程序性死亡分子配體-2在哮喘氣道高反應中的作用

030000 太原，山西醫科大學第一醫院呼吸內科

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·綜述·

程序性死亡分子配體-2在哮喘氣道高反應中的作用

郭東瑾張煥萍

030000 太原，山西醫科大學第一醫院呼吸內科

【關鍵詞】支氣管哮喘；程序性死亡分子配體-2；氣道高反應性

最近幾十年哮喘的發病率大大增加，成為世界最普遍的慢性疾病之一[1-2]。過敏性哮喘是吸入過敏原后引發慢性Th2免疫反應，導致以氣道非特異刺激、慢性嗜酸性細胞氣道炎癥、杯狀細胞增生、氣道結構改變，引起氣道高反應為特點及Th2依賴的血清抗原特異性免疫球蛋白E(immunoglobulin E, IgE)和IgG1增加的慢性氣道疾病[3-4]。過敏性哮喘的氣道高反應被認為是依賴于CD4+T細胞，并且與肺部增加的Th2細胞因子有關，而T淋巴細胞的激活需要共刺激分子參與才能最終實現。程序性死亡分子配體-2(programmed death ligand-2, PD-L2)作為抑制性共刺激分子——程序性死亡分子1(programmed death-1, PD-1)的第二配體，通過與多種已知或未知的受體相互作用參與調節支氣管哮喘氣道高反應(asthma airway high reaction, AHR)及呼吸免疫耐受。現就PD-L2的結構及分布、對哮喘氣道高反應的調節作用進行總結。

一、 PD-L2來源及分布

PD-1(又稱CD279)最初是在死亡的T細胞上發現的[5]，屬于免疫球蛋白超家族B7，CD28成員。PD-1是一個相對分子量為(50-55)×103的Ⅰ型跨膜受體,其胞外區只有一個IgV樣區,缺乏細胞毒性T淋巴細胞抗原4(cytotoxic T lymphocyte antigen-4, CTLA-4)和CD28結合B7-1和B7-2的MYPPPY基序；胞質區有兩個酪氨酸信號基序，其一組成免疫受體酪氨酸抑制模體(immune receptor tyrosine-based inhibitory motif, f ITIM),另一為免疫受體酪氨酸交換模體(immuno receptor tyrosine-based switchmoti, f ITSM)。ITSM募集磷酸酶SHP-1和SHP-2,使TCR或BCR傳遞的效應信號發生去磷酸化，同時，PD-1信號降低CD28介導的信號,抑制Akt激酶磷酸化、糖代謝及Bc-lXL的表達。人PD-1基因定位于染色體2q37.3，表達于活化的T細胞、B細胞、髓系細胞和胸腺細胞中。

PD-1有PD-L1和PD-L2兩種配體, PD-L1較PD-L2的表達更廣泛，而PD-L2的親和力是PD-L1的2～6倍。PD-L1(也稱B7-H1或CD274)在鼠類T細胞、B細胞、樹突狀細胞(dendritic cells, DCs)、巨噬細胞、間充質干細胞和培養的骨髓源肥大細胞組成性表達,活化后表達增強，人PD-L1的表達水平較鼠類低。PD-L2(也稱B7-DC或CD273)定位于人9p24.2,可編碼247個氨基酸，PD-L2表達譜較窄，僅在巨噬細胞及樹突細胞上表達[6-8]。在巨噬細胞上可被IL-4和IFN-γ誘導表達，在樹突細胞上可被anti-CD40、GM-CSF、IL-4、IFN-γ、IL-12誘導表達[9]。

二 、PD-L2與AHR

PD-1及其配體可在T細胞活化、T細胞耐受及免疫介導的組織損傷中帶來不同的致病影響，并且在自身免疫性疾病的調節、各種微生物傳染病模型的免疫功能調節、腫瘤免疫及組織移植中起重要作用。多項研究表明，PD-L2在支氣管哮喘過敏性氣道反應的發展中亦扮演著重要角色[10-12]。

