程序性死亡受體1及其配體1在眼部疾病發(fā)病機制中的研究進展

田雪蓮 綜述 唐莉 審校

四川大學(xué)華西醫(yī)院眼科 國家老年疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，成都 610041

程序性死亡受體1(programmed cell death 1，PD-1)是一種重要的免疫抑制分子，除表達于T、B淋巴細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞表面，在人體的多種組織與器官(眼睛、腎臟等)等非免疫細(xì)胞中也有表達[1-2]。PD-1可以與程序性死亡-配體(programmed cell death 1 ligand，PD-L)1和PD-L2這2種配體結(jié)合發(fā)揮作用，其中PD-1與PD-L1結(jié)合可以傳導(dǎo)抑制性的信號。T細(xì)胞表面的PD-1與抗原提呈細(xì)胞表面的PD-L1結(jié)合可以募集磷酸化的PI3K進而抑制AKT信號通路的傳遞，使T細(xì)胞和B細(xì)胞功能受損并發(fā)生免疫耐受[3]。近些年來關(guān)于PD-1/PD-L1的研究表明其在抗腫瘤、抗炎癥、抗自身免疫性疾病及器官移植存活等方面均有重要的意義，并取得了一些突破性進展[4]。本文就PD-1/PD-L1在眼部疾病發(fā)病中的作用研究進展作一綜述。

1 PD-1/PD-L1與視神經(jīng)損傷

PD-1在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cells，RGCs)的病理及生理發(fā)育過程中起著負(fù)性調(diào)控作用。視神經(jīng)擠壓傷小鼠模型RGCs中PD-1的表達顯著升高，提示PD-1在視神經(jīng)損傷RGCs的丟失過程中起著重要作用[5]；Sham等[6]研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜發(fā)育過程中神經(jīng)元內(nèi)PD-1配體的濃度決定神經(jīng)元數(shù)量，與野生型小鼠相比，在2種PD-1配體基因都缺失的情況下，出生后第2天小鼠的RGC數(shù)量增加34%，成年小鼠RGC增加18%。在免疫系統(tǒng)中，細(xì)胞內(nèi)含SH2結(jié)構(gòu)域的磷酸酶-2(SH2 domain-containing phosphatase-2，SHP2)可以負(fù)性調(diào)控下游信號通路的分子如PI3K/Akt和ERK的產(chǎn)生，由此減少核轉(zhuǎn)錄因子κB和炎性因子的產(chǎn)生，減弱相應(yīng)的信號通路，而PD-1可以募集磷酸化的SHP2，進而引起神經(jīng)元功能的異常。此外，RGCs中的一種亞型上的PD-1不僅可以通過直接結(jié)合其自身PD-L1/PD-L2改變其下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，也可以作用于鄰近表達PD-L1/PD-L2的細(xì)胞，誘發(fā)其他的細(xì)胞反應(yīng)，這種效應(yīng)被稱為“逆轉(zhuǎn)信號機制”，也是PD-1信號通路的一個重要特征[5]。PD-1信號通路在RGCs的生理性凋亡及病理性損傷中均起著不可忽視的作用，有望成為未來研究視神經(jīng)保護機制的新靶點。

