PD-1及其配体在耐受和免疫中的作用

摘要

简介

T细胞协同刺激的概念随着时间的推移而发展。Kevin Lafferty提出了T细胞激活的双信号模型，作为原始T细胞激活模型(1). 根据这个模型，T细胞需要两个信号才能完全激活。抗原肽−MHC复合物与T细胞受体（TCR）的相互作用提供了第一个对免疫反应具有特异性的信号。第二种是抗原依赖性共刺激信号，由抗原呈递细胞（APC）传递给T细胞，以促进T细胞克隆扩增、细胞因子分泌和效应器功能。在没有第二个信号的情况下，抗原特异性淋巴细胞无法有效反应，功能失活或无反应，并且对抗原的后续激活具有抵抗力。细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4（CTLA-4，也称为CD152）的关键抑制功能由Ctla4的致命淋巴增殖表型揭示^−/−老鼠(2,三). 这一功能表明，T细胞途径可以提供负的和正的第二信号，并提供了负的第二信号可以调节T细胞耐受性的第一个指示。更多B7:CD28家族成员的发现揭示了额外的共刺激途径，可以向抗原体验效应T细胞提供正和负的第二信号。这些新途径的功能拓宽了共刺激的概念。

这篇综述的重点是我们对B7:CD28家族中一种较新通路的理解的最新进展，该通路由程序性死亡1（PD-1；也称为CD279）受体及其配体PD-L1（B7-H1；CD274）和PD-L2（B7-DC；CD273）组成。PD-1受体是1992年发现的一种在T细胞杂交瘤细胞死亡中上调的基因(4). PD-1的重要负调控功能通过自身免疫表型揭示Pdcd1型^−/−1999年的老鼠(5,6). 自2000年确定PD-1配体以来(7,8)和2001年(9,10)，在理解PD-1及其配体的功能方面取得了稳步进展。在这里，我们首先描述PD-1、PD-L1和PD-L2的结构和表达。接下来，我们回顾了在理解PD-1和PD-L信号方面的最新进展。然后，我们总结了最近的研究，确定B7-1（CD80）是PD-L1的结合伙伴，并指出PD-L1与B7-1的相互作用可以导致T细胞的双向抑制反应(11). 最后，我们讨论了我们目前对PD-1及其配体在调节T细胞活化和耐受性方面所起作用的理解，并考虑了PD-1及其配基的治疗潜力。

基因结构

PD-1是一种288个氨基酸（aa）的I型跨膜蛋白，由一个免疫球蛋白（Ig）超家族结构域、一个约20 aa的柄、一个跨膜结构域和一个约95个残基的细胞内结构域组成，其中包含一个免疫受体酪氨酸基抑制基序（ITIM）和一个免疫感受器酪氨酸基开关基序（IT SM）。PD-1由预测值1小鼠1号染色体和人类2号染色体上的基因。在这两个物种中，预测值1由5个外显子组成。外显子1编码一个短信号序列，而外显子2编码一个Ig结构域。茎和跨膜结构域构成外显子3，外显子4编码一个短的12 aa序列，标志着细胞质结构域的开始。外显子5包含C末端细胞内残基和长3′UTR。

PD-1的剪接变异体已从活化的人类T细胞中克隆出来(12). 这些转录本缺乏外显子2、外显子3、外显体2和3或外显子2-4。除了仅缺失外显子3的剪接变异体（PD-1Δex3）外，所有这些变异体在静息外周血单个核细胞（PBMC）中的表达水平与全长PD-1相似。使用抗CD3和抗CD28激活人类T细胞后，所有变体都会显著诱导。PD-1Δex3变异体编码的mRNA缺乏跨膜结构域，类似于可溶性CTLA-4，在自身免疫中起重要作用(13). 类风湿关节炎患者的滑液和血清中富含这种变体(14).

PD-L1是一种290 aa I型跨膜蛋白，由Cd274号小鼠19号染色体和人类9号染色体上的基因。Cd274号由7个外显子组成，其中第一个为非编码外显子，包含5′UTR。接下来的三个外显子分别包含信号序列、IgV样结构域和IgC样结构域。跨膜结构域和细胞内结构域包含在接下来的两个外显子（外显子5和6）中。最后一个外显子包含胞内结构域残基和3′UTR。PD-L1的细胞内结构域很短，只有大约30个氨基酸，在所有报道的物种中都高度保守。PD-L1的胞内尾部没有已知功能。

据报道，有一种PD-L1在人类中的剪接变体(15)由缺乏外显子2编码的IgV-like结构域的序列组成。尽管该剪接变异体的功能尚未报道，但该突变体应该无法结合PD-1。尚未发现小鼠PD-L1的拼接变体。

PD-L2是一种I型跨膜蛋白，由Pdcd1lg2型邻近基因Cd274号小鼠和人的干预基因组DNA分别只有23kb和42kb。该基因在小鼠中由六个外显子组成，在人类中由七个外显基因组成。外显子1是非编码的，而第二个外显子包含信号序列。IgV样结构域由外显子3组成，IgC样结构域为外显子4，外显子5包含短柄、跨膜区和细胞质结构域的起点。在小鼠外显子5中，有一个终止密码子，导致细胞质结构域只有4 aa。在人类中，外显子6和7包含一个额外的编码区，导致胞质结构域为30 aa。更长形式的细胞质结构区在人类、猕猴、黑猩猩、狗、牛、猪和马中发现，但在小鼠和大鼠中丢失。细胞质结构域的长形式没有明显的信号基序，但在不同物种中是保守的，这表明PD-L2的细胞质尾部可能具有功能性作用。

从激活的人PBMC中识别出三种PD-L2剪接变体(9,16). 与PD-L1中描述的剪接变异体类似，其中一种形式缺失了IgV-like外显子，可能失去了与PD-1结合的能力(9). 第二种形式（称为II型）去掉了IgC样结构域。另一种形式（称为III型）失去IgC样结构域和跨膜残基，但保留细胞内残基。II型形式有望结合PD-1，因为大多数结合活性存在于IgV-like结构域中(17)III型可能代表PD-1的可溶性配体。

蛋白质的结构

通过X射线晶体学获得了PD-1的非结合三维结构，并表明Ig超家族折叠的β链在CTLA-4和PD-1之间具有很好的保守性（与普通α碳相比，均方根偏差为1.5？）(18). PD-1中的CDR3环是松散有序的，没有保守氨基酸，不像CTLA-4的结合界面，CTLA-4以CDR3循环的MYPPPY基序为中心，并且由于该基序中的连续脯氨酸而高度有序。通过扫描诱变，未发现PD-1 CDR3氨基酸对结合PD-L重要。生物物理研究解决了PD-1的自结合问题。对CHO细胞中表达的全长PD-1进行荧光共振能量转移分析，并对可溶性胞外PD-1 IgV-like结构域进行分析超速离心，结果表明PD-1为单体。PD-1是否需要二聚体来传递信号尚不清楚。

