引用本文： 黃藝林, 高金明. PD-1/PD-L1通路在哮喘發病機制中的研究進展. 中國呼吸與危重監護雜志, 2023, 22(8): 591-595. doi: 10.7507/1671-6205.202302045 復制
哮喘是一種慢性氣道炎癥性疾病，特征為氣道高反應（airway hyper reactivity，AHR）和可逆的氣流受限[1]。近年來，人們逐步認識到哮喘是一種異質性疾病。Wenzel等[2]提出將哮喘內型分為Th2型哮喘和非Th2型哮喘。非Th2型哮喘缺乏特異性生物學標志物，通常被定義為缺乏2型炎癥標志物的哮喘，包括中性粒細胞性哮喘、寡炎細胞性哮喘等類型。氣道上皮細胞是呼吸道防御的第一道防線。過敏原、病原體等刺激可導致呼吸道上皮受損，破壞氣道上皮屏障的完整性。氣道上皮細胞表達模式識別受體，以快速識別和響應病原相關分子模式和損傷相關分子模式。一方面，上皮細胞被激活并釋放各種趨化因子、抗菌肽等參與固有免疫，募集中性粒細胞、嗜酸粒細胞、肥大細胞、單核細胞來源的樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等到氣道局部[3]；另一方面還分泌胸腺基質淋巴細胞生成素、白細胞介素（interleukin，IL）-33等細胞因子，激活氣道內樹突狀細胞遷移至淋巴結[4]。DCs通過遞呈抗原激活初始T細胞。活化的T細胞根據抗原的性質分化為不同類型的效應細胞，誘發抗原特異性免疫應答[5]。T細胞的活化需要雙信號刺激。第一個信號由TCR識別主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC），傳遞抗原特異性識別信號。但是僅有第一信號不足以激活靜止狀態的T細胞。只有在抗原呈遞細胞（antigen-presenting cells，APC）提供非特異性共刺激分子的第二信號時，才會合成T細胞激活相關的RNA和蛋白。程序性死亡配體-1（programmed cell death ligands-1，PD-L1）是第二信號B7家族中的一員，向T細胞提供負性共刺激信號[6]。研究顯示，程序性死亡受體-1（programmed cell death-1，PD-1）及其配體PD-L1可以調節T細胞的激活和耐受，參與了哮喘發病的過程[7]。本文就該通路在哮喘中的作用作一綜述。
1 PD-1和PD-L1的表達和調控
PD-1，也稱為CD279，由PDCD1基因編碼，是288個氨基酸組成的CD28超家族Ⅰ型跨膜糖蛋白成員，與CD28、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）、T細胞誘導性共刺激分子（inducible costimulatory，ICOS）分別具有15%、20%、13%的氨基酸同源性[8]。微觀構架由胞外免疫球蛋白可變區（IgV）樣結構、疏水性跨膜區、胞內區組成。其顯著特點為胞內區尾部含有兩個酪氨酸殘基，N端參與構成免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine based inhibitory motif，ITIM），C端則參與構成免疫受體酪氨酸轉換基序（immunoreceptor tyrosine based switch motif，ITSM）[9]。PD-1可表達于胸腺中的雙陰性T細胞以及活化的T細胞、B細胞、自然殺傷細胞、單核細胞等，但在未活化的初始T細胞表面幾乎檢測不到[8]。
PD-L1為PD-1的天然配體，又稱B7-H1或CD274。1999年Dong等[10]首先發表了PD-L1的基因及蛋白序列。它是一種由290個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜糖蛋白，屬于免疫調節分子B7蛋白家族中的一員。PD-L1在多種類型的細胞上都有表達，包括T細胞、B細胞、DCs，以及上皮細胞、心臟、肺、肝臟等非造血細胞[7]。此外，PD-L1還能與CD80發生順式結合，阻斷PD-L1/PD-1和CD80/CTLA-4的信號，但仍保留CD80/CD28介導的共刺激信號[11]。