2 PD-1/PD-L1與眼部炎癥-免疫性疾病

2.1 視神經(jīng)脊髓炎

視神經(jīng)脊髓炎(neuromyelitis optica，NMO)是一種免疫介導(dǎo)的以視神經(jīng)和脊髓受累為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性脫髓鞘疾病，2004年首次發(fā)現(xiàn)NMO患者血清中有獨特抗體，隨后發(fā)現(xiàn)這種抗體可與水通道蛋白(aquaporin，AQP)4分子特異性結(jié)合，證實了NMO是一種自身免疫性疾病[7]。Xue等[8]系統(tǒng)分析了早期視神經(jīng)脊髓炎譜系障礙(neuromyelitis optica spectrum disorder，NMOSD)患者外周血中膜型和可溶性誘導(dǎo)性共刺激分子(inducible costimulatory molecule，ICOS)/ICOS受體(ICOS ligand，ICOSL)和負(fù)性共刺激分子PD-1/PD-L1的表達，發(fā)現(xiàn)與對照組相比，NMOSD患者早期血液中的可溶性ICOSL表達升高，刺激性信號相對占主導(dǎo)地位，而可溶性PD-1和可溶性PD-L1表達升高，但配體與受體的比例保持不變，提示ICOS/ICOSL與PD-1/PD-L1表達的失衡可能是NMOSD病理過程中的重要機制，其有望成為早期鑒別診斷NMOSD的生物標(biāo)志物或治療靶點。Narumi等[9]首次報道了一位肺癌患者接受PD-1單克隆抗體nivolumab的二線治療后出現(xiàn)了AQP4抗體陽性NMOSD后，Shimada等[10]也報道1例使用PD-1單克隆抗體pembrolizumab治療肺腺癌伴腦轉(zhuǎn)移的患者并發(fā)AQP4抗體陽性NMOSD，推測PD-1免疫抑制分子的阻斷可能導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)B細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，從而導(dǎo)致該并發(fā)癥的發(fā)生。臨床醫(yī)生在治療腫瘤疾病的過程中應(yīng)充分了解并及時發(fā)現(xiàn)這種潛在的神經(jīng)并發(fā)癥，并盡快采取治療措施。

2.2 葡萄膜炎

葡萄膜炎是指發(fā)生于葡萄膜、視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜血管及玻璃體的一組炎癥性疾病[11]。葡萄膜中含有豐富的血管及色素，為眼球提供營養(yǎng)，其血管面積廣且容量大，血流緩慢且色素組織又具有抗原特異性，因此，許多全身性炎癥免疫介質(zhì)容易受到血流影響而在此沉積，故為炎癥性疾病的好發(fā)部位。葡萄膜炎的發(fā)病機制不詳，目前認(rèn)為其發(fā)病與感染、外傷、遺傳及自身免疫反應(yīng)等因素有關(guān)，多數(shù)葡萄膜炎由免疫反應(yīng)所致。Li[12]等研究發(fā)現(xiàn)，PD-1的單核苷酸多態(tài)性與急性前部葡萄膜炎相關(guān)。Deng等[13]研究也發(fā)現(xiàn)，PDCD1/rs2227981基因多態(tài)性可能參與了交感性眼炎的遺傳易感性。PDCD1基因rs6710479和rs7421861對漢族兒童特發(fā)性葡萄膜炎(pediatric idiopathic uveitis，PIU)具有易感性[14]。此外，Sim等[15]的研究結(jié)果顯示，活動性Beh?et病組外周血單核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell，PBMC)中和皮膚病變中PD-L1 mRNA水平均較低，提示PD-L1的表達改變還可能參與了Beh?et病的發(fā)病機制，其機制可能與誘導(dǎo)Treg分化受損有關(guān)。有文獻報道抗PD-1抗體nivolumab治療惡性黑色素瘤患者后出現(xiàn)了雙側(cè)急性前葡萄膜炎[16]、VKH樣綜合征[17]等葡萄膜炎反應(yīng)。PD-1及其受體之間平衡態(tài)被打破可導(dǎo)致自身免疫性葡萄膜炎等疾病的發(fā)生，因治療原因?qū)D-1及其配體的抑制作用也可引起眼部以及全身多個系統(tǒng)疾病。因而在治療全身其他疾病的過程中，選擇性阻斷靶分子顯得尤為重要，探討PD-1及其通路在各個系統(tǒng)的作用和機制有助于我們對疾病的預(yù)防、診斷和治療。

