抑制性受体TIGIT与慢性HBV感染中免疫紊乱的关系

周玉霞, 王彩红,, 姚晓文, 王 蓉, 郑晓凤, 于晓辉, 张久聪

1 甘肃中医药大学第一临床医学院, 兰州 730030; 2 中国人民解放军联勤保障部队第九四〇医院消化内科, 兰州 730050; 3 兰州大学第二医院消化内科, 兰州 730030

乙型肝炎是由HBV引起的一种以肝脏病变为主的传染病。慢性乙型肝炎(CHB)可导致肝硬化以及肝癌,使用当前药物只有不到10%的CHB患者可以实现“功能性治愈”[1]。CHB的致病机制十分复杂,机体免疫状态在其中扮演了重要角色,持续HBV感染所导致的免疫紊乱被认为是导致病程慢性化并进一步发展的关键环节,对HBV的特异性免疫反应功能障碍是CHB患者的典型表现,因此,调节宿主免疫系统以增强特定的细胞免疫反应可能有助于清除HBV。阻断抑制性受体可一定程度恢复宿主免疫功能,是近年来慢性病毒感染免疫治疗的新方向。新型抑制性受体——T淋巴细胞免疫球蛋白和免疫受体酪氨酸抑制性基序结构域(T-cell immunoglobulin and immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif domain,TIGIT)与慢性感染性疾病密切相关,TIGIT的上调使多种免疫细胞功能衰竭,尤其是效应T淋巴细胞杀伤作用的减退严重影响了病毒的清除,因此,TIGIT有望成为治疗慢性HBV感染的潜在靶点[2]。本文就TIGIT与慢性HBV感染中免疫紊乱的相关性研究进展进行简要综述。

1 抑制性受体所介导的免疫紊乱

机体的免疫反应在抗HBV感染中发挥重要作用,决定了HBV感染人群的临床转归[3]。先天性免疫作为宿主抗病毒感染的第一道防线,一旦被激活就能在早期产生较好的抗病毒效应并诱导强大的适应性免疫反应。通常,当病原体相关分子模式分子结合模式识别受体时即启动有效的先天免疫反应,从而刺激趋化因子和促炎细胞因子的产生以及先天免疫细胞的激活,初步清除病毒[4]。适应性免疫是有效控制病毒感染的关键,可激活抗原特异性免疫应答和持续的免疫记忆。在抗原递呈细胞的刺激下,HBV特异性CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞被激活,分泌杀伤性细胞因子并诱导细胞毒性T淋巴细胞反应,以清除HBV感染的肝细胞。此外,滤泡辅助性T淋巴细胞促进B淋巴细胞分化为浆细胞,浆细胞能够产生HBV特异性抗体[5]。因此,绝大部分的成年人感染HBV都因其强大的免疫反应及保护性抗体的产生而表现为自限性和一过性肝炎。

然而,在所有感染HBV成年患者中,仍存在不到5%的患者在急性感染的情况下无法清除病毒,并发展为慢性HBV感染。病毒在宿主体内引起的多种免疫紊乱是HBV感染慢性化并导致病程进一步发展的重要环节[6-7]。在慢性HBV感染期间,CHB患者外周血免疫细胞功能紊乱,NK细胞和T淋巴细胞功能受损,尤其是病毒特异性T淋巴细胞出现严重的功能耗竭,效应CD8+T淋巴细胞增殖、分泌IFNγ、IL-2、TNFα、颗粒酶或穿孔素的能力显著降低,严重影响病毒的清除[8]。研究[5]表明,抑制性受体与肿瘤免疫、慢性病毒感染、先天和获得性免疫疾病的进展有关,在病毒持续存在的情况下,抗原的刺激可导致抑制性受体上调使免疫细胞耗竭从而导致细胞功能明显减弱。在HBV感染患者T淋巴细胞表面有多种抑制性受体上调,如PD-1、CTLA-4、Tim-3等,抑制性受体可通过与被感染细胞表面的多种配体相结合,激活免疫细胞内部负性刺激信号,从而抑制细胞活化和促炎性细胞因子的分泌,与此同时还能与其他抑制性受体协同发挥抑制免疫的作用,而阻断抑制性受体可以诱导T淋巴细胞和B淋巴细胞效应不同程度的改善[5,9]。因此,抑制性受体可能是恢复免疫细胞功能,重建有效免疫应答,阻止HBV感染慢性化的突破点。

