髓源性抑制細(xì)胞在腫瘤中的研究進(jìn)展

唐海雙 于晗 張晶

髓源抑制性細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)是一類來源于骨髓前體細(xì)胞的異常分化體，由不同分化程度的未成熟巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及其他分化早期階段的髓系細(xì)胞構(gòu)成[1-2]。前期大量研究發(fā)現(xiàn)，MDSCs在荷瘤小鼠或腫瘤患者體內(nèi)由骨髓募集到外周大量擴(kuò)增，并進(jìn)一步誘導(dǎo)活化，發(fā)揮抑制機(jī)體抗腫瘤免疫的作用[3]。

一、MDSCs的生物學(xué)特性

腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的IL-6、環(huán)氧化物酶(COX2)、PG、SCF、M-CSF、GM-CSF、VEGF等細(xì)胞因子可誘導(dǎo)MDSCs的擴(kuò)增[4]。STAT3被認(rèn)為是調(diào)節(jié)MDSCs擴(kuò)增的主要轉(zhuǎn)錄因子。小鼠體內(nèi)的MDSCs通常表達(dá)髓系抗原CD11b和Gr1，但不表達(dá)成熟髓系抗原CD40、CD80、HLA-DR。小鼠體內(nèi)的大部分CD11b+/Gr1+細(xì)胞集聚在骨髓當(dāng)中，只有少量MDSCs(4%)在外周血和脾臟中檢測(cè)到。CD11b+/Gr1+細(xì)胞在不同內(nèi)環(huán)境下經(jīng)不同細(xì)胞因子誘導(dǎo)，可以向樹突狀細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、粒細(xì)胞分化[5]。在腫瘤生長(zhǎng)、炎癥感染時(shí)細(xì)胞因子的穩(wěn)態(tài)被打破，MDSCs的分化延遲，并聚集在外周淋巴器官、血液和腫瘤部位，最終向免疫抑制亞型分化。在多種小鼠模型中，MDSCs的免疫抑制效應(yīng)取決于其在外周淋巴器官和腫瘤部位的集聚。最近的研究顯示，癌癥患者外周血中的MDSCs為一群不成熟亞型細(xì)胞[6]，它們普遍表達(dá)髓系抗原CD11b和CD33，但缺乏成熟髓系抗原的表達(dá)。MDSCs分為兩種亞型，單核細(xì)胞型，表達(dá)CD14；粒細(xì)胞型，表達(dá)CD15。大量研究發(fā)現(xiàn)腫瘤源性因子(tumor derived factors, TDFs)不僅促進(jìn)MDSCs在外周的募集而且促使其向免疫抑制亞型分化。

二、MDSCs的募集和活化

MDSCs的募集是多重因素共同的作用，其中慢性炎癥尤為關(guān)鍵。研究表明炎癥相關(guān)分子VEGF、GM-CSF與MDSCs的集聚密切相關(guān)，炎癥可能促進(jìn)了免疫抑制。然而，直到發(fā)現(xiàn)促炎因子IL-1β、IL-6和生物活性酯PGE2能誘導(dǎo)MDSC的產(chǎn)生，炎癥與MDSCs募集的關(guān)系才被確定。后續(xù)研究又表明炎癥通過誘導(dǎo)MDSCs的產(chǎn)生，阻斷免疫監(jiān)視和抗腫瘤的免疫活動(dòng)，起到保護(hù)腫瘤細(xì)胞，促進(jìn)腫瘤發(fā)展的作用。

1．IL-1β、IL-6誘導(dǎo)MDSCs的募集：高表達(dá)IL-1β的腫瘤細(xì)胞能通過MDSCs下調(diào)抗腫瘤的免疫活性，而且高表達(dá)IL-1β的腫瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的侵襲性和生長(zhǎng)、增殖能力；在加入IL-1βR抑制劑的小鼠或者IL-1βR基因敲除小鼠中，腫瘤生長(zhǎng)速度減慢。由此表明，IL-1β在MDSCs介導(dǎo)的免疫抑制中發(fā)揮著重要作用。盡管如此，研究發(fā)現(xiàn)MDSCs表達(dá)IL-6受體卻并不表達(dá)IL-1受體[7]，這顯示IL-1β并不直接與MDSC作用，而IL-6是IL-1β炎癥反應(yīng)的下游通路分子，因此IL-1β誘導(dǎo)MDSCs的作用是由IL-6介導(dǎo)的。