根据B7-1和B7-2的晶体结构生成了PD-L1和PD-L2的分子模型，以指导定点丙氨酸扫描突变(17). PD-L1和PD-L2与PD-1的结合界面位于其IgV-like结构域上。有趣的是，某些不能结合PD-1的PD-L1和PD-L2突变体可以与抗CD3联合刺激T细胞增殖。这些非PD-1结合突变体也能够刺激预测值1^−/−T细胞，为PD-L1和PD-L2的另一受体提供了证据。

PD-1及其配体的表达

PD-1可以在T细胞、B细胞、自然杀伤T细胞、激活的单核细胞和树突状细胞（DC）上表达(图1). PD-1在静止T细胞上不表达，但在活化后可诱导表达(19). 虽然PD-1细胞表面蛋白表达可以在刺激24小时内检测到，但在T细胞激活后的几个小时内观察到PD-1连接的功能效应(20). TCR或BCR的连接可以上调淋巴细胞上的PD-1，mRNA转录水平与蛋白质生成没有严格的相关性(21). 在正常人类反应性淋巴组织中，PD-1在生发中心相关T细胞上表达(133). 在调节性T细胞群中描述了细胞内储存的PD-1分区(22,22个). PD-1在髓系CD11c上的APC上诱导表达⁺人类DC和单核细胞(23)但其对这些细胞的作用尚不明确。在缺乏抗原受体信号传导的情况下，没有数据支持PD-1的功能。

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图1

PD-1、PD-L1、PD-L2和B7-1在人和小鼠细胞上的表达比较。PD-1、PD-L1、PD-L2和B7-1在多种人身上表达(7–9,20,23,37,55,89,143,146–149)和小鼠细胞(4,9,24,31,85,87,113,143,147,150–153).

这两个PD-1配体的表达模式不同。PD-L1在小鼠T和B细胞、DC、巨噬细胞、间充质干细胞和骨髓源性肥大细胞上组成性表达(24). PD-L1在多种非造血细胞上也有表达（参见图1)并且在激活后对多种细胞类型上调。I型和II型干扰素（IFN）上调PD-L1(25,26). 对人类PD-L1启动子的分析表明，组成型和诱导型PD-L1表达都依赖于两个IFN调节因子-1（IRF-1）结合位点，这两个结合位点位于转录起始位点上游200到320 bp之间(27). 这些IRF-1结合位点也在小鼠体内发现，尽管其重要性尚未直接测试。一些研究已经通过使用药物抑制剂检查了PD-L1表达所需的信号通路。当MyD88、TRAF6和MEK被抑制时，细胞系中PD-L1的表达降低(28). JAK2也与PD-L1诱导有关(27,28). 磷酸酶和张力蛋白同系物（PTEN）是一种修饰磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）和Akt信号的细胞磷酸酶，其缺失或抑制会增加癌症中转录后PD-L1的表达(29).

PD-L2的表达比PD-L1的表达更受限制。PD-L2在树突状细胞、巨噬细胞和骨髓源性肥大细胞上诱导表达。PD-L2也在50%至70%的休眠腹膜B1细胞上表达，但在常规B2 B细胞上不表达(30). B1细胞上PD-L2的表达带有限制性V_H（H）偏向V的用法_H（H）11伏_H（H）12.PD-L2⁺B1细胞结合磷脂酰胆碱，可能对细菌抗原的先天免疫反应很重要。PD-L2的转录调控知之甚少。IFN-γ的诱导部分依赖于NF-κB(31). GM-CSF、IL-4和IFN-γ也可在单核细胞和巨噬细胞上诱导PD-L2(24,32).

通过PD-1发送信号

通过共刺激受体的信号传递主要作用是修改抗原受体信号。PD-1对细胞因子产生的影响通常大于对细胞增殖的影响，对IFN-γ、TNF-α和IL-2的产生有显著影响。PD-1介导的抑制信号取决于TCR信号的强度，在低水平的TCR刺激下产生更大的抑制。这种减少可以通过CD28的协同模拟来克服(8)或IL-2(33). PD-1可能通过抑制CD28正调控或IL-2间接调控的早期激活事件，直接影响细胞分化和存活(33). CD28和IL-2都通过对抗凋亡、细胞周期和细胞因子基因的影响促进细胞扩张和存活。IL-2的退出可能导致细胞死亡，这是PD-1参与的另一个过程。有强有力的证据表明PD-1连接抑制细胞生存因子Bcl-xL的诱导(20). PD-1抑制与效应细胞功能相关的转录因子的表达，包括GATA-3、Tbet和Eomes(34). 还需要进一步的研究来确定PD-1介导的抑制是否与其对抗细胞生存信号和通过CD28、IL-2、Bcl-xL或这些因素的组合介导的效应器分化的能力有关。

PD-1在配体结合时在其两个细胞内酪氨酸上磷酸化，然后结合磷酸酶，通过信号中间体的直接去磷酸化下调抗原受体信号。两种磷酸酶，SH2域酪氨酸磷酸酶1（SHP-1）和SHP-2，可以与PD-1的ITIM和ITSM基序结合(35,36). 当ITSM单独发生突变时，PD-1的抑制功能丧失，这表明这种酪氨酸起着PD-1抑制的主要功能作用(20,36). SHP-1和PD-1之间的相关性似乎弱于PD-1和SHP-2之间的相互作用。总之，这些研究表明，PD-1通过向抗原受体信号复合体招募SHP-2（可能还有SHP-1）发挥作用(35).

而PD-1结扎显著增强了SHP-2与PD-1的结合(20)，PD-1与抗原受体的接近性对于PD-1的抑制似乎很重要。PD-1连接仅抑制抗原受体信号传导顺式而且不在反式表明PD-1连接必须发生在抗原受体结合位点附近(37). 抗原识别后，CTLA-4根据信号强度从细胞内储存转移到APC和淋巴细胞之间的免疫突触(38). 相反，在T细胞与APC相互作用期间，PD-1从均匀的细胞表面表达重新分布到突触(第22页). PD-1可以通过在抗原受体信号传递期间将SHP-2带入突触发挥其抑制作用，PD-1和CD3的交联增加了SHP-2的数量，但不增加与PD-1相关的SHP-1的数量(39).

PD-1连接抑制PI3K活性和Akt下游激活。相反，CTLA-4抑制Akt激活，但不改变PI3K活性，表明这些共抑制受体通过不同的机制发挥作用。PD-1连接抑制CD3ζ、ZAP70和PKCθ的磷酸化(40). 其他共刺激受体，如CD150，通过其ITIM/ITSM结构域与包含衔接蛋白SH2结构域的分子1A（SH2D1A，也称为SAP）的相互作用结合SHP-2(41). 与CD150细胞表面受体家族不同，PD-1的ITIM/ITSM基序不结合SH2D1A(20). 因此，PD-1抑制可能仅通过与SHP-2或SHP-1的直接相互作用发挥作用，直接抑制抗原受体信号级联中的早期事件(图2). 肽免疫沉淀研究进一步支持PD-1与SHP-1和SHP-2的相互作用，该研究使用质谱研究PD-1 ITIM和ITSM基序的结合伙伴。PD-1 ITIM/ITSM基序也与Lck和Csk相关(35). 这些发现表明Csk和/或Lck可能介导T细胞PD-1的磷酸化，类似于B细胞系中PD-1的Lyn磷酸化(36).

