张晓冬 综述 吴灿辉 审校

DOI：10.3969/j.issn.1006-298X.2025.05.013

[作者单位] 苏州大学附属儿童医院儿科临床研究所(苏州, 215003)

摘 要 肾病综合征是以大量蛋白尿为特征的临床综合征,其全球发病率持续上升,当前治疗主要依赖糖皮质激素及免疫抑制剂,但部分患者易出现激素抵抗或复发。足细胞损伤是肾病综合征蛋白尿产生的核心机制。近年来,免疫检查点分子 B7-1(CD80)和程序性细胞死亡蛋白-配体1(PD-L1)在足细胞中的功能备受关注,尤其是二者在足细胞表面发生的顺式结合关注度与日俱增,本文通过系统阐述B7-1和PD-L1的分子基础、作用机制、顺式结合反应机制及相关靶向治疗的研究进展,为肾病综合征的精准免疫治疗提供崭新视角,推动相关机制研究向临床应用转化。

关键词 肾病综合征 免疫检查点分子 B7-1 程序性细胞死亡蛋白- 配体1 顺式结合

The crosstalk of B7 homolog 1 and programmed death-ligand 1 in podocyte injury

ZHANG Xiaodong,WU Canhui

Pediatric Clinical Research Institute,  Children’s Hospital of Soochow University, Suzhou 215003, China

ABSTRACT Nephrotic syndrome (NS) is a clinical syndrome characterized by massive proteinuria. With its global incidence steadily rising, current therapeutic strategies primarily rely on glucocorticoids and immunosuppressants. However, a subset of patients is prone to developing steroid resistance or experiencing disease relapse. Podocyte injury represents the core mechanism underlying proteinuria in NS. In recent years, significant attention has focused on the functions of immune checkpoint molecules B7-1 and PD-L1 in podocytes, with growing interest in their cis-interaction on the podocyte surface. This review systematically elaborates on the molecular basis, mechanisms of action, cis-interaction mechanisms, and recent advances in targeted therapies related to B7-1 and PD-L1. It provides novel insights into precision immunotherapy for NS, thereby facilitating the translation of mechanistic research into clinical applications.

Key words nephrotic syndrome   B7 homolog 1   programmed death-ligand 1   cis-interaction

肾病综合征(NS)以大量蛋白尿、低蛋白血症、水肿和高脂血症为特征,在全球范围内显著增加疾病负担[1]。足细胞损伤是产生蛋白尿并造成NS的核心病理改变[2]。足细胞不仅参与免疫反应,还在肾小球损伤中发挥重要作用[3]。动物模型中可见足细胞损伤标志物表达异常、骨架重构和裂孔隔膜破坏,最终导致蛋白尿和肾小球硬化[4-5]。目前NS的治疗主要依赖糖皮质激素和免疫抑制剂,针对下游炎症反应或非特异性免疫抑制,作用靶点并非足细胞本身。这些药物虽能一定程度上减轻蛋白尿,却难以直接干预足细胞损伤的核心机制,更无法有效促进足细胞的修复与再生,且约30%患者会出现药物抵抗或复发,尤其在局灶节段性肾小球硬化(FSGS)和微小病变(MCD)中更为常见。传统治疗策略的局限性凸显了深入研究足细胞损伤机制并开发相应新疗法的重要意义。