1. PD-L2通過iNKT細胞調節AHR: 在對哮喘小鼠模型肺樹突細胞表面PD-L2基因敲除研究中發現，PD-L2表達缺失導致肺部炎癥反應及AHR的增加,暗示肺部樹突細胞PD-L2的表達在iNKT細胞依賴的氣道炎癥的發生發展中起到保護作用。肺部炎癥反應及AHR加重是因為iNKT細胞產生了大量的IL-4，即PD-L2可抑制iNKT細胞產生IL-4。研究還發現，經卵清蛋白刺激后，小鼠肺部所有樹突細胞表面PD-L2表達增加，從未經抗原刺激小鼠中分離出肺樹突細胞與IL-4共同培養，發現其表面PD-L2表達上調，而與IFN-γ及LPS一同培養時PD-L2的表達則被抑制，提示肺部細胞因子微環境可決定PD-L2的表達形式。之前已提及，PD-L2可抑制IL-4的分泌及iNKT細胞調控的AHR，上述結果說明肺部PD-L2的表達可在TH2細胞因子主導的肺部炎癥反應過程中形成一個反饋回路，即初期可被IL-4上調表達，隨后抑制IL-4繼續產生，因此來調節哮喘的嚴重程度，在此PD-L2/IL-4循環中PD-L2的缺失可導致IL-4的增加從而加重AHR[11]。

2. PD-L2與TH9細胞分化及慢性AHR: 對于慢性過敏性哮喘，已有報道顯示IL-9基因與過敏性炎癥關系密切[13-15]，在轉基因小鼠肺部選擇性高表達的IL-9基因可導致氣道炎癥反應及嗜酸粒細胞、淋巴細胞浸潤增加[14-16]。除此之外，IL-9被發現在慢性哮喘氣道重塑的發生發展中有直接和間接的作用，并且在T細胞擴增分化、肥大細胞和嗜酸性細胞的激活、B細胞IgE生成及上皮細胞黏液分泌增加等哮喘發病機制方面均扮演著重要的角色[14,17-20]。但是可調節體內TH9細胞分化的分子尚不知。國外一項研究通過將小鼠暴露在鼻劑量的曲霉菌溶菌產物中數個星期來誘發慢性AHR模型，觀察到在第六周時，有相當數量的Th9細胞在肺部沉積，并且進一步探索了在PD-L2缺乏的小鼠中，PD-L2通路在調控Th9細胞反應及慢性AHR發展中所發揮的作用[11]。實驗結果表明，阻斷PD-L2通路后，在致敏小鼠肺部TGF-β及IL-1α水平明顯增加，從而誘導Th9細胞分化增加(與肺部炎癥反應、黏液生成及AHR的嚴重程度直接相關)。在體外試驗中，得到了與體內試驗相一致的結果，即PD-L2可負性調控Th9細胞分化。這說明，無論是在體內還是體外，PD-L2都在慢性AHR及Th9細胞分化調控中扮演著關鍵角色，這可能為炎癥及過敏反應適應性免疫調節提供新的思路。試驗中還發現，在PD-L2缺乏的致敏小鼠肺部IL-9的濃度水平及疾病的嚴重程度均增加，在慢性過敏原暴露過程中，PD-L2缺乏的小鼠死亡率大大增加。經IL-9抗體治療后，足以防止死亡的發生，并且可大大緩解疾病癥狀，同時對照組小鼠體內使用IL-9抗體后也可減少輕AHR、肺部炎癥反應及黏液分泌。但是，與對照組相比，或許是因為IL-17a的存在(可調節部分肺部炎癥及功能)，中和IL-9并不能完全消除氣道炎癥及AHR。

最近有報道稱PD-L2在調節急性AHR中扮演著重要角色[10]，為了證明PD-L2是否對過敏原引起的慢性AHR發展也起作用，作者比較了慢性曲霉菌暴露所致AHR的PD-L2-/-小鼠及對照小鼠的AHR發展情況，結果顯示在PD-L2-/-小鼠的肺泡灌洗液中巨噬細胞及淋巴細胞數量大大增加。為了評估肺部炎癥水平，作者通過量化氣道上皮的厚度及炎癥和杯狀細胞的數量，發現PD-L2-/-小鼠的炎癥程度、細胞浸潤及黏液生成都明顯高于對照組。上述結果說明，在慢性過敏原暴露下，PD-L2可調節AHR及肺部炎癥的嚴重程度[11]。此研究初次揭示了在慢性過敏原暴露模型體內Th9細胞的分化情況，證明了Th9細胞與病原體相關過敏性哮喘的發展有關。而且，進一步證實共刺激分子PD-L2通常以負性調節的角色直接和間接影響Th9細胞的分化過程。這將為慢性過敏性哮喘治療策略的發展提供重要思路。