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图2

PD-1的连接抑制TCR信号，但可以通过CD28协同刺激克服。细胞表面PD-1的参与导致PD-1细胞质酪氨酸磷酸化，并增加SHP-2与PD-1 ITSM的关联。通过PI3K途径招募SHP-2去磷酸化信号，通过Akt招募下游信号。PD-1最终减少细胞因子（如IFN-γ）和细胞生存蛋白（如Bcl-xL）的诱导。当通过CD28的信号与PD-1和TCR连接同时传递时，可以克服抑制作用，并提高细胞因子的产生和细胞存活率。

PD-1结扎也可以减少Erk的激活，但这种作用可以通过细胞因子受体信号传导来克服，尤其是激活STAT5的细胞因子，如IL-2、IL-7和IL-15(37). IL-2R连接后SHP-2通过与Gab2相互作用正向调节Erk磷酸化(42). 通过PD-1连接特异性抑制Erk的激活和克服PD-1抑制的STAT5的激活均被证明参与IL-2的抗凋亡和增殖功能(43). 这表明了一个模型，即PD-1与SHP-2的结合不仅用于去磷酸化信号中间产物，还可能用于隔离SHP-2在Erk激活中的正信号作用。

B7-1:PD-L1相互作用抑制T细胞反应

许多证据表明，除了PD-1外，PD-L1或PD-L2也有受体。B7-1最近被确定为PD-L1的约束合作伙伴(11). 表面等离子体共振研究表明PD-L1和B7-1之间存在特殊和独特的相互作用，在B7-1对CD28（4μM）和CTLA-4（0.2μM）的亲和力（~1.7μM）之间以及PD-L1对PD-1（0.5μM）亲和力之间存在一个亲和性（~1.7微米）中间。B7-2不与PD-L1或PD-L2绑定，PD-L2不与B7-1绑定。化学交联研究表明，PD-L1和B7-1可以通过其IgV-like结构域相互作用。已知这些结构域对B7-1和PD-L1与其先前已知受体的相互作用很重要。在B7-1上，B7-1:PD-L1接口和B7-1:CTLA-4接口之间存在部分重叠。同样，在PD-L1上，PD-L1:B7-1接口与假定的PD-L1:PD-1接口至少部分重叠(17).

B7-1:PD-L1相互作用区域与其先前识别的结合伙伴的相互作用区域之间存在大量重叠，这表明阻断抗体可能会中断B7-1:PD-L1结合以及B7-1:CTLA-4或PD-L1:PD-1结合相互作用。粘附试验测试了抗B7-1和抗PD-L1单克隆抗体（mAbs）分别干扰PD-L1和B7-1与B7-1或PD-L1 300.19转染体结合的能力。可鉴定出两类B7-1抗体：一类可阻断B7-1:PD-L1和B7-1:CTLA-4结合，另一类仅阻断B7-1:CTLA-4相互作用(表1). 已鉴定出四类PD-L1抗体：仅阻断PD-1的抗体、仅阻断B7-1的抗体、同时阻断两者的抗体以及既不阻断PD-1也不阻断B7-1-相互作用的抗体。

表1

对PD-L1:B7-1、PD-L1:PD-1或B7-1:CTLA-4显示中和活性的常用单克隆抗体

	单克隆抗体的阻断能力
	PD-1:PD-L1	B7-1：PD-L1
αPD-L1
10楼9G2	++	+
2011年下半年10日	−	+
	CD28，CTLA-4:B7-1	B7-1：PD-L1
αB7-1
1G10型	+	+
16–10A1	++	−

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B7-1:PD-L1相互作用可以诱导抑制信号进入T细胞。通过B7-1连接CD4 T细胞上的PD-L1，或通过PD-L1连接CD4 T细胞上的B7-1，可传递功能显著的抑制信号。缺乏先前已知的B7-1受体的T细胞（即缺乏CD28和CTLA-4的T细胞）在受到抗CD3加B7-1涂层珠刺激时，表现出增殖和细胞因子生成下降。当使用缺乏B7-1所有受体的T细胞（即缺乏CD28、CTLA-4和PD-L1的T细胞）时，抗CD3加B7-1包被的珠不再抑制T细胞增殖和细胞因子产生，这表明在没有CD28和CTLA-4的情况下，B7-1通过PD-L1特异性作用于T细胞。类似地，缺乏先前已知的PD-L1受体（PD-1）的T细胞在抗CD3加PD-L1包衣珠刺激下表现出增殖和细胞因子生成下降，表明PD-L1结扎B7-1对T细胞的抑制作用。当使用缺乏所有已知PD-L1受体的T细胞（即缺乏PD-1和B7-1的T细胞）时，抗CD3加PD-L1包被的珠不再损害T细胞增殖。因此，PD-L1可以通过B7-1或PD-1对T细胞产生抑制作用。

综上所述，这些结果表明，B7-1和PD-L1之间存在抑制T细胞反应的特殊而显著的双向相互作用(图3). PD-L1:B7-1相互作用的鉴定需要重新评估B7-1和PD-L1在调节免疫反应的激活和抑制以及它们的治疗操作中的作用。抗PD-L1阻断抗体特异性的差异可能有助于解释体内疾病模型中阻断PD-1、PD-L1和PD-L2的不同功能结果。例如，许多体内研究（下文讨论）发现，与抗PD-1或抗PD-L2封锁相比，抗PD-L1封锁的效果更大，这归因于PD-L1和PD-L2表达的差异或抗体的半衰期或亲和力。许多体内研究中使用的10F.9G2抗PD-L1单克隆抗体阻断PD-L1:B7-1和PD-L1:B7-1相互作用(表1). 与双特异性抗PD-L1单克隆抗体相比，单独阻断PD-L1:PD-1或PD-L1:B7-1相互作用的抗PD-Ll抗体对T细胞活化的影响应降低。需要进一步研究来比较单独阻断PD-L1:PD-1或PD-L1:B7-1相互作用的抗PD-L1单克隆抗体与阻断这两种相互作用的单克隆抗体的功能作用。

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图3

B7-1:PD-L1相互作用扩大了B7:CD28家族的途径。最近的数据表明，PD-L1和B7-1在T细胞上有效地相互作用，并可以传递双向抑制信号。将这些共刺激分子识别为结合伙伴，增加了我们对T细胞和APC上可能发生的相互作用的理解，并增加了PD-L1:B7-1结合不仅在结扎时传递信号的可能性，但也可能有助于将结合与先前识别的受体（PD-1、CD28、CTLA-4）分离。IgV样区域用蓝色表示，IgC样区域用绿色表示，而含有酪氨酸的信号基序用Y表示。

