T细胞耗竭在HIV感染中的作用：机制、标志与治疗策略综述

本文旨在向广大中文读者介绍一篇发表于 immunological reviews 期刊2019年第292卷的综述文章，题为“T-cell exhaustion in HIV infection”。该综述由瑞士洛桑大学医院医学部免疫与过敏科的Craig Fenwick、Victor Joo、Patricia Jacquier、Alessandra Noto、Riddhima Banga、Matthieu Perreau以及通讯作者Giuseppe Pantaleo等人共同撰写，并于2019年11月正式发表。作者团队均来自同一研究机构，即洛桑大学与瑞士疫苗研究所，显示了他们在HIV免疫学研究领域的深厚积累。本文作为系列综述的一部分，深入探讨了T细胞耗竭这一适应性免疫功能障碍在HIV慢性感染中的核心地位、分子机制、表型特征及其对HIV治疗和治愈策略的深远影响。

综述核心议题：T细胞耗竭作为HIV持久感染的关键屏障

综述的核心议题围绕“T细胞耗竭”展开。T细胞耗竭并非简单的功能低下，而是在慢性抗原（如持续存在的HIV病毒）持续刺激下，T细胞经历的一种进行性、多层次的深度功能障碍状态。这一定义是理解全文的基石。文章开篇首先系统性地回顾了经典T细胞活化的“三信号”理论，以此为对比框架，突出耗竭的异常性：信号一是T细胞受体（TCR）识别抗原；信号二是共刺激信号（如CD28与CD80/CD86结合），该信号缺失将导致T细胞失能或耐受；信号三则是终末抑制信号，由免疫检查点抑制剂（ICIs，如PD-1, CTLA-4）在免疫应答后期提供，以终止反应，维持自身耐受。然而，在HIV等慢性感染中，由于病毒持续存在，ICIs（尤其是PD-1）会持续高表达，信号三被不恰当且持久地激活，最终导致T细胞进入耗竭状态。

核心论点一：T细胞耗竭的多维度特征与级联式功能丧失 文章详细阐述了耗竭T细胞的多维度特征，表明这是一个涉及表型、功能、转录、代谢和表观遗传层面的复杂重编程过程。 1. 表型与功能特征： 耗竭是一个渐进过程。功能丧失呈现层级性：首先丧失IL-2分泌能力、细胞因子多功能性和增殖潜能；进而丧失细胞毒性和TNF-α分泌能力；在深度耗竭阶段，连IFN-γ的产生也严重受损。这种现象最初在CD8+ T细胞中发现，但CD4+ T细胞同样会发生耗竭，导致其辅助功能下降，而这又会进一步加剧CD8+ T细胞的耗竭，形成恶性循环。表型上，耗竭T细胞会同时高表达多种ICIs，如PD-1、CTLA-4、TIM-3、LAG-3、TIGIT等，这些标志物的共表达程度与功能缺陷的严重程度正相关。 2. 转录与表观遗传特征： 耗竭T细胞拥有独特的转录谱，涉及多个转录因子的改变，如NFAT、BATF、IRF-4、T-bet、Eomes和Blimp-1，但目前未发现单一的“主调控因子”。重要的是，表观遗传修饰（如PD-1基因位点的组蛋白乙酰化和去甲基化）在慢性感染早期（2-3周内）就已建立，并且这些修饰是稳定且不可逆的，即使将耗竭T细胞转移到无抗原环境中，其耗竭特征依然保留。这解释了为什么即便在长期抗逆转录病毒治疗（ART）下病毒载量被抑制，HIV特异性T细胞的功能也难以完全恢复。 3. 代谢异常： 正常T细胞激活后会转向糖酵解以快速供能，而记忆T细胞则依赖氧化磷酸化和脂肪酸氧化。耗竭T细胞的糖酵解通路被抑制，葡萄糖摄取减少，线粒体功能失调，能量代谢受损，这与其功能缺陷直接相关。