2.3 糖尿病視網(wǎng)膜病變

近年來，越來越多的證據(jù)表明糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)病機制除與高血糖、氧化應(yīng)激、多元醇的積累及糖代謝終產(chǎn)物等因素有關(guān)外，免疫機制在其中的作用也不容小覷，PD-1/PD-L1是免疫系統(tǒng)中重要的負(fù)性調(diào)控分子，其在增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)發(fā)病中的作用逐漸被發(fā)現(xiàn)。Tu等[18]發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜周細(xì)胞(retinal pericytes，RPCs)具有免疫抑制作用，并且可以通過細(xì)胞表面分子如PD-L1及可溶性分子如白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-10抑制T細(xì)胞的反應(yīng)，開啟了探索PDR與PD-1關(guān)系的序幕。有研究發(fā)現(xiàn)，PD-1/PD-L1通路可以通過激活誘導(dǎo)性細(xì)胞凋亡的方式影響T細(xì)胞的功能[19]。Fang等[20]在PDR中發(fā)生激活誘導(dǎo)性細(xì)胞凋亡的淋巴細(xì)胞中檢測到PD-1表達明顯增加，其下游的炎性因子如干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)和IL-4等表達量均升高且比例失衡，提示Th1/Th2失衡及Th1依賴性免疫應(yīng)答可能在PDR發(fā)病機制中起重要作用。然而PD-1+IFN-γ+與PD-1+IL-4+細(xì)胞的比值在各組間無顯著差異，推測PD-1可能是在不影響Th1和Th2細(xì)胞平衡的情況下參與PDR的發(fā)展。

2.4 Sj?gren綜合征

Sj?gren綜合征是一種自身免疫性疾病，主要侵犯唾液腺和淚腺等外分泌腺，病理上主要表現(xiàn)為外分泌腺的淋巴細(xì)胞局灶性浸潤，血清中可檢測出多種自身抗體。其發(fā)病機制尚未完全明確，一般認(rèn)為是環(huán)境因素如病毒感染等在個人易感因素的基礎(chǔ)上進一步促進疾病的發(fā)生。Kobayashi等[21]對Sj?gren綜合征患者唾液腺進行免疫組織化學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，PD-1/PD-L1通路可能與Sj?gren綜合征的發(fā)病有關(guān)。Bolstad等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，Sj?gren綜合征患者唾液腺標(biāo)本中Fas、Fas配體、細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞抗原-4(cytotoxic T-lymphocyte antigen-4，CTLA-4)及PD-1等凋亡相關(guān)因子的mRNA表達明顯升高。但Legny[23]等研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，原發(fā)Sj?gren綜合征患者外周血樣本中PD-1、陽性T淋巴細(xì)胞含量均較低，而CTLA-4含量明顯升高，其機制可能為PD-1通過與其受體相結(jié)合傳遞抑制信號導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或者自身活化的T淋巴細(xì)胞失活，并至少通過阻斷2個關(guān)鍵點維持自身耐受、阻止自身免疫的發(fā)生，內(nèi)源性免疫系統(tǒng)也會通過PD-1通路阻止自身活化的淋巴細(xì)胞增生，而PD-1的下調(diào)可引起自身免疫耐受的破壞，活化的淋巴細(xì)胞過度活躍從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生。

2.5 甲狀腺相關(guān)眼病

甲狀腺相關(guān)眼病(thyroid-associated ophthalmopathy，TAO)是常見的自身免疫性疾病，目前認(rèn)為其主要是在遺傳易感基礎(chǔ)上由環(huán)境因素作用下引發(fā)的一系列由細(xì)胞免疫和體液免疫共同參與的免疫反應(yīng)。TAO主要是由于體內(nèi)的促甲狀腺激素受體產(chǎn)生了異常的抗體而導(dǎo)致的調(diào)節(jié)T細(xì)胞功能損害，繼而引起一系列的眼眶炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致眼肌纖維化、局部脂肪細(xì)胞增生和眼外肌腫脹，出現(xiàn)眼球突出等臨床表現(xiàn)。Pyzik等[24]的研究顯示，與正常對照組相比，TAO患者PD-1陽性CD3+CD4+T細(xì)胞的比例和數(shù)量均明顯上調(diào)。PD-1陽性T淋巴細(xì)胞能夠提高甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞的活性，抑制其凋亡，從而進一步加速TAO的發(fā)展[25]。Newby等[26]的研究首次表明，PD-1編碼基因PDCD1的微小變異可能有助于TAO的發(fā)展，大多數(shù)TAO相關(guān)的未知基因可能是由于幾個小的遺傳改變。lvarez-Sierra等[27]研究TAO、橋本甲狀腺炎和多結(jié)節(jié)甲狀腺腫患者和健康對照人群PBMCs、浸潤甲狀腺淋巴細(xì)胞和甲狀腺濾泡細(xì)胞中PD-1、PD-L1及PD-L2等的表達水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PD-1/PD-L1通路在甲狀腺免疫疾病如TAO、橋本甲狀腺炎等患者的腺體中被激活，但可能未達到抑制疾病進展的程度，而一些腫瘤患者經(jīng)過抗PD-1/PD-L1治療后產(chǎn)生甲狀腺自身免疫，其可能是由于治療干擾了局灶性甲狀腺炎患者的PD-1/PD-L1耐受機制所致。PD-1/PD-L1通路可能成為未來治療甲狀腺免疫疾病等器官特異性自身免疫疾病的新途徑。

