免疫检查点抑制剂相关心肌炎研究进展

高继先综述 刘小熊，夏豪审校

近年来，针对肿瘤患者的免疫治疗越来越受到关注，其中免疫检查点抑制剂(immune checkpoint inhibitors，ICIs)成为了癌症治疗的一大进步[1]。一项研究表明，自2011—2018年，符合ICIs治疗的癌症患者的比例从起初的1.54%上升到43.63%[2]。2011年，FDA批准的第一个ICIs是细胞毒性T淋巴细胞抗原4(CTLA-4)抑制剂伊匹单抗，用于治疗转移性黑素瘤。CTLA-4抑制剂包括伊匹单抗(ipilimumab)等，程序性细胞死亡蛋白1(PD-1)抑制剂包括纳武利尤单抗(nivolumab)、帕博丽珠单抗(pembrolizumab)等，PD-L1抑制剂包括阿特珠单抗(atezolizumab)、度伐鲁单抗(durvalumab)等[3]。虽然这些药物对肿瘤患者的疗效较为显著，但它们的使用也会带来独特的免疫相关不良反应(immune-related adverse events，irAEs)[4-5]。常见的irAEs主要涉及患者的皮肤、内分泌系统、肝脏、肺脏、胃肠道、心血管系统等[3]，其中ICIs相关性心肌炎值得临床重视。充分了解ICIs相关免疫性心肌炎的定义、发病机制、易患因素、诊断和治疗，对正在接受ICIs治疗但还未有免疫性心肌炎发生的患者的早期预防，以及对接受ICIs治疗后已经爆发免疫性心肌炎的患者正确治疗具有重大意义。

正常生理状况下，T细胞的激活需要2个信号，第一信号通过抗原肽—MHC分子复合物特异性的与T细胞表面的T细胞受体(TCR)交联而产生，这是T细胞活化的必要非充分条件；
接着抗原递呈细胞(APC)表面的B7-1分子与T细胞表面的CD28分子结合产生第二信号，由此T细胞活化，产生后续效能。但是这种活化并非不受限制，在T淋巴细胞活化的同时，免疫系统利用几种抑制分子和途径来维持T淋巴细胞的耐受性和预防自身免疫[6]，主要包括PD-1及其配体PD-L1、CTLA-4及其配体B7分子的相互作用，针对PD-1、PD-L1、CTLA-4等分子的单克隆抗体称为免疫检查点抑制剂(ICIs)，包括PD-1抑制剂、PD-L1抑制剂、CTLA-4抑制剂。生理情况下，PD-L1广泛分布于多种组织，与T淋巴细胞表面的PD-1相结合，细胞毒性T细胞活性被下调，从而避免正常组织受到自身免疫；
此外，活化后的T细胞表面表达CTLA-4分子，与APC表面的B7结合，传递抑制信号。在癌症组织中，PD-L1也表达于癌细胞表面，一方面与T细胞表面的PD-1结合灭活已活化的T细胞，另一方面可与APC表面的B7-1分子结合，抑制T细胞的继续活化[7-8]。癌症作为一种慢性且经常引发炎性反应的疾病，很可能在疾病进展过程中通过上调PD-L1表达，利用这种免疫保护途径来逃避宿主免疫反应[7]。ICIs可以阻断上述对T细胞的负性调控信号，恢复并提高效应T淋巴细胞特异性识别和杀伤肿瘤细胞的能力，进而抑制肿瘤生长，达到抗肿瘤的作用。随着第一个ICIs(伊匹单抗)被批准用于转移性黑色素瘤，越来越多的ICIs被批准用于多种类型的晚期肿瘤，包括非小细胞肺癌、小细胞肺癌、肾细胞癌、尿路上皮癌、霍奇金淋巴瘤、非霍奇金淋巴瘤、食管癌、胃癌、结直肠癌、肝癌、宫颈癌、头颈部鳞状细胞癌、默克尔细胞癌、皮肤鳞状细胞癌和三阴性乳腺癌等恶性肿瘤[9-11]。目前临床常用的ICIs包括PD-1抑制剂和CTLA-4抑制剂2类，值得提出的是，我国自主研发的4种PD-1抑制剂，即特瑞普利单抗、信迪利单抗、卡瑞利珠单抗和替雷利珠单抗也均已在国内批准上市[12]。