PD-1/PD-L1作為重要的免疫檢查點，被認為與多種疾病有關。2002年Dong等[12]報道了腫瘤細胞通過表達PD-L1導致淋巴細胞對其的殺傷力減弱，從而實現免疫逃逸。對于非小細胞肺癌患者，針對PD-1和PD-L1的特異性抗體的研發，導致部分患者的生存期顯著延長[13]。此外，在急、慢性病毒（包括人類免疫缺陷病毒、丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒等重要病原體）感染后也觀察到PD-1/PD-L1上調[14]。在風濕免疫疾病中，PD-L1的高表達和類風濕關節炎陽性患者、滑膜浸潤T細胞數相關[15]。PD-1/PD-L1通路在哮喘發生、發展中的作用正逐步引起重視。
2 PD-1/PD-L1在哮喘發病生物學中的作用
在接受過敏原攻擊后的小鼠模型顯示，肺DCs、巨噬細胞和B細胞上的PD-L1顯著升高，PD-1在肺和引流淋巴結的T細胞上上調[16]。對哮喘患者外周血的研究發現，CD4+ PD-1和CD19+ PD-L1表達異常增高，且病情越嚴重，其表達水平越高[17]。但有研究顯示，過敏性疾病患者外周血可溶性PD-L1水平較健康受試者顯著降低，且與總IgE呈負相關，提示了PD-L1在哮喘中可能的保護性作用[18]。進一步研究發現阻斷PD-1/PD-L1通路對不同的CD4+T細胞亞群有不同的影響[19-20]，這解釋了PD-1家族成員在哮喘中觀察到的一些可變結果。
2.1 PD-1/PD-L1與Th2細胞
Ⅰ型輔助性T細胞（helper T cell 1，Th1）/Ⅱ型輔助性T細胞（helper T cell 2，Th2）功能失調被認為在哮喘發病中起重要原因。變應原通過吸入或食入等途徑進入機體后，被APC呈遞并誘導T細胞分化，Th2細胞被激活，分泌的IL-4、IL-5、IL-13等細胞因子增多，促進IgE生成、嗜酸粒細胞浸潤、氣道炎癥和高反應性[7]。過敏原暴露導致外周血Th2細胞上的PD-1表達增加[21-22]。McAlees等[20]發現，分離PDCD-/-小鼠的脾臟和肺部細胞，刺激后上清液中IL-4、IL-5、IL-13較野生型小鼠產生減少。且在最佳濃度CD3刺激TCR時，加入rPD-L1的分化后的Th2細胞組較不加入組，產生了更多的IL-5和IL-13。這表明PD-1/PD-L1通路可能激活了Th2反應。此外，在卵清蛋白（ovalbumin，OVA）致敏的哮喘小鼠模型中，經抗PD-L1抗體治療的小鼠較IgG對照組，血漿和支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中的IL-4明顯降低，組織病理學檢查顯示炎癥細胞浸潤及黏液分泌明顯減少[22]，表明抗PD-L1抗體通過限制Th2細胞反應來減少氣道炎癥。
2.2 PD-1/PD-L1與Th17細胞
雖然Th1/Th2調節失衡是過敏性哮喘發病的主要機制，但這并不能解釋哮喘發生、發展的全過程。大約有50%的哮喘患者沒有顯著的嗜酸粒細胞浸潤和Th2型免疫反應[23]。研究證實輔助性T細胞17（helper T cell 17，Th17）主要產生IL-17、IL-6、IL-22、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子等細胞因子，與中性粒細胞型哮喘發病存在著明顯相關[22]。在多能人間充質基質細胞上，IL-25通過JNK/STAT3信號通路上調其PD-L1的表達，以抑制TH17細胞免疫反應[24]。在屋塵螨致敏的人源化小鼠模型中，PD-1激動劑顯著降低了BALF中性粒細胞、T細胞和肺泡巨噬細胞，以及BALF和肺組織中的IL-17[25]，提示PD-1在中性粒細胞性肺部炎癥中起保護作用。PD-1-/-小鼠的Th1和Th17細胞因子水平升高，且阻斷PD-1或PD-L1導致AHR的嚴重程度顯著增加[20]，說明PD-1/PD-L1軸通過抑制Th17細胞活性來限制哮喘嚴重程度，一些重癥哮喘可能與PD-1/PD-L1缺陷有關。