B7-1和PD-L1之间的直接相互作用也迫使人们对B7:CD28家族中调节T细胞活化和耐受的分子之间的相互作用进行了修正，并使B7-1与PD-L1在T细胞上的重要性增加。关于PD-L1在T细胞上的功能的研究有限，但PD-L1的研究^−/−T细胞表明T细胞上的PD-L1可以下调T细胞细胞因子的产生(53). 由于PD-L1和B7-1均在T细胞、B细胞、DC和巨噬细胞上表达，因此B7-1和PD-L1在这些细胞类型上可能存在双向相互作用。此外，非造血细胞上的PD-L1可能与B7-1以及T细胞上的PD-1相互作用以调节细胞。

在下文中，我们总结了我们目前对PD-1及其配体在疾病模型中的作用的理解，并根据新的PD-L1:B7-1相互作用讨论了PD-L1操作的结果。我们还考虑了操纵PD-1及其配体的治疗潜力。

自主性和周边公差

PD-1通路在自身免疫中起关键作用的第一个迹象来自于预测值1^−/−老鼠。老年人预测值1^−/−C57BL/6小鼠发生频率较低的轻度肾小球肾炎(5).预测值1^−/−Balb/c小鼠由于产生抗心肌肌钙蛋白的自身抗体而发展为扩张型心肌病(6,54). 在自身免疫盈利的背景下，PD-1缺陷会加速自身免疫。这些发现广泛支持PD-1在诱导和/或维持耐受性中的作用。随后的工作检查了PD-1及其配体控制自我激活T细胞反应的机制。

PD-1和PD-L1提供抑制信号，以多种方式调节中枢和外周耐受性。在中央耐受诱导过程中，PD-1在成熟的胸腺细胞上表达。PD-L1广泛表达于胸腺皮质和胸腺细胞本身，而PD-L2的表达仅限于胸腺髓质(31,55). CD4细胞⁻CD8（CD8）⁻（DN）胸腺细胞在经历TCRβ重排时开始表达PD-1，并开始在细胞表面显示功能性前TCR(19). PD-1:PD-L1相互作用抑制DN至CD4期间的阳性选择⁺CD8（CD8）⁺（DP）成熟阶段(56). PD-1信号调节阳性选择信号阈值，PD-1或PD-L1的缺失增加DP胸腺细胞数量(57). PD-1也可能导致消极选择(58)并在非肥胖型糖尿病（NOD）小鼠异常中枢耐受的微阵列分析中被鉴定为候选基因(59). 总之，这些发现指出了PD-1和PD-L1在中枢耐受诱导中的作用。

逃避阴性选择的自身反应性T细胞在外周受到外周耐受机制的控制。T细胞和APC（如DC）之间的初始相互作用可以通过在静止DC上显示自我抗原来修改潜在的自我反应。PD-1通过抑制自发T细胞的反应，在控制幼稚的自发T细胞和树突状细胞之间初次接触的结果方面起着重要作用。新出现的证据表明，未成熟树突状细胞耐受T细胞，抗原特异性T细胞上PD-1的缺失增加了CD8 T细胞对含抗原静止树突状病毒的反应(60).

对小鼠自身免疫和耐受模型的研究表明，PD-1:PD-L相互作用不仅在自身反应性T细胞激活和扩增的初始阶段很重要，而且还会影响抗原重新对抗时的自身反应性T细胞效应器功能。在自身免疫T细胞介导的糖尿病NOD小鼠模型中，胰岛细胞上的胰腺中PD-L1上调(31)PD-1或PD-L1的丢失或阻断会导致糖尿病快速加重，T细胞会加速胰岛炎和促炎细胞因子的产生(61–63). 在一种抗原特异性治疗模型中，给予抗原偶联的固定脾细胞可诱导NOD小鼠耐受并逆转糖尿病，PD-1:PD-L1相互作用是诱导和维持CD4 T细胞耐受所必需的(64). 值得注意的是，阻断PD-1或PD-L1可以逆转胰岛抗原特异性T细胞的无能，而CTLA-4阻断并没有破坏耐受性，这表明PD-1:PD-L1相互作用在维持T细胞无能方面具有独特的功能。骨髓嵌合体实验表明，PD-L1在非骨髓源性细胞上的表达，包括胰岛细胞，抑制组织中的T细胞效应器功能(63,65,66). 这些研究还表明，PD-1:PD-L1通路在限制外周抗原重新计数后致病性T细胞引起的免疫介导组织损伤中起着关键作用。总的来说，这些发现表明PD-1:PD-L1相互作用调节NOD小鼠自身免疫性糖尿病的发生和发展，并确定PD-1:PD-L1交互作用是组织中T细胞耐受的关键介质。

在人类多发性硬化症（MS）的实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型中，PD-1及其配体也控制着自我激活的T细胞。在C57BL/6小鼠活动性EAE疾病期间，PD-1、PD-L1和PD-L2均在脑膜内的细胞浸润中表达(31). PD-L1在炎症细胞、星形胶质细胞和血管内皮细胞的CNS中表达。PD-L1在CD11b上特异诱导⁺IL-12诱导的APC(67)IFN-γ对小胶质细胞的作用(68). 初步研究描述了使用中和抗体治疗PD-1和PD-L2的作用(69). EAE诱导期间服用抗PD-1或抗PD-L2单克隆抗体可加速疾病的发病和严重程度，增加CNS炎症浸润，并导致髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白（MOG）反应性T细胞和抗体增加。后续研究(70)在不同鼠种（如Balb/c或基因缺陷动物）中使用阻断抗体(53,71)提示PD-1和PD-L1，而不是PD-L2，主要负责调节大多数小鼠菌株的疾病严重程度。PD-1及其配体在影响EAE疾病严重程度方面的应变依赖性作用不能用APC或炎症细胞上PD-L1或PD-L2的表达来解释(70). 细胞因子的产生在EAE的发病机制中很重要预测值1^−/−和Cd274号^−/−在对髓磷脂抗原的回忆反应中，T细胞分泌更多的炎性细胞因子，包括IL-17和IFN-γ(71). 过继转移研究强调PD-L1在限制髓磷脂反应性致病效应T细胞中的关键作用，并表明PD-L1对转移的T细胞和受体均抑制致脑T细胞反应(53).

外周耐受的另一个重要机制涉及调节性T细胞，它可以抑制活化的T细胞增殖和细胞因子的产生。PD-1和PD-L1在这些人群中均高表达，可能在调节T细胞功能中发挥作用(72). 许多研究表明PD-L1可能对诱导调节性T细胞群很重要，尽管其机制尚不清楚(73). 结肠炎模型的实验支持PD-1:PD-L1在调节细胞群中作用的论点，并确定了CD4的调节亚群⁺CD25型⁻产品开发-1⁺抑制结肠炎发展的T细胞(74). PD-L1对于另一个CD4抑制群体的体外抑制很重要⁺DX5型⁺T细胞(75).

