程序性死亡因子1（programmed cell death 1, PD1）是CD28家族成员，属于I型跨膜蛋白，其胞质区含有2个酪氨酸残基，靠近N端的1个位于免疫受体酪氨酸抑制基序（immunoreceptor tyrosine-based inhibitory motif, ITIM）中，靠近C端的1个位于免疫受体酪氨酸转化基序（immunoreceptor tyrosine-based switch motif, ITSM）中，最早是由Ishida等^[1]通过消减杂交技术从处于凋亡状态的小鼠细胞系克隆而获得，因与细胞凋亡相关而得名。PD1主要表达在活化的T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞表面，静止期T细胞不表达PD1^[2]。PD1主要有2个配体：配体1（programmed cell death ligand-1, PD-L1）及配体2（programmed cell death ligand-2, PD-L2），两者在表达上存在差异，PD-L2主要表达于树突状细胞、巨噬细胞、肥大细胞^[3-4]；而PD-L1则主要表达于B细胞、树突状细胞、巨噬细胞、骨髓衍生的肥大细胞和T细胞上，并随着这些细胞的活化而上调^[5-7]。PD-L1与PD1结合后，PD1胞质区ITSM结构域中的酪氨酸发生磷酸化，募集SHP-2磷酸酶，使下游的syk和磷脂酰肌醇3激酶（phosphatidyl inositol-3-kinase, PI3K）发生去磷酸化，从而传递抑制性信号而发挥抑制效应^[3]。

过去对PD1/PD-L1信号通路在慢性病毒感染中发挥的作用已得到广泛研究，而对其在急性病毒感染中的作用研究较少。目前已证实慢性病毒感染中PD1高表达于CD8⁺T细胞表面调控CD8⁺T细胞走向耗竭^[8-9]，而PD1在急性病毒感染中对CD8⁺T细胞的作用并不确切。近年来研究发现在慢性病毒感染中调节性T细胞也高表达PD1等抑制性分子，并可能与病毒载量增加或抗病毒T细胞反应的抑制作用增加有关。阻断调节性T细胞与耗竭CD8⁺T细胞表面PD1/PD-L1信号通路后，更强的逆转耗竭CD8⁺T细胞的功能，这给慢性病毒感染性疾病治疗的靶向治疗策略带来了新的契机。

T细胞耗竭是指T细胞逐渐失去效应功能的一种细胞状态，是体内病原体免疫逃逸的主要原因之一，主要表现特点为增殖能力低下，γ-干扰素（IFN-γ）、肿瘤坏死因子（TNF）等细胞因子分泌减少或匮乏，细胞毒功能衰竭或缺失。导致T细胞耗竭的主要原因：其一是病原体持续的刺激导致T细胞表面表达多个抑制性受体，其中PD1在众多抑制性受体中发挥关键的作用；其二是包括IL-10等免疫抑制因子的产生。T细胞表面表达抑制性分子是调节T细胞耗竭的内在因素，起主要作用，免疫抑制因子释放为外在因素，起次要作用^[10-11]。Barber等^[12]通过基因芯片分析比较慢性淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（lymphocytic choriomeningitis virus, LCMV）感染的小鼠外周血LCMV特异性耗竭CD8⁺T细胞与LCMV特异性功能CD8⁺T细胞基因表型，发现LCMV特异性耗竭CD8⁺T细胞编码PD1的mRNA水平明显上调；且LCMV特异性耗竭CD8⁺T细胞分泌IFN-γ等细胞因子减少，阻断PD1/PD-L1途径可以使耗竭CD8⁺T细胞分泌IFN-γ等细胞因子能力恢复，并提高感染小鼠对体内病毒控制能力。由此，PD1高表达于耗竭CD8⁺T细胞表面并抑制CD8⁺T细胞功能第一次得到证实。这一发现促使了人们进一步研究，并证实PD1/PD-L1途径不仅在慢性病毒感染的小鼠T细胞免疫应答中起着重要的作用，还参与了灵长类动物及人类慢性病包括HIV、HBV、HCV等病毒感染的T细胞免疫应答的调节^[13-17]。Zhang等^[16]研究63名处于疾病进展期与非进展期HIV患者，分别检测两组患者外周血CD8⁺T细胞表面PD1表达情况，结果显示进展期患者CD8⁺T细胞表面表达PD1明显高于非进展期患者；同时检测患者PD1+CD8⁺T细胞表面活化标记物CD38，CD8⁺T细胞毒功能标志物颗粒霉和穿孔素，以及细胞因子IFN-γ，发现尽管进展期患者PD1+CD8⁺T细胞表面表达的活化因子CD38高于非进展期患者，但颗粒霉、穿孔素及IFN-γ明显低于非进展期患者；提示尽管进展期患者PD1高表达的CD8⁺T细胞高度活化，但细胞功能明显受损；此外，体外阻断PD1/PD-L1途径PD1+CD8⁺T细胞分泌IFN-γ的量明显增加。与Day等^[18]人研究观点类似，该研究进一步证实了PD1表达上调诱导CD8⁺T细胞功能耗竭，并与疾病进展密切相关。慢性病毒感染疾病期间，PD1高表达是耗竭CD8⁺T细胞的表面标志之一，耗竭CD8⁺T细胞的功能衰竭程度与CD8⁺T细胞表面表达PD1水平与密度有着直接关系^[18-20]。PD1与其配体PD-L1结合抑制TCR信号，导致T细胞免疫功能受限^[21-23]，阻断PD1/PD-L1信号通路可以有效的恢复细胞毒功能和增殖功能^{[18, 24-25]}。

