共抑制分子在自身免疫性疾病中的作用
作者：鲁巍 刘超华 宋丽影 赵芯 尹杰超 李德山
来源：《科技创新导报》 2014年第11期
    鲁巍1,2  刘超华1  宋丽影1  赵芯1  尹杰超1  李德山1
    （1.东北农业大学生命科学学院  黑龙江哈尔滨  150030；2.齐齐哈尔医学院 药学院  黑龙江齐齐哈尔  161006）
    摘要：共抑制分子如CTLA-4,PD-1和BTLA负向调节免疫应答。多项研究表明共抑制分子缺失和突变导致鼠和人自身免疫性疾病发生，表明来自共抑制分子的下调信号对于防治自身免疫起关键作用。一些情况下，在自身免疫性疾病中诱饵共抑制性受体（如CTLA-4 Ig）或抗共抑制分子的单克隆抗体会抑制自身反应性T细胞的功能。因此，对于一些未知的自身抗原所引起的自身免疫性疾病，共抑制信号调节是一个诱导产生耐受的有吸引力的途径。特别是，CTLA-4 Ig在动物自身免疫性疾病模型中已经表现出非常明确的效果，在一些人自身免疫性疾病临床研究中也得到越来越多的关注。
    关键词：自身免疫性疾病  共抑制分子  诱饵共抑制性受体
多态性的作用
    中图分类号：R593.2    文献标识码：A    文章编号：1674-098X(2014)04(b)-0218-02
    免疫系统进化了多种机制用来阻止免疫细胞的有害激活。其中一种机制就是T细胞共刺激和共抑制信号之间的平衡。B7-1(CD80)/B7-2(CD86)-CTLA-4通路是T细胞活化最具特征性的抑制通路。另一条抑制性通路涉及程序性死亡-1（PD-1）,通过与PD-L1(B7-H1)和PD-L2(B7-DC)相互作用负向调节Ｔ细胞活化。Ｔ细胞活化的第三个共抑制分子Ｂ细胞和Ｔ细胞弱化子（BTLA）是与CTLA-4和PD-1相似的细胞表面分子。由于这些抑制性复合受体抑制Ｔ细胞增殖和细胞因子产生，因此被认为在维持免疫稳态和耐受过程中发挥重要作用。
    大量证据表明共刺激分子在预防自身免疫性疾病过程中起关键作用，因为这些分子缺失或者功能突变加速基因自身免疫性和多态性与人自身免疫性疾病遗传易感性相关联。
    该文旨在概述共抑制分子的免疫生物学及其在自身免疫性疾病中所起的作用。同时也对通过改变共抑制通路靶向作用进行介入方法的优点和局限性进行综述。
    1 CD28/CTLA-4-B7通路在免疫应答调节中的作用
    大量研究已经证明了CD28-B7共刺激通路对于TCR-MHC介导的T细胞活化的重要性[1]。T细胞上的CD28和抗原递呈细胞(APCs)上的B7家族分子[B7-1 (CD80) and B7-2(CD86)]间的相互作用不仅在正常T
细胞反应活化而且在自身反应性T细胞活化中也起到关键作用。CD28在幼稚T淋巴细胞和活化T淋巴细胞上结构性表面表达。B7-1分子在静息的抗原递呈细胞(APCs)上低水平表达，并且在T细胞与APC长期相互作用过程中上调表达。然而，B7-2分子在抗原递呈细胞(APCs)上为持续性表达并且可以快速向上调。因此，B7-2分子很有介导初始T淋巴细胞活化，而B7-1分子可能在传播免疫反应过程中发挥重要作用。
    2 CTLA-4通路在维持自身耐受性中的作用