2.6 角膜移植排斥反應(yīng)

PD-1與角膜移植排斥反應(yīng)也存在相關(guān)性。Medawar[28]的早期實驗表明，角膜可以避免或逃避同種免疫排斥過程引起的損害。正常的角膜上皮細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞不表達主要組織相容性復(fù)合物(major histocompatibility complex，MHC)Ⅱ類，只弱表達MHCⅠ類抗原[29]；而角膜內(nèi)皮細(xì)胞表達CD95L等免疫調(diào)節(jié)因子[30]。因此，角膜內(nèi)皮在保護角膜移植物免受免疫排斥反應(yīng)中起著中心作用[31]。Sugita等[31]的研究表明人角膜內(nèi)皮細(xì)胞可通過PD-1/PD-L1相互作用損害CD4+T細(xì)胞的效應(yīng)因子功能和抑制Th1的活化，因此角膜內(nèi)皮可以通過誘導(dǎo)外周免疫耐受來維持眼前房的免疫赦免狀態(tài)。Hori等[32]發(fā)現(xiàn)B7-H1在角膜內(nèi)皮和基質(zhì)上的表達可誘導(dǎo)移植部位效應(yīng)T細(xì)胞凋亡，有助于維持角膜移植的免疫赦免狀態(tài)，推測B7-H1介導(dǎo)的異體角膜移植免疫排斥反應(yīng)可能的機制為與PD-1相互作用參與誘導(dǎo)前房相關(guān)免疫偏離的發(fā)生或通過誘導(dǎo)凋亡阻斷PD-1陽性效應(yīng)T細(xì)胞的免疫排斥反應(yīng)。Watson等[33]通過制備二聚體PD-L1免疫球蛋白刺激PD-1的表達，并發(fā)現(xiàn)PD-1的表達增強顯著延長了角膜移植植片的存活時間。在角膜移植排斥反應(yīng)中，PD-1及其配體的作用成為了一種保護措施，促進或增強其表達可有效提高移植物的存活時間。