PD1不仅表达于CD8⁺T细胞表面介导T细胞耗竭，还同样表达于调节性T细胞表面并参与CD8⁺T细胞耗竭功能障碍的调控^{[8, 26-27]}。近年来相当一部分研究主要集中在抑制性受体过度表达于调节性T细胞对耗竭T细胞的功能调节作用^[28-31]。

调节性T细胞与CD8⁺T细胞之间PD1/PD-L1信号通路对CD8⁺T细胞功能有强的免疫抑制效应。在慢性LCMV感染模型中^[32]，从PD-L1^-/-或PD1^-/-的幼鼠中分离调节性T细胞分别与PD1^-/-或PD-L1^-/-的幼鼠分离的CD8⁺T细胞共培养；当PD1^-/-调节性T细胞与PD-L1^-/-CD8⁺T细胞共培养时，对CD8⁺T细胞产生的免疫抑制效应高于PD-L1^-/-调节T细胞与PD1^-/-CD8⁺T细胞共同培养时的，这说明PD1高表达于调节性T细胞，且与CD8⁺T细胞表面PD1配体PD-L1结合后抑制免疫应答效应比PD1直接高表达于CD8⁺T细胞表面所产生的免疫抑制效应更强。

调节性T细胞与CD8⁺T细胞之间PD1/PD-L1信号通路是CD8⁺T细胞免疫应答受限，清除病原体能力降低的关键。Jin等^[10]认为调节性T细胞表面表达抑制性分子对促进慢性病毒感染性疾病、肿瘤疾病发生发展的可能机制之一是调节性T细胞与效应T细胞或者耗竭T细胞之间抑制性分子与其相关配体结合从而改变T细胞活化通路，从而削弱抗原特异性T细胞的增殖能力和免疫应答功能，从而加速了疾病的发生发展。在LCMV感染的小鼠中，实施对调节性T细胞消融的干预措施同样可以使LCMV特异性CD8⁺T细胞数量增加10~100倍，同时的产生大量的IFN-γ，TNF-α等细胞因子，但对机体清除病原体的能力无明显改变^[33]。进一步研究发现，当调节性T细胞消融后，可以观察到抗原特异性CD11b⁺和CD8a⁺树突状细胞表面PD-L1表达增加。阻断PD1/PD-L1信号通路后，机体清除病原体能力明显改善。该研究认为，调节性T细胞消融可以使耗竭的CD8⁺T细胞功能恢复，但阻断PD1/PD-L1信号通路是功能恢复后的CD8⁺T细胞发挥抗病毒效应的关键。调节性T细胞减少后引起病原特异性CD8a⁺树突状细胞表面表达PD-L1水平上调, 与功能恢复的耗竭CD8⁺T细胞表面高表达的PD1结合，抑制了效应T细胞对靶细胞毒效应，阻断PD1/PD-L1信号通路可以使CD8⁺T细胞清除机体病毒的能力增加^[33]。随后Akhmetzyanova等^[34]研究也证实了类似的观点，逆转录病毒感染细胞高水平表达的PD-L1会导致T细胞杀伤的免疫逃逸。PD-L1诱导调节性T细胞的产生，维持并强化其负性调节功能，抑制效应性T细胞的活性，阻断PD1/PD-L1途径可以抑制幼稚T细胞向调节性T细胞分化^[35-36]。这表明靶细胞的PD-L1表达水平可以最终决定机体对靶细胞的清除程度。产生如此效果的具体机制有待进一步研究，但仍然带给了我们免疫治疗启示：阻断调节性T细胞与CD8⁺T细胞之间PD1/PD-L1信号通路，可以逆转慢性病毒感染中耗竭CD8⁺T细胞功能，有效的控制慢性病毒感染^{[32, 37-39]}。