2.3 PD-1/PD-L1與恒定自然殺傷細胞T細胞
恒定自然殺傷細胞T細胞（invariant natural killer T cell，iNKTs）是一種獨特T細胞亞群，其細胞表面既有T細胞受體αβTCR，又有NK細胞受體，有助于銜接先天性和適應性免疫反應[26]。與CD4+ T細胞一樣，TCR和共刺激分子調節iNKTs的激活和功能。PD-1/PD-L1交互作用對阻止iNKTs產生IFN-γ至關重要。阻斷PD-1/PD-L1通路，不僅阻止iNKTs失活，而且使無能的iNKTs恢復響應并介導免疫反應[26]。此外，PD-L1-/-小鼠通過iNKTs增強了γ干擾素的產生，導致AHR以及BALF中嗜酸性粒細胞和巨噬細胞的顯著降低[27]。用PD-L1-/-小鼠的NKTs重構iNKT缺乏的Jα18-/-小鼠，較對照組相比，AHR降低。以上結果說明，PD-L1通過iNKTs促進了AHR和氣道炎癥，是哮喘發生、發展的不利因素。
2.4 PD-1/PD-L1與固有淋巴細胞
固有淋巴細胞（innate lymphoid cells，ILCs）是一類不同于T細胞和B細胞胞的淋巴細胞亞群，是從固有2型免疫反應至適應性Th2免疫過程中重要的效應細胞。根據細胞因子、轉錄因子和受體表達不同，ILCs能夠分為三大類群：ILC1s、ILC2s和ILC3s。其中，ILC2s和Th2細胞相似，也表達典型的Th2相關的轉錄因子GATA-3，產生IL-5、IL-9、IL-13，和哮喘密切相關[28]。PD-1和PD-L1均在活化的ILCs中高度表達[29]。DCs細胞可能為肺部ILC2提供了PD-1的配體[30]。研究發現，PD-1限制了ILC2s的活性和增殖，并下調了它們的效應功能[31-33]，從而減少了ILC2介導的AHR和肺部炎癥[29]。PD-L1/PD-1在ILC2和CD4+ T細胞之間的相互作用并沒有抑制T細胞的反應，反而表達PD-L1的ILC2在體外和體內均促進Th2細胞特異性轉錄因子GATA3的表達和Th2細胞分泌IL-13，且PD-L1敲除的小鼠中，ILC2s抗寄生蟲感染的能力減弱[32]。
2.5 PD-1/PD-L1與DCs
DCs是重要的抗原提呈細胞，是先天性免疫和適應性免疫的紐帶。過敏性炎癥反應時，在激活免疫反應、調節T細胞分化、誘導抗原特異性免疫耐受中起重要作用[33]。髓樣DC（myeloid DCs，mDCs）和漿細胞樣DC（plasmacytoid DCs，pDCs）在調節肺部T細胞介導的適應性免疫方面具有不同的作用。mDCs促進了Th2型過敏反應，而pDC則介導了免疫耐受[34]。小鼠中pDC表面B7分子的表達遠低于mDC。暴露于屋塵螨后，PD-L1+的pDCs數量減少，而PD-L1+的mDCs數量增多[35]。pDC細胞通過PD-L1起抗炎作用，野生型pDCs減少了氣道嗜酸粒細胞性炎癥，而PD-L1-的DCs則并未下調氣道炎癥[34]。過敏原致敏期間，選擇性去除pDCs會增強氣道炎癥，而轉移過敏原致敏之前培養的pDCs細胞則的抑制了炎癥。將屋塵螨致敏的小鼠肺DCs和CD4+ T細胞共培養，加入抗PD-L1抗體后發現IL-5、IL-13、IL-10明顯增加。說明PD-L1在pDC驅動的Th細胞產生Th2型細胞因子的調節至關重要[35]。在哮喘患者中，mDCs上的PD-L1上調[33]。阻斷過敏性鼻炎患者mDCs上的PD-L1后，IL-13和INF-γ增加，表明了PD-1/PD-L1通路對mDCs和Th細胞之間的內在抑制作用。脾CD8+ DCs能夠以抗原依賴性的方式促進Foxp3+ Tregs分化，PD-L1介導了該過程[36]。Lin等[37]用OVA刺激小鼠骨髓來源的DCs，發現Jagged1過表達的DCs上PD-L1表達增高，并促進Foxp3+Tregs分化，進而減輕Th2介導的過敏性氣道炎癥。使用PD-L1抗體減少了部分Foxp3+Tregs。這表明PD-1/PD-L1的相互作用是DC細胞刺激Treg增殖所必須的。
