共刺激分子

共刺激分子——（B7/CD28家族成员）共刺激分子共刺激分子—提供第二信号使T细胞活化B淋巴细胞激活抗原（B7，B7/CD28）细胞间黏附分子（ICAMs，IFA-1/ICAM-1、ICAM-2）淋巴细胞功能相关抗原（LFA-3，CD2/LFA-3）血管内皮黏附分子(VCAM-1)热稳定抗原（HSA）CD137(4-1BB，4-1BB/4-1BBL)注：T细胞活化需要双信号系统的参与，除MHC/抗原肽-TCR提供第一信号，还必需共刺激分子提供第二信号才能使T细胞活化。目前研究较多的是B7/CD28。CD28(活化受体)ICOS(活化受体)CTLA-4(抑制性受体)B7-1和B7-2（CD-28家族配体分子）PD-1(抑制性受体)共刺激分子——B7/CD28家族成员注：在信号转导机制方面，CD28和CTLA-4研究较多。（一）CD281、分子结构CD28分子是一种由链间二硫键相连的、以同源二聚体形式存在于T细胞表面的糖蛋白，有202个氨基酸残基。分子质量：44000胞外区：具有单个V样区（配体结合必需）跨膜区胞浆区：含供SH2和SH3结合区域（信号转导必需）成熟CD28CD28表达于95%的CD4+T细胞和50%的CD8+T细胞表面，为组成性表达。存在于人、猿、小鼠、大鼠及禽类淋巴细胞表面。2、CD28的生物学作用CD28与B7结合后产生共刺激效应：①促进T细胞的活化、增殖与分化。②诱导T细胞表面IL-2受体上调，增加IL-2mRNA转录，促进细胞因子分泌。③CD28能调节并维持适量的、有功能的T细胞存活，保证特异的免疫应答。④CD28能调节Fas/FasL介导的激活T细胞凋亡途径。⑤CD28通过参与负调控因子CTLA-4的表达和功能来调控T细胞的激活。根据CD28是否表达，将CD8+T细胞分为：3、CD28与肿瘤免疫①细胞毒T细胞（CD8+CD28+T，CTL）：与肿瘤细胞直接接触，通过排粒作用释放穿孔素和颗粒酶等细胞毒物质，溶解靶细胞，同时可释放一些细胞因子诱导靶细胞的凋亡。②抑制性T细胞（CD8+CD28-T，TS）研究发现：①胃癌患者T细胞低表达CD28分子，胃癌细胞低表达B7分子，会影响B7/CD28共刺激通路，使T细胞不能有效清除肿瘤。②慢性B淋巴细胞白血病患者中，CD28异常表达可干扰免疫稳态并增加其危险性。③覃汉军研究发现，抗CD28同时诱导CD4+T细胞和CD8+T细胞的活化。④抗CD28单抗可抑制多发性骨髓瘤细胞的增殖。4、问题与展望问题：CD28分子与淋巴细胞亚群、细胞因子的相互作用机制及在肿瘤发病中的作用扔需进一步研究。展望：该分子研究为免疫调节和免疫干预提供了新思路，有助于阐明疾病的发生机制，为开展相关疾病的诊断、治疗及疗效考核提供一个客观指标。（二）ICOS1、分子结构ICOS为同源二聚体结构，为免疫球蛋白超家族成员，属于I型跨膜糖蛋白，单体由199个氨基酸组成，半胱氨酸残基形成ICOS同源二聚体链间的二硫键。分子质量：55~60kDa胞外Ig-V样结构域跨膜区（23个氨基酸组成）胞浆尾（35个氨基酸组成））ICOS单体ICOS缺少一个保守基序MYPPPY，所以不能与B7-1/2结合2、ICOS的生物学作用（1）ICOS对T淋巴细胞的作用。①ICOS仅在活化的T细胞上表达，是活化后促进T细胞分化并发挥效应的主要共刺激分子，主要在再次免疫应答及免疫记忆中发挥重要作用。②记忆T细胞表达ICOS，激活后ICOS的表达进一步上调，ICOS-L能提供记忆T细胞活化和生存的刺激信号。③ICOS能保护记忆T细胞免于凋亡，能有效的促进T细胞增殖及细胞因子的分泌。（2）ICOS能增强T细胞对B细胞的辅助功能，促进体液免疫应答。（3）ICOS提供的协同刺激信号能增强NK细胞的杀伤活性。（4）ICOS对免疫系统的负调作用：研究表面，在一定的微环境下，ICOS可以下调T细胞的应答。