如先前所述，PD1/PD-L1信号通路在慢性病毒感染中调控T细胞耗竭/功能障碍，但在急性病毒感染期间，对T细胞调节作用仍需进一步研究。

近年来，PD1/PD-L1信号通路在狂犬病、流感、脓毒症等多种急性病毒感染性疾病中对CD8⁺T细胞功能发挥着负性调节作用得到证实^[40-43]。小鼠体内狂犬病毒感染期间，PD-L1在神经细胞上的表达加速了浸润于中枢神经系统的CD8⁺T细胞的凋亡，从而抑制了T细胞的免疫应答；而高致病性流感病毒感染小鼠后，小鼠体内病毒清除延迟及死亡率增加与CD8⁺T细胞表面表达PD1增加有关。在Zelinskyy等^[44]研究中，逆转录病毒感染的小鼠CD8⁺T细胞虽然在细胞表面高表达PD1，仍具有较强的细胞功能，分泌的IFN-γ等细胞因子量未见明显改变。而通过直接比较PD1loCD8⁺T细胞群与PD1hiCD8⁺T细胞群表达释放IFN-γ的量发现，PD1hiCD8⁺T细胞群产生IFN-γ的量稍低于PD1loCD8⁺T细胞群。显然，尽管此时CD8⁺T细胞并未表现有功能障碍的改变，但表达的PD1对CD8⁺T细胞可能已经存在一个潜在的抑制作用了。这在Erickson等^[45]的人偏肺病毒（Human metapneumovirus, HMPV）感染小鼠的研究中得到进一步验证，HMPV感染小鼠CD8⁺T细胞表面PD1表达上调，并表现出功能障碍。此外，PD1基因缺乏CD8⁺T细胞较野生型CD8⁺T细胞分泌更多的IFN-γ，表现出对HMPV更强的免疫应答能力。这些研究证据进一步证明PD1/PD-L1信号通路在某些急性病毒感染性疾病中对CD8⁺T细胞免疫调节发挥负性调控作用。

然而，最近的研究显示，急性病毒感染期间PD1/PD-L1信号通路对T细胞调控作用更为复杂。Odorizzi等^[46]研究中将同等数量的野生型（WT），PD1基因敲除（KO）P14细胞（LCMV特异性TCR转基因-CD8⁺T细胞）分别接种到性状相似的不同野生型小鼠中，随后感染LCMV病毒株，感染后第8天，PD1基因敲除的P14细胞数明显多于野生型P14细胞，提示PD1缺乏促进了P14细胞的增殖；然而，有趣的是，PD1基因敲除的P14细胞表达的IFN-γ（37%）、TNF（1.5%），要低于野生型P14细胞表达的IFN-γ（47%），TNF（6%），且表现出更大的凋亡率。这与上述研究急性期感染期间PD1对CD8⁺T细胞存在着负性调节作用存在一定的矛盾。进一步研究发现，在PD1基因敲除的P14细胞表面过表达LAG-3、Tim-3、2B4等多种抑制性分子。而这是否是PD1缺乏表现出更大的CD8⁺T细胞功能障碍、促进P14细胞凋亡的原因仍有待证实。然而，目前尚无其他研究证据证明PD1缺乏导致LAG-3、Tim-3、2B4等多种抑制性分子的过表达，所以在该研究中，PD1在急性病毒感染期间对P14细胞确切作用需进一步研究。