近年来,B7家族免疫检查点分子在肾脏疾病中的作用日益受到关注。免疫检查点分子B7-1(CD80)在损伤足细胞中表达上升,其尿液水平与肾小球损伤程度相关,为疾病机制提供了新视角[5-6]。同时,程序性细胞死亡蛋白-配体1(PD-L1)/程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)信号通路在足细胞中的作用也逐渐明确。研究表明,抗PD-1抗体可改善FSGS小鼠的蛋白尿和足细胞数量[7-8]。最新发现的PD-L1与B7-1间“顺式结合”,与传统反式结合(即配体-受体在不同细胞间相互作用)不同,其发生于同一细胞膜表面的两个分子之间。这种独特的结合方式直接竞争并阻断B7-1与T细胞上抑制性受体细胞毒性 T 淋巴细胞相关抗原4(CTLA-4)的结合,削弱了免疫抑制信号,为开发靶向阻断特定致病通路(如足细胞损伤)、而不影响全身性免疫监视的“精准免疫疗法”提供了革命性思路[9-10]。本文将系统梳理 B7-1与 PD-L1的分子特征、作用通路及顺式结合机制,并综述相关靶向治疗的研究进展,为NS精准免疫治疗提供新方向。

B7-1的分子特性及足细胞损伤机制

分子结构与功能 B7-1表达于多种免疫细胞表面,是重要的免疫检查点分子,属于免疫球蛋白超家族,其包含典型的IgV和IgC结构域,这些结构在免疫细胞间传递信号时起关键作用[11]。B7-1可与T细胞表面受体CD28或CTLA-4结合,参与传递共刺激或共抑制类信号[5]。近年研究表明,在一些非免疫细胞(如足细胞),B7-1也有着丰富表达和重要功能,这种跨细胞类型的表达方式给研究肾脏疾病的发生及治疗方法提供了全新思路[6]。

损伤足细胞中的表达 研究显示,B7-1在损伤的足细胞中表达升高[12],在阿霉素模型中通过转录组法和生物学检测等方法发现,B7-1可通过β-catenin信号转导在足细胞损伤中发挥重要作用,并与肾小球的损伤程度密切相关[5]。但B7-1在足细胞中的表达水平存在争议,有实验使用脂多糖或者阿霉素处理原代培养足细胞,未能发现B7-1分子在mRNA和蛋白层次上的表达[6, 13],这些差异反映出B7-1表达调控的复杂性。

介导足细胞骨架重构的通路 B7-1通过多途径信号转导通路参与足细胞骨架重构的过程。研究发现,B7-1可通过热休克蛋白90αβ亚型家族成员b1分子伴侣将信号传递β-catenin介导足细胞损伤[5]。在足细胞损伤过程中,B7-1与单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、组织蛋白酶L等介质共同构成复杂的交叉调控网络[14]。同时,B7-1可以通过影响PI3K/AKT/mTOR信号通路参与足细胞凋亡的调控中去[15]。三条通路最终汇聚于对足细胞骨架结构和黏附功能的破坏。这些发现提示,B7-1可作为多重效应性分子在足细胞损伤和凋亡的调节中发挥重要作用,其信号通路的异常活化最终导致了足突融合和蛋白尿产生[16-17]。

PD-L1的生物学特性和功能

PD-L1的结构与PD-1/PD-L1经典通路 PD-L1属于跨膜糖蛋白,是B7免疫共刺激分子家族的一员,含细胞外的IgV以及IgC结构域,通过跨膜区与细胞内短尾相连,在经典免疫调节通路当中,不同来源的PD-L1(如足细胞、树突状细胞)可同T细胞表面PD-1受体结合,传达抑制信号并负调控T细胞活化[18]。研究表明,PD-1结合PD-L1时可降低T盒21(T-bet)及干扰素γ(IFN-γ)的表达[19],狼疮肾炎动物模型中发现PD-L1抗体可减轻肾脏病理损伤[18]。另有研究显示,肾脏组织中PD-L1的表达水平与肾脏疾病严重程度呈正相关[20],为探索肾脏病发病机制及新的治疗手段提供崭新方向。

