综述：移植中的CD40-CD154轴：从免疫生物学到治疗靶向

《Frontiers in Immunology》：The CD40-CD154 axis in transplantation: from immunobiology to therapeutic targeting

CD40-CD154共刺激轴是连接天然免疫与适应性免疫的核心枢纽，调控抗原呈递、T细胞启动、B细胞活化、生发中心形成及抗体类别转换。在移植领域，该通路驱动供体反应性T细胞扩增、树突状细胞（DC）许可及供体特异性抗体生成，参与急性与慢性同种异体移植物排斥反应。近期研究将经典线性模型拓展为多维度信号网络，涵盖经典CD40-TNF受体相关因子（TRAF）-NF-κB信号、CD154反向信号及替代受体结合——尤其是通过整合素如CD11b实现的相互作用。这些发现解释了CD154阻断与CD40阻断疗效差异的机制，并为新一代疗法设计提供依据。与此同时，片段可结晶区（Fc）工程化抗CD154抗体的研发规避了第一代药物的血栓栓塞毒性，使得临床兴趣重新升温。研究人员在此综合了当前对CD40-CD154分子结构、上游触发因素、下游信号网络、与其他免疫通路的交互作用及细胞类型特异性效应的认识，评估了处于临床开发阶段的治疗候选药物，讨论了长期安全性与生物标志物开发中的未解问题，并展望了细胞靶向干预与诱导耐受联合策略的未来方向。

1 引言

CD40–CD154通路是免疫学中最具特征的共刺激轴之一，已成为移植、自身免疫及肿瘤免疫治疗的关键治疗靶点。最初被定义为T细胞依赖性B细胞辅助的核心介质，现已知其调控广泛的免疫过程，包括树突状细胞（DC）许可、细胞毒性T细胞启动、炎性细胞因子产生、巨噬细胞活化以及效应与调节性免疫反应的平衡。在移植中，这些多样功能使CD40–CD154轴处于同种免疫激活的中心位置。机制层面，CD40–CD154信号不能仅被视为单一配体-受体相互作用，而是运作于更广泛的调控网络中，该网络由膜组织、信号适配蛋白招募、受体脱落、反向信号及与多条免疫通路的交互共同塑造。近年证据表明，CD154可与CD40以外的受体结合，且通路激活的生物学后果高度依赖细胞谱系、组织背景及炎症环境。转化层面，这些机制见解推动了通路阻断治疗的复兴，尤其是在第二代药物降低血栓栓塞风险后。

2 CD40与CD154的分子结构、表达谱及免疫学意义

2.1 分子结构与表达模式

CD40是肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族的跨膜糖蛋白，广泛表达于专职抗原呈递细胞（APC），包括DC、B细胞和巨噬细胞，同时也存在于内皮细胞、上皮细胞及某些非免疫细胞群。其配体CD154（又称CD40L）主要表达于活化的CD4⁺T细胞，也可在血小板、自然杀伤细胞、肥大细胞及某些恶性细胞上检测到。值得注意的是，CD154并非仅限于经典CD40结合，还可与多种整合素相互作用，包括αIIbβ3、αMβ2、α5β1、αvβ3及α4β1，从而将其生物学影响扩展至血栓形成、白细胞黏附、炎症放大及细胞活化。此外，CD40胞外域可被解整合素和金属蛋白酶17（ADAM17）切割，生成可溶性CD40（sCD40），可能作为诱饵受体，并被提议作为反映慢性炎症活动的候选生物标志物；CD154本身也可被ADAM17和ADAM10切割，生成可溶性CD154（sCD154），在移植物排斥中水平升高，可作为全身激动剂激活远端细胞的CD40或干扰治疗性抗体。