免疫介导的毒性作用发生在70%～90%使用ICIs的肿瘤患者中[4]，包括肝炎、结肠炎、甲状腺炎、肺炎、肌炎、皮炎和垂体炎[13-14]。2014年，首例ICIs相关心脏毒性病例被报道，紧接着越来越多的ICIs相关心脏毒性病例陆续被报道[11,15-21]。起初，心血管irAEs具有极低的发生率，为0.09%～0.27%[11]。Ederhy等[22]总结分析了2010—2016年ICIs相关药物的3期试验，结果表明在5 347例接受ICIs治疗的患者中，涉及心脏的免疫相关不良事件仅有10例(0.19%)，其中暴发性心肌炎最为严重。由于对ICIs使用的增加和认识的提高，近几年心血管irAEs的发生率也显著上升，在使用ICIs治疗的肿瘤患者中，其发病率已经超过5%[23]。在ICIs引起的心血管irAEs中，临床表现各异，包括左心室收缩功能障碍(79%)、心房颤动(30%)、室性心律失常(27%)、传导障碍(17%)、Takotsubo样心肌病(14%)[24]。

在ICIs引发的相关心血管疾病中，ICIs相关性心肌炎因其逐年升高的发生率、诊断的困难性及较高的病死率越来越受到关注。综合文献报道来看，ICIs相关心肌炎的发病率为0.27%～1.14%[11,25-26]。然而有研究显示，在7 613例ICIs相关的致命药物不良事件中，心肌炎有625例(8.21%)[27]。尽管ICIs相关心肌炎的发病率较低，但是其有很高的致死率(35%)[28]。一项系统综述和荟萃分析显示，ICIs相关的各种毒性作用中，心肌炎具有最高的致死率，131例ICIs相关心肌炎患者中，52例(39.7%)死亡[14]。因此，ICIs相关心肌炎值得关注。

3.1 T细胞过度活化 ICIs可以解除肿瘤细胞对T细胞的抑制，与此同时也可以解除心肌细胞对T细胞的同种抑制[29]，当使用ICIs后，PD-1与PD-L1、CTLA-4与B7分子的结合被阻断，即T细胞活化过程中的抑制信号被阻断，T细胞活化阈值降低，从而导致T细胞过度激活[23,30]。在一项ICIs诱导食蟹猴发生免疫性心肌炎的实验中，结果观察到血液、脾脏和淋巴结中CD4+和CD8+淋巴细胞增加，活化T细胞和中枢记忆T细胞也增加，同时转录组分析也提示T细胞迁移和活化增加[31]。对于临床出现的ICIs相关心肌炎患者进行心肌活检提示心肌间有CD4+、CD8+、CD20-T细胞浸润[11,15,17]。PD-1基因缺陷(PD-1-/-)的BALB/c小鼠较PD-1+/+小鼠更易出现心肌炎与扩张型心肌病，PD-1-/-小鼠显示心肌炎增加，心肌损伤的血清标志物增加[32]。这表明PD-1缺陷或CTLA-4缺陷会降低T细胞活化阈值，进而导致T细胞过度激活，产生心血管免疫毒性。

3.2 共享抗原理论 肿瘤与心肌之间存在同源共享抗原，运用ICIs治疗后导致靶向此类同源共享抗原的T细胞克隆性扩增可能是ICIs相关心肌炎的另一机制。2例转移性黑色素瘤患者应用纳武利尤单抗和伊匹单抗联合治疗后发生了致死性免疫性心肌炎，病理检查结果提示患者心肌、骨骼肌和肿瘤组织中都有大量T淋巴细胞浸润，并进行了下一代T细胞受体测序，结果显示2例患者在心肌、骨骼肌和肿瘤的浸润中都有共同的高频T细胞受体序列[11]。这就表明肿瘤和心肌之间可能存在同源抗原表位，进而出现针对这些同源表位的共享T细胞，ICIs可以增强T细胞效应功能，导致自身免疫性心肌炎的发生。

