髓系來(lái)源的抑制細(xì)胞在肝病發(fā)病中的作用研究進(jìn)展*

高苗苗,張紀(jì)元 綜述，鄒正升 審校

2013年全球疾病負(fù)擔(dān)研究表明，我國(guó)居民所有死亡原因中，肝臟疾病所致死亡的比例為5.98%，給社會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。機(jī)體的免疫功能在肝病的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用，當(dāng)前的研究也表明多種免疫細(xì)胞參與調(diào)節(jié)肝病的進(jìn)展。髓系來(lái)源抑制細(xì)胞（Myeloid derived suppressor cells，MDSC）是一群異質(zhì)性細(xì)胞。正常生理情況下，髓系祖細(xì)胞可分化為成熟的粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹(shù)突狀細(xì)胞（Dendritic cell，DC）。然而在腫瘤、感染、敗血癥、外傷等病理狀態(tài)下，髓系祖細(xì)胞及未成熟髓系細(xì)胞的成熟受阻，停留在分化的各個(gè)階段，成為MDSC[1，2]。MDSC具有廣泛的調(diào)節(jié)作用，在多種疾病的進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，MDSC在免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注。

1 MDSC的歷史與亞群

1978年，一項(xiàng)關(guān)于卡介苗對(duì)脾臟免疫影響的研究中發(fā)現(xiàn)脾臟中存在抑制免疫的細(xì)胞，實(shí)驗(yàn)證明這些抑制性細(xì)胞來(lái)自骨髓。由于這些異常的髓系細(xì)胞缺乏成熟T細(xì)胞、B細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞（Natural killer cell，NK）及巨噬細(xì)胞的膜性標(biāo)記物，因此被命名為失效細(xì)胞、否決細(xì)胞或者自然抑制細(xì)胞[3]。隨后的多項(xiàng)研究證實(shí)這些細(xì)胞在腫瘤等疾病中擴(kuò)增，并能夠抑制淋巴細(xì)胞數(shù)量、細(xì)胞毒性T細(xì)胞誘導(dǎo)和激活、以及DC細(xì)胞的活化等[4]。研究發(fā)現(xiàn) GM-CSF[5]、G-CSF[6]、VEGF、iNOS[7]、STAT3、MyD88 和 NF-κB[8]、Flt3L、SCF 和 S100A8/9、趨化因子[9]、miRNA-494、ASAM10和Notch等促使這些異常的髓系細(xì)胞擴(kuò)增，相反，全反式維甲酸、Sutent等抑制其增長(zhǎng)。直到2007年，Gabrilovich DI等發(fā)表文章，將此類(lèi)細(xì)胞命名為MDSC達(dá)成一致[10]。

小鼠MDSC的共同特點(diǎn)是均可檢測(cè)到其細(xì)胞表面表達(dá)GR1和CD11b分子。GR1包括Ly6C和Ly6G，分別表達(dá)于巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞。CD11b是巨噬細(xì)胞的標(biāo)記物。根據(jù)Ly-6C與Ly-6G的表達(dá)，小鼠MDSC細(xì)胞分為兩類(lèi)，CD11b+Ly-6GlowLy-6Chigh細(xì)胞是類(lèi)單核細(xì)胞形態(tài)，主要表達(dá)氮氧合酶，T細(xì)胞抑制性活動(dòng)增強(qiáng)，定義為單核細(xì)胞型MDSC（mMDSC）。與此相對(duì)，CD11b+Ly-6G+Ly-6Clow 細(xì)胞是類(lèi)粒細(xì)胞形態(tài)，高表達(dá)精氨酸酶 -1（Arginase 1，Arg-1），定義為粒細(xì)胞型MDSC（gMDSC）。后者有多核形態(tài)，因此，多核形態(tài)的MDSC也稱(chēng)作gMDSC[11]。另外一些研究發(fā)現(xiàn)，MDSC的某些亞群表達(dá)IL-4和IL-13（IL-4Rα）受體的α鏈，另一種巨噬細(xì)胞標(biāo)記（F4/80），M-CSF-1R 或 c-fms（CD115），和共刺激分子CD80。