核心论点二：HIV感染是研究T细胞耗竭的经典模型，且耗竭程度决定疾病进程 文章将HIV感染作为核心案例，详细论证了T细胞耗竭在人类慢性病毒性疾病中的普遍性和重要性。 1. 耗竭的成因与标志物： 在HIV感染中，持续的高病毒载量（抗原）、强烈的免疫激活以及CD4+ T细胞辅助功能的丧失共同驱动了耗竭的发生。PD-1是HIV特异性T细胞耗竭的首要标志物，其表达水平与疾病进展（高病毒载量、低CD4计数）、T细胞功能受损直接相关。此外，LAG-3、TIM-3、TIGIT、2B4、CD160等其他ICIs的共表达，标志着更严重的耗竭阶段。文中通过多幅示意图（如Figure 2, Figure 3）直观展示了从急性感染、慢性进展到ART治疗不同阶段，病毒载量与PD-1表达水平的动态关系。 2. 耗竭与疾病控制： 对比研究显示，能够自发控制HIV的精英控制者（Elite Controllers），其HIV特异性T细胞上的PD-1表达水平较低，且功能更强。反之，疾病进展者的PD-1及相关ICIs水平则显著升高。纵向研究甚至发现，在精英控制者即将失去病毒控制、病毒载量反弹之前，其HIV特异性CD8+ T细胞上的PD-1水平会先行升高，功能下降。这证明耗竭是免疫控制失败的关键因素。 3. ART治疗的影响与局限： ART能有效抑制病毒复制，降低抗原负荷，从而使T细胞上的ICIs表达水平有所下降，功能得到部分恢复（如IL-2产生能力增强）。然而，即使经过长期有效的ART，耗竭T细胞的表型和功能异常仍持续存在，其ICIs表达水平仍高于未感染个体。这种“残留的耗竭”被认为是HIV特异性免疫应答无法在ART中断后有效控制病毒反弹的重要原因之一。

核心论点三：PD-1介导耗竭的核心信号通路及其靶向治疗机理 文章深入剖析了PD-1抑制T细胞活化的分子机制，这是免疫检查点阻断疗法（ICB）的理论基础。 1. 信号抑制机制： 当PD-1与其配体PD-L1结合后，PD-1胞内段的免疫酪氨酸抑制基序（ITSM）会招募SHP2磷酸酶。该复合物被募集到免疫突触部位，使TCR信号通路（如CD3ζ、ZAK-70、PLC-γ1）和共刺激信号通路（如CD28/PI3K/Akt）中的关键蛋白发生去磷酸化，从而全面抑制T细胞的激活、增殖、存活和代谢重编程。作者所在实验室的最新研究为此提供了直接证据：他们利用慢性HIV感染者来源的真正耗竭T细胞（高表达PD-1）进行实验，证实PD-1/PD-L1结合能显著抑制TCR近端的Lck、ZAK-70磷酸化以及下游的ERK1/2磷酸化（Ras-MEK通路），并抑制CD28通路中的PDK1和Akt（T308和S473位点）磷酸化。 2. 抗体治疗的新见解： 作者团队报道了一项重要发现：他们鉴定出一种新型的“非阻断型”抗PD-1抗体（NB01）。该抗体不与PD-1/PD-L1的结合界面竞争，却能像经典的“阻断型”抗体（如帕博利珠单抗Pembrolizumab）一样，恢复耗竭T细胞的信号传导和功能。结构模型显示（Figure 5），NB01与PD-1的结合表位不同于PD-L1和传统治疗性抗体。机制研究表明，PD-1可能通过两种方式抑制T细胞：一是经典的PD-L1介导的抑制；二是PD-1与CD28在T细胞表面形成顺式复合物，将SHP2磷酸酶带到CD28附近，直接抑制其共刺激信号。非阻断型抗体可能通过干扰PD-1与CD28的顺式相互作用来发挥作用。这一发现揭示了PD-1调控网络的复杂性，并为联合使用不同类型抗PD-1抗体的协同疗法提供了新思路（Figure 6）。

