激分子提供的第二信号的共同作用下，有效活化，并分化为效应T细胞以及记忆细胞，发挥免疫防御功能。而这一过程又引起一系列协同刺激分子的上调或下调表达，以维持淋巴细胞处于持续的激活状态而又防止其过度活化的动态平衡。活化下的T、B效应细胞可归巢到组织中的炎症部位，由于吞噬抗原的不成熟DC在炎症介质如IFN-r，TNF-α的刺激下迅速上调PD-L1的表达，因而推测在此部位不成熟的DC可通过PD-1/PD-L1信号的介导而调节效应T细胞的功能，限制免疫应答无限放大及自身组织的损伤。有研究显示，IFN-r可显著上调单核细胞PD-L1的表达，因此PD-L1可能在TH1细胞介导的炎症反应中被诱导表达，并负反馈抑制TH1细胞的效应功能。T、B细胞在初次免疫应答后，部分激活的CD8+自身反应性T细胞可能归巢到组织中，组织细胞表面的MHCI类分子及自身抗原可为这类T细胞提供激活信号，而表达在活化CD8+T细胞表面的PD-1分子可通过与组织细胞表面高表达的PD-L1相互作用而抑制自身反应性CD8+T细胞的激活并诱导其进入凋亡。由此可见PD-1/PD-L1信号通路对T、B细胞免疫应答的调控具有重要作用。PD-1/PD-L1与自身免疫性疾病现有的研究表明，PD-1基因敲除小鼠可引发多种自身免疫性疾病如：C57BL/6基因背景的PD-1基因敲除小鼠发育有狼疮样肾小球肾炎及致死的扩张型心肌病，而B6-PD-1-小鼠与H-2Ld特异的2C-TCR小鼠杂交后产生的H-2b/d小鼠(2CTCRTgxH2bxdxPD-1-/-)可导致自发的移植物抗宿主疾病。PD-1的表达也与各种自身免疫性疾病的发生及发展相关对试验性自身免疫脑脊髓炎(EAE，是一种由自身抗原特异性的T细胞活化诱发的一种自身免疫性疾病)的研究显示，采用髓磷脂少突细胞糖蛋白(MOG)免疫EAE小鼠后，其中枢神经系统(CNS)上调表达PD-1及其配体PD-L1，使用PD-1阻断性抗体产生免疫后可导致抗原特异性的T、B细胞繁殖活化及炎症细胞因子的产生而增强迟发型超敏反应，表明PD-1参与EAE的调节；Ansari等研究表明阻断PD-1/PD-L1信号途径可加速NOD小鼠产生糖尿病，表明增强PD-1共刺激信号有可能在糖尿病的免疫治疗中有重要的应用前景；Keir等研究表明PD-1/PD-L1通路抑制CD4+T细胞活化过程中IL-2和IFN-γ因子的产生。PD-1/PD-L1与慢性病毒感染疾病PD-1信号通路也参与病毒性及微生物感染性疾病的进程在LCMV慢性感染的小鼠体内发现病毒特异性的细胞毒性T细胞(CTL)为PD-1阳性，而在急性感染模型中，并没有发现这群细胞进一步的实验证实这群PD-1阳性的CTL位于记忆性的T细胞并具有活化标志，但不能分泌IFN-γ及穿孔素等抗病毒效应分子，表现出功能衰竭的特征，随后在HIV、HCV及HBV慢性感染患者体内都发现了这类PD-1阳性的功能衰竭性CTL，此外，PD-1的表达与病毒载量呈正相关。而阻断PD-1信号则可逆转CTL的“功能衰竭”状态并清除病毒。表明PD-1可作为HIV等慢性感染性疾病的治疗靶标。Velu等研究表明，在人源化的BLT小鼠身上发现，阻断PD-1信号可促进针对HIV病毒特异性的细胞及体液免疫。此外，在恒河猴的模型中，发现阻断PD-1信号可促进针对SIV病毒特异性的细胞免疫及抗体的产生这些结果都证实阻断PD-1信号有可能应用于HIV等病毒感染的临床治疗。虽然在慢性HBV感染患者的外周血T细胞中发现有PD-1的上调表达，但是，其是否与慢性感染引起的肝损伤有关尚未明确。