心梗后PD1+ T细胞促进纤维化：PD-L1非依赖的CXCL9/CXCR3轴与抗PD1治疗新靶点

《Cell Discovery》：Blocking PD1 prevents T-cell-promoted fibrosis in myocardial infarction

　　

心肌纤维化是影响多种心脏病结局的常见病理特征，尤其在心肌梗死（MI）背景下。T细胞在心力衰竭中的作用日益受到重视，但程序性细胞死亡蛋白1（PD1）阳性的T细胞是否在MI后病理重塑过程中调节心脏纤维化仍不清楚。研究人员采用单细胞RNA测序（scRNA-seq）与质谱流式（mass cytometry）确定人和小鼠MI模型中PD1+ T细胞比例，采用批量RNA测序（bulk RNA-seq）与细胞因子阵列研究PD1+ T细胞功能，并在非人灵长类与啮齿类MI后评估心功能和组织学。研究人员观察到MI后心脏中PD1+ T细胞显著富集，并与心脏成纤维细胞活化和胶原分泌正相关。与肿瘤不同，MI后心脏中的PD1+ T细胞表现为活化特征。PD1敲除小鼠MI后心脏纤维化减少，心脏性能改善。机制上，活化的PD1+ T细胞通过直接与心脏成纤维细胞互作，调控CXCL9/CXCR3轴驱动纤维化重塑，该效应不依赖PD1/程序性死亡配体1（PD-L1）信号通路。值得注意的是，抗PD1治疗在小鼠和非人灵长类MI模型中均有效减轻纤维化并改善心功能，且未在非心脏器官检测到明显不良反应。上述发现揭示了MI后心脏重塑中PD1+ T细胞介导的、PD-L1非依赖的促纤维化机制；抑制PD1+ T细胞可有效抑制纤维化进展，提示其作为MI后心脏修复免疫治疗靶点的潜力。

本研究论文发表于《Cell Discovery》。心肌梗死（MI）后心肌纤维化是几乎所有心脏病类型共同的重要病理后果，也是预测心力衰竭结局的关键因素。目前学界普遍认为，MI后的不良心脏重塑尤其纤维化，由多种细胞类型与心脏成纤维细胞之间复杂互作驱动，但其中详细的分子机制仍不清楚，也缺乏坚实证据支撑。T细胞作为适应性免疫的重要组分，可调节MI后成纤维细胞功能与心脏重塑：急性期有助于坏死物质清除和修复，但持续存在的T细胞反应会导致不良重塑和纤维化进展。程序性细胞死亡蛋白1（PD1，programmed cell death protein 1）在肿瘤中主要通过PD1/PD-L1（programmed death-ligand 1）通路抑制T细胞；但在类风湿关节炎、COVID-19等炎症疾病中，PD1⁺ T细胞又可表现促炎和活化特征。因此，PD1⁺ T细胞在MI后心脏中的功能和机制尚属空白，亟需厘清。

研究人员围绕“PD1⁺ T细胞是否及如何促进MI后心脏纤维化”开展系统研究。结论显示：MI后心脏中PD1⁺ T细胞显著扩增并呈活化表型；其促纤维化作用不依赖经典PD1/PD-L1通路，而是通过PD1⁺ T细胞高表达CXCL9，激活成纤维细胞CXCR3，进而促进肌成纤维细胞样转化和细胞外基质（ECM，extracellular matrix）沉积；PD1敲除、抗PD1抗体或PD1⁺ T细胞过继转移实验均证明该类细胞可独立驱动纤维化与心功能下降；在小鼠和食蟹猴MI模型中，抗PD1治疗可减轻纤维化、改善心功能且安全性良好；临床STEMI患者中外周血PD1⁺ T细胞比例升高与不良心脏重塑和功能障碍相关，可作为预后生物标志物。该研究的重要意义在于：把免疫检查点分子PD1从“肿瘤 exhaust/耗竭T细胞标志”拓展到“MI后活化、促纤维化T细胞标志”，提出PD-L1非依赖的免疫—基质细胞互作新机制，并为MI后抗纤维化治疗提供了不同于RAAS（renin-angiotensin-aldosterone system，肾素-血管紧张素-醛固酮系统）阻断的免疫学路径。

作者为开展研究使用的主要关键技术方法与样本队列包括：小鼠永久结扎左前降支（LAD）建立MI模型、食蟹猴MI模型；人样本来自健康供体、动脉粥样硬化（AS）、冠心病（CHD）、ST段抬高型心肌梗死（STEMI）患者外周血及MI患者心脏组织，并通过质谱流式动态分析急性MI患者外周血；单细胞RNA测序（scRNA-seq）用于小鼠非心肌细胞与T细胞亚群解析；批量RNA测序（bulk RNA-seq）与细胞因子阵列用于PD1⁺ T细胞转录组和分泌组分析；流式细胞术与免疫荧光用于PD1⁺ T细胞定量和活化标志检测；PD1敲除（PD1^?/?）与PD-L1敲除（PD-L1^?/?）小鼠、过继转移PD1⁺/PD1^? T细胞、CXCR3抑制剂、抗PD1抗体体内干预；超声与心脏磁共振（MRI）评估心功能，天狼星红/皮考天狼星红染色评估纤维化。

研究结果如下。MI drives a pronounced expansion of PD1⁺ T cells：研究人员通过scRNA-seq和流式发现，小鼠MI后第7天T细胞中Pdcd1表达最高，PD1⁺ T细胞比例由4.97%升至22.02%，主要来源于γδ T细胞相关亚群；人AS、CHD、STEMI患者外周血PD1⁺ T细胞频率高于健康者，MI患者心脏组织中PD1⁺CD4⁺/CD8⁺ T细胞也显著富集。结论：MI诱导PD1⁺ T细胞在心脏和循环中扩增。