IL-1β不僅誘導(dǎo)MDSCs的擴(kuò)增募集，而且能增強(qiáng)MDSCs與巨噬細(xì)胞的相互作用，抑制巨噬細(xì)胞的天然抗腫瘤作用[8]。研究表明，由高表達(dá)IL-1β的腫瘤誘導(dǎo)產(chǎn)生的MDSCs能產(chǎn)生更多的IL-10，且更能下調(diào)巨噬細(xì)胞IL-12的表達(dá)。通過TLR4基因敲除小鼠的實(shí)驗(yàn)，表明IL-1β對(duì)MDSCs的調(diào)節(jié)作用是由LPS-TLR4通路介導(dǎo)的。TLR4敲除小鼠還可以集聚高水平的MDSCs，提示MDSC也可以通過不依賴TLR4的通路激活，這條替代通路很可能是由其他TLR配體介導(dǎo)的。因此，TLRs且以TLR4為主調(diào)節(jié)了MDSCs的集聚、活化，由此促進(jìn)腫瘤的發(fā)展[9]。

2．PGE2誘導(dǎo)MDSC的募集：研究表明，腫瘤微環(huán)境中過表達(dá)PGE2/COX-2，這在很大程度上形成了腫瘤的炎癥內(nèi)環(huán)境[10]。研究發(fā)現(xiàn)， PGE2激動(dòng)劑促進(jìn)骨髓細(xì)胞向抑制性Gr+CD11b+MDSCs的分化，結(jié)果表明PGE2能夠誘導(dǎo)MDSCs的產(chǎn)生。COX-2抑制劑處理的荷瘤小鼠降低了MDSCs的水平并減慢了腫瘤的生長(zhǎng)進(jìn)程。用精氨酸酶作為衡量抑制活性的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)在腎癌患者當(dāng)中PGE2能夠上調(diào)MDSCs的表達(dá)。因此，PGE2的表達(dá)通過誘導(dǎo)更多MDSCs的產(chǎn)生來限制抗腫瘤的免疫活動(dòng)，促進(jìn)腫瘤的發(fā)生和發(fā)展[11]。

3．CCL2/CCR2介導(dǎo)MDSCs的集聚：研究證實(shí)CCL2/CCR2在MDSCs中高表達(dá)，并且該通路在MDSCs向腫瘤的遷移中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。CCR2表達(dá)缺乏的MDSCs不能快速遷移到腫瘤部位或脾臟，因此CCL2/CCR2通路參與了MDSCs的遷移和MDSCs介導(dǎo)的腫瘤生長(zhǎng)[12]。

4．促炎S100蛋白調(diào)節(jié)MDSCs的集聚：S100A8/S100A9是一類與炎癥密切相關(guān)的蛋白，在多種炎癥疾病患者中表達(dá)都會(huì)增高，通過趨化白細(xì)胞釋放促炎因子增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。很多研究報(bào)道S100A8/S100A9蛋白調(diào)節(jié)MDSCs的集聚和抑制活性。S100A8/S100A9的這種效應(yīng)主要通過兩種機(jī)制進(jìn)行：(1)通過STAT3依賴途徑阻斷骨髓前體細(xì)胞向正常DC和巨噬細(xì)胞分化[13]。(2)通過NF-κB依賴途徑促進(jìn)MDSCs向腫瘤部位的遷移[14]。

最新研究表明，MDSCs發(fā)揮免疫抑制功能不僅需要擴(kuò)增和募集，還需要活化，調(diào)節(jié)MDSCs活化的因子主要來自激活的T細(xì)胞和腫瘤基質(zhì)細(xì)胞及細(xì)胞因子IFN-γ、IL-4、IL-13和TGF-β，通過激活STAT6、STAT1和NF-кB等轉(zhuǎn)錄因子發(fā)揮作用。

三、MDSCs在腫瘤免疫中的作用機(jī)制

MDSCs在體內(nèi)具有促腫瘤的免疫作用。用吉西他濱化學(xué)療法[15]等方式降低體內(nèi)MDSCs水平可恢復(fù)機(jī)體的腫瘤監(jiān)視、活化T細(xì)胞及NK細(xì)胞的功能，能夠提高腫瘤疫苗和其他免疫療法的功效。在體內(nèi)，滅活調(diào)控MDSCs聚集的基因也可以恢復(fù)T細(xì)胞的活性并抑制腫瘤生長(zhǎng)、減少其遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的可能性[16]。隨著年齡的增長(zhǎng)，機(jī)體患有腫瘤的可能性大大增加，而在小鼠體內(nèi)的研究[17]顯示這一現(xiàn)象與體內(nèi)內(nèi)生MDSCs數(shù)量隨著年齡增長(zhǎng)而增加密切相關(guān)。MDSCs通過兩種方式參與了腫瘤免疫逃逸。