2.6 PD-1/PD-L1與巨噬細胞
巨噬細胞肺內最豐富的免疫細胞。機體接觸變應原后，肺上皮細胞和免疫細胞產生多種細胞因子，可促使巨噬細胞分化為經典活化型巨噬細胞即M1型和替代活化型巨噬細胞即M2型[38]。M1型巨噬細胞由IFN-γ和Toll樣受體信號通路激活，和Th1型免疫反應相關。M2型巨噬細胞由IL-4和IL-13誘導，有助于Th2型免疫反應。在OVA誘導的小鼠哮喘模型中，PD-L1在肺巨噬細胞表面上調[39]。在巰基乙酸誘導的小鼠腹膜巨噬細胞上，PD-L1高表達，并能被經典活化刺激進一步上調，如脂多糖、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、干擾素-γ，但未發現PD-1表達[40]。進一步研究提示巨噬細胞PD-L1表達受TLR4和Stat1的調控[41]。且PD-L1表達與隨后刺激時的一氧化氮的產生量相關。這些結果表明，PD-L1是激發巨噬細胞的重要標志物。Th1細胞可以替代經典刺激，通過Stat1調節PD-L1的表達，Th2細胞則通過Stat6調節PD-L2。因此，巨噬細胞是經典或替代途徑激活的決定因素是與Th1還是Th2結合。
2.7 PD-1/PD-L1與肺成纖維細胞
哮喘氣道重塑的特征之一是上皮下纖維化，主要由黏膜下成纖維細胞介導[42]。在哮喘氣道炎性病灶中，肺成纖維細胞被激活并分泌大量的細胞外基質[43]。PD-1/PD-L1通路與肺成纖維細胞關系密切。PD-1在特發性肺纖維化和結節病患者的CD4+ T細胞上上調，并通過STAT3介導產生IL-17和轉化生長因子β1，誘導成纖維細胞產生膠原蛋白-1，進而促進肺纖維化[44]。肺腺癌患者的纖維細胞表達PD-L1，阻斷PD-1/PD-L1通路增強了CD8+ T細胞的活性，且增強成纖維細胞抗原遞呈的能力[45]。但哮喘中，PD-1/PD-L1通路與肺成纖維細胞的關系尚待進一步研究。
3 PD-1/PD-L1在哮喘發病機制中的作用
根據細胞因子微環境，PD-1調節T細胞接收的信號，并將平衡轉向激活分化或抑制增殖[19-20]。PD-1/PD-Ls通路激活導致G0/G1期細胞增多，細胞停止分裂，但不會導致細胞死亡[46-47]。PD-L1和PD-1結合后，ITIM和ITSM酪氨酸位點磷酸化，募集蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2，導致ZAP70、PI3K等發生去磷酸化，抑制PKCθ、AKT、ERK等通路的活性，從而介導T細胞的負向免疫調節（圖1）[9，48-50]。PD-1還可以通過抑制STAT5磷酸化，以及代謝調節（抑制氨基酸代謝和糖酵解），從而控制ILC2s的增殖[31，33]。此外，PD-1/PD-L1通路促進了Th2細胞特異性轉錄因子GATA3的表達和Th2的極化[32，20]。目前尚不清楚導致PD-1激活后，初始CD4+ T細胞中GATA3表達增加的確切途徑。可能的解釋包括負調控GATA3的轉錄因子T-bet下調[51]，TCR信號強度降低從而有利于Th2分化[52]，STAT[53]和Raptor-mTORC1復合物的調節[54]。
圖1
PD-1/PD-L1通路的負向免疫調節
PD-L1與PD-1結合，激活PD-1胞質結構域的ITSM與ITIM發生磷酸化，聚募集SHP-1和SHP-2，使ZAP70、PI3K、RAS去磷酸化，降低下游分子PKCθ、AKT、ERK的活性，從而抑制細胞活化。
4 總結