PD-L1在足细胞中的非经典表达 单细胞RNA测序分析发现,衰老小鼠的足细胞中PD-1及配体PD-L1/PD-L2的表达均有明显提升[7],人类肾小球微解剖方面的研究显示,随着年龄增长,PD-1转录也有所上升,这种情况与肾小球滤过率降低及节段性肾小球硬化程度相关,且体外实验观察到PD-1的过量表达引发永生化小鼠足细胞出现死亡和衰老相关分泌表型[7-8]。免疫组化研究发现,通过抗PD-1抗体治疗可使足细胞寿命延长,且不对其他肾小球细胞产生明显影响[7]。这些研究表明,PD-L1与PD-1在足细胞中共同构成了 “细胞自主性”信号通路,其功能独立于传统免疫监视系统,专职调控足细胞自身的存活与衰老。

PD-L1对足细胞凋亡与炎症反应的调控 PD-L1通过多种机制参与足细胞损伤的调控,其在足细胞稳态中的作用可从直接与间接两个途径阐释。在FSGS模型中,阻断PD-L1信号可降低蛋白尿水平并增加足细胞数量[7]。在分子机制上,PD-1信号激活可诱发足细胞衰老和死亡表型的分泌,而中和性抗PD-1抗体能有效逆转该过程[8],表明PD-L1/PD-1信号轴对足细胞存活具有直接调控作用。此外,PD-L1亦通过免疫调节与代谢通路间接影响足细胞功能:一方面,表达于髓源性抑制细胞(MDSC)的PD-L1可增强免疫抑制活性,改善自身免疫反应[18,21];另一方面,在糖尿病肾病中,PD-L1还可通过调控瞬时受体电位阳离子通道亚科C成员6(TRPC6)/钙蛋白酶(calpain)通路影响足细胞自噬过程[22]。研究说明,PD-L1在足细胞稳态维持中发挥着重要且多面的作用[23]。

B7-1/PD-L1顺式结合及其分子机制

跨膜蛋白顺式结合 近年来研究发现,PD-L1可与B7-1在同一细胞表面发生顺式结合,打破了传统观点认为的免疫检查点分子间只能跨细胞产生作用的观点(图1)[9]。实验发现,天然的PD-L1和B7-1可在同一细胞膜表面上形成物理结合[24]。这种方式只有在PD-L1处于柔性构象时才可与B7-1产生强结合[24]。晶体结构分析发现,PD-L1可通过11个氨基酸组成的柔性茎区发生弯曲,实现和B7-1的空间接触[9]。这些研究为理解此类互作在特定细胞(如足细胞)表面的发生机制提供了关键基础。

图1  B7-1和PD-L1的传统及顺式相互作用模型

PD-L1:程序性细胞死亡蛋白-配体1;PD-1:程序性细胞死亡蛋白 1

柔性茎区的空间调控 PD-L1的柔性茎区是其可以与 B7-1顺式结合的重要元件,该区域使 PD-L1分子可在细胞膜平面上进行构象调整[9]。当PD-L1处于伸展状态时,该结合域可跨过约 10 nm 的距离与邻近的B7-1分子相互作用,说明只有在PD-L1和B7-1位于同一细胞膜表面时才可形成稳定复合物[24]。分子动力学模拟的观察发现,PD-L1的柔性茎区构象变化可动态影响PD-L1与B7-1的结合亲和力[9],这种性质可能参与到调控足细胞表面免疫检查点网络的动态平衡中。

竞争性结合特征 PD-L1与B7-1的顺式结合表现出明显的竞争性结合特征。研究发现,PD-1和B7-1可竞争性结合PD-L1[24],PD-L1与B7-1的复合物形成可破坏PD-L1与PD-1的结合,从而抑制PD-1介导的T细胞抑制功能[23]。同时,研究发现,PD-L1和B7-1的顺式结合可干扰B7-1与CD28或CTLA-4的相互作用通路[25]。实验证实,PD-L1转染的细胞不与B7-1转染的细胞结合,与传统的跨细胞作用模式形成鲜明对比[9]。PD-L1和B7-1顺式结合的竞争性结合特征在足细胞损伤中可能产生双重调控效应:一方面,通过阻断PD-1/PD-L1通路抑制T细胞的功能(间接影响足细胞免疫微环境);另一方面,可能通过干扰B7-1/CD28-CTLA-4通路影响共刺激信号的传导。而后者除间接调控T细胞活化外,还可直接影响足细胞功能,例如B7-1与CD28/CTLA-4结合受阻后,可能改变其介导的细胞内信号(如β-catenin通路),从而参与足细胞损伤或修复过程[23,25]。

