髓系抑制性細(xì)胞在肝癌發(fā)病中的作用研究進(jìn)展

張新羽，閆會敏

髓系抑制性細(xì)胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）是一群具有顯著免疫抑制功能的異質(zhì)性細(xì)胞，因其在免疫應(yīng)答中的調(diào)節(jié)作用而逐漸成為腫瘤免疫的研究熱點(diǎn)。MDSCs誘導(dǎo)的免疫耐受在肝癌發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。本文就近年來MDSCs在肝癌中的作用及相關(guān)機(jī)制等研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 MDSCs的來源及抑制功能

MDSCs來源于骨髓祖細(xì)胞和未成熟的髓細(xì)胞，具有高度異質(zhì)性。小鼠MDSCs的生物學(xué)標(biāo)記為Gr-1+CD11b+，而人類MDSCs的特有表型標(biāo)志尚不明確，通常將CD33+CD11b+HLA-DR-/low細(xì)胞定義為MDSCs［1］，但它們的表達(dá)隨個體和疾病的不同而變化。近年一些新標(biāo)志物如CD66b、血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）、CD115、CD124和S100A9也陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)［2］，特別是S100A9在MDSCs中的表達(dá)較單核細(xì)胞高10～15倍，且與一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）表達(dá)密切相關(guān)［3］，這些分子的潛在應(yīng)用價值尚待進(jìn)一步研究。

MDSCs的主要生物學(xué)作用是通過抑制T細(xì)胞的增殖與活化而調(diào)控免疫應(yīng)答，多個途徑參與這一過程，包括促進(jìn)精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）、iNOS和活性氧（reactive oxygen species，ROS）產(chǎn)生［4-5］、下調(diào)T細(xì)胞CD3ζ鏈的表達(dá)、分泌抑制性細(xì)胞因子及誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞［6］等。MDSCs對B細(xì)胞也有一定的抑制作用，可通過產(chǎn)生Arg-1、iNOS和ROS，抑制B細(xì)胞增殖和抗體分泌［7］。在下調(diào)固有免疫反應(yīng)方面，MDSCs可通過分泌高水平的白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-10和 轉(zhuǎn) 化 生 長 因 子 -β（transforming growth factor-β，TGF-β），干擾樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DC）和巨噬細(xì)胞的正常分化，影響巨噬細(xì)胞分泌 IL-12［8］；通過抑制自然殺傷（natural killer，NK）細(xì)胞表面NKG2D和TIGIT等受體表達(dá)，干擾NK細(xì)胞激活，并可通過下調(diào)NK細(xì)胞分泌穿孔素和IL-2，抑制其殺傷功能［8-9］。

2 MDSCs與肝癌

2.1 MDSCs表達(dá)與肝癌進(jìn)展 Hoechst等［6］最先發(fā)現(xiàn)肝癌患者外周血和腫瘤組織中MDSCs水平顯著高于非肝癌患者和健康對照者。隨后，越來越多的動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究證實(shí)肝癌小鼠和患者體內(nèi)MDSCs數(shù)量明顯增加，MDSCs相關(guān)效應(yīng)分子表達(dá)增高，T細(xì)胞與MDSCs水平呈負(fù)相關(guān)［10］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)隨著肝癌TNM分期程度升高，MDSCs比例顯著增高，Ⅲ/Ⅳ期患者M(jìn)DSCs水平高于Ⅰ/Ⅱ期患者；MDSCs表達(dá)也與腫瘤直徑、癌結(jié)節(jié)數(shù)目、門靜脈癌栓及有無遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移等密切相關(guān)［11］，表明MDSCs可能參與肝癌的發(fā)展和侵襲轉(zhuǎn)移。MDSCs水平還可影響臨床治療效果，對經(jīng)外科手術(shù)、射頻消融和放化療等常規(guī)治療后的肝癌患者隨訪，發(fā)現(xiàn)MDSCs百分比高者復(fù)發(fā)率更高，而總生存期和無進(jìn)展生存期顯著降低［11-12］，因此檢測肝癌患者M(jìn)DSCs水平有助于評估預(yù)后。