哮喘是由多種細胞及細胞介質參與的疾病。越來越多的證據表明哮喘中PD-1/PD-L1結合導致一連串的胞內信號，繼而激活或抑制各種免疫細胞，從而發揮免疫調節功能。目前抗PD-1、抗PD-L1的藥物在肺癌、黑色素瘤、淋巴瘤等多種腫瘤靶向治療方面已取得革命性突破，并廣泛投入臨床使用。隨著對PD-1/PD-L1通路在控制AHR和哮喘作用的了解，該通路可能成為治療過敏性疾病的新途徑。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
哮喘是一種慢性氣道炎癥性疾病，特征為氣道高反應（airway hyper reactivity，AHR）和可逆的氣流受限[1]。近年來，人們逐步認識到哮喘是一種異質性疾病。Wenzel等[2]提出將哮喘內型分為Th2型哮喘和非Th2型哮喘。非Th2型哮喘缺乏特異性生物學標志物，通常被定義為缺乏2型炎癥標志物的哮喘，包括中性粒細胞性哮喘、寡炎細胞性哮喘等類型。氣道上皮細胞是呼吸道防御的第一道防線。過敏原、病原體等刺激可導致呼吸道上皮受損，破壞氣道上皮屏障的完整性。氣道上皮細胞表達模式識別受體，以快速識別和響應病原相關分子模式和損傷相關分子模式。一方面，上皮細胞被激活并釋放各種趨化因子、抗菌肽等參與固有免疫，募集中性粒細胞、嗜酸粒細胞、肥大細胞、單核細胞來源的樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）等到氣道局部[3]；另一方面還分泌胸腺基質淋巴細胞生成素、白細胞介素（interleukin，IL）-33等細胞因子，激活氣道內樹突狀細胞遷移至淋巴結[4]。DCs通過遞呈抗原激活初始T細胞。活化的T細胞根據抗原的性質分化為不同類型的效應細胞，誘發抗原特異性免疫應答[5]。T細胞的活化需要雙信號刺激。第一個信號由TCR識別主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC），傳遞抗原特異性識別信號。但是僅有第一信號不足以激活靜止狀態的T細胞。只有在抗原呈遞細胞（antigen-presenting cells，APC）提供非特異性共刺激分子的第二信號時，才會合成T細胞激活相關的RNA和蛋白。程序性死亡配體-1（programmed cell death ligands-1，PD-L1）是第二信號B7家族中的一員，向T細胞提供負性共刺激信號[6]。研究顯示，程序性死亡受體-1（programmed cell death-1，PD-1）及其配體PD-L1可以調節T細胞的激活和耐受，參與了哮喘發病的過程[7]。本文就該通路在哮喘中的作用作一綜述。
1 PD-1和PD-L1的表達和調控
PD-1，也稱為CD279，由PDCD1基因編碼，是288個氨基酸組成的CD28超家族Ⅰ型跨膜糖蛋白成員，與CD28、細胞毒性T淋巴細胞相關抗原4（cytotoxic T lymphocyte-associated antigen-4，CTLA-4）、T細胞誘導性共刺激分子（inducible costimulatory，ICOS）分別具有15%、20%、13%的氨基酸同源性[8]。微觀構架由胞外免疫球蛋白可變區（IgV）樣結構、疏水性跨膜區、胞內區組成。其顯著特點為胞內區尾部含有兩個酪氨酸殘基，N端參與構成免疫受體酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine based inhibitory motif，ITIM），C端則參與構成免疫受體酪氨酸轉換基序（immunoreceptor tyrosine based switch motif，ITSM）[9]。PD-1可表達于胸腺中的雙陰性T細胞以及活化的T細胞、B細胞、自然殺傷細胞、單核細胞等，但在未活化的初始T細胞表面幾乎檢測不到[8]。
PD-L1為PD-1的天然配體，又稱B7-H1或CD274。1999年Dong等[10]首先發表了PD-L1的基因及蛋白序列。它是一種由290個氨基酸組成的Ⅰ型跨膜糖蛋白，屬于免疫調節分子B7蛋白家族中的一員。PD-L1在多種類型的細胞上都有表達，包括T細胞、B細胞、DCs，以及上皮細胞、心臟、肺、肝臟等非造血細胞[7]。此外，PD-L1還能與CD80發生順式結合，阻斷PD-L1/PD-1和CD80/CTLA-4的信號，但仍保留CD80/CD28介導的共刺激信號[11]。