3. PD-L2與IL-12水平及AHR： 在體內，DCs是肺部提呈抗原的主力，在致病性或保護性T細胞反應中都扮演著關鍵的角色[21]。有研究顯示，過敏原被髓樣樹突細胞(myeloid dendritic cells, mDCs)提呈后不僅可促使幼稚小鼠發生AHR[21-22]，還可加重已致敏小鼠的AHR[23]，而被類漿樣樹突細胞 (plasma cell like dendritic cells, pDCs)提呈后卻可預防AHR的發生[24]，并限制已致敏小鼠的過敏性炎癥反應[25]。除此之外，DCs還可以通過偏移T細胞因子的產生來影響過敏原誘導的AHR，而肺部mDCs也可產生高濃度水平的IL-23，并與Th2/Th17因子增殖有關，上述結果最終導致嚴重AHR的發生[21,26]。DCs上所表達的共刺激分子的類型同樣也可以調控T細胞發展，例如共刺激分子CD80、CD86、OX40L的表達可促進過敏性疾病的發展[27-29]，而ICOS-L的表達可誘導調節性T細胞的產生，促進吸入性免疫耐受[30]。因此，DCs可通過其亞型特點及細胞因子分泌、共刺激分子的表達來調控T細胞反應。另一種DCs調節T細胞反應的途徑是通過其表面表達的PD-1家族實驗的。一般來講，PD-1可抑制T細胞激活，但PD-1/PD-L軸在調節過敏性哮喘中的角色仍不確定，一些研究顯示其有保護氣道的作用[10,25,31-33]，而有的研究結果卻與之相反。

國外研究顯示，經屋塵螨刺激的小鼠肺部多種細胞表面可檢測到PD-L2的表達，包括肺泡巨噬細胞AMs、炎癥性DCs、髓樣DCs及中性粒細胞，但mDCs上PD-L2的表達率較其他細胞明顯增高，高達15%,而其他類型細胞僅為3%，說明肺部mDCs是PD-L2表達的主要載體[12]。該研究還探索了PD-L2表達是否與哮喘的嚴重程度有關，結果顯示,與對照組相比，嚴重哮喘組PD-L2的表達大大提高(P<0.05)，而且，PD-L2的表達在對照組及輕度哮喘組僅有升高的趨勢(P=0.07)。為了證明PD-L2在小鼠AHR中的作用，作者用屋塵螨制造小鼠AHR模型，經使用PD-L2單抗后，AHR的病程發展大大緩解。鑒于PD-L2是PD-1的配體之一，但又無法排除PD-L2增加哮喘嚴重程度是通過與PD-1的相互作用，因此作者使用一種可阻斷PD-1/PD-L2通路的抗體作用于AHR小鼠模型，結果顯示此抗體對屋塵螨誘導的AHR沒有任何影響。說明PD-L2與PD-1以外的受體具有相互作用來調節AHR的嚴重程度。除此之外，作者還發現阻斷PD-L2后，對Th2/Th17因子(IL-4、IL-5、IL-13、IL-17A)的增殖無任何影響，但血清中IL-12的濃度水平顯著增加，因IL-12可限制過敏原誘導AHR的發展，所以血清中增加的IL-12或許可以解釋PD-L2-/-小鼠中緩解的AHR。為了證明這個假設，作者在PD-L2-/-的小鼠中使用IL-12單抗，結果顯示使用IL-12單抗與未使用之前的結果相對抗，即同時給予PD-L2及IL-12單抗后的AHR與對照組相比無顯著差異，而單獨使用IL-12單抗對屋塵螨誘導的小鼠AHR無影響。說明PD-L2在不影響Th2/Th17因子的前提下通過調節IL-12的濃度水平來調控AHR[12]。

支氣管哮喘是由多種細胞成分及細胞組分參與的慢性氣道炎癥性疾病，目前主要認為與Th1/Th2細胞分化失衡有關。PD-L2可通過調節多種細胞因子(IL-4、IL-9、IL-12)的生成來調控肺部氣道炎癥反應及AHR，對哮喘發病機制的認識邁上了一個新的臺階，也為哮喘的治療提供了新靶點。

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(本文編輯：王亞南)

郭東瑾，張煥萍. 程序性死亡分子配體-2在哮喘氣道高反應中的作用[J/CD]. 中華肺部疾病雜志： 電子版， 2015， 9(1)： 92-94.

(收稿日期：2015-05-16)

中圖法分類號：R563

文獻標識碼：A

通訊作者：張煥萍， Email: Zhp326@163.com

DOI：10.3877/cma.j.issn.1674-6902.2016.01.026