B7-1/PD-L1顺式结合在NS中的作用

研究发现,B7-1与PD-L1在同一细胞的表面发生顺式结合需要PD-L1通过柔性连接区进行空间弯曲实现[9,26]。B7-1表达上调时,其通过与PD-L1的顺式结合,空间阻碍PD-L1与PD-1的相互作用,从而竞争性地抑制PD-1/PD-L1信号通路;同时,B7-1与PD-L1的复合物也改变了B7-1的构象或膜表面分布,进而干扰其与CD28的结合能力。这种特殊的结合模式在足细胞损伤过程中形成了动态调节网络:其调节强度与方向(抑制或激活)取决于B7-1/PD-L1的相对表达水平、空间构象及与其他膜受体(如PD-1和CD28)的竞争关系,从而实现对下游信号通路的实时、可塑调控[9]。阿霉素肾病模型的研究发现,B7-1转基因的足细胞显示出显著的转录组学改变,该改变提示顺式结合可能通过影响足细胞骨架相关基因(如nephrin、podocin、synaptopodin )的表达来影响足细胞屏障功能[23]。同样,临床研究也发现尿液B7-1水平与足细胞损伤和肾小球损伤程度呈现正相关,表明B7-1分子可能是足细胞屏障功能完整性的生物标志物[23,27],提示B7-1的上调可能与足细胞损伤有关。临床实验发现,抗PD-1抗体可明显改善FSGS小鼠模型的蛋白尿水平,同时增加足细胞的数量[7-8]。进一步研究发现,PD-1信号通路表达上调可诱导足细胞衰老和死亡相关分泌表型,而阻断该通路可逆转这一过程[8]。肿瘤相关研究发现,PD-L1与B7-1的顺式结合可阻止B7-1和CD28结合,从而抑制T细胞活化[28]。狼疮肾炎和FSGS等肾脏疾病可能存在着类似机制[1, 27]。因此,进一步研究肾脏疾病中的B7-1/PD-L1的顺式结合的作用和机制为肾脏疾病的治疗策略优化提供了新的方向。

靶向治疗策略的开发与转化

B7-1特异抑制剂的设计与评估 临床研究发现,尿液中B7-1水平升高和足细胞及肾小球损伤程度呈正相关,为推进B7-1特异性抗体的开发提供了理论基础[5]。有报道曾提出,阿巴西普作为B7-1阻断剂用于NS的治疗,可以获得部分或完全缓解[29],但也有研究未能发现阿巴西普诱导蛋白尿缓解的成效,提示需要更精准靶向B7-1的治疗策略[4]。阿霉素肾病模型的B7-1转基因研究显示出其诱导足细胞损伤和肾小球硬化的复杂作用,为后续改进以B7-1为靶点的治疗策略提供了基础[5]。

PD-L1调节剂肾脏保护的潜力 PD-L1在肾脏保护中展现出重要作用,相关研究发现,抗PD-1抗体可改善足细胞的状态,在FSGS的幼年小鼠模型中,抗PD-1抗体可降低蛋白尿水平,增加足细胞数量[7],而阻断PD-1信号可使老年小鼠足细胞衰老和死亡相关分泌表型得到逆转[8]。