3.3 相关细胞因子的作用及PD-L1心脏保护机制的阻断 肿瘤坏死因子-α和颗粒酶B由活化的T细胞产生，这些诱导细胞死亡的炎性分子过度表达，可能导致心脏损伤[33]。在细胞毒性T细胞介导的小鼠心脏炎性模型中，小鼠心肌表面的PD-L1上调，而且还发现PD-L1上调受IFN-γ的诱导，应用PD-L1阻断抗体会使野生型小鼠更易发生坏死性心肌损伤，阻断IFN-γ也会使心肌炎加重[34]。在2例因联合使用ICIs而导致致死性心肌炎的黑色素瘤病例报道中，也发现患者损伤心肌中的PD-L1增加[11]。表明PD-L1在免疫性心肌炎过程中对心肌有保护作用，但是这种保护作用会被ICIs所抑制。还有研究通过心肌活检转录组学发现炎性小体调节蛋白GBP5上调明显，表明NLRP3炎性小体可能参与了ICIs相关心肌炎的病理生理过程[35]。当然IFN-γ等细胞因子是怎样调控PD-L1的表达等具体机制不得而知，还需要后续大量科学研究加以探索。

3.4 预先存在易发展为心肌炎的免疫条件 大部分患者出现ICIs相关免疫性心肌炎发生在应用ICIs之后不久，注射疫苗诱导免疫，抗原提呈和B细胞反应不可能在2周内完成[30]。因此，使用ICIs后心肌炎的快速发生提示先前存在的T细胞反应，使用PD-1阻断剂后这种反应会被放大。在PD-1缺陷小鼠发展为免疫性扩张型心肌病模型中，检测到针对心肌肌钙蛋白的自身抗体，而且在ICIs相关心肌炎患者中可检测到肌钙蛋白升高，这进一步支持了预先存在免疫条件这一假说。预先存在自身免疫的可能原因包括既往胸部放疗、无症状性心肌病或被忽视的既往心肌炎发作。

4.1 ICIs种类 一项用ROR和PRR法检测FAERS数据库中与ICIs相关心肌炎的信号值的研究显示，阿维鲁单抗(PD-L1抑制剂)相关性心肌炎的信号值最高，而帕博丽珠单抗(PD-1抑制剂)相关性心肌炎的信号值最弱；
IC法测得的最高信号值为伊匹单抗(CTLA-4抑制剂)相关心肌炎[27]。表明阿维鲁单抗和伊匹单抗更具有潜在的安全性问题。在一项三期试验中，伊匹单抗引起的≥3级不良事件的总发生率比帕博丽珠单抗高(20% vs. 13%)[36]。由此可初步得知，与PD-1抑制剂相比，CTLA-4抑制剂引发的不良反应发生率更高、后果更严重[4,37]。

4.2 联合用药 ICIs联合用药进一步加强了其抗肿瘤活性及提高了肿瘤患者的生存率，但是联合用药似乎更易引发ICIs相关不良反应[37-38]。一项对于Bristol-Myers Squibb公司截止2016年的数据分析显示，在20 594例进行ICIs治疗的肿瘤患者中，联合使用纳武利尤单抗和伊匹单抗的肿瘤患者比单独使用纳武利尤单抗的肿瘤患者更易发生严重的心肌炎(0.27% vs. 0.06%，P<0.001)[11]。在一项包含35例出现ICIs相关心肌炎的分析中，以105例接受ICIs治疗但未发生ICIs相关心肌炎患者为对照，结果显示，与对照组相比，联合使用ICIs的患者在观察组中发生比例更高(34% vs. 2%，P<0.001)[25]。这可能与联合用药后更易导致T细胞超活化有关。

4.3 肿瘤类型 肿瘤患者接受免疫抑制剂治疗后发生免疫性心肌炎的几率似乎与肿瘤类型相关。2015—2019年30例接受ICIs治疗后发生免疫性心肌炎的肿瘤患者中，其中18例(60%)为黑素瘤患者，4例(13.3%)为肺癌患者，其他类型肿瘤还有霍奇金淋巴瘤1例(3.3%)、胸腺瘤1例(3.3%)、恶性间皮瘤1例(3.3%)等[29]。这种差异可能与纳入的样本量较少、ICIs最初并广泛用于黑素瘤患者相关。ICIs相关性心肌炎与肿瘤类型的具体关系还需要后续大量的临床数据及试验加以验证。