郭国宁、陈永文等的实验室的对32例慢性HBV感染患者及4例正常健康者的对比研究结果显示，慢性HBV感染患者肝脏内的PD-1及其配体PD-L1显著上调表达（图1）。PD-1/PDL1表达与肝炎症程度及ALT水平相关。此外，在活动期患者肝脏的Kupffer细胞及内皮细胞表面有中等程度的PD-L1表达，而非活动期患者低水平的PD-L1表达，而PD-L1的表达与HBV病毒的载量相关。研究结果提示，PD-1在慢性HBV感染中具有双重的调节功能，即可调节针对HBV病毒的免疫应答同时也可抑制免疫诱导的肝损伤。图1PD-1及其配体PD-L1(B7-H1),PD-L2(B7-DC)在正常健康者及慢性HBV感染患者肝脏内表达的免疫组化分析PD-1/PD-L1在肿瘤治疗中的作用在抗肿瘤治疗中，通常遵循肿瘤特异性T细胞活化、T细胞增殖、肿瘤浸润和T细胞记忆应答加强的步骤。研究表明，肿瘤细胞及肿瘤微环境中的APCs表达的PD-L1均可经PD-1/PD-L1信号通路抑制抗肿瘤特异性T细胞的活化，下调T细胞介导的肿瘤免疫应答。因此，干预PD-1/PD-L1信号有望成为肿瘤免疫治疗的新策略。研究表明，应用PD-1单抗治疗荷肿瘤小鼠模型，能明显抑制局部肿瘤生长，并表现出良好的完全缓解率。应用活化的CTL联合抗PD-L1治疗荷瘤小鼠模型，相比较于单纯的CTL治疗，能有效的提高荷瘤小鼠的远期存活率。小鼠体内实验表明，阻断PD-1/PD-L1信号可促进肿瘤抗原特异性T细胞的增殖，发挥杀肿瘤的作用，从而有效的提高植入体内的T细胞存活率，增强免疫治疗效果。体外实验还证实，通过阻断肿瘤细胞上相关的PD-L1信号可上调浸润CD8+T细胞IFN-γ的分泌，提示PD-1/PD-L1信号通路的阻断在以诱导I型免疫应答为目的的肿瘤免疫应答中发挥饿了重要作用。PD-1/PD-L1与急性感染疾病KeturahEBrown等人的研究表明，狂犬病毒感染小鼠的研究，PD-1/PD-L1通路负调控抗病毒T细胞反应在小鼠大脑中。PD-L1表达在神经元上感染导致的细胞凋亡增加PD-1和CD8T细胞浸润中枢神经系统，从而抑制T细胞反应。PD-L1-/-小鼠感染导致疾病严重程度和降低死亡率以及减少在中枢神经系统的病毒量。关于PD-1这项研究推测：PD-L1相互抑制CD8T细胞反应在狂犬病毒感染，并可能为保护中枢神经系统的免疫应答。PD-1/PD-L1通路最重要的是其负面调节免疫反应的能力。但是大部分支持此类观点的证据,只是来自于耐受性、癌症或慢性感染。在急性感染，最近的研究揭示了这种通路明确的作用。虽然许多研究证明为急性感染，PD-1/PD-L1的负调节作用，也有一些情况下，一个完整的PD-1/PD-L1通路似乎提高免疫效应，而不是抑制。这种潜在的正向调控机制的抑制性受体尚不清楚，未来实验需要证明这一通路能否提供一个积极的信号。在一些急性感染中，通过抑制性受体减弱抗原受体信号传导防止过度刺激激活T（或B）细胞，或是PD-1/PD-L1在非淋巴细胞（如DC，巨噬细胞）表达在这些方面起到了关键性的作用，可能是通过一氧化氮或其它氧自由基的生成增加，可能导致杀效应T细胞。展望通过研究PD-1/PD-L1信号通路在多系统疾病发生发展中的机理以及已应用于肿瘤病毒和寄生虫感染移植排斥及自身免疫性疾病等的实验性治疗并取得了良好效果来看调控PD-1/PD-L1信号通路用于免疫治疗前景同样诱人。2012年，美国霍普金斯医学院的科学家宣布他们研制的抗PD-1抗体对黑色素瘤、非小细胞肺癌、肾癌患者都有明显的抗肿瘤效果，预示该抗体药物将来的市场前景广大。他们研制的BMS-93655