PD1⁺ T cells play an immune-activation role in infarcted hearts：研究人员对PD1⁺ 与PD1^? T细胞排序后做RNA-seq和胞内因子检测，发现PD1⁺ T细胞高表达Cd44、Cd69、Icos、Nfκb、Tnfrfsf4等活化相关基因，并分泌Gzma、IFN-γ、IL17a；与Lewis肺癌模型中的肿瘤PD1⁺ T细胞相比，心脏PD1⁺ T细胞耗竭标志Lag3、Tim3低，活化标志Icos、Cd44高。结论：MI后心脏PD1⁺ T细胞呈活化而非耗竭表型。

PD1 deficiency improves cardiac fibrosis post-MI：研究人员用PD1^?/?小鼠和过继转移实验发现，PD1^?/?小鼠MI后EF、FS改善，舒张/收缩容积减小，天狼星红染色瘢痕与远区纤维化减少，胶原I、periostin、α-SMA等纤维化标志下降；过继转移PD1⁺ T细胞加重受体心功能不全和纤维化。结论：PD1缺失保护心脏对抗纤维化，PD1⁺ T细胞可独立驱动纤维化重塑与功能恶化。

PD1⁺ T cells induce fibroblast activation independent of PD-L1：研究人员发现成纤维细胞Cd274（PD-L1）表达较低，体内外PD-L1水平不因MI或共培养显著改变；PD-L1^?/?成纤维细胞与WT成纤维细胞在PD1⁺ T细胞共培养下胶原分泌相当；WT与PD-L1^?/?小鼠接受PD1⁺ T细胞输注后心功能恶化和纤维化程度相似。结论：PD1⁺ T细胞促纤维化不依赖PD1/PD-L1配体—受体互作。

PD1⁺ T cells promote fibrosis through the CXCL9/CXCR3 axis：研究人员用细胞因子阵列发现PD1⁺ T细胞分泌CXCL9、ICAM1、IL-2，其中CXCL9差异最显著；外源CXCL9刺激原代心脏成纤维细胞上调fibronectin、collagen I、periostin、α-SMA并诱导肌成纤维细胞样表型；CXCR3抑制剂可降低PD1⁺ T细胞驱动的成纤维细胞活化和SMAD2/3磷酸化，体内也改善EF、FS并减少瘢痕；转录因子分析提示IRF4在PD1⁺ T细胞中上调并可能上游调控CXCL9。结论：PD1⁺ T细胞经CXCL9/CXCR3轴激活成纤维细胞是促进MI后纤维化的核心机制。

Anti-PD1 therapy mitigates fibrosis post-MI in mice：研究人员在小鼠MI后每两日给予抗PD1抑制剂，28天和56天结果均显示EF、FS维持更好，左室容积更小，梗死区与远区间质纤维化减轻；免疫分型见Th1减少、Treg增加，向抗炎环境偏移，无生存劣势与明显全身毒性。结论：药理阻断PD1可短期和长期减轻MI后纤维化并保护心功能。

Anti-PD1 therapy ameliorates cardiac fibrosis post-MI in non-human primates：研究人员在食蟹猴MI模型中于术前1天和术后第14天静脉用nivolumab（10 mg/kg），MRI显示nivolumab组ΔEF为正、ΔESV显著下降、梗死体积缩小更多，远区纤维化减少，fibronectin、vimentin、α-SMA下降；肝、肾、甲状腺功能和细胞因子风暴风险评估未见明显异常。结论：临床已获批PD1抑制剂在灵长类MI模型中具抗纤维化与保心功能，且系统安全性可接受。

PD1⁺ T frequency is a potent prognostic biomarker for MI patients：研究人员分析STEMI患者外周血与超声随访，以20%为临界值，PD1⁺ T细胞比例≥20%的患者在术后30天、90天EF恢复更差；合并高血压、糖尿病、高脂血症等心血管风险者该比例更高，老年高危亚组预后更差。结论：外周PD1⁺ T细胞频率是MI后不良心脏重塑和功能障碍的潜在预后标志物。

讨论部分总结：研究人员指出，本研究揭示MI后PD1⁺ T细胞并非肿瘤中的耗竭/细胞毒状态，而是活化、促纤维化状态，主要通过CXCL9/CXCR3轴作用于成纤维细胞，且PD-L1参与有限。抗PD1在癌症中是“重启耗竭T细胞”，在MI中则是“抑制活化促纤维化T细胞并偏向Treg/抗炎环境”，这体现了局部免疫微环境决定检查点阻断结局。该机制不同于ACEI/MRAs等RAAS靶向药，抗PD1针对心内免疫—成纤维细胞串扰，可能与标准治疗产生互补或叠加抗纤维化效应。讨论也承认局限：长期PD1阻断在肿瘤中可致免疫相关不良反应（irAE），如心肌炎、肺炎、结肠炎；本实验窗口内未见CD8⁺ T细胞扩增或明显自身免疫，但缺乏长期随访；MI后急性炎症对愈合必要，因此抗PD1最佳起始时间、延迟给药策略、老年/合并症人群风险收益仍需研究。外周PD1⁺ T细胞>20%可作为患者分层与临床试验设计依据。

结论部分翻译：综上，研究人员揭示了MI后心脏重塑过程中PD1⁺ T细胞在心脏纤维化中的新作用，并表明PD1抑制可作为一种有效治疗策略。仍需进一步研究阐明MI条件下PD1抑制保护作用的更详细分子机制，以推动其向临床实践转化。