PDCD1的多态性表明PD-1:PD-L在人类中的作用，这些多态性与人类自身免疫性疾病有关，包括系统性红斑狼疮（SLE）、1型糖尿病、类风湿关节炎、格雷夫氏病和多发性硬化症(76). 这些多态性大多存在于内含子序列的保守区域。PDCD1中的一个内含子单核苷酸多态性（G7146A）位于Runx1（AML-1）的结合位点，Runx1是一种在造血中具有重要调节作用的转录因子(77). 这种多态性可能改变PD-1 mRNA的稳定性或表达水平，并与德国MS患者PD-1介导的IFN-γ生成抑制减少有关(78). 最近的一项研究表明，PDCD1基因变异可能影响SLE的风险和表达，PD-1多态性的影响因种族背景而异，类似于不同遗传背景下小鼠PD-1缺乏的影响(79). PDCD1LG2中的多态性被描述为与SLE相关(80)，但CD274中没有多态性与人类自身免疫性疾病相关。此外，在类风湿关节炎患者中发现了与活动性疾病相关的PD-L1自身抗体，并可能通过调节T细胞反应而导致疾病进展(52).

保持自身免疫的信号是通过PD-1和PD-L1之间或PD-L1和B7-1之间的相互作用产生的，还有待确定。在NOD小鼠模型中，80加元^−/−与NOD小鼠相比，NOD小鼠发展自身免疫更快，发病率更高(81)，尽管速度不及预测值1^−/−和Cd274号^−/−NOD小鼠。B7-1-blocking抗体显著加速NOD小鼠的糖尿病发病，并在正常抵抗的雄性NOD小鼠中诱导糖尿病，但这两种抗B7-1单克隆抗体的功能作用似乎不同。16–10A1单克隆抗体（阻断B7-1:CTLA-4而非B7-1:PD-L1相互作用）比1G10单克隆抗体引起的糖尿病发病更快（阻断B7-1:CTLA-4和B7-1:PD-L1相互影响）(82). 需要进一步研究来测试PD-L1:B7-1相互作用的作用，并了解PD-L1促进外周耐受的机制。

鉴于其在自身免疫性疾病中的重要作用，PD-1:PD-L通路已成为新的治疗靶点。增加PD-L表达并触发PD-1的治疗可能导致自身免疫性疾病。这些方法才刚刚开始在动物模型中进行评估，但结果似乎很有希望。转基因DC在MHC II的背景下过度表达PD-L1和MOG，可显著改善临床EAE并降低CNS炎症的严重程度(83). 表达全长小鼠PD-L1的重组腺病毒对狼疮易感小鼠肾炎的发生具有部分保护作用(84). 干扰素-β是MS的一种免疫调节治疗方法，在体外和体内均能上调APC上PD-L1的表达，提示干扰素β可能通过上调PD-L1表达发挥部分抗炎作用(26).

传染病和微生物致病

PD-1及其配体在调节对引起急性和慢性感染的微生物的免疫防御中具有重要作用。PD-1:PD-L途径似乎是感染结果的关键决定因素，调节有效抗菌免疫防御和免疫介导的组织损伤之间的微妙平衡。例如，预测值1^−/−与WT小鼠相比，小鼠清除腺病毒感染的速度更快，但肝细胞损伤更严重(85). 在疱疹基质角膜炎小鼠模型中，阻断性抗PD-L1单克隆抗体加剧了角膜炎，增加了HSV-1特异性效应物CD4 T细胞的扩增和IFN-γ的产生和存活(86). 这些研究表明，PD-1:PD-L途径限制了强有力的抗病原体效应T细胞的潜在有害后果。

许多导致慢性感染的微生物似乎利用PD-1:PD-L途径来逃避免疫反应并建立持续感染。慢性病毒感染的淋巴细胞脉络膜脑膜炎病毒（LCMV）模型的研究首次显示PD-1:PD-L途径在慢性感染中的作用(87). 引起慢性感染的病毒会使病毒特异性T细胞失去功能，从而抑制抗病毒T细胞的反应(88). CD8 T细胞的功能失调或衰竭是慢性感染期间病毒控制无效的重要原因，也是小鼠慢性LCMV感染以及人类HIV、HBV、HCV和HTLV感染和灵长类SIV感染的特征。耗竭的病毒特异性CD8 T细胞表型中似乎存在分级递进性功能丧失，细胞毒性和IL-2的产生首先丧失，其次是效应细胞因子的产生(88).

PD-1在活化后上调，慢性感染LCMV的小鼠体内耗尽的CD8 T细胞维持了功能显著的高水平表达(87). 体内注射阻断PD-1:PD-L1相互作用的抗体可增强T细胞反应。最重要的是，PD-1和PD-L1的阻断导致病毒负荷大幅降低。在缺乏CD4 T细胞帮助的持续感染小鼠中，阻断该途径可恢复并维持“无助”CD8 T细胞的增殖、分泌细胞因子、杀死感染细胞和减少病毒载量的能力。综上所述，这些研究表明，PD-1:PD-L途径导致慢性LCMV感染中的T细胞功能障碍和病毒缺乏控制，并为治疗慢性病毒感染提供了一种新的策略。

由于PD-1:PD-L1相互作用在LCMV中的关键作用，人们有兴趣将这项工作扩展到人类的慢性病毒感染。几组研究表明，PD-1在HIV特异性感染中的表达较高(23,89,90)，HBV特异性(91,92)和HCV特异性T细胞(93). PD-L1在外周血CD14上也上调⁺慢性HBV感染患者的单核细胞和髓样树突状细胞(94,95)，和CD14⁺HIV患者的细胞和T细胞(96). 阻断PD-1：体外PD-L相互作用逆转HIV特异性、HBV特异性的衰竭(92)、HCV特异性和SIV特异性(97)CD8和CD4 T细胞并恢复增殖和细胞因子生成(23,89,90,93). 慢性病毒感染期间PD-1上调的机制尚处于早期阶段。最近的研究表明，HCV核心（一种核衣壳蛋白）可以上调健康供体T细胞上PD-1和PD-L1的表达，PD-1的上调是通过HCV核心与补体受体C1QBP的相互作用介导的(98).

PD-1也可作为病毒特异性CD8 T细胞的有用标记物，以指示T细胞耗竭程度和疾病严重程度。每个细胞的PD-1蛋白水平在调节T细胞功能障碍中很重要。例如，HIV-特异性CD8 T细胞上PD-1的表达水平和百分比与病毒载量、CD4计数下降以及CD8 T淋巴细胞体外对HIV抗原反应时增殖能力下降相关。同样，HIV-特异性CD4 T细胞上PD-1的表达与病毒载量直接相关(99). 长期非进展者具有功能性HIV-特异性记忆CD8 T细胞，PD-1表达显著降低，而典型的进展者PD-1表达明显上调，这与CD4 T细胞数量减少、HIV-特异性效应器记忆CD8 T细胞功能降低和血浆病毒载量升高有关(100).