3 PD-1/PD-L1與眼部腫瘤性疾病

3.1 黑色素瘤

黑色素瘤是臨床上較為常見的皮膚粘膜和色素膜惡性腫瘤，也是發(fā)病率增長較快的惡性腫瘤之一，年增長率為3%～5%。黑色素瘤是一種高度惡性腫瘤，易出現(xiàn)淋巴與血行轉(zhuǎn)移，預(yù)后差，發(fā)生遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移后患者5年生存率較低。黑色素瘤細(xì)胞中PD-L1表達上調(diào)，通過抑制IL-2的產(chǎn)生來抑制T細(xì)胞的功能，在局部微環(huán)境中存在的IFN-γ可促進PD-L1表達，從而減弱T細(xì)胞功能，介導(dǎo)免疫逃逸的發(fā)生，從而引起腫瘤的形成，因此選擇性阻斷PD-L1是免疫治療黑色素瘤的方法之一。迄今為止，美國食品藥品監(jiān)督管理局已經(jīng)批準(zhǔn)了pembrolizumab和nivolumab 2種抗PD-1藥物，這些藥物在黑色素瘤患者治療中初顯成效。研究報道，pembrolizumab能顯著延長晚期黑色素瘤患者的無進展期和總體生存期，雖然在葡萄膜黑色素瘤患者中只有小部分患者有效，但對治療敏感的患者可以顯著控制病情，且患者對PD-1和PDL-1抗體治療的耐受性良好[34-35]。Kini等[36]和Pinto等[37]的病例報道發(fā)現(xiàn)，pembrolizumab對于已出現(xiàn)眼眶浸潤或淋巴結(jié)和皮膚轉(zhuǎn)移的結(jié)膜黑色素瘤也同樣有效，上述案例分別在完成治療后的1年、6年均無復(fù)發(fā)情況；而Sagiv等[38]觀察5例使用抗PD-1治療轉(zhuǎn)移性結(jié)膜黑色素瘤患者發(fā)現(xiàn)，4例患者在治療結(jié)束后的第1、7、9和36個月隨訪時均未見復(fù)發(fā)，1例患者在接受治療期間有6個月的穩(wěn)定期，隨后疾病進展，不得不停止該治療并更改為其他治療方式。目前應(yīng)用免疫檢查點抑制劑治療眼黑色素瘤的臨床效果尚不確切，未來仍需進行大樣本量的統(tǒng)計學(xué)分析。

在眼部腫瘤性疾病中，PD-1/PD-L1的表達成為我們治療腫瘤的新靶點。但在應(yīng)用抗PD-1治療腫瘤性疾病中，一方面阻斷PD-1/PD-L1表達來減弱其對T細(xì)胞功能的抑制，延緩腫瘤的發(fā)生和發(fā)展，另一方面，過度的阻斷又將引發(fā)新的疾病。臨床醫(yī)生在應(yīng)用免疫方法治療腫瘤性疾病的過程中也應(yīng)了解藥物可能出現(xiàn)的其他系統(tǒng)不良后果，早發(fā)現(xiàn)早治療。

3.2 眼附屬皮脂腺癌

眼附屬皮脂腺癌(ocular adnexal sebaceous carcinoma，OASC)是一種起源于眼周皮脂腺的侵襲性惡性腫瘤，OASC在臨床上常表現(xiàn)為眼部炎癥疾病，如瞼結(jié)膜炎和霰粒腫，因而高達50%的患者被誤診[39]。Kandl等[40]對24例原發(fā)性O(shè)ASC的組織進行了病理分析，結(jié)果顯示50%患者腫瘤組織表達PD-L1，且PD-L1在腫瘤細(xì)胞表達量越高，腫瘤相關(guān)PD-1+T細(xì)胞密度越大。由于CD3+CD8+PD-1+T細(xì)胞浸潤代表了一種“受抑制的T細(xì)胞表型”，對OASC的進展表現(xiàn)出明顯抑制，他們推測可以通過阻斷免疫檢查點來消除PD-1/PD-L1的相互作用，誘導(dǎo)免疫浸潤來治療晚期OASC。

目前眼部疾病中PD-1及其配體的相關(guān)研究還很局限，不能完全闡明PD-1與各眼部疾病的關(guān)聯(lián)性和作用性，探討PD-1及其配體PD-L1在眼部疾病的發(fā)病機制有重要意義，充分了解PD-1通路在某一疾病中扮演的角色后再針對PD-1或者其配體進行相應(yīng)的阻斷或者加強，以預(yù)防或者治療相關(guān)疾病，如在脈絡(luò)膜、結(jié)膜惡性黑色素瘤等疾病對PD-1阻斷可以延緩腫瘤的進展，而在葡萄膜炎中增強PD-1的表達或許能夠緩解葡萄膜炎的進展。隨著PD-1研究在眼科領(lǐng)域的逐漸推進，既往發(fā)病機制未明確的某些疾病也逐漸證實與共抑制性分子有關(guān)，相信未來的研究將為眼科諸多疾病的PD-1相關(guān)發(fā)病機制和治療策略提供更多臨床數(shù)據(jù)支持。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突