    共抑制分子负信号缺陷可能降低自体反应性淋巴细胞激活的阈值，从而导致自身免疫性疾病发生。这一理论最早在缺乏CTLA-4的鼠中被证实，这些鼠为自身免疫表型或淋巴细胞高反应性表型。CTLA-4缺乏小鼠迅速发生伴随多器官淋巴细胞浸润和组织破坏的淋巴细胞增生性疾病，并在3-4周龄时死亡。在人类，CTLA-4被认为与各种自身免疫性疾病有关，包括突眼性甲状腺肿、自身免疫性甲状腺功能减退、Ⅰ型糖尿病、系统性红斑狼疮（SLE）及乳糜泻[2]。说明CTLA-4通过多种机制在多器官自身免疫性疾病发生过程中发挥关键性作用。
    3 阻断CD28-B7通路疗法自身免疫性疾病
    直接针对B7分子的可以有选择的影响被抗原活化T淋巴细胞而不影响静止T淋巴细胞。因此，在患自身免疫性疾病病人中，阻断B7-CD28相互作用可能优先阻止对自身抗原应答过程中的淋巴细胞而不影响识别其他抗原的静止T淋巴细胞。
    研究者利用了CTLA-4与B7-1和B7-2分子的亲和力高于CD28这一特点，研制开发CD28信号传导阻断剂[3]。包括CTLA-4的胞外区和IgG区块的恒定区的融合蛋白可以阻断B7分子与CD28的相互作用，借此抑制T细胞活化。
    抗CD80和CD86单克隆抗体体内试验已经证明CD80和CD86在调节自身免疫性疾病的发展过程中发挥着不同的调节作用。在非肥胖模型糖尿病（NOD）小鼠研究中，一种胰岛素依赖型糖尿病（IDDM），采用抗CD80单克隆抗体使病情恶化，而采用抗CD86单克隆抗体可以阻断病情。在风湿性疾病中，抗CD80和抗CD86单克隆抗体均能够抑制红斑狼疮小鼠或胶原诱导的关节炎(CIA)模型症状。这些矛盾的结果可以通过时限的影响或者疾病模型的病理差异来解释。事实上这些疗法不但阻断来自CD28的信号同样阻断来自CTLA-4的信号，这就可以解释为什么在某些情况下应用这些制剂反而会加剧自身免疫反应。
    4 CTLA-4 Ig在人自身免疫性疾病中的临床应用
    基于在鼠模型实验中鼓舞人心的结果，CTLA-4 Ig有效性已经在自身免疫性疾病病人中被验证了。阿巴西普是CTLA-4分子的细胞外功能区与人IgGI的Fc段结合而成的可溶性融合蛋白[4]。针对大部分类风湿性关节炎(RA)从早期RA到TNF拮抗剂无效的难治性RA阿巴西普都显示出有效性。阿巴西普对于对传统慢作用药物或TNF拮抗剂无效的幼年特发性关节炎(JIA)也有显著疗效。
    另外，除类风湿性关节炎和幼年特发性关节炎之外，阿巴西普在银屑病住院病人一期临床试验已经表现出临床疗效。在一项对系统性红斑狼疮(SLE)病人进行的研究中，阿巴西普对于骨骼肌系统症状也有明显疗效[5]。
    Belatacept(LEA29Y)作为一种与阿巴西普不同的可溶性融合蛋白，对CTLA-4的配体结合区两个氨基酸进行了替换，通过修饰，具有与B7分子更强亲和力和对T细胞活化更强的抑制力。Belatacept在用于预防急性肾移植排斥反应和维持肾小球滤过率方面与环孢菌素同样有效。
    5 PD-1-PD-L1/PD-L2通路抑制T细胞活化
    PD-1(CD279)为属于CD28家族的另一个负性协同刺激分子受体。PD-1主要在活化的T、B细胞、调节性T细胞和单核细胞上呈诱导性表达，属于B7超家族，有PD-L1(B7-H1)和 PD-L2(B7-DC)两个配体。PD-1与配体结合通过组织细胞周期抑制CD4+T和CD8+T细胞增殖。PD-L1不仅在造血细胞包括T、B细胞、肥大细胞、树突细胞、单核细胞和巨噬细胞表达，而且在一些实质组织包括血管内皮、多种器官上皮细胞中也有表达。然而，PD-L2表达在天然免疫细胞如树突状细胞（DCs）和巨噬细胞。