PD-1:PD-L通路也可能在细菌感染的慢性过程中发挥关键作用。幽门螺杆菌导致慢性胃炎和胃十二指肠溃疡，是胃癌发展的危险因素。期间幽门螺杆菌感染后，T细胞反应不足以清除感染，导致持续感染。胃上皮细胞表达MHCⅡ类分子，被认为在胃粘膜上皮细胞增殖过程中具有重要的APC功能幽门螺杆菌感染。暴露于幽门螺杆菌在体外或体内，PD-L1在人胃上皮细胞上也上调。抗PD-L1阻断抗体增强暴露于幽门螺杆菌和CD4 T细胞，提示PD-L1可能在抑制T细胞反应中发挥重要作用幽门螺杆菌感染(101). PD-L1在胃粘膜活检中上调幽门螺杆菌–CD4显著增加的感染者⁺CD25型^你好福克斯P3⁺细胞数量。培养的幼稚T细胞幽门螺杆菌–暴露的胃上皮细胞可以发育成功能性CD4⁺CD25型^你好福克斯P3⁺调节性T细胞(102). 用抗PD-L1单克隆抗体或特异性小干扰RNA（siRNA）阻断胃上皮细胞PD-L1，可阻止调节性T细胞的生成，表明PD-L1可能通过控制调节性和效应性T细胞之间的动态，促进T细胞抑制和持续感染幽门螺杆菌感染。

寄生蠕虫还利用PD-1:PD-L途径诱导具有强大抑制功能的巨噬细胞。期间粗带绦虫小鼠感染后，PD-L1和PD-L2在活化的巨噬细胞上上调，CD4 T细胞表达PD-1的比例较高。阻断PD-L1、PD-L2或PD-1可显著降低巨噬细胞对体外T细胞增殖的抑制塔尼亚-受感染的小鼠(103). 同样，在曼氏血吸虫在小鼠感染后，巨噬细胞表达高水平的PD-L1和更适度的PD-L2。抗PD-L1完全消除了这些巨噬细胞在体外抑制T细胞增殖的能力，而抗PD-L2没有作用。感染12周后，感染小鼠巨噬细胞PD-L1表达下降，与T细胞无能的中断相关(104). 因此，一个新出现的主题是PD-L1和PD-L2可以在寄生虫感染期间介导巨噬细胞的抑制功能。

PD-L1和PD-L2在原生动物寄生虫的免疫反应中具有不同的作用墨西哥利什曼原虫.Cd274号^−/−129Sv小鼠对墨西哥乳杆菌，而Pdcd1lg2型^−/−随着寄生虫负担的增加，小鼠病情加重。Cd274号^−/−小鼠表现出Th2反应减弱，这可能解释了Cd274号^−/−老鼠。Pdcd1lg2型^−/−小鼠的墨西哥乳杆菌–特异性IgM和IgG2a，可能导致Pdcd1lg2型^−/−老鼠。增加寄生虫特异性IgG产生可能通过FcγR结扎巨噬细胞抑制愈合反应。需要进一步的研究来确定这些不同的感染结果是否反映了PD-1信号传导受损进入T细胞、B细胞和/或巨噬细胞(105).

PD-1:PD-L途径在减少慢性病毒感染期间T细胞反应中的关键作用推动了策略的发展，以控制PD-1及其配体的相互作用，从而恢复慢性病毒感染时的抗病毒T细胞反应。这种途径可能通过关闭病原特异性T细胞来限制感染期间宿主的免疫介导损伤。我们必须更好地了解这一途径的免疫调节作用，以确定如何调节它以激活有效的病原特异性T细胞，同时将自身免疫和免疫病理的风险降至最低。值得注意的是，在慢性LCMV模型中，抗PD-L1单克隆抗体的作用大于抗PD-1单克隆抗体；这些研究中使用的抗PD-L1单克隆抗体阻断PD-L1:PD-1和PD-L1:B7-1相互作用。操纵PD-1和PD-L1以增强慢性感染期间的免疫反应的治疗潜力推动了分析慢性感染期间阻断PD-1:PD-L1相互作用与阻断B7-1:PD-Ll相互作用的相对效果。

PD-1:PD-L在移植中的作用

负性共刺激通路在调节同种异体移植组织排斥反应中起关键作用(106–108)一些重要的证据表明，PD-1:PD-L1相互作用控制实体器官的植入和移植物抗宿主病（GVHD）。负协同刺激通路之间的冗余对于控制同种异体反应性T细胞显然很重要，一些研究已经证明PD-1:PD-L和CTLA-4:B7通路的独特作用。

移植受者同种异体反应性T细胞上PD-1和PD-L1均显著上调(109,110). PD-L1在心脏和胰岛等组织中的诱导表达，以及在角膜等其他组织中的组成性表达，也可能控制同种反应性免疫反应。心脏移植模型的研究表明，PD-L1在心脏移植后的第一天就在同种异体心脏上上调(111). PD-1和PD-L2在反应中诱导较晚，可能是因为它们主要由浸润细胞表达。PD-1上调发生在GVHD发病后，PD-L1广泛表达于GVHD靶器官的大多数细胞上。

在心里(112)，角膜(113)和皮肤移植模型(109)PD-L1，而非PD-L2，阻断抗体加速了移植排斥反应。PD-L2阻断抗体在移植模型中没有显著作用，这表明了几种可能性。首先，PD-L1和PD-L2可能在耐受性DC诱导耐受中发挥不同的作用。为了支持这一观点，有证据表明在移植环境中，这些分子在耐受性树突状细胞上的差异表达，但还没有直接测试它们在排斥反应中对树突状病毒的作用(114,115).

此外，PD-L1作为配体在组织或淋巴细胞本身上的重要性可能是移植物耐受的核心(63). 最近的研究使用完全MHC失配心脏移植模型研究了PD-1:PD-L通路在获得性移植耐受中的作用，在该模型中，CTLA-4-Ig可以诱导耐受(116). 为了检测PD-L1在CTLA-4-Ig的获得性耐受模型中对供体与受体的作用，Cd274号^−/−小鼠被用作心脏移植的供体或受体，并给予CTLA-4-Ig治疗。Cd274号^−/−与给予CTLA-4-Ig治疗的WT受体相比，WT心脏同种异体移植物的受体具有加速的移植物排斥反应。Cd274号^−/−经CTLA-4-Ig治疗的WT受体接受了同种异体心脏移植，但组织学检查显示存在严重的慢性排斥反应和血管病变。这些数据表明，移植物中的PD-L1可防止局部病理和慢性排斥反应，而受体免疫系统中PD-L1的表达是诱导和/或维持CTLA-4-Ig治疗后移植耐受所必需的。这些发现表明，PD-1激动剂可能有助于促进移植耐受和预防导致移植动脉疾病（GAD）和慢性排斥反应的局部炎症。

在完全MHC I类和II类错配的同种异体移植物中，急性排斥反应在几天内发生，并且在T细胞上有PD-1表达的强烈诱导。在完全不匹配心脏移植模型中施用PD-L1阻断抗体显著加速排斥反应(112). PD-1在调节同种异体应答中的作用似乎也取决于TCR信号的强度。在仅MHC I类或II类不匹配的心脏移植模型中，以GAD形式诱导慢性排斥反应。GAD伴有轻度PD-1和PD-L1上调(117)和MHC I级或II级失配设置中的封锁不会加速拒绝(110).