（1）增强抗肿瘤免疫效应在缺乏CD4+T情况下，ICOS/ICOS-L仍能加强CD8+T的抗肿瘤应答（通过促进CD8+T增生及IL-2\IFN-γ等细胞因子的产生实现的）。3、ICOS与肿瘤免疫FOXP3+ICOS+Treg细胞：通过IL-10、TGF-β抑制CD4+T细胞增殖FOXP3+ICOS-Treg细胞：仅通过TGF-β发挥功能ICOS/ICOS-L在免疫过程中有着双重作用，既可调节Th1、Th2的免疫应答，促进B细胞增殖、分化，进而形成效应细胞，同时也增强CTL和NK的杀伤作用。但它还有免疫抑制作用，特别是在肿瘤微环境中，高表达ICOS的Treg细胞具有更强的免疫作用。（2）抑制抗肿瘤免疫Treg是体内免疫抑制性细胞，根据ICOS分子的表达，可将Treg分为以下两组细胞：（三）CTLA-41、分子结构细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4（CTLA-4）是B7/CD28家族成员，它与CD28具有结构上的相似性，两者在氨基酸水平有31%的同源性，它短暂的表达在活化的T细胞上。完整CTLA-4在T细胞表面主要以二聚体形式存在，部分以单体形式存在。二聚体CTLA-4与2分子B7高亲和力结合，结合力较CD28大150倍，较单体CTLA-4高30~90倍。2、CTLA-4的生物学作用B7与T细胞上的CD28结合产生阳性信号，增强免疫应答B7与CTLA-4结合产生阴性信号，封闭了CD28以来的T细胞激活，下调免疫反应CTLA-4可能的作用机制：（1）介导T细胞凋亡。（2）抑制IL-2的分泌，抑制IL-2R基因的表达，控制细胞周期的发展，使细胞周期停滞在G0/G1期，不向S期发展。（3）在T细胞活化早期竞争性地抢先和B7结合，阻止CD28与B7的结合，从而阻止CD28传导共刺激信号启动T细胞活化级联反应。3、CTLA-4与肿瘤免疫治疗CTLA-4被认为是抑制机体抗肿瘤免疫因子。CTLA-4mAb或CTLA-4的配体可以阻止CTLA-4与其天然配体结合，从而封闭CTLA-4对T细胞负性调节信号的传导，增强T细胞对各种抗原的反应性。临床治疗中降低机体CTLA-4的表达量及含量能增强T细胞的反应性，CTLA-4抗体及抗CTLA-4表达的核酶有可能成为临床抗肿瘤的有效治疗药。（四）B7家族B7-1（CD80）——CD28天然配体。由288个氨基酸组成、分子量为55kDa的跨膜糖蛋白。B7-2（CD86）——CTLA-4天然配体。由329个氨基酸组成、分子量为70kDa的跨膜糖蛋白1、B7家族的分子结构B7-1和B7-2均属于免疫球蛋白超家族成员，包含IgV样区和IgC2样区。两者均以单链形式表达于细胞表面。B7分子通过IgV样区与CD28和CTLA-4结合。2、B7分子的生物学作用B7与细胞（主要是T细胞）的受体结合，作为第二信号发挥作用。B7提供共刺激信号方式：（1）反式共刺激，肿瘤细胞表面多肽-MHC复合物与T细胞的TCR相互作用提供信号1，抗原递呈细胞（APC）表面的B7分子与T细胞的CD28相互作用提供信号2。（2）顺式共刺激，肿瘤细胞表面多肽-MHC复合物与T细胞的TCR相互作用提供信号1，同时肿瘤细胞表面的B7分子与T细胞的CD28相互作用提供信号2（最有效方式；但除少数B细胞淋巴瘤外，肿瘤细胞不表达B7分子）。（3）转移的顺式共刺激，肿瘤细胞释放的可溶性抗原被APC摄取，加工递呈给MHC形成多肽-MHC复合物，与TCR相互作用提供信号，APC表面的B7分子与CD28相互作用提供信号2。缺乏共刺激信号使肿瘤细胞逃避机体免疫监视的重要原因之一3、B7分子与肿瘤免疫治疗共刺激分子B7家族对激活和抑制T细胞免疫非常关键。