2.2 CD40–CD154信号在适应性免疫中的核心作用

该轴是连接天然免疫与适应性免疫的关键桥梁。在T细胞依赖性体液反应中，其对B细胞活化、增殖、生发中心形成、浆细胞分化及免疫球蛋白类别转换重组不可或缺。同时，CD40信号许可DC，增强抗原呈递，维持主要组织相容性复合体（MHC）I类分子表达，并促进有效的CD8⁺T细胞启动。在移植中，该通路是供体反应性适应性免疫的主要驱动因素，促进同种反应性T细胞活化与扩增，支持辅助T细胞功能，并促进供体特异性抗体产生，从而介导急性细胞性排斥与慢性抗体介导的移植物损伤。实验模型显示，阻断CD40–CD154相互作用可降低供体反应性T细胞频率，减少移植物浸润，并促进调节性T细胞群扩增，包括Foxp3⁺诱导型调节性T细胞（iTreg），相应延长移植物存活。非人灵长类肾移植模型中，抗CD154单克隆抗体治疗的无排斥生存期显著长于抗CD40治疗。这提示CD154可能介导CD40阻断无法完全模拟的非冗余免疫功能。此外，CD154还可通过与CD11b相互作用诱导白细胞介素-1β（IL-1β）产生并抑制iTreg生成，构成经典CD40通路之外的额外免疫调控层。除APC外，CD40还表达于一部分CD4⁺T细胞（称为Th40细胞），这类细胞富集于自身反应性效应细胞并具有促炎表型，可能在移植排斥中通过直接响应CD154表达细胞或调节局部免疫反应发挥作用。

2.3 治疗靶向的转化意义

鉴于其在同种免疫中的核心地位，CD40–CD154通路已成为诱导移植耐受或减少传统广谱免疫抑制依赖的重要靶点。早期抗CD154抗体因血栓栓塞并发症而中止临床开发，主要归因于Fc依赖性血小板活化。然而，新一代人源化及Fc工程化抗体（如TNX-1500及相关药物）被设计为在保留强效免疫调节活性的同时最小化血小板活化与促血栓效应。在异种移植中，阻断该通路在猪-灵长类临床前模型中显著延长移植物存活，并为临床猪器官移植的免疫学基础提供了支撑。联合策略尤为前景可期，如在小鼠心脏移植中，持续CD40L阻断联合细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4（CTLA4）-Ig可实现长期无排斥移植物存活且不产生供体特异性抗体。这些进展表明，精准调控CD40–CD154信号不仅可补充，在特定情形下还可能替代部分传统免疫抑制方法。

3 CD40–CD154通路的全面信号景观

3.1 上游启动事件

CD154不在静息T细胞上表达，其诱导依赖于T细胞受体（TCR）识别同源抗原及随后的T细胞活化。在移植中，受者CD4⁺T细胞可直接识别供者APC上的同种抗原，或通过受者APC间接识别处理后的供体肽段。在TCR与CD28共刺激信号协调作用下，CD154在T细胞活化后数小时内迅速上调，使其能与APC及B细胞上的CD40结合。有效信号需要脂筏依赖的信号平台，CD40在配体结合后发生寡聚化并被募集至脂筏，以便高效组装下游适配蛋白；CD154同样依赖其跨膜域定位于活化T细胞的脂筏，若被替换则丧失脂筏募集能力并削弱Akt与p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路激活。在移植中，该通路可在多种协同情境下被触发，包括直接供体-受者APC-T细胞相互作用、间接同种抗原呈递及移植物微环境中的炎症激活。缺血-再灌注损伤、天然免疫激活及血管炎症通过增加APC成熟、内皮活化及T细胞招募进一步增强通路激活的可能性。