顺式结合阻断剂 PD-L1和B7-1的结合途径能竞争性阻止PD-L1和PD-1,及B7-1和CD28的结合[9]。在肿瘤研究中,PD-L1的表达量远超B7-1,通过阻断PD-L1,解除与B7-1的顺式结合,进而可助力T细胞启动[28]。此机制也许同样存在于肾脏疾病的免疫调节。研究发现,只有当PD-L1处于柔性状态时,才能和B7-1实现强结合,而可溶性PD-1和B7-1会竞争性地参与PD-L1的结合,且这种顺式结合只在同一细胞表面出现,使得特异性阻断剂的开发充满挑战[9],在肿瘤研究中,双特异性抗体可同时靶向 B7-H3(CD276)和 PD-L1[27],在肿瘤治疗中展现出协同效果,为研发靶向B7-1/PD-L1的双特异性抗体提供了参考价值。未来需进一步就PD-L1和B7-1顺式结合的结构基础开展研究,选择性开发特异性抑制剂。

当前局限性与未来方向

动物模型与人类疾病的转化差异 现有研究显示,动物模型中观察到的B7-1表达模式与人类实际情况存在显著差异。在目前的小鼠模型研究中,使用抗B7-1抗体未能检测到足细胞表面B7-1的明显表达,其阳性信号仅见于浸润的免疫细胞中[16]。这一发现与临床研究形成鲜明对比——人类NS患者尿液B7-1水平已被证实与肾小球损伤严重程度呈显著正相关[8]。此种跨物种间表达差异突显了当前动物模型在模拟人类肾脏病病理机制的局限性,也提示常用的检测手段可能在特异度和敏感度不足。因此,为推动B7-1在肾脏病发生与发展中作用机制的研究,有必要构建更接近人类疾病病理特征的新型动物模型(如可诱导性、组织特异性表达人B7-1的转基因模型),并开发更高特异度和可靠性的检测方法,以克服现有技术在B7-1识别与定量中的限制[1]。

多靶点协同干预的优化策略 针对B7-1/PD-L1轴的联合阻断策略显示出强大的协同治疗潜力。肿瘤治疗的研究发现B7-H3与PD-L1的双特异性抗体对B7-H3和PD-L1双阳性肿瘤具有更高特异性,并可产生协同治疗效应[27]。非小细胞肺癌的研究发现,阻断B7-H3与PD-1/PD-L1抗体联合治疗可明显增强抗肿瘤的效果[30]。这些发现为NS的治疗优化提供了重要线索。借鉴该策略,同时靶向B7-1与PD-L1的联合干预,有望通过协同调节足细胞损伤、补体活化及局部炎症反应等多重病理环节,实现对NS更全面的治疗突破。

单细胞技术驱动的精准治疗探索 单细胞分析技术或可深化对足细胞异质性的理解。研究发现,PD-1信号上调可诱导衰老相关分泌表型,而抗PD-1抗体不仅能逆转老年小鼠的衰老表型,还能改善FSGS模型的蛋白尿[8]。同样有研究发现PD-L1、B7-H3等免疫检查点分子在不同的肿瘤微环境中呈现差异表达[31],提示采用单细胞转录组等技术或可精确解析足细胞亚群中B7-1/PD-L1的表达特征。此外,免疫组化相关的研究显示PD-L1、B7-H3等分子在肿瘤浸润淋巴细胞和肿瘤相关巨噬细胞中的具有共表达模式[26],这种免疫微环境分析方法或可迁移至肾脏疾病的研究中,为开发基于免疫检查点分子表达谱的个体化治疗策略提供重要依据。

参考文献

[引用本文]张晓冬、吴灿辉. 免疫检查点分子 B7⁃1 与程序性细胞死亡蛋白⁃配体 1 在足细胞损伤中的交叉作用[J]. 肾脏病与透析肾移植杂志, 2025, 34(5): 464-469.

ZHANG Xiaodong, WU Canhui. The crosstalk of B7 homolog 1 and programmed death⁃ligand 1 in podocyte injury[J]. Chinese Journal of Nephrology, Dialysis & Transplantation, 2025, 34(5): 464-469.