與小鼠的MDSC類(lèi)似，人的MDSC也可分為mMDSC與gMDSC兩群。mMDSC表型為 CD11b＋CD33＋HLA-DR－C D14＋CD15－，相對(duì)的，gMDSC 為 CD11b＋CD33＋HLA-DR－CD14－CD15＋[3]。隨著研究的進(jìn)一步深入，MDSC更多的表型被發(fā)現(xiàn)，包括高表達(dá)的CD66b，低表達(dá)的CD62L和CD16[12]，血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體1[13]及S100A9[14]。

2 MDSC的作用機(jī)制

多種證據(jù)表明，MDSC參與維持機(jī)體的免疫耐受，通過(guò)多種免疫學(xué)機(jī)制調(diào)節(jié)人體的固有免疫和適應(yīng)性免疫。

精氨酸是T細(xì)胞活化的必需氨基酸，MDSC抑制CD4＋和CD8＋T細(xì)胞攝取精氨酸，同時(shí)其細(xì)胞內(nèi)高水平的精氨酸酶-1耗盡環(huán)境中的精氨酸[15]。MDSC產(chǎn)生的活性氧和過(guò)氧化亞硝酸鹽通過(guò)催化TCR的硝基化抑制CD8＋T細(xì)胞，從而防止T細(xì)胞抗原肽的相互作用[16]。腫瘤浸潤(rùn)可能刺激MDSC產(chǎn)生 TGF-β，從而誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性 T 細(xì)胞（Regulatory cell，Treg）產(chǎn)生，間接抑制T細(xì)胞活化[17]。MDSC還可下調(diào)TCR相關(guān)的ζ-鏈，后者是CD4＋/CD8＋T細(xì)胞活化所需信號(hào)。MDSC下調(diào)CD62L（一種幼稚T細(xì)胞歸巢到淋巴結(jié)必要的膜分子），使得T細(xì)胞無(wú)法遷移到淋巴結(jié)。MDSC還可通過(guò)剝奪半胱氨酸抑制T細(xì)胞活化。半胱氨酸是T細(xì)胞活化的另外一種必需氨基酸。T細(xì)胞的半胱氨酸來(lái)自DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，它們利用蛋氨酸和細(xì)胞外胱氨酸合成半胱氨酸。當(dāng)MDSC高濃度聚集時(shí)，吸收大部分可用的胱氨酸，使得DC細(xì)胞和巨噬細(xì)胞合成半胱氨酸受阻。由于得不到足量的半胱氨酸，T細(xì)胞合成激活相關(guān)的蛋白受阻[18]。

MDSC也通過(guò)產(chǎn)生IL-10、TGF-β或精氨酸酶-1誘導(dǎo)Treg，間接影響T細(xì)胞活化，進(jìn)而下調(diào)細(xì)胞免疫[19]。MDSC還可使得抗腫瘤免疫應(yīng)答轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)腫瘤發(fā)展的2型應(yīng)答，其產(chǎn)生的細(xì)胞因子IL-10可下調(diào)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的IL-12。另一方面，巨噬細(xì)胞可以反作用于MDSC，促進(jìn)其產(chǎn)生更多的IL-10，進(jìn)一步放大2型促腫瘤免疫應(yīng)答。雖然MDSC調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的作用尚不明確，但一些研究表明，MDSC可以抑制NK細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒作用并下調(diào)NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)NKG2D是NK細(xì)胞活化所需的一種受體，MDSC的這種抑制NK細(xì)胞功能的作用就是通過(guò)阻斷NKG2D的表達(dá)[20]。然而，另一項(xiàng)研究表明，MDSC表達(dá)NKG2D配體Rae-1，從而激活NK細(xì)胞[21]，提示激活的NK細(xì)胞也可以殺死MDSC。這些研究結(jié)果的差異可能源于MDSC不同亞群的差異。