PD-1在CD28阳性共刺激存在或不存在的情况下均可发挥其负调控作用。当完全MHC I类和II类不匹配的心脏移植到Cd28公司^−/−受体，通过CD28转导的阳性信号被消除，从而使排斥时间加倍。当PD-1或PD-L1阻断抗体用于Cd28公司^−/−受体，排斥反应加速，表明PD-1:PD-L1相互作用在缺乏CD28刺激的急性排斥反应中很重要。此外，正如GVHD的发现所证明的那样，PD-1和CTLA-4的作用并不是多余的，其中PD-1的阻断抗体增强了疾病诱导，与抗CTLA-4合用可显著加速GVHD(118).

PD-L1阻断可能加速移植物排斥反应的一个机制是通过阻止T细胞凋亡。PD-L1，而非PD-1或PD-L2，阻断抗体在使用异体特异性TCR转基因T细胞的皮肤移植模型中诱导加速排斥反应(109). PD-L1阻断抗体抑制异体反应性TCR转基因T细胞的体内凋亡，而PD-1阻断抗体则没有。在角膜移植模式下也获得了类似的结果，只有PD-L1，而不是PD-1或PD-L2，阻断抗体诱导快速排斥反应(113). 这表明PD-L1在通过诱导同种异体反应性T细胞凋亡促进耐受中具有PD-1非依赖性作用。细胞凋亡诱导的机制，无论是TCR依赖性还是非依赖性，以及B7-1是否参与，尚待确定。

同种异体移植耐受的诱导依赖于调节性T细胞和效应性T细胞的平衡，PD-1和PD-L1在移植模型中控制调节性T淋巴细胞的诱导以及效应性T淋巴细胞生成的增加。PD-L1阻断剂在体外可抑制同种异体效应器反应(119)以及通过血管内皮抑制异基因调节性T细胞的诱导(73). PD-L1中和抗体给药后观察到的移植物排斥反应加速可能依赖于调节性T细胞。在移植当天或移植后第60天服用抗PD-L1，导致CTLA-4-Ig治疗的受体出现心脏移植排斥反应，炎症细胞因子的淋巴细胞生成增加，移植体内调节性T细胞数量显著减少。在同种异体皮肤移植和GVHD模型中的类似研究也表明，PD-1:PD-L1对调节性和效应性T细胞的相互作用可能很重要(109,119). 在没有CD25的情况下进行抗PD-L1治疗时，没有观察到排斥反应加速⁺T细胞。通过基因缺失或抗体阻断导致PD-1和PD-L1的丢失也被证明可以增加效应细胞的生成和细胞因子的产生(110,118,119). 这些研究表明，PD-L1可能通过控制调节性效应细胞和致病性效应细胞之间的平衡来调节移植耐受，限制异体反应性效应细胞在外周的扩张。

过敏和哮喘

哮喘和过敏反应构成了对无害刺激的异常强烈的免疫反应。B7家族成员参与过敏和哮喘的调节，参与启动事件、辅助性T细胞分化和效应器功能，这些是这些疾病病理学的基础。尽管PD-1及其配体在哮喘和过敏中的确切作用尚未出现，但大多数数据表明PD-L2是这些疾病中的关键分子。PD-L2在哮喘小鼠模型的肺DC中大量表达。在小鼠卵清蛋白诱导的过敏性哮喘模型中，在激发但不致敏的过程中，PD-L2治疗导致气道高反应性和Th2细胞因子产生增加(120). PD-1或PD-L1单克隆抗体在启动期或效应期均无作用。这些结果表明，哮喘患者T细胞的效应器反应可能受PD-L2的影响，但不受PD-1的影响。在过敏性哮喘小鼠模型中使用sHIgM12单克隆抗体（之前被描述为通过PD-L2诱导反向信号传导）完全阻止了气道炎症疾病的发展，并且sHIgM22治疗的DC在转移到高免疫小鼠中时可以介导这些相同的保护作用(48,49). 最后，在致敏和激发前用PD-L2-Fc治疗在体内加剧了T细胞增殖和细胞因子的产生，并增加了嗜酸性粒细胞增多症，但在体外却有相反的效果，它抑制了T细胞增殖和细胞因子的产生(121). PD-L2阻断，而非PD-1或PD-L1阻断，可减少过敏性结膜炎小鼠模型中嗜酸性粒细胞向结膜的迁移(122). 在测试PD-1及其配体在过敏和哮喘中的功能的研究中，大多数使用了不同的试剂。需要进一步研究PD-1及其配体在过敏性疾病中的作用，但PD-L2在这些过程中的作用一直是一个一致的发现。

肿瘤免疫

肿瘤表达可被宿主T细胞识别的抗原，但肿瘤的免疫清除很少见。这种失败的部分原因是肿瘤微环境的免疫抑制。PD-L1在许多肿瘤上的表达是这种抑制环境的组成部分，可能与其他免疫抑制信号协同作用。PD-L1在多种实体瘤中原位表达，包括乳腺、肺、结肠、卵巢、黑色素瘤、膀胱、肝脏、唾液、胃、胶质瘤、甲状腺、胸腺上皮、头部和颈部(55,123–131). 对比正常和恶性乳腺组织的免疫组织化学染色图4此外，肿瘤浸润淋巴细胞PD-1表达上调，这也可能有助于肿瘤免疫抑制(58). 在卵巢癌中，PD-L1的表达与浸润CD8 T细胞的上皮内而非基质内呈负相关，表明PD-L1抑制CD8 T淋巴细胞的瘤内迁移(124). 肿瘤细胞系在体外的表达通常较低，过继转移到动物体内后表达增加。PTEN的缺失和随后的Akt激活（肿瘤发生中的常见事件）增强了PD-L1 mRNA的翻译(29). 最重要的是，关于肿瘤PD-L1表达与疾病转归的研究表明，PD-L1的表达与肾癌、卵巢癌、膀胱癌、乳腺癌、胃癌和胰腺癌的不良预后密切相关，但与小细胞肺癌无关(124,126–131). 此外，这些研究表明，肿瘤上PD-L1的高水平表达可能有助于肿瘤分期的进展和深入组织结构的侵袭。

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图4

PD-L1在乳腺肿瘤中上调，但在正常细胞中不上调免疫组织化学染色(棕色的)乳腺导管癌肿瘤组织PD-L1高表达(粗箭头)邻近正常组织低表达(细箭头)（该数字由Brigham and Women’s Hospital的David Dorfman善意提供）。请注意，正常组织区域的淋巴细胞比癌细胞巢中的淋巴细胞更丰富。