3.2 下游信号架构：从线性轴到多维网络

传统模型聚焦于CD40–TRAF–NF-κB轴，但目前认为该通路应被理解为包含至少三个相互关联模块的多维信号网络：经典CD40信号、CD154相关的反向与非经典信号，以及涉及CD11b等整合素的替代受体介导信号。经典CD40–TRAF信号通过招募TRAF2、TRAF3、TRAF5及TRAF6，激活经典与非经典NF-κB通路、MAPK级联及磷酸肌醇依赖性信号模块，调控APC成熟、炎性细胞因子产生、B细胞存活及类别转换重组。CD154本身也被确认为具有信号能力的分子，结合后可经PI3K/Akt及p38 MAPK在T细胞中启动反向信号，调节细胞因子产生与细胞存活；此外，其与整合素（尤其是CD11b）的相互作用可促进IL-1β释放并限制iTreg生成，使免疫平衡向效应免疫倾斜。整体而言，当前证据支持从简单线性通路向三维信号网络的范式转变，这一框架更好地解释了抗CD40与抗CD154治疗的差异效应，并为新一代共刺激阻断策略的合理设计提供指导。

3.3 细胞与组织特异性信号输出

该信号的生物学后果高度依赖背景。在B细胞中，通路驱动增殖、免疫球蛋白类别转换及IgE生成；在DC中，CD40活化上调共刺激分子及抗原呈递机制，并促进IL-12分泌，偏向Th1型免疫应答。在耐受相关通路中，CD19⁺CD5⁺CD1d⁺调节性B细胞亚群可通过抑制DC中的CD40–TRAF6信号延长心脏移植物存活；CD154:CD11b相互作用则通过促进IL-1β释放抑制Foxp3⁺iTreg生成。在非造血细胞中，胰岛β细胞上的CD40表达与1型糖尿病中的炎症破坏相关，可能使胰岛移植物易受CD154介导的损伤；神经元、星形胶质细胞及小胶质细胞上的CD40参与神经炎症；内皮细胞和Müller细胞中的CD40可被晚期糖基化终末产物（AGEs）上调，进而促进炎性介质产生并参与糖尿病视网膜病变的发病。肿瘤靶向的双特异性构建体（如成纤维细胞活化蛋白（FAP）-CD40）可在肿瘤微环境中选择性激活CD40信号，增强局部抗原呈递与T细胞应答，同时限制全身毒性。总体而言，该通路并不引发统一的生物学程序，而是产生高度细胞与组织特异性的输出，以不同方式塑造免疫、耐受及疾病进程。

4 与BCR、TLR、BAFF/BLyS及其他分子通路的核心交互

CD40–CD154信号与B细胞受体（BCR）信号在B细胞发育与活化的多个阶段协同作用，并在生发中心与IL-21信号汇聚，促进B细胞命运决定。机械生物学调控显示，CD40–CD154捕获键的形成是BCR与CD40信号有效协作的必要条件。该通路还与Toll样受体（TLR）通路广泛交叉，在系统性红斑狼疮及骨关节炎等病理状态下协同驱动B细胞活化与抗体分泌。B细胞活化因子（BAFF，又称B淋巴细胞刺激因子（BLyS））与CD40–CD154信号协同调控B细胞存活、成熟及同种免疫反应，BAFF上调BCR反应性与NOTCH2、SYK表达，加重慢性移植物抗宿主病中的致病性B细胞反应。此外，CD154可与多种整合素结合，介导血小板聚集、白细胞黏附及炎症放大等功能。CD40与核因子-κB受体活化因子（RANK）共享TRAF6作为下游节点，并与TNF-α形成正反馈环路放大炎症反应。CD40信号还以细胞类型依赖性方式调节对Fas/FasL介导凋亡的敏感性，并与NF-κB诱导激酶（NIK）、SOCS家族蛋白、IRAK家族蛋白、ADAM17/TACE、一氧化氮及过氧亚硝酸盐、C4结合蛋白及免疫突触极性等机制密切交互，共同塑造免疫应答的广度与精细调控。