表1 MDSC在人和小鼠肝臟疾病中的調(diào)節(jié)作用

3 MDSC與肝臟疾病

近年研究發(fā)現(xiàn)，MDSC與肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展具有密切關(guān)系，通過(guò)多種機(jī)制作用于肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展。近年來(lái)，MDSC在人肝臟疾病中發(fā)揮的作用越來(lái)越受到重視，現(xiàn)就肝臟疾病中的MDSC研究現(xiàn)狀做一綜述。表1為近年來(lái)關(guān)于MDSC在人和小鼠肝臟疾病中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用的相關(guān)研究及其作用機(jī)制的匯總。

3.1 MDSC與肝癌MDSC能夠有效抑制抗腫瘤免疫 Shen研究發(fā)現(xiàn)，未治療的HCC患者外周血Lin-/lowCD33+HLA-DRMDSC細(xì)胞頻率明顯高于健康對(duì)照組，升高的頻率與癌癥嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，三四期肝癌患者M(jìn)DSC細(xì)胞頻率顯著高于一二期患者，而后者顯著高于健康對(duì)照組。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)伴有脾腫大的肝癌患者與不伴有者相比，其MDSC水平頻率進(jìn)一步升高。MDSC對(duì)T細(xì)胞增殖及IFN-γ水平的抑制程度與癌癥的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，隨著癌癥分期的增加，其IFN-γ濃度逐級(jí)降低。晚期肝癌患者M(jìn)MP13表達(dá)增加，與MDSC水平呈正相關(guān)；而其COX-2表達(dá)減少，與MDSC水平呈負(fù)相關(guān)[22]。Xu研究表明，活化的肝星狀細(xì)胞能夠誘導(dǎo)骨髓來(lái)源細(xì)胞分化為MDSC，其中對(duì)mMDSC的產(chǎn)生影響最顯著。肝星狀細(xì)胞通過(guò)精氨酸酶-1、iNOS、IL-4Rα抑制DC細(xì)胞形成并促進(jìn)MDSC的生成。肝星狀細(xì)胞還可通過(guò)COX2-PGE2-EP4信號(hào)通路促進(jìn)MDSC的產(chǎn)生。肝星狀細(xì)胞產(chǎn)生PGE2，作用于MDSC表面的EP4受體。因而EP4受體拮抗劑可阻斷MDSC的積累。同樣的，使用COX-2阻斷劑可抑制HSC誘導(dǎo)MDSC的產(chǎn)生。并發(fā)現(xiàn)該通路主要作用于gMDSC，對(duì) mMDSC 的作用微乎其微[23]。Kapanadze T et al研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤誘導(dǎo)產(chǎn)生的GM-CSF介導(dǎo)肝癌MDSC的累積[24]。γδ T細(xì)胞來(lái)源的IL-17具有同樣的作用。IL-17誘導(dǎo)腫瘤分泌CXCL5，然后通過(guò)CXCR2參與招募MDSC。此外，IL-17也直接作用于MDSC，提高它們的抑制能力。反過(guò)來(lái)，MDSC通過(guò)釋放 IL-23和 IL-1β增加 γδT細(xì)胞產(chǎn)生 IL-17[25]。Hoechst等研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌患者，MDSC對(duì)NK細(xì)胞的抑制作用主要是通過(guò)細(xì)胞接觸的方式下調(diào)NKp30，而與精氨酸酶-1及iNOS通路無(wú)關(guān)[26]。在肝癌患者的體外實(shí)驗(yàn)中，CD14＋HLA-DR-/low誘導(dǎo)與CD4＋T細(xì)胞共培養(yǎng)的CD4+CD25+Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，從而發(fā)揮其抑制作用[27]。Fumitaka研究發(fā)現(xiàn)，MDSC頻率與肝癌的進(jìn)展有關(guān)，而與其纖維化和炎癥程度無(wú)關(guān)。并且患者經(jīng)過(guò)射頻消融等治療后的療效與體內(nèi)MDSC的頻率呈負(fù)相關(guān)，這些研究提示抑制MDSC頻率可能會(huì)改善患者預(yù)后[28]。