PD-1/PD-L1作為重要的免疫檢查點，被認為與多種疾病有關。2002年Dong等[12]報道了腫瘤細胞通過表達PD-L1導致淋巴細胞對其的殺傷力減弱，從而實現免疫逃逸。對于非小細胞肺癌患者，針對PD-1和PD-L1的特異性抗體的研發，導致部分患者的生存期顯著延長[13]。此外，在急、慢性病毒（包括人類免疫缺陷病毒、丙型肝炎病毒和乙型肝炎病毒等重要病原體）感染后也觀察到PD-1/PD-L1上調[14]。在風濕免疫疾病中，PD-L1的高表達和類風濕關節炎陽性患者、滑膜浸潤T細胞數相關[15]。PD-1/PD-L1通路在哮喘發生、發展中的作用正逐步引起重視。
2 PD-1/PD-L1在哮喘發病生物學中的作用
在接受過敏原攻擊后的小鼠模型顯示，肺DCs、巨噬細胞和B細胞上的PD-L1顯著升高，PD-1在肺和引流淋巴結的T細胞上上調[16]。對哮喘患者外周血的研究發現，CD4+ PD-1和CD19+ PD-L1表達異常增高，且病情越嚴重，其表達水平越高[17]。但有研究顯示，過敏性疾病患者外周血可溶性PD-L1水平較健康受試者顯著降低，且與總IgE呈負相關，提示了PD-L1在哮喘中可能的保護性作用[18]。進一步研究發現阻斷PD-1/PD-L1通路對不同的CD4+T細胞亞群有不同的影響[19-20]，這解釋了PD-1家族成員在哮喘中觀察到的一些可變結果。
2.1 PD-1/PD-L1與Th2細胞
Ⅰ型輔助性T細胞（helper T cell 1，Th1）/Ⅱ型輔助性T細胞（helper T cell 2，Th2）功能失調被認為在哮喘發病中起重要原因。變應原通過吸入或食入等途徑進入機體后，被APC呈遞并誘導T細胞分化，Th2細胞被激活，分泌的IL-4、IL-5、IL-13等細胞因子增多，促進IgE生成、嗜酸粒細胞浸潤、氣道炎癥和高反應性[7]。過敏原暴露導致外周血Th2細胞上的PD-1表達增加[21-22]。McAlees等[20]發現，分離PDCD-/-小鼠的脾臟和肺部細胞，刺激后上清液中IL-4、IL-5、IL-13較野生型小鼠產生減少。且在最佳濃度CD3刺激TCR時，加入rPD-L1的分化后的Th2細胞組較不加入組，產生了更多的IL-5和IL-13。這表明PD-1/PD-L1通路可能激活了Th2反應。此外，在卵清蛋白（ovalbumin，OVA）致敏的哮喘小鼠模型中，經抗PD-L1抗體治療的小鼠較IgG對照組，血漿和支氣管肺泡灌洗液（bronchoalveolar lavage fluid，BALF）中的IL-4明顯降低，組織病理學檢查顯示炎癥細胞浸潤及黏液分泌明顯減少[22]，表明抗PD-L1抗體通過限制Th2細胞反應來減少氣道炎癥。
2.2 PD-1/PD-L1與Th17細胞
雖然Th1/Th2調節失衡是過敏性哮喘發病的主要機制，但這并不能解釋哮喘發生、發展的全過程。大約有50%的哮喘患者沒有顯著的嗜酸粒細胞浸潤和Th2型免疫反應[23]。研究證實輔助性T細胞17（helper T cell 17，Th17）主要產生IL-17、IL-6、IL-22、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子等細胞因子，與中性粒細胞型哮喘發病存在著明顯相關[22]。在多能人間充質基質細胞上，IL-25通過JNK/STAT3信號通路上調其PD-L1的表達，以抑制TH17細胞免疫反應[24]。在屋塵螨致敏的人源化小鼠模型中，PD-1激動劑顯著降低了BALF中性粒細胞、T細胞和肺泡巨噬細胞，以及BALF和肺組織中的IL-17[25]，提示PD-1在中性粒細胞性肺部炎癥中起保護作用。PD-1-/-小鼠的Th1和Th17細胞因子水平升高，且阻斷PD-1或PD-L1導致AHR的嚴重程度顯著增加[20]，說明PD-1/PD-L1軸通過抑制Th17細胞活性來限制哮喘嚴重程度，一些重癥哮喘可能與PD-1/PD-L1缺陷有關。