2.2 肝癌微環(huán)境對MDSCs的影響 MDSCs的擴(kuò)增和活化受許多因子調(diào)節(jié)，這些因子主要分為兩類，一類由腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的，包括粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、粒細(xì)胞集落刺激因子、血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、IL-6、前列腺素E2和環(huán)氧化酶2（COX2）等，這些因子通過激活信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）3 信號通路，引起骨髓祖細(xì)胞增殖及成熟髓系細(xì)胞分化受阻，從而促進(jìn)MDSCs的擴(kuò)增［13］。另一類因子，如γ干擾素（IFN-γ）、IL-1β、IL-4、IL-13、TGF-β和Toll樣受體（Toll-like receptors，TLRs）的配體等，主要由活化的T細(xì)胞和腫瘤基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生，可通過STAT1、STAT6或NF-κB信號通路，誘導(dǎo)MDSCs表達(dá)誘導(dǎo)性iNOS和Arg-1［14］，發(fā)揮免疫抑制作用。

在肝癌發(fā)生過程中，腫瘤微環(huán)境中GM-CSF、巨噬細(xì)胞集落刺激因子、VEGF和IL-6是重要的促增殖因子，這些因子異常高表達(dá)，通過調(diào)節(jié)JAK/STAT3等信號通路，誘導(dǎo)MDSCs擴(kuò)增和募集，如果抑制這些因子表達(dá)，則可明顯減少肝癌組織中MDSCs的數(shù)量［15］。IL-10和IL-13主要由腫瘤微環(huán)境中的活化T細(xì)胞產(chǎn)生，臨床研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者外周血中IL-10、IL-13的表達(dá)水平顯著增加，且與MDSCs水平呈正相關(guān)［16］，提示這些因子可能參與MDSCs的擴(kuò)增。T細(xì)胞產(chǎn)生的IL-17A不僅可提高M(jìn)DSCs抑制T細(xì)胞的能力，也可增強(qiáng)MDSCs向腫瘤部位的浸潤，促進(jìn)肝癌增長［17］。

趨化因子在促進(jìn)MDSCs向腫瘤組織募集中發(fā)揮著重要作用，在肝癌發(fā)生過程中，肝臟基質(zhì)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞可產(chǎn)生基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1、單核細(xì)胞趨化蛋白-1和角質(zhì)細(xì)胞趨化因子（keratinocyte chemoattractant，KC）等多種趨化因子，這些因子與MDSCs表面的受體相互作用，誘導(dǎo)MDSCs遷移［18-19］。給予肝癌荷瘤小鼠抗KC中和抗體后，體內(nèi)MDSCs數(shù)量明顯減少，反之，注射過表達(dá)KC的肝癌細(xì)胞可導(dǎo)致荷瘤小鼠肝臟和脾臟MDSCs水平增高。

缺氧微環(huán)境是實(shí)體腫瘤的重要特征，缺氧可誘發(fā)MDSCs增多，使腫瘤細(xì)胞獲得免疫逃逸功能，在此過程中，腫瘤細(xì)胞引起的缺氧誘導(dǎo)因子（hypoxia inducible factor，HIF）-1過表達(dá)至關(guān)重要。在肝癌微環(huán)境中，缺氧導(dǎo)致的HIF-1表達(dá)增高可作為轉(zhuǎn)錄因子激活CCL26，誘導(dǎo)MDSCs向肝癌組織遷移；另外，Chiu等［20］發(fā)現(xiàn)HIF-1還可刺激膜外三磷酸腺苷二磷酸 水 解 酶 （ectonucleosidetriphosphate diphosphohydrolase，ENTPD）2過表達(dá)，促使ATP轉(zhuǎn)化為5′-AMP，導(dǎo)致5′-AMP的積累，從而阻止MDSCs成熟，引起MDSCs表達(dá)增高。因此，抑制HIF-1的缺氧誘導(dǎo)活性，有可能消弱MDSCs的免疫抑制作用，恢復(fù)機(jī)體抗腫瘤免疫能力。

近年，鈣結(jié)合蛋白S100A8/A9與MDSCs的關(guān)系越來越受到關(guān)注，S100A8/A9可通過STAT3或NF-κB信號通路阻斷髓系祖細(xì)胞分化，促進(jìn)MDSCs遷移至腫瘤部位，由于MDSCs也可合成和分泌S100A8/A9蛋白，因此兩者間可以形成正反饋環(huán)，在腫瘤發(fā)生中發(fā)揮作用［21］。目前雖然研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者和荷瘤小鼠高表達(dá)S100A8/A9蛋白，但其是否通過與MDSCs相互作用影響肝癌進(jìn)展尚待進(jìn)一步研究。