5 CD40–CD154轴的治疗靶向

靶向该轴已成为控制同种与异种免疫反应最具前景的策略之一，通过阻断连接T细胞辅助、APC活化、生发中心形成及抗体产生的核心共刺激通路，可同时抑制细胞与体液排斥并减弱天然炎症放大，特别适用于自适应免疫、内皮活化及血栓炎症并存之异种移植。第一代抗CD154抗体因血栓栓塞毒性中止开发，促使领域转向CD40靶向药物。新型Fc工程化抗CD154抗体（如tegoprubart/AT-1501）在非人灵长类肾及胰岛移植中显著延长移植物存活并保留功能，且在猪-人异种移植临床应用中已纳入免疫抑制方案。抗CD40抗体iscalimab（CFZ533）及bleselumab（ASKP1240）曾进入临床开发，但前者试验失败，后者已中止。小分子抑制剂在临床前模型中改善胰岛移植结局并预防自身免疫糖尿病，有望成为口服辅助治疗或维持期药物。未来的最有前景策略包括避免血栓毒性的Fc工程化抗CD154抗体，以及与CTLA4-Ig、抗CD28或调节细胞疗法联合的组合方案，亦可通过选择性靶向CD154:CD11b轴在抑制同种免疫的同时保留保护性免疫。

6 生物标志物与临床监测

可溶性CD40作为ADAM17依赖性脱落的产物，已成为慢性炎症与通路活化的候选标志物；DC中CD40–TRAF6信号抑制与调节性B细胞介导的耐受相关联，提示细胞内通路状态可作为耐受诱导的机制性生物标志物。CD154的快速诱导与致病性免疫活性及自身抗体滴度相关，可用于识别疾病相关T细胞群。Tegoprubart治疗可剂量依赖性地降低多种炎性介质，支持其用于药效动力学监测；iscalimab治疗1型糖尿病则与β细胞功能下降减缓及糖化血红蛋白改善相关。目前仍缺乏经验证的动态生物标志物组合，以指导个体化治疗选择、剂量调整或安全减药，未来需整合可溶性介质、抗原特异性淋巴细胞表型、细胞内磷酸化信号、转录组学及空间组织分析，构建预测应答、耐受及感染风险的模型。

7 未解问题与未来展望

细胞类型特异性信号如何在不同背景下产生免疫原性、炎性或耐受性程序仍不明确，需进一步解析受体密度、膜组织、适配蛋白使用及细胞因子环境的作用。异种移植中，物种特异性分子不相容性可能改变该通路的重要性，部分研究显示在无CD40/CD154阻断下亦可实现长期异种移植物存活，提示其必要性依移植模型与受者物种而异。长期通路抑制是否会损害抗感染免疫仍是关注重点，选择性靶向特定相互作用（如CD154:CD11b）可能是兼顾抑制同种免疫与保留宿主防御的策略。未来将从单一药物阻断转向生物标志物引导、机制知情的联合免疫治疗，整合共刺激阻断、共抑制通路激活、调节细胞扩增及代谢控制，以实现持久耐受。除单抗与小分子外，CD40靶向多肽在临床前模型中可恢复免疫稳态，有望作为移植中尤其是伴自身免疫病受者的耐受促进剂。血管化复合组织移植（VCA）因其高免疫原性及非救命性质，为CD40/CD154靶向提供了独特的应用场景，未来值得开展联合belatacept或调节细胞疗法的临床试验。

8 结论

CD40–CD154信号轴是移植免疫的核心调控者，也是连接抗原呈递、T细胞活化、B细胞分化、抗体生成及免疫调节的关键机制节点。其功能超越经典CD40–CD154相互作用，延伸至非经典受体使用、反向信号及与BCR、TLR、BAFF/BLyS等多条通路的交互。这些特征既解释了靶向该轴的潜力，也揭示了其复杂性。临床前与早期临床研究强烈支持新一代药物克服第一代抗CD154抗体血栓毒性后的治疗前景。领域正向更精细的方向发展，疗效不仅取决于通路阻断，还需理解细胞特异性信号输出、选择合理的联合策略并结合生物标志物引导的临床监测。综合而言，该通路既是同种免疫的机制枢纽，也是迈向更安全、更精准、潜在耐受诱导型免疫治疗的希望之门。