    与CTLA-4缺陷小鼠不同，PD-1缺乏导致后续生存过程中自身免疫性疾病的发生。PD-1缺陷型C57BL/6小鼠自发狼疮性肾小球肾炎和类风湿性关节炎[6]。另外，PD-1缺乏BALB/c小鼠易患扩张性心肌病，心肌病的发生与小鼠体内产生自身抗体对抗心肌肌钙蛋白I有关，最后小鼠死于充血性心力衰竭。
    6 在自身免疫性疾病中PD-1-PD-L1/PD-L2通路的阻断
    在自身免疫性疾病过程中针对PD-1通路阻断的最初研究就已经指出针对PD-1和 PD-L1通路的阻断而非PD-L2通路的阻断可加速NOD小鼠糖尿病的发病。另一方面，针对PD-L2的阻断而非PD-L1的阻断增加C57BL/6小鼠自身免疫性脑炎（EAE）的发生。相反，针对PD-L1而不是PD-L2的阻断显著增加髓鞘少突胶质糖蛋白肽接种BALB/c小鼠EAE的发病率。这些结果表明PD-L1和PD-L2以一种显著不同的方式差别调节EAE发病率和慢性病程。
    迄今为止，在PD-1基因中已经鉴定30多个单核苷酸多态性（SNPs）分子标记。许多报道强调一些PD-1基因中的SNPs可能影响基因的表达和转录。有研究表明学者们已经尝试利用SNPs作为鉴定诸如SLE和RA的一些自身免疫性疾病发病机理。例如，Prokunina等人已经指出PD-1基因内的一个与SLE发生相关的SNP，可以改变位于基因内小牛相关的转录因子1（RUNX1）增强子的连接位点。PD-1基因内SNPs也已经在多发性硬化症（MS）、强直性脊柱炎（AS）和甲状腺功能亢进进行研究。在日本和菲律宾人患亚急性硬化性全脑炎（SSPE）住院病人中已经证明PD-1基因内存在一个高频特殊SNP[7]。当前，两个抗PD-1单克隆抗体正在进行二期临床试验以确定其抗肿瘤疗效。其中一个MDX-1106在肾细胞癌和黑素瘤中已经证明其临床疗效且没有严重毒性反应。
    7 BTLA-HVEM通路是淋巴细胞活化的第三抑制通路
    BTLA(CD272)是第三个抑制性复合受体，已经确认与CTLA-4和PD-1相似BTLA表达在CD4+T细胞和B细胞上。随后的研究揭示了BTLA不仅在CD4+T细胞和B细胞上表达，而且在造血细胞包括CD8+T细胞、NKT细胞、NK细胞、巨噬细胞和树突状细胞有不同水平的表达。此外，最近研究表明BTLA在辅助性T淋巴细胞中大量表达[7]。BTLA的配体是TNF受体家族成员HVEM，其在造血细胞中广泛表达，包括T细胞、巨噬细胞和树突状细胞[8]。配体与BTLA连接导致复合物酪氨酸磷酸化和SHP-1/SHP-2联和，减少IL-2产生和T细胞增殖。这些发现表明BTLA通过与HVEM交互作用抑制复合受体发挥作用。
    8 BTLA-HVEM通路在自身免疫性疾病中的相关性
    最近的分析表明BTLA在免疫抑制应答中起重要作用。BTLA缺陷小鼠会表现出如下症状：显著增强的特异性抗体应答和对实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的易感性，心脏移植过程中由于部分组织相容性复合物错配发生的急性排斥反应，加速实验性大肠炎病情[9]。我们已经指出BTLA缺乏也可以引起自身耐受性的崩溃，导致自身免疫性肝炎（AIH）样疾病和淋巴细胞多器官浸润发生。BTLA在狼疮（MRL-lpr）鼠自身免疫性疾病中发挥重要保护作用。