3.2 MDSC與乙型肝炎 Chen發(fā)現(xiàn)，在HBV轉(zhuǎn)基因小鼠，肝臟CD11b+Gr-1-MDSC頻次大約是正常小鼠肝臟的兩倍。HBV轉(zhuǎn)基因小鼠的肝臟源性的CD11b+Gr-1-MDSC也抑制異體T細(xì)胞和HBsAg特異性淋巴細(xì)胞的增殖能力[29]。Kong研究發(fā)現(xiàn)，HBV持續(xù)感染的小鼠，其γδT細(xì)胞能夠誘導(dǎo)CD11b+Gr1+MDSC 介導(dǎo)的CD8＋T細(xì)胞耗竭[30]。Anthony研究表明，在HIV患者中，高頻的MDSC有助于第16周HBV疫苗的應(yīng)答。Lu研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎患者外周血Lin-HLA-DR-CD11b+CD33+MDSC頻率顯著高于健康人，且其頻率在HBeAg+活動(dòng)期與ALT、AST及TBil呈負(fù)相關(guān)，而與ALB呈正相關(guān)。Fang發(fā)現(xiàn),慢性乙型肝炎患者血中mMDSC的水平與血清中HBsAg的高濃度呈正相關(guān)，而急性乙型肝炎患者的低水平HBsAg可能不會(huì)誘導(dǎo)mMDSC的積聚。研究發(fā)現(xiàn)，HBsAg以IL-6依賴(lài)的方式誘導(dǎo)STAT3的磷酸化，IL-6與單核細(xì)胞上的受體結(jié)合通常會(huì)激活轉(zhuǎn)錄因子STAT3。另一方面，HBsAg激活ERK1/2信號(hào)通路，從而誘導(dǎo)IL-6和MDSCs的分化。與此不同的是，Laura等研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎患者的mMDSC頻率與健康對(duì)照組無(wú)顯著差別，而其體內(nèi)的gMDSC的頻率是顯著增加的。研究雖然沒(méi)有發(fā)現(xiàn)gMDSC數(shù)量與病毒載量、HBsAg及HBeAg等之間有相關(guān)性，但在慢性乙型肝炎疾病進(jìn)展的四個(gè)分期中，處于免疫耐受期（即HBV持續(xù)復(fù)制而不伴有肝臟炎癥）的患者，其gMDSC的頻率明顯高于其他期，這一研究提示gMDSC可能參與維持乙型肝炎的免疫耐受。慢性乙型肝炎患者gMDSC高表達(dá)精氨酸酶-1，并且慢性乙型肝炎患者循環(huán)血中的精氨酸酶＋gMDSC比例明顯高于健康對(duì)照組，其肝內(nèi)精氨酸酶＋gMDSC富集，高于循環(huán)血中的頻率。研究顯示，gMDSC產(chǎn)生大量精氨酸酶消耗精氨酸，抑制T細(xì)胞功能，進(jìn)而損傷肝臟。