2.3 MDSCs參與肝癌發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制

2.3.1 肝癌中MDSCs介導(dǎo)的免疫抑制作用 與其他腫瘤相同，MDSCs對效應(yīng)性T細(xì)胞的抑制是其發(fā)揮免疫抑制作用的主要途徑，這一作用的發(fā)揮主要是通過上調(diào)Arg-1、iNOS和ROS表達(dá)及下調(diào)T細(xì)胞CD3ξ鏈表達(dá)實(shí)現(xiàn)的［6，11］。

MDSCs可以抑制固有免疫細(xì)胞。MDSCs對NK細(xì)胞具有強(qiáng)大的抑制作用，肝癌MDSCs能夠下調(diào)NKG2G和NKp30的表達(dá)，抑制NK細(xì)胞毒性及細(xì)胞因子分泌，而清除MDSCs后，NK細(xì)胞功能恢復(fù)，提示MDSCs可能是導(dǎo)致NK細(xì)胞功能低下的重要原因之一［19,22］。MDSCs與 Kupffer細(xì)胞相互作用，可使Kupffer細(xì)胞CD86、CD274和MHCⅡ表達(dá)增加，促進(jìn)IL-10和IL-1β分泌，減少CCL2和IL-18產(chǎn)生，這一失調(diào)導(dǎo)致Kupffer細(xì)胞抗原提呈能力降低［23］。此外，MDSCs還可通過產(chǎn)生IL-10下調(diào)DCs功能，抑制CTL細(xì)胞及NK細(xì)胞的抗腫瘤活性［12］。

MDSCs對Treg細(xì)胞的增強(qiáng)作用也是其促進(jìn)肝癌進(jìn)展的原因之一，晚期HCC患者中MDSCs與Treg細(xì)胞呈正相關(guān)［24］，提示MDSCs誘導(dǎo)Treg細(xì)胞實(shí)現(xiàn)免疫抑制作用的可能性。體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)HCC患者的MDSCs與自體T細(xì)胞共培養(yǎng)，可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞擴(kuò)增，這些Treg細(xì)胞能夠抑制T細(xì)胞活性。

MDSCs介導(dǎo)的免疫抑制可能也是循環(huán)腫瘤細(xì)胞（circulating tumor cell，CTC）逃避免疫清除后導(dǎo)致腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移的重要原因。研究發(fā)現(xiàn)，胰腺導(dǎo)管癌患者門靜脈循環(huán)中CTC與M-MDSCs水平呈正相關(guān)［25］，提示了MDSCs在CTC形成中的重要作用。已有研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者CTC水平與臨床參數(shù)密切相關(guān)［26］，但MDSCs是否在其中發(fā)揮作用有待進(jìn)一步研究。

2.3.2 肝癌中MDSCs介導(dǎo)的非免疫相關(guān)作用機(jī)制 MDSCs的促血管生成作用也是導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展的原因之一，MDSCs能夠通過產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶-9（matrix metalloprotein 9，MMP-9）直接增高腫瘤血管密度，導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展。肝癌來源的MDSCs能夠分泌VEGF 和 MMPs等多種促血管形成因子［19］，而且MDSCs數(shù)量與 MMP-13 的表達(dá)呈正相關(guān)［27］，提示MDSCs有促肝癌血管生成的可能性。Chiu等［20］研究發(fā)現(xiàn)，相比于僅注射肝癌細(xì)胞的小鼠，同時給予小鼠MDSCs和肝癌細(xì)胞，可導(dǎo)致腫瘤血管生成增多，腫瘤生長明顯加快。這些研究為揭示MDSCs在肝癌血管形成中的作用提供了更好的證據(jù)。

另外，MDSCs還可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和腫瘤干細(xì)胞的形成與維持，將MDSCs與腫瘤細(xì)胞共培養(yǎng)，可誘導(dǎo)多種腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)EMT的表型特征和干細(xì)胞特征［28］。深入研究MDSCs對肝癌細(xì)胞EMT與干性獲得的作用，有可能為肝癌防治提供新思路。