1．MDSCs對(duì)機(jī)體自然免疫應(yīng)答的作用機(jī)制：一些研究表明[18]，MDSCs抑制NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞毒性，并同時(shí)阻斷NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，其機(jī)制是通過阻斷NKG2D的表達(dá)。但也有一些研究指出[19]，MDSCs能夠表達(dá)NKG2D配體Rae-1進(jìn)而活化NK細(xì)胞，而活化的NK細(xì)胞反過來又減少M(fèi)DSCs的數(shù)量。以上這些研究結(jié)果的差異可能是MDSCs不同亞群所致，這些亞群在不同的微環(huán)境中發(fā)揮著不同的作用。

小鼠體內(nèi)的腫瘤免疫也與NK/T細(xì)胞和MDSCs的相互作用有關(guān)。Ⅰ型NK/T細(xì)胞抑制腫瘤生長(zhǎng)，而Ⅱ型NK/T細(xì)胞通過分泌IL-13促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，Ⅱ型NK/T細(xì)胞的這一作用可誘導(dǎo)MDSCs的聚集，并促使巨噬細(xì)胞向促腫瘤M-2型細(xì)胞分化。NK/T細(xì)胞在病毒感染的小鼠體內(nèi)對(duì)MDSCs也具有調(diào)節(jié)作用，流感感染的小鼠體內(nèi)高水平的MDSCs在阻斷抗病毒免疫中發(fā)揮重要作用[20]。

2．MDSCs對(duì)適應(yīng)性免疫應(yīng)答的機(jī)制：MDSCs對(duì)T細(xì)胞的抑制作用既可為抗原特異性也可為抗原非特異性，取決于MDSCs不同的亞群。荷瘤小鼠體內(nèi)研究表明[21]，MDSCs阻斷CD8+T細(xì)胞、CD4+T細(xì)胞的活化和增殖，對(duì)CD8+T細(xì)胞的抑制作用具有MHC限制性和抗原特異性。但也有研究表明[22]，小鼠體內(nèi)MDSCs也抑制MHC異源的、抗原活化CD4+T細(xì)胞，表明MDSCs的抑制作用是非特異性的。

MDSCs通過攝取精氨酸[23]并通過胞內(nèi)高水平的精氨酸酶消耗大量精氨酸來對(duì)CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞發(fā)揮抑制作用。此外MDSCs產(chǎn)生的ROS和過(氧化)亞硝酸鹽通過硝化TCR阻斷CD8+T細(xì)胞，從而阻斷T細(xì)胞與MHC分子的相互作用。

大多數(shù)MDSCs的產(chǎn)生和功能的發(fā)揮都依賴于IFN-γ，其中包括單核細(xì)胞性MDSCs和粒細(xì)胞性MDSCs。單核細(xì)胞性MDSCs是通過NO發(fā)揮作用[24]，而粒細(xì)胞性MDSCs是通過ROS發(fā)揮抑制作用。早期的一些研究表明[25]，NO和ROS的產(chǎn)生具有IFN-γ依賴性。但I(xiàn)FN-γ并不是對(duì)所有的MDSCs都是必需的?；加欣w維瘤和結(jié)腸癌的小鼠[26]體內(nèi)一些表型為CD11b+/Gr1+的MDSCs在被活化之后會(huì)產(chǎn)生TGF-β。MDSCs也通過下調(diào)TCR相關(guān)蛋白的表達(dá)來發(fā)揮抑制作用，這一由炎癥引起的現(xiàn)象在大部分的癌癥患者體內(nèi)都能被觀察到。在缺少ξ鏈的情況下，CD4+和CD8+T細(xì)胞無法傳遞活化所需的信號(hào)。

兩種新的免疫抑制性機(jī)制共同參與MDSCs的抑制腫瘤免疫的作用。一方面是MDSCs下調(diào)初始T細(xì)胞歸巢所必須的膜分子CD62L[27]，從而減少活化的CD4+和CD8+T細(xì)胞數(shù)量。另一方面是MDSCs通過消耗環(huán)境中T細(xì)胞活化必需分子半胱氨酸[28]來阻斷T細(xì)胞的活化。在健康狀態(tài)下，APC細(xì)胞通過蛋氨酸合成半胱氨酸，同時(shí)攝取細(xì)胞外的胱氨酸并將之轉(zhuǎn)化為半胱氨酸。在抗原提呈中半胱氨酸被T細(xì)胞攝取。當(dāng)機(jī)體內(nèi)存在高水平的MDSCs時(shí)，MDSCs將攝取大部分可利用的半胱氨酸，消耗DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的半胱氨酸。由于MDSCs自身并不產(chǎn)生半胱氨酸，因此細(xì)胞微環(huán)境中很快就會(huì)缺乏半胱氨酸，進(jìn)而使T細(xì)胞無法合成活化所必需的蛋白質(zhì)，從而發(fā)揮抑制性作用。

參 考 文 獻(xiàn)

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