Odorizzi等^[46]研究提示在感染早期，T细胞免疫应答功能障碍可能与PD1缺乏有关，PD1并非是导致T细胞耗竭所必须的，相反PD1基因的缺失会导致更多终末分化耗竭T细胞的累积，导致更严重的T细胞耗竭和功能障碍。Prasad等^[47]研究显示，PD1/PD-L1信号通路的存在是有益于记忆T细胞的形成，与野生型小鼠相比，PD1基因敲除的小鼠在感染鼠巨细胞病毒（murine cytomegalovirus, MCMV）后，活化CD8⁺T细胞及收缩阶段形成的记忆T细胞数量明显减少。急性病毒感染后产生的记忆性CD8⁺T细胞具有高度的功能性，是保护性免疫的重要组成部分。这说明PD1可以通过在T细胞分化过程中促进活化CD8⁺T细胞及记忆T细胞的形成，减少耗竭T细胞的累积，从而有益于机体对急性病毒感染性疾病的病原体清除。

有研究发现在正常成人体内，PD1会高表达于效应CD8⁺T细胞而非耗竭CD8⁺T细胞^[48]。Legat等^[2]通过诱导CD8⁺T细胞活化，同样证实活化及效应CD8⁺T细胞表面PD1表达上调，且上调程度与细胞活化程度呈正相关性。在研究中很重要的一点是，PD1阳性的CD8⁺T细胞亚群产生的IFN-γ及TNF明显高于PD1阴性的CD8⁺T细胞亚群，也就是说，PD1在此条件下并不是T细胞耗竭的标志，与细胞功能障碍无关^[2]。类似的，Hong等^[49]研究也发现，恒河猴SIV感染后，PD1+CD8⁺T细胞数量在急性感染期达到峰值水平，并在随后慢性感染的持续过程中降至低值。这些都提示PD1在急性感染期，并非是T细胞耗竭的标志。急性感染期PD1高表达于CD8⁺T细胞表面，可能提示该时期是处于T细胞增殖活化或分化期，是对外界抗原刺激免疫应答的最好时期。因此，PD1高表达于CD8⁺T细胞表面在该期是否对疾病的控制发挥着正向的免疫调节作用，或者只是促使分化或激活的T细胞凋亡，从而限制活化T细胞在健康或疾病状态的过度免疫反应^[49-51]，目前尚不清楚，还需要进一步研究。

综上所述，随着研究的深入，发现PD1在急、慢性病毒感染中可能有着不同的作用。在慢性病毒感染中，PD1持续高表达于CD8⁺T细胞或调节性T细胞表面调控CD8⁺T细胞耗竭/功能障碍；在急性病毒感染中，免疫宿主多数能快速有效清除病原体并产生持久的T细胞记忆，极少造成T细胞耗竭，但在部分感染中，PD1高表达同样会抑制CD8⁺T细胞功能，削弱CD8⁺T细胞免疫应答能力。此外，一些研究证据同样表明，急性病毒感染期间，PD1高表达于CD8⁺T细胞表面可能对T细胞调节有积极调节效应, 尤其在促进记忆性T细胞形成等。虽然PD1高表达于CD8⁺T细胞表面对CD8⁺T细胞的作用机制需进一步研究，但明确PD1/PD-L1信号通路在感染性疾病中不同时期的作用，并通过选择恰当时期阻断PD1/PD-L1信号通路来治疗感染性疾病的策略是值得令人期待的。