3 靶向MDSCs治療肝癌策略

MDSCs是導(dǎo)致腫瘤逃避免疫監(jiān)視的重要細(xì)胞，因此針對MDSCs靶向治療有可能成為提高肝癌療效的重要手段。動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)注射抗粒細(xì)胞分化抗原-1（granulocyte differentiation antigen 1，Gr-1）特異性抗體后，MDSCs數(shù)量顯著減少，腫瘤生長明顯延緩［8］。但也有研究顯示，盡管此抗體可引起肝臟MDSCs死亡，但骨髓MDSCs很快遷移至肝臟，使肝臟MDSCs水平保持不變［29］。除了靶向Gr-1，抑制促增殖細(xì)胞因子也能夠降低MDSCs產(chǎn)生，采用GMCSF、IL-6、COX-2抑制劑可阻止MDSCs的擴(kuò)增和活化，延緩腫瘤進(jìn)展［30］。治療肝癌的分子靶向藥索拉非尼能明顯減少肝癌小鼠的MDSCs數(shù)量，將其與TLR3激動劑聯(lián)合應(yīng)用更能促進(jìn)抗腫瘤效果［31］。另一個TLR家族成員TLR2激動劑也能夠下調(diào)肝癌小鼠MDSCs表達(dá)，恢復(fù)CD8+T細(xì)胞功能［32］。高清敏等［33］發(fā)現(xiàn)，三氧化二砷可通過促進(jìn)MDSCs分化成熟為樹突狀細(xì)胞和巨噬細(xì)胞及降低其免疫抑制作用，延緩肝癌和黑色素瘤細(xì)胞生長，為中藥抗腫瘤作用研究提供了新思路。

阻斷MDSCs在腫瘤部分聚集是減弱其免疫抑制作用的方式之一。研究發(fā)現(xiàn)在肝癌荷瘤小鼠中，抗-KC、CX3CR1抗體能夠減少M(fèi)DSCs向肝臟遷移。地高辛是一種HIF抑制劑，給予荷瘤小鼠地高辛，可抑制腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生CCL26，阻止CCL26與CX3CR1的相互作用，從而減少肝癌組織中MDSCs水平，延緩腫瘤發(fā)生［20］。

針對免疫檢查點(diǎn)的免疫療法越來越多地用于癌癥治療，但效果尚不滿意。腫瘤中活化的MDSCs高表達(dá)程序性死亡配體（programmed death ligand-1，PD-L1），通過與T細(xì)胞上的PD-1相互作用，誘導(dǎo)T細(xì)胞耗竭［34］，可影響免疫檢查點(diǎn)抑制劑的效果，因此靶向MDSCs有可能增強(qiáng)這些藥物的療效。Chiu等［35］發(fā)現(xiàn)利用ENTPD2阻斷劑減少M(fèi)DSCs在肝臟腫瘤部位聚集后，可提高腫瘤對PD-1/CTLA-4抗體的敏感性；而Zhou等［36］通過消耗肝臟腫瘤內(nèi)細(xì)胞周期相關(guān)激酶，降低MDSCs的免疫抑制能力，可增強(qiáng)PD-L1抑制劑治療肝癌的功效。

針對MDSCs靶向干預(yù)的臨床研究很少，最近一項(xiàng)臨床研究發(fā)現(xiàn)他達(dá)拉非能夠降低頭頸部腫瘤患者外周血中MDSCs和Treg細(xì)胞水平，下調(diào)Arg-1表達(dá)，但尚未見與肝癌相關(guān)的研究結(jié)果報道。

4 小結(jié)

MDSCs可通過多種途徑調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，促進(jìn)腫瘤的免疫逃逸，在肝癌發(fā)生發(fā)展的過程中發(fā)揮著重要作用。目前，盡管針對MDSCs的研究已取得了很大進(jìn)展，但仍有許多工作需要開展，如發(fā)現(xiàn)新的分子標(biāo)志物、探討具體的作用機(jī)制等，另外，針對MDSCs靶向治療的研究局限于動物實(shí)驗(yàn)，臨床應(yīng)用尚未成熟，相信隨著研究的不斷深入，靶向MDSCs的免疫治療將為肝癌的有效控制帶來新的前景。