4.4 先前存在自身免疫性疾病 先前存在的临床和亚临床自身免疫性疾病是ICIs治疗后引发相关心肌炎的重要因素[33]。根据以往研究，30例黑素瘤患者在接受伊匹单抗治疗前就已经存在自生免疫性疾病，在接受伊匹单抗治疗后，8例(27%)患者自身免疫疾病恶化，10例(33%)患者发生了常规的3～5级的irAEs，加上低于3级的irAEs后其占比远远大于33%[39]。此外，在另一项包括52例先前存在自身免疫性疾病的黑素瘤患者的研究分析中，发现在应用PD-1抑制剂后，20例(38%)患者出现需要免疫抑制治疗的自身免疫性疾病的发作，15例(29%)患者出现其他irAEs[40]。一方面，先前存在自身免疫性疾病的肿瘤患者在接受ICIs治疗后自身免疫性疾病会加重；
另一方面，接受ICIs治疗后，与先前不存在自身免疫性疾病的患者比较，先前存在自身免疫性疾病的肿瘤患者发生ICIs免疫相关不良反应的几率更高。先前存在自身免疫性疾病患者病例数量比较少，这与在大多数前瞻性研究中，有自身免疫性疾病的患者未被纳入临床试验有关[41]。

4.5 先前存在心脏疾病 先前存在心脏疾病可能是肿瘤患者接受ICIs治疗后诱发心脏毒性反应甚至心肌炎的又一高危因素[26,29,42]。在Heinzerling等[18]报道的8例ICIs相关心脏毒性患者中，有5例先前存在心血管方面疾病，1例存在高血压病。一项纳入35例出现ICIs相关心肌炎病例的研究中，以105例接受ICIs治疗但未发生ICIs相关心肌炎为对照，结果显示，观察组患者中先前存在心脏疾病的几率高于对照组，分别为冠状动脉疾病(20% vs. 16%)、早期心肌梗死(8.6% vs. 5.7%)、既往冠状动脉支架置入术(5.7% vs. 1.9%)、冠状动脉旁路移植术(8.6% vs. 6.7%)[25]。先前存在心血管疾病的肿瘤患者在接受ICIs治疗后更易发生心脏毒性甚至致死性心肌炎，因此，在临床中使用ICIs时，应该注意询问患者的既往史，进而对患者进行全面用药评估。

4.6 其他 年龄似乎也是接受ICIs治疗的肿瘤患者发生心血管毒性的一种影响因素[26-27,29]。一项系统综述和Meta分析研究表明，死于ICIs相关毒性反应的患者比没有致命毒性反应的患者年龄更大(70 vs. 62岁，P=0.009)[14]。这种结论可能与大部分肿瘤多发于老年患者、研究所得到的临床数据以接受ICIs治疗的老年患者为主有关。EudraVigilance数据库分析显示，在ICIs相关心肌炎患者中，男性占更大的比例(397 vs. 195例)[27]；
在另一项研究中，35例ICIs相关心肌炎患者中女性占29%[25]，这表明男性似乎比女性更易患ICIs相关心肌炎[43]。同时使用其他心脏毒性抗肿瘤药物，如蒽环类药物、抗ErbB2药物、Raf和MEK抑制剂及血管内皮生长因子(VEGF)抑制剂的患者也更易出现ICIs相关心肌炎[44]。一项包含35例ICIs相关心肌炎患者与105例接受ICIs治疗但未发生心肌炎患者的对照研究显示，与对照组相比，试验组糖尿病比例(34% vs. 13%，P=0.01)、睡眠呼吸暂停比例(14% vs. 3.8%，P=0.04)和体质量指数[(29±8.4)kg/m2vs. (26±6.0)kg/m2，P=0.02]更高[25]。因为纳入病例有限的原因，以上的影响因素还需要在以后临床及试验中进一步验证。

由于缺乏特征性的临床症状及统一明确的指南，目前ICIs相关心肌炎的诊断面临巨大的挑战[16,29]。鉴于ICIs相关心肌炎有爆发性的可能，随时会危及患者的生命，因此要高度警惕。一项包括122例ICIs相关心肌炎的报道显示，心肌炎发生于开始ICIs治疗后中位时间30 d内[45]。ICIs相关心肌炎临床表现不具有统一性，临床症状包括心悸、胸痛、急性或慢性心力衰竭、心包炎和心包积液[46]。还有文献报道其他不同病因的心肌炎可能表现为偶然检测到血清肌钙蛋白I(cTnI)升高，几乎没有症状[47]。ICIs相关心肌炎的诊断是一项排他性的诊断，给临床医生早期发现潜在心肌炎造成了极大的挑战。