2 TIGIT概述

TIGIT是一种新型的抑制性受体,广泛表达于活化的T淋巴细胞、NK细胞、记忆T淋巴细胞、卵泡Th细胞和调节性T淋巴细胞(Treg)的细胞表面[10],可通过与多种配体结合参与免疫调控。TIGIT由一个免疫球蛋白可变区(IGV)、一个I型跨膜区和一个带有免疫受体酪氨酸抑制性基序(ITIM)和免疫球蛋白酪氨酸尾(ITT)样基序的细胞质尾部组成[10],TIGIT的胞质尾巴启动了抑制性信号级联反应。已有研究[11]报道,小鼠TIGIT抑制信号可以被ITIM或ITT样基序残基触发,而在人类中主要由ITT样基序介导抑制信号。

TIGIT有多种配体,包括脊髓灰质炎受体(poliovirus receptor,PVR,又称Necl-5或CD155)、结合素2(nectin cell adhesion molecule 2,Nectin-2,又称CD112)、结合素3(nectin cell adhesion molecule 3,Nectin-3,又称CD113)和结合素4(nectin cell adhesion molecule 4,Nectin-4,又称PVRL4),TIGIT与PVR高亲和力结合,与Nectin-2和Nectin-3低亲和力结合。TIGIT的相关受体CD96同样是抑制性受体,表达于T淋巴细胞和NK细胞表面,与配体PVR和CD111结合发挥抑制抗肿瘤和抗感染的免疫作用[12]。而TIGIT的竞争性受体CD226表达于T淋巴细胞、NK细胞、B淋巴细胞、树突状细胞(dendritic cells,DC)等免疫细胞表面,与TIGIT共同竞争配体PVR和CD112,调节NK细胞IFNγ的分泌,促进成熟DC的增殖,增强CD8+T淋巴细胞的杀伤作用,从而起到促进免疫的作用[13]。TIGIT、CD226和CD96都可通过与CD155相互作用发挥免疫调节作用,但CD155对TIGIT的亲和力强于CD226或CD96,提示TIGIT抑制信号起主导作用[14]。

3 TIGIT在慢性HBV感染中的作用机制

3.1 TIGIT介导的免疫紊乱 已有研究证明了TIGIT在慢性HBV感染中对免疫细胞的影响。首先,TIGIT的表达抑制NK细胞的杀伤功能。CHB免疫控制携带者NK细胞表面TIGIT的表达上调,而TIGIT的表达与NK细胞功能呈负相关,TIGIT-NK细胞较TIGIT+NK细胞具有更强的IFNγ分泌能力、脱颗粒活性和细胞毒作用,且细胞凋亡率较低。研究人员通过用抗TIGIT单克隆抗体阻断TIGIT通路可增强NK细胞功能,而用TIGIT Fc和CD155 Fc嵌合蛋白激活TIGIT通路可下调NK细胞功能[15]。其次,TIGIT可介导T淋巴细胞功能耗竭。慢性HBV感染者T淋巴细胞表面TIGIT的表达也显著增加,TIGIT在CD4+T淋巴细胞上的表达提示TIGIT除了抑制CD8+T淋巴细胞功能效应外,对CD4+T淋巴细胞在改变细胞因子平衡方面也具有特殊的调节作用[16]。在体外实验中,TIGIT+CD8+T淋巴细胞在HBV多肽刺激后细胞因子的分泌明显减少,而该细胞群在阻断TIGIT信号通路后,IL-2以及IFNγ的分泌显著增加,说明抗TIGIT单克隆抗体可以逆转T淋巴细胞衰竭,恢复部分HBV特异性CD8+T淋巴细胞免疫应答。研究表明慢性HBV感染者T淋巴细胞幼稚亚群、记忆亚群、中间亚群和效应亚群的TIGIT表达均显著高于健康组,其中,TIGIT在效应T淋巴细胞亚群中的表达最高,提示TIGIT主要作用于效应T淋巴细胞来阻碍病毒的清除[16]。另外,在HBV动物模型中,Treg被证明抑制了HBV特异性CD8+T淋巴细胞的细胞毒性以及IFNγ、TNFα的分泌[17]。而Treg可以通过TIGIT诱导纤维蛋白原样蛋白2(Fgl2)的分泌来抑制促炎性Th1反应及促炎性细胞因子IL-12的分泌,还通过Treg和DC之间的TIGIT-CD155相互作用增加DC分泌的IL-10,从而抑制T淋巴细胞活化。在供体为野生型小鼠,宿主为HBsAg转基因(HBs-Tg)小鼠的共生模型中,研究人员发现宿主的CD25+Foxp3+Treg上表达更多的抑制性受体,特别是PD-1和TIGIT的表达,这提示HBsAg特异性CD8+T淋巴细胞免疫功能的丧失可能与宿主Treg高水平表达PD-1和TIGIT而具有更强的抑制功能有关[18]。TIGIT的敲除诱导T-bet介导的IFNγ分泌,同时还降低了IL-10的分泌,而阻断CD226信号后TIGIT敲除诱导的效应消失,说明与CD226拮抗竞争是TIGIT抑制免疫功能的另一种可能机制。此外,TIGIT能直接与CD226顺式结合损害了CD226形成同源二聚体的能力,从而抑制CD226的激活[19]。因此,TIGIT在慢性HBV 感染所导致的免疫紊乱方面发挥了重要作用。