PD-1通路也可能在血液恶性肿瘤中发挥作用。PD-1或PD-L1在B细胞恶性肿瘤中很少表达(55)，但通过微阵列分析已确定PD-L2在套细胞淋巴瘤中高度表达(132). PD-L1在多发性骨髓瘤细胞上表达，但在正常浆细胞上不表达。PD-L1阻断在体外增强T细胞对骨髓瘤细胞的扩增反应(28). PD-L1在一些原发性T细胞淋巴瘤上表达，尤其是间变性大细胞T淋巴瘤(55). PD-1在血管免疫母细胞淋巴瘤的T细胞上高度表达，PD-L1在相关滤泡树突状细胞网络上表达(133). 在结节性淋巴细胞-播散型霍奇金淋巴瘤中，与淋巴细胞和/或组织细胞（L&H）相关的T细胞表达PD-1。利用PD-1结扎诱导的基因读出进行的微阵列分析表明，霍奇金淋巴瘤中肿瘤相关T细胞对PD-1信号的原位反应(134). HTLV-1介导的成人T细胞白血病和淋巴瘤中PD-1和PD-L1在CD4 T细胞上表达(135). 这些肿瘤细胞对TCR信号低反应，PD-1阻断增加了肿瘤坏死因子-α的表达，但不增加干扰素-γ的表达。

动物模型研究表明，肿瘤上的PD-L1抑制肿瘤细胞的T细胞活化和溶解，在某些情况下导致肿瘤特异性T细胞死亡增加(123,136). 抗PD-L1治疗或将肿瘤细胞注入预测值1^−/−通过细胞毒性和细胞因子的产生，小鼠增强了抗肿瘤反应(136–138). 体内使用抗PD-L1治疗可延迟但不能阻止表达PD-L1的小鼠骨髓瘤细胞系的肿瘤发生(137)PD-L1阻断可以改善免疫治疗的效果。免疫原性肿瘤P815上PD-L1的表达导致免疫治疗的抵抗，但用抗PD-L1阻断可恢复对抗CD137治疗性单克隆抗体的反应(136). 用抗PD-L1单克隆抗体治疗可增强T细胞免疫治疗，用活化的T细胞注射抗PD-Ll可增强对表达PD-L1的鳞状细胞癌的排斥反应(125).

肿瘤相关APC也可以利用PD-1:PD-L途径来控制抗肿瘤T细胞反应。肿瘤环境因子上调PD-L1在肿瘤相关髓系DC群体中的表达，PD-L1单克隆抗体阻断增强DC介导的T细胞活化(139). B16黑色素瘤肿瘤引流淋巴结中的浆细胞样DC表达IDO，它强烈激活调节性T细胞的抑制活性。IDO处理的调节性T细胞的抑制活性需要细胞与IDO表达的DC接触，并通过PD-L阻断而消除(140).

已开发出一种全人类PD-1单克隆抗体，目前正在进行癌症的第一阶段临床试验。临床前研究表明，接种肿瘤肽抗原后，PD-1在肿瘤特异性人类T细胞上表达。在用黑色素瘤肽体外刺激期间，用该单克隆抗体阻断PD-1可增加肿瘤特异性人类T细胞的数量和效应活性(141). Th1和Th2细胞因子的产生均增加。PD-1阻断并没有改变凋亡抗原特异性人类T细胞的百分比，表明数量的增加是由于增殖增加，而不是死亡减少。在小鼠中，通过阻断PD-L1抗体、去除CD4 T细胞（主要是调节性T细胞）和放射肿瘤细胞疫苗的三重治疗疗法，可以完全消除已建立的大肾癌细胞（RENCA）肿瘤，并具有持久的肿瘤特异性免疫(142)进一步表明，该途径是治疗干预的一个有希望的靶点。

PD-1与免疫病理学

许多研究指出PD-L1在限制免疫病理学中的重要作用。感染LCMV克隆13后，WT小鼠发生慢性感染，而Cd274号^−/−老鼠死了(87). 在小鼠自身免疫模型中阻断或消除PD-L1会导致与严重炎症和组织损伤相关的自身免疫加剧(61,63–66,69). 骨髓嵌合体研究表明PD-L1在非骨髓源性细胞限制效应T细胞反应和免疫病理学中发挥着重要作用。

血管内皮细胞上PD-L1的表达导致了这样一种假设，即内皮细胞上的PD-L1可能调节接触血管壁的T细胞的激活、T细胞渗入组织和/或限制免疫病理学的有害后果。PD-L1对血管内皮细胞的阻断增强CD8 T细胞体外IFN-γ生成和细胞溶解活性(143).Cd274号^−/−Pdcd1lg2型^−/−小鼠动脉粥样硬化损伤负荷严重增加，提示PD-L1在炎症性疾病中也可能发挥重要作用，血管内皮和T细胞在炎症性病变中起重要作用(144).

成纤维网状细胞（FRC）表达高水平PD-L1，在LCMV克隆13感染期间可上调PD-L1(145). 精细的共焦显微镜、电子显微镜和活体显微镜研究表明，FRC网络可以调节T细胞进入淋巴结副皮质的通路，并调节淋巴结内的运动。在LCMV克隆13感染期间，体内注射阻断PD-L1单克隆抗体可诱导CD8 T细胞介导的脾间质显著损伤，表明此途径在最小化病毒诱导的免疫病理学中起着重要作用。这些研究表明，FRC上的PD-L1可能有助于慢性感染期间病毒的持续存在。需要进一步研究以测试FRC表达PD-L1是否有助于FRC对T细胞贩运的影响。

总结性意见

PD-1:PD-L相互作用在T细胞激活、耐受和免疫介导的组织损伤中发挥着重要而多样的免疫调节作用。PD-1及其配体如何发挥其抑制作用？其最重要的功能之一是控制潜在致病性效应T细胞，然而PD-1:PD-L也可以抑制原始T细胞在淋巴结中遇到抗原时的早期激活事件。PD-1和PD-L1也在调节性T细胞上表达，并可能控制其对效应性T细胞的抑制。最近的研究表明，PD-L1和PD-L2可以通过与T细胞上的PD-1结合并将信号传递到PD-L表达细胞来双向传递信号。PD-1及其配体之间的这些双向相互作用，以及B7-1作为PD-L1的额外结合伙伴的鉴定，可能有助于解释为操纵该途径而开发的试剂所看到的看似矛盾的结果。B7-1:PD-L1相互作用的发现还揭示了PD-L1发挥其抑制功能的其他方式。

由于PD-L1和B7-1都在T细胞、B细胞、DC和巨噬细胞上表达，因此B7-1和PD-L1在这些细胞类型上存在双向相互作用的潜力。新的证据表明PD-L1对非造血细胞在介导组织耐受以及保护组织免受过度攻击效应器反应的有害后果方面具有独特而关键的作用。微生物和肿瘤似乎利用了这一途径来逃避免疫系统的根除。这些独特的功能为开发PD-1/PD-L拮抗剂以增强抗菌和抗肿瘤免疫以及激动剂以控制自身免疫性疾病和移植物排斥中的致病性T细胞提供了治疗机会。PD-1:PD-L通路的基础和治疗重要性推动了对其功能的进一步研究。

致谢

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