2.3 PD-1/PD-L1與恒定自然殺傷細胞T細胞
恒定自然殺傷細胞T細胞（invariant natural killer T cell，iNKTs）是一種獨特T細胞亞群，其細胞表面既有T細胞受體αβTCR，又有NK細胞受體，有助于銜接先天性和適應性免疫反應[26]。與CD4+ T細胞一樣，TCR和共刺激分子調節iNKTs的激活和功能。PD-1/PD-L1交互作用對阻止iNKTs產生IFN-γ至關重要。阻斷PD-1/PD-L1通路，不僅阻止iNKTs失活，而且使無能的iNKTs恢復響應并介導免疫反應[26]。此外，PD-L1-/-小鼠通過iNKTs增強了γ干擾素的產生，導致AHR以及BALF中嗜酸性粒細胞和巨噬細胞的顯著降低[27]。用PD-L1-/-小鼠的NKTs重構iNKT缺乏的Jα18-/-小鼠，較對照組相比，AHR降低。以上結果說明，PD-L1通過iNKTs促進了AHR和氣道炎癥，是哮喘發生、發展的不利因素。
2.4 PD-1/PD-L1與固有淋巴細胞
固有淋巴細胞（innate lymphoid cells，ILCs）是一類不同于T細胞和B細胞胞的淋巴細胞亞群，是從固有2型免疫反應至適應性Th2免疫過程中重要的效應細胞。根據細胞因子、轉錄因子和受體表達不同，ILCs能夠分為三大類群：ILC1s、ILC2s和ILC3s。其中，ILC2s和Th2細胞相似，也表達典型的Th2相關的轉錄因子GATA-3，產生IL-5、IL-9、IL-13，和哮喘密切相關[28]。PD-1和PD-L1均在活化的ILCs中高度表達[29]。DCs細胞可能為肺部ILC2提供了PD-1的配體[30]。研究發現，PD-1限制了ILC2s的活性和增殖，并下調了它們的效應功能[31-33]，從而減少了ILC2介導的AHR和肺部炎癥[29]。PD-L1/PD-1在ILC2和CD4+ T細胞之間的相互作用并沒有抑制T細胞的反應，反而表達PD-L1的ILC2在體外和體內均促進Th2細胞特異性轉錄因子GATA3的表達和Th2細胞分泌IL-13，且PD-L1敲除的小鼠中，ILC2s抗寄生蟲感染的能力減弱[32]。
2.5 PD-1/PD-L1與DCs
DCs是重要的抗原提呈細胞，是先天性免疫和適應性免疫的紐帶。過敏性炎癥反應時，在激活免疫反應、調節T細胞分化、誘導抗原特異性免疫耐受中起重要作用[33]。髓樣DC（myeloid DCs，mDCs）和漿細胞樣DC（plasmacytoid DCs，pDCs）在調節肺部T細胞介導的適應性免疫方面具有不同的作用。mDCs促進了Th2型過敏反應，而pDC則介導了免疫耐受[34]。小鼠中pDC表面B7分子的表達遠低于mDC。暴露于屋塵螨后，PD-L1+的pDCs數量減少，而PD-L1+的mDCs數量增多[35]。pDC細胞通過PD-L1起抗炎作用，野生型pDCs減少了氣道嗜酸粒細胞性炎癥，而PD-L1-的DCs則并未下調氣道炎癥[34]。過敏原致敏期間，選擇性去除pDCs會增強氣道炎癥，而轉移過敏原致敏之前培養的pDCs細胞則的抑制了炎癥。將屋塵螨致敏的小鼠肺DCs和CD4+ T細胞共培養，加入抗PD-L1抗體后發現IL-5、IL-13、IL-10明顯增加。說明PD-L1在pDC驅動的Th細胞產生Th2型細胞因子的調節至關重要[35]。在哮喘患者中，mDCs上的PD-L1上調[33]。阻斷過敏性鼻炎患者mDCs上的PD-L1后，IL-13和INF-γ增加，表明了PD-1/PD-L1通路對mDCs和Th細胞之間的內在抑制作用。脾CD8+ DCs能夠以抗原依賴性的方式促進Foxp3+ Tregs分化，PD-L1介導了該過程[36]。Lin等[37]用OVA刺激小鼠骨髓來源的DCs，發現Jagged1過表達的DCs上PD-L1表達增高，并促進Foxp3+Tregs分化，進而減輕Th2介導的過敏性氣道炎癥。使用PD-L1抗體減少了部分Foxp3+Tregs。這表明PD-1/PD-L1的相互作用是DC細胞刺激Treg增殖所必須的。