3.2 TIGIT参与慢性HBV的病程发展 HBV相关肝细胞癌(HCC)通常被认为是一种与炎症相关的癌症,由于长期暴露于HBV和肿瘤抗原从而引发多种抑制性受体上调引起免疫细胞功能紊乱,使慢性HBV感染逐步发展为HCC(图1)[20]。在肝癌进展的早期和中期,HBs-HepR小鼠模型阻断TIGIT促进了TNFα和IFNγ的分泌,增加了肿瘤中CD8+T淋巴细胞的数量,恢复了CD8+T淋巴细胞的功能,进而阻止了HBs-HepR小鼠HCC的发展,说明TIGIT通过相关免疫抑制途径促进HBV相关HCC进展。在慢性HBV病程发展过程中,TIGIT还与其他抑制性受体发挥协同作用[21]。在乙型肝炎相关HCC患者中,CD8+T淋巴细胞表达TIGIT的同时还表达PD-1、CTLA-4、LAG-3等抑制性受体[22],说明患者可能有着更严重的免疫衰竭。Liu等[23]对来自CHB、HBV相关肝硬化和HBV相关HCC患者的外周血进行分析发现:(1)HBV相关HCC患者的CD4+和CD8+T淋巴细胞上PD-1和TIGIT的共同表达增加。(2)PD-1/TIGIT双阳性CD8+T淋巴细胞的频率与肿瘤的进展(包括肿瘤的侵袭、复发和死亡)呈正相关。(3)HBV相关HCC患者外周血中PD-1/TIGIT双阳性CD8+T淋巴细胞呈现功能和转录耗竭特征。相比PD-1/TIGIT单阳性T淋巴细胞,PD-1/TIGIT双阳性CD8+T淋巴细胞分泌更少的IFNγ和TNFα,PD-1/TIGIT双阳性CD8+T淋巴细胞上膜联蛋白V(Annexin V)和CD95表达显著增加,使PD-1/TIGIT双阳性CD8+T对凋亡高度敏感,而过度的细胞凋亡可导致HCC中T淋巴细胞的减少。PD-1/TIGIT双阳性细胞群中T-BetdimEomeshi

细胞百分比增多,加剧了CD8+T淋巴细胞的耗竭。Liu等认为高水平的PD-1/TIGIT双阳性CD8+T淋巴细胞预示着HBV相关HCC患者预后不良。此外,对HBV相关HCC患者TIGIT和TIM-3在NK细胞上的共表达研究,也发现TIGIT+TIM-3+NK细胞参与了NK细胞的功能衰竭,使NK细胞杀伤功能减弱、细胞因子分泌减少和增殖功能降低,与乙型肝炎患者的病程进展密切相关[24]。

