髓源抑制細胞在非腫瘤疾病中的研究進展①

焦肖寧 蘇 琳 朱楊壯壯 侯怡飛 胥孜杭 鄒純樸

（上海中醫(yī)藥大學基礎(chǔ)醫(yī)學院，經(jīng)方理論應(yīng)用研究中心，上海201203）

1 髓源抑制細胞的概述

髓源抑制細胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）首現(xiàn)于癌癥患者體內(nèi)，來源于骨髓中的骨髓祖細胞［1-3］。這群細胞由不成熟的粒細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞等組成，主要通過抑制T細胞的殺傷活性促進腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸，從而加速腫瘤的發(fā)展進程［4］。根據(jù)表觀結(jié)構(gòu)的不同，MDSC主要分為單核細胞樣-髓源抑制細胞（M-MDSC）和粒細胞樣-髓源抑制細胞（PMN-MDSC）兩大亞群，在不同種屬中表面標志表達有所不同［5-8］。MDSC形態(tài)的異質(zhì)性影響其功能的異質(zhì)性，M-MDSC較PMN-MDSC更具免疫抑制活性［9-10］。MDSC的增殖主要體現(xiàn)在募集和擴增，這是一個由多種因素支配的復(fù)雜而漸進的過程，其調(diào)控受生長因子、細胞因子、轉(zhuǎn)錄因子和信號通路等影響。近年來，MDSC在腫瘤相關(guān)疾病中的研究逐漸深入。在腫瘤微環(huán)境中，MDSC發(fā)揮負向免疫調(diào)控機制，激活的MDSC通過高表達精氨酸酶1（ARG-1）和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（iNOS），抑制T細胞介導(dǎo)的免疫應(yīng)答［11］。在結(jié)直腸癌、乳腺癌、非小細胞肺癌和甲狀腺腫瘤患者中，MDSC與實體瘤的轉(zhuǎn)移和預(yù)后相關(guān)，其數(shù)量與癌癥分期和腫瘤負荷呈正相關(guān)［12-19］。大多數(shù)腫瘤細胞即使在有氧情況下，葡萄糖也會發(fā)生糖酵解。而在更適宜腫瘤細胞生長的缺氧環(huán)境中，有氧糖酵解的“瓦博格效應(yīng)”促使腫瘤細胞產(chǎn)生高濃度乳酸（糖酵解的最終產(chǎn)物），使腫瘤浸潤性中性粒細胞逐漸趨向免疫抑制狀態(tài)，從而促進腫瘤微環(huán)境中粒細胞集落刺激因子（GCSF）高表達，進一步誘導(dǎo)MDSC的分化和募集，促進腫瘤的進展［20-22］。

MDSC的免疫抑制活性會誘導(dǎo)腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移，那么其免疫抑制活性是否只存在于腫瘤相關(guān)疾?。吭谄渌悄[瘤疾病中，MDSC是否也具有相同的免疫抑制作用？其發(fā)揮的免疫抑制作用在這些疾病的發(fā)生發(fā)展中又扮演怎樣的角色？

2 MDSC在非腫瘤疾病中的作用

MDSC在自身免疫性疾病、移植妊娠、感染等多種疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，參與多種免疫細胞和免疫因子的調(diào)控，詳見表1，具體闡述如下。

2.1 自身免疫性疾病

2.1.1 類風濕性關(guān)節(jié)炎 許多研究表明，MDSC參與類風濕關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）疾病的進展。RA是一種因白細胞侵襲和滑膜細胞激活導(dǎo)致的慢性全身性自身免疫性疾病［23］。目前認為疾病的發(fā)生發(fā)展與CD4+T細胞亞群（Th細胞）的失衡及功能異常密切相關(guān)。在RA患者關(guān)節(jié)滑液中，有85%的細胞是MDSC，其中PMN-MDSC所占比例為95%。存在于關(guān)節(jié)中的MDSC限制了RA患者關(guān)節(jié)浸潤性T細胞的擴增，T細胞擴增減少抑制了過激的免疫反應(yīng)，從而減輕臨床癥狀，因此研究者認為存在于關(guān)節(jié)滑液中的MDSC是有益的［24］。當RA患者處于活動期時，外周血中的PMN-MDSC明顯高于穩(wěn)定期的RA患者和健康人。MDSC可抑制CD4+T細胞向Th17細胞分化，通過抑制Th1和Th17細胞的數(shù)量和功能調(diào)節(jié)體內(nèi)Th1/Th2的平衡，進而緩解RA患者疾病的發(fā)展［25-27］。在小鼠模型中，M-MDSC與疾病的發(fā)展呈正相關(guān)，M-MDSC通過上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子RORγt促使CD4+T細胞向Th17細胞分化、IL17分泌及IL17 mRNA的相關(guān)表達，消除M-MDSC可明顯改善疾病的嚴重程度［28］。因此，在RA疾病發(fā)生發(fā)展過程中，PMN-MDSC可在一定程度上抑制疾病的發(fā)展，M-MDSC則更傾向于促進疾病的發(fā)展，但目前仍未有明確具體的定論［29］。

2.1.2 自身免疫性皮膚病 自身免疫性皮膚病是免疫系統(tǒng)自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)導(dǎo)致Th2失衡，從而引起皮膚損傷的一類疾病，包括系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）、系統(tǒng)性硬皮病、銀屑病、慢性蕁麻疹等多種疾?。?0］。在自身免疫性皮膚病中，調(diào)節(jié)性T細胞（Treg）、調(diào)節(jié)性B細胞（Breg）、Th1、Th2、Th9、Th17、IL2、IL17、IL22、IL-23和IFN等參與此類疾病。

SLE發(fā)病的主要因素是B細胞過度活化和輔助性T細胞（Th）功能失調(diào)［31-32］。MDSC通過iNOS誘導(dǎo)Breg細胞擴增，以維持免疫耐受。MDSC過繼治療會減少脾臟和淋巴結(jié)中Th1和Th17的數(shù)量，從而抑制自身免疫過程，改善SLE小鼠癥狀［33］。在SLE小鼠模型中，PMN-MDSC誘導(dǎo)B細胞中IFN-1信號傳導(dǎo)活化，IFN-γ通過激活NADPH氧化途徑促進ROS產(chǎn)生，進而抑制Treg細胞分化，M-MDSC則通過IL-1β增強Th17細胞分化，促進疾病的發(fā)生發(fā)展［34-36］。因此，全面地認識MDSC及不同的亞型在SLE疾病發(fā)生發(fā)展中的作用仍待進一步探索。

銀屑病的產(chǎn)生和發(fā)展與免疫系統(tǒng)的異常密切相關(guān)，其主要體現(xiàn)在CD4+T淋巴細胞功能異常［37-38］。MDSC的數(shù)量與疾病發(fā)展的不同階段相關(guān)，進行期銀屑病患者外周血中MDSC數(shù)量較穩(wěn)定期和正常人減少，且與外周血中Th17細胞比例和血清中IL-17A水平呈負相關(guān)［39-40］。MDSC促使Treg細胞增加和樹突狀細胞相關