2.6 PD-1/PD-L1與巨噬細胞
巨噬細胞肺內最豐富的免疫細胞。機體接觸變應原后，肺上皮細胞和免疫細胞產生多種細胞因子，可促使巨噬細胞分化為經典活化型巨噬細胞即M1型和替代活化型巨噬細胞即M2型[38]。M1型巨噬細胞由IFN-γ和Toll樣受體信號通路激活，和Th1型免疫反應相關。M2型巨噬細胞由IL-4和IL-13誘導，有助于Th2型免疫反應。在OVA誘導的小鼠哮喘模型中，PD-L1在肺巨噬細胞表面上調[39]。在巰基乙酸誘導的小鼠腹膜巨噬細胞上，PD-L1高表達，并能被經典活化刺激進一步上調，如脂多糖、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子、干擾素-γ，但未發現PD-1表達[40]。進一步研究提示巨噬細胞PD-L1表達受TLR4和Stat1的調控[41]。且PD-L1表達與隨后刺激時的一氧化氮的產生量相關。這些結果表明，PD-L1是激發巨噬細胞的重要標志物。Th1細胞可以替代經典刺激，通過Stat1調節PD-L1的表達，Th2細胞則通過Stat6調節PD-L2。因此，巨噬細胞是經典或替代途徑激活的決定因素是與Th1還是Th2結合。
2.7 PD-1/PD-L1與肺成纖維細胞
哮喘氣道重塑的特征之一是上皮下纖維化，主要由黏膜下成纖維細胞介導[42]。在哮喘氣道炎性病灶中，肺成纖維細胞被激活并分泌大量的細胞外基質[43]。PD-1/PD-L1通路與肺成纖維細胞關系密切。PD-1在特發性肺纖維化和結節病患者的CD4+ T細胞上上調，并通過STAT3介導產生IL-17和轉化生長因子β1，誘導成纖維細胞產生膠原蛋白-1，進而促進肺纖維化[44]。肺腺癌患者的纖維細胞表達PD-L1，阻斷PD-1/PD-L1通路增強了CD8+ T細胞的活性，且增強成纖維細胞抗原遞呈的能力[45]。但哮喘中，PD-1/PD-L1通路與肺成纖維細胞的關系尚待進一步研究。
3 PD-1/PD-L1在哮喘發病機制中的作用
根據細胞因子微環境，PD-1調節T細胞接收的信號，并將平衡轉向激活分化或抑制增殖[19-20]。PD-1/PD-Ls通路激活導致G0/G1期細胞增多，細胞停止分裂，但不會導致細胞死亡[46-47]。PD-L1和PD-1結合后，ITIM和ITSM酪氨酸位點磷酸化，募集蛋白酪氨酸磷酸酶SHP-1和SHP-2，導致ZAP70、PI3K等發生去磷酸化，抑制PKCθ、AKT、ERK等通路的活性，從而介導T細胞的負向免疫調節（圖1）[9，48-50]。PD-1還可以通過抑制STAT5磷酸化，以及代謝調節（抑制氨基酸代謝和糖酵解），從而控制ILC2s的增殖[31，33]。此外，PD-1/PD-L1通路促進了Th2細胞特異性轉錄因子GATA3的表達和Th2的極化[32，20]。目前尚不清楚導致PD-1激活后，初始CD4+ T細胞中GATA3表達增加的確切途徑。可能的解釋包括負調控GATA3的轉錄因子T-bet下調[51]，TCR信號強度降低從而有利于Th2分化[52]，STAT[53]和Raptor-mTORC1復合物的調節[54]。
圖1
PD-1/PD-L1通路的負向免疫調節
PD-L1與PD-1結合，激活PD-1胞質結構域的ITSM與ITIM發生磷酸化，聚募集SHP-1和SHP-2，使ZAP70、PI3K、RAS去磷酸化，降低下游分子PKCθ、AKT、ERK的活性，從而抑制細胞活化。
4 總結
哮喘是由多種細胞及細胞介質參與的疾病。越來越多的證據表明哮喘中PD-1/PD-L1結合導致一連串的胞內信號，繼而激活或抑制各種免疫細胞，從而發揮免疫調節功能。目前抗PD-1、抗PD-L1的藥物在肺癌、黑色素瘤、淋巴瘤等多種腫瘤靶向治療方面已取得革命性突破，并廣泛投入臨床使用。隨著對PD-1/PD-L1通路在控制AHR和哮喘作用的了解，該通路可能成為治療過敏性疾病的新途徑。
利益沖突：本文不涉及任何利益沖突。