3.3 TIGIT的临床前景 研究人员将TIGIT与患者临床指标进行分析,发现CHB患者外周血中CD4+和CD8+T淋巴细胞表面TIGIT的表达与肝脏炎症以及病毒载量呈正相关[25]。此外,还有研究发现TIGIT基因在HBV相关HCC患者瘤内区域的表达也高于癌旁区域,更重要的是,随着肿瘤细胞分化程度从高到低变化,TIGIT在肝癌组织中的表达逐渐增加[26],因此,TIGIT可作为慢性HBV感染者预后不良的检测指标。实现慢性HBV“功能性治愈”的关键是增强HBV特异性免疫,与其他抑制性受体相比,阻断PD-1对于增强CHB患者T淋巴细胞功能是最有效的,但对恢复HBV特异性CD8+T淋巴细胞功能的作用却有限[27-28]。研究[28]表明PD-L1阻断仅在耗竭水平较低的患者中增强了HBV特异性CD8+T淋巴细胞的应答,但在耗竭水平较高的患者中阻断PD-L1的效应消失。在人类免疫缺陷病毒和猴免疫缺陷病毒中,高表达TIGIT和PD-1的病毒特异性CD8+T淋巴细胞功能失调,阻断TIGIT或与抗PD-L1单克隆抗体联合阻断恢复了病毒特异性CD8+T淋巴细胞免疫应答[29]。在HCC相关实验中TIGIT被证明实现了更积极的抗肿瘤免疫反应,与单一PD-1阻断剂相比,TIGIT/PD-1体外共阻断剂改善了肿瘤浸润CD8+T淋巴细胞的增殖、细胞因子分泌和细胞毒作用[30]。由此判断联合阻断TIGIT和PD-1可弥补单一阻断PD-1的不足从而加强宿主免疫恢复,TIGIT/PD-1联合阻断可作为未来CHB免疫治疗的干预措施。但宿主的免疫反应是一把双刃剑,在HBV感染过程中,它还可以通过破坏病毒感染的细胞来防御感染,同时诱发肝炎和加重肝损伤,TIGIT作为抑制性受体可通过下调免疫细胞的功能使宿主免受病毒过度诱导的免疫损伤。在其他研究中发现阻断TIGIT或TIGIT缺乏可破坏HBs-Tg小鼠CD8+T淋巴细胞对病毒抗原的耐受性,导致慢性肝炎和纤维化。值得注意的是,对阻断TIGIT的HBs-Tg小鼠中进行HBsAg疫苗免疫,以激活CD8+T淋巴细胞免疫的方式,导致了HCC的发展[31]。所以TIGIT在慢性HBV感染中的调节机制仍存在争议,但这并不排除TIGIT在患者不同免疫状态下发挥了不同的作用。

4 结语与展望

CHB是一种全球性的公共卫生威胁,全球约有2.57亿人受到影响。CHB治疗的主要目标是根除HBV或抑制HBV的复制,尽管目前在治疗慢性HBV感染的抗病毒药物方面取得了进展,但很难完全清除该病毒。阻断抑制性受体在慢性HBV感染免疫重建方面显示出了潜在的效果,有望成为HBV治愈的新途径。TIGIT作为近年来新发现的抑制性受体,与慢性HBV感染密切相关,TIGIT的上调使多种免疫细胞功能衰竭,尤其是效应T淋巴细胞杀伤作用的减退严重影响了HBV的清除,TIGIT还可以与其他抑制性受体发挥协同作用,促进慢性HBV病程发展。相关文献已报道了TIGIT和PD-1在HBV相关HCC中的作用机制,在CHB患者中,TIGIT和PD-1又是导致HBV感染免疫紊乱的关键成分,因此,阻断TIGIT或与抗PD-1/PD-L1单克隆抗体联合阻断在CHB的治疗中显示出了广阔前景。但由于目前TIGIT与慢性HBV感染相关研究较少,TIGIT具体的作用机制尚不明确,仍需进一步探究以阐释TIGIT与CHB免疫紊乱之间的关系,从而为TIGIT成为CHB治疗靶点提供理论依据。

利益冲突声明:本文不存在任何利益冲突。

作者贡献声明:周玉霞负责课题设计,撰写论文;王彩红、姚晓文、王蓉、郑晓凤参与修改论文;张久聪、于晓辉负责拟定写作思路,指导撰写文章并最后定稿。