大多数肿瘤细胞表面不表达共刺激分子B7，或表达水平很低，不能使T细胞活化，从而使肿瘤细胞能逃逸机体免疫的监视（1）B7基因导入肿瘤细胞：利用转基因技术，将共刺激因子B7-1基因导入肿瘤细胞后，可促进肿瘤细胞表面B7的表达，明显增强肿瘤细胞的免疫原性，使之作为抗原提呈细胞更有效的激活T淋巴细胞以增强抗肿瘤免疫应答（2）B7分子与细胞因子的联合治疗：多基因联合导入或与其他细胞因子协同作用的方式增强肿瘤细胞（弱/无免疫肿瘤）的免疫原性（3）B7-1免疫毒素：将抗B7-1单克隆抗体和毒素Saporin融合形成抗B7-1免疫毒素治疗霍杰金淋巴瘤，可去除体内R-S细胞。全身应用抗B7-1免疫毒素暂时破坏活活的APC，但不影响机体的原发性免疫房源和对微生物的防御（4）可溶性重组B7-IgG：B7与IgG-2a可重组成B7-IgG2a融合蛋白，结合化疗可引起肿瘤缩小，最终可致治愈性的免疫反应（5）B7联合抗血管生成药：两者合用可刺激肿瘤特异性的抗肿瘤免疫以去除大肿瘤4、问题与展望（1）肿瘤微环境中APC不表达B7分子（2）转B7基因的瘤细胞可能诱导IL-10的分泌，从而抑制免疫反应（3）转B7基因动物对某些肿瘤模型B7基因治疗的疗效有限目前，对B7家族的分类、功能和作用机制以及在肿瘤免疫逃逸中的作用尚未完全清楚（五）程序死亡受体-11、程序死亡受体-1及其配体的分子结构与分布（1）程序死亡受体-1（PD-1），也称CD279，是一个属CD28/CTLA-4免疫球蛋白超家族的免疫抑制受体。其结构类似于CTLA-4。PD-1和CTLA-4提供的信号抑制T细胞活化，下调免疫反应，在维持T细胞问题方面起关键性作用。PD-1有两个配体：PD-1L（又称B7-H1）、PD-2L（又称B7-DC）。（2）PD-1广泛表达于衍生自造血组织的细胞，组成性表达于一些CD4-CE8+胸腺细胞、不成熟B细胞核一些外周T细胞，活化后表达于T细胞、NK/T细胞、B细胞、单核细胞和髓样细胞表面，主要受TCR或BCR信号的诱导表达。（3）PD-1L（又称B7-H1）广泛表达于多种正常细胞和肿瘤细胞。PD-2L（又称B7-DC）仅表达于DC。PD-1L与PD-1R结合后能抑制T细胞、B细胞功能，从而介导肿瘤免疫逃逸，促进肿瘤生长。2、PD-1/PD-1L的生物学作用在众多的共刺激信号中PD-1与其PD-1L结合后通过PD-1胞质的2个酪氨酸残基、免疫受体酪氨酸交换模体与下游的信号分子作用而发挥对T细胞功能负性调控。PD-1/PD-1L信号途径的负调控作用针对效应性T细胞，发生在效应性T细胞活化的起始和主要效应阶段。目前研究表明，PD-1L在正常组织中调节器官特异性耐受，在肿瘤组织中导致肿瘤细胞的免疫逃避3、PD-1L与肿瘤免疫逃逸PD-1L的表达上调能增加抗原特异性T细胞的凋亡，导致体内免疫原性肿瘤的生长。其在肿瘤免疫逃逸中具体机制目前尚未清楚，可能因素如下：（1）促进T细胞的凋亡：PD-1/PD-1L途径能促进肿瘤细胞表达FasL，进而促进T细胞凋亡。（2）阻滞细胞增殖周期：PD-1L与其受体PD-1结合，启动了G0/G1检查点，使大多数细胞被阻滞在细胞增殖周期时相，限制了进入细胞周期的细胞数。（3）抑制细胞因子的分泌：PD-1/PD-1L途径在抑制T细胞增殖的同时也影响很多细胞因子的分泌，这在一定程度上下调了机体免疫应答。4、PD-1/PD-1L与肿瘤治疗干涉PD-1/PD-1L信号通路有望成为肿瘤免疫治疗的新策略：（1）应用抗PD-1L单抗或其他分子封闭PD-1L（2）制备含有PD-1疫苗（3）促进肿瘤消退：通过基因敲除技术发现，与CTLA-4-/-T和野生型T相比，PD-1-/-T能更有效的促进肿瘤消退。针对PD-1及PD-1L的抗体均可增强T细胞应答，介导和维持有效的抗肿瘤免疫应答。5、问题与展望阻断PD-1/PD-1L途径已显示出在肿瘤治疗中的作用，但目前的肿瘤免疫治疗都难以使肿瘤完全消退，总体效果尚不尽如人意。