3.3 MDSC與丙型肝炎 Tacke發(fā)現(xiàn)，HCV可以提高CD33+CD14+CD11b+/lowHLA-DR-/lowMDSC表達(dá)，并上調(diào)ROS介導(dǎo)抑制T細(xì)胞反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)、維持HCV的持續(xù)感染。Cai發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎患者的MDSC水平與血漿HCV-RNA，ALT，AST，活化的CD38＋T細(xì)胞水平呈正相關(guān)，并以精氨酸-1-依賴(lài)途徑抑制T細(xì)胞功能。此外還發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎患者進(jìn)行臨床治療后，MDSC水平最早在第4周時(shí)開(kāi)始下降，但在治療12周后反彈。Zeng研究發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎患者外周血以及肝內(nèi)CD8＋T細(xì)胞表面的ζ鏈表達(dá)均下調(diào)，并與未治療的慢性丙型肝炎患者M(jìn)DSC頻率呈負(fù)相關(guān)。Pang研究表明，HCV核心蛋白通過(guò)上調(diào)吲哚胺2,3-雙加氧酶表達(dá)及抑制T細(xì)胞增殖促進(jìn)CD14+單核細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)镃D14+HLA-DR/低表型（即mMDSC）。更重要的是，HCV通過(guò)PI3K通路增加IL-10和TNF-α分泌，從而誘導(dǎo)mMDSC擴(kuò)增。Goh研究發(fā)現(xiàn)，與未感染HCV的CD33+PBMCs相比，NK細(xì)胞與HCV感染的CD33+PBMCs共培養(yǎng)產(chǎn)生IFN-γ較少。而兩組的NK細(xì)胞表達(dá)量并無(wú)差別，因此，MDSC下調(diào)NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ可能發(fā)生在轉(zhuǎn)錄后。并發(fā)現(xiàn)了CD33+CD11blowHLA-DRlowMDSC通過(guò)精氨酸酶-1耗竭精氨酸，進(jìn)而抑制mTOR通路介導(dǎo)的細(xì)胞增殖以及細(xì)胞因子的產(chǎn)生，例如抑制NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ。Ren研究顯示，HCV誘導(dǎo)mMDSC高表達(dá)磷酸化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3和IL-10，而阻斷STAT3信號(hào)通路會(huì)抑制HCV介導(dǎo)的mMDSC的擴(kuò)增及IL-10的產(chǎn)生。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，HCV誘導(dǎo)的MDSC可以顯著增加健康人來(lái)源的PBMC中CD4+CD25+Foxp3+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的數(shù)量，而慢性丙型肝炎患者的MDSC減少導(dǎo)致其Foxp3+Treg細(xì)胞顯著減少以及效應(yīng)CD4＋T細(xì)胞產(chǎn)生的IFN-γ顯著增加。這些結(jié)果表明，HCV誘導(dǎo)的MDSC促進(jìn)Treg細(xì)胞的增加和抑制效應(yīng)CD4＋T細(xì)胞的功能。

4 小結(jié)與展望

目前為止，關(guān)于MDSC與肝臟疾病的研究取得了很大的進(jìn)步，多項(xiàng)研究表明MDSC在肝臟的疾病狀態(tài)下表達(dá)上調(diào)，通過(guò)精氨酸酶、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等途徑抑制T細(xì)胞應(yīng)答、促進(jìn)T細(xì)胞耗竭，且在肝癌中誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生；通過(guò)細(xì)胞接觸和NKp30途徑持久抑制NK細(xì)胞的功能；通過(guò)IL-4Rα及精氨酸酶等途徑抑制DC細(xì)胞功能，經(jīng)多種途徑調(diào)節(jié)肝臟的免疫狀態(tài)，在肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。因此調(diào)節(jié)MDSC及其相關(guān)分子信號(hào)有可能成為治療肝病的新靶點(diǎn)。值得注意的是，當(dāng)前關(guān)于MDSC在肝臟疾病中的研究主要集中在肝癌、乙型肝炎和丙型肝炎，隨著乙型肝炎疫苗的廣泛使用、輸血管理的加強(qiáng)和有效抗病毒藥物的使用，我國(guó)乙型肝炎、丙型肝炎的感染率逐年下降。而伴隨著人民生活水平的不斷提高，嗜酒人群比例不斷上升，酒精相關(guān)的健康問(wèn)題逐漸凸顯，不容忽視。一項(xiàng)多中心的研究表明，2000～2004年肝病住院患者中酒精性肝病患者分別占2.7%、2.9%、3.0%、3.6%和4.4%，所占比例呈不斷上升趨勢(shì)，5年間上升了1.63倍。而目前為止，MDSC與酒精性肝病的發(fā)生發(fā)展的關(guān)系尚缺乏研究，因此闡示MDSC在酒精性肝病中的免疫學(xué)特點(diǎn)，一方面可以彌補(bǔ)這一空白，另一方面有可能發(fā)現(xiàn)酒精性肝病新的治療靶點(diǎn)。