核心论点四：免疫检查点与HIV病毒库的持久性及靶向清除新策略 这是综述中最具转化医学价值的部分之一，探讨了耗竭与HIV治愈难题的深层联系。 1. ICIs表达与病毒库富集： 多项研究表明，表达PD-1等ICIs的CD4+ T细胞（特别是滤泡辅助性T细胞，Tfh）是HIV潜伏感染细胞（病毒库）的主要储藏库。这些细胞中富含具有复制能力的完整病毒。其机制可能是，ICIs信号在抑制T细胞活化的同时，也抑制了HIV的转录，从而有利于病毒进入并维持潜伏状态。 2. 靶向清除策略： 基于以上发现，作者提出了两种创新的靶向清除策略（Figure 7）： * 免疫检查点抑制剂逆转潜伏并增强免疫杀伤： 使用抗PD-1等抗体，一方面可“唤醒”潜伏病毒（逆转潜伏），使被感染细胞表达病毒蛋白；另一方面可“复活”耗竭的HIV特异性CD8+ T细胞，增强其清除被感染细胞的能力。已在体外实验和少数HIV合并癌症患者的个案报告中观察到病毒库标志物激活的现象。 * 抗体偶联药物（ADC）直接清除病毒库细胞： 鉴于PD-1+ CD4+ T细胞是病毒库的主力，作者团队开发了一种抗PD-1抗体偶联药物（ADC）。该ADC能将毒素特异性递送至并杀死PD-1阳性细胞。体外实验表明，该ADC能有效清除来自慢性感染者和ART治疗后患者体内的、具有病毒生产能力的细胞，为直接“削减”病毒库提供了全新的工具。 文章也客观指出，这些策略目前尚在探索阶段，其安全性和有效性需要进一步严格的临床评估。

核心论点五：T细胞耗竭现象的普适性与比较病毒学视角 为凸显T细胞耗竭的普遍生物学意义，文章将其置于更广阔的病毒学背景下，与其他慢性病毒感染进行了比较。 1. LCMV小鼠模型： 这是研究T细胞耗竭的奠基性模型，不同毒株（急性vs.慢性）清晰地揭示了抗原持续存在与耗竭发生、发展的因果关系，并首次证明了PD-1阻断可以逆转耗竭，控制病毒。 2. HBV/HCV感染： 在慢性乙肝和丙肝患者中，病毒特异性CD8+ T细胞同样表现出耗竭特征。PD-1/PD-L1阻断在体外和部分动物模型中能恢复T细胞功能。值得注意的是，在HCV感染中，可能需要同时阻断PD-1和CTLA-4才能有效恢复功能，提示不同病原体诱导的耗竭其主导的ICI可能不同。 3. HTLV-1感染： 与此类似，PD-1表达也与HTLV-1特异性CD8+ T细胞功能下降相关。这些跨物种、跨病毒的比较，共同验证了T细胞耗竭是机体应对持续性抗原刺激的一种保守的、但最终有害的免疫适应机制。

综述的学术价值与现实意义 本文的学术价值在于，它并非简单罗列事实，而是以HIV感染为主线，系统整合了从基础免疫学机制（信号通路、转录调控、表观遗传）到临床疾病特征（疾病进展、治疗反应），再到前沿治疗策略（免疫治疗、治愈策略）的完整知识体系。它清晰地阐述了T细胞耗竭如何作为连接HIV慢性感染、免疫功能障碍、病毒库持久化和治疗困境的核心枢纽。 其现实意义尤为突出：首先，它强调了早期启动ART对于预防不可逆的深度T细胞耗竭的重要性。其次，它深入解析了当前肿瘤领域大热的免疫检查点抑制剂（如抗PD-1疗法）应用于HIV治疗（如“休克与杀伤”治愈策略）的理论基础、潜在机制和现有挑战。最后，它前瞻性地介绍了如非阻断型抗体、抗体偶联药物等下一代免疫治疗策略，为HIV的免疫干预和功能性治愈研究指明了富有潜力的新方向。 这篇综述是理解慢性病毒感染免疫病理机制和探索新型免疫治疗方案的优秀指南，对于免疫学、病毒学及感染病学领域的研究者和临床工作者具有重要的参考价值。