对于早期发现心肌炎，最简单的方法是心电图与血清肌钙蛋白检查，但是缺乏敏感性和特异性，对于早期筛查与监测有重要意义[16]。心电图表现不具有特异性，如窦性心动过速、QRS/QT间期延长、传导异常、弥漫性T波倒置、q波、心室节律紊乱和局部房室传导阻滞。心电图显示正常不能排除心肌炎。实验室检查通常包括肌钙蛋白[cTnI或肌钙蛋白T(cTnT)]、肌酸磷酸激酶(CPK)、肌酸激酶(CK)、肌酸激酶心肌酶(CK-MB)、脑钠肽(BNP)和N末端脑钠肽前体(NT-proBNP)[29]。其中以肌钙蛋白最为敏感，在包括35例ICIs相关心肌炎的研究中，发现94%的患者存在肌钙蛋白升高。而且本研究还指出，患者最近一次或出院前肌钙蛋白T≥1.5 μg/L与主要心脏不良事件(MACE)风险增加4倍相关(危险比为4.0，95%置信区间1.5～10.9，P=0.003)，对MACE的特异度为95%、敏感度为63%[25]。心脏磁共振成像(CMR)是诊断心肌炎的首选仪器检查及无创金标准，但是超声心动图或磁共振无异常不能排除心肌炎。诊断心肌炎的金标准是心内膜心肌活检或尸检的组织病理学证据，但是由于是侵入性检查，心内膜心肌活检不作为临床首选[16]。

皮质类固醇是ICIs相关心肌炎的一线治疗药[26,48]。然而，由于数据有限，指南在初始皮质类固醇剂量和治疗策略方面没有统一标准[52]。由于ICIs相关心肌炎有发展为致命性爆发性心肌炎的风险，因此尽早开始大剂量皮质类固醇对于ICIs相关心肌炎患者的预后具有重要意义。在一项回顾性观察研究中发现，纳入126例ICIs相关心肌炎的病例，皮质醇剂量分为低剂量(<60 mg/d)、中剂量(60～500 mg/d)和高剂量(501～1 000 mg/d)，起始用皮质醇时间分为入院<24 h、24～72 h、入院后72 h。最终研究发现，皮质类固醇初始剂量与ICIs相关心肌炎主要心血管不良反应呈反比关系，且越早应用皮质醇主要心血管不良反应发生率越低。最值得注意的是，<24 h接受皮质醇治疗的患者，不论剂量高低，结果都好于72 h后接受皮质醇治疗的患者，这就表明皮质醇对ICIs相关心肌炎的治疗效果主要取决于起始治疗时间。综合来看，<24 h高剂量皮质醇的应用对于ICIs相关心肌炎的患者疗效最好[48]。如果使用高剂量皮质醇后没有改善，英夫利昔单抗、利妥昔单抗和霉酚酸酯也被提出可用于ICIs相关心肌炎[49]。应该注意的是，英夫利昔单抗可能与心力衰竭恶化有关，因此不适用于中重度心力衰竭患者[26]。另外，几项临床前研究表明阿巴西普对心肌炎的潜在疗效，1例66岁患有转移性肺癌的女性患者，在给予纳武利尤单抗后发生了心肌炎，在高剂量甲强龙治疗无效后，对该患者给予阿巴西普治疗后好转[50]。对于ICIs相关心肌炎的治疗，需要在临床中不断实践，不断改进，在有统一指南的基础上做到个体化治疗，力争每位患者都能得到最优化治疗。

虽然免疫检查点抑制剂相关性心肌炎的发病率较其他免疫检查点抑制剂相关不良反应低，但免疫检查点抑制剂相关性心肌炎致死率较高。因此，明确免疫检查点抑制剂相关性心肌炎的具体发病机制、建立详细可靠的诊断标准、寻找敏感度和特异度均较高的标志物、根据严重程度进行分级及对不同等级的病例制定不同的治疗策略，这对临床上免疫检查点抑制剂相关性心肌炎患者的诊治至关重要。当然，这还需要未来大量的基础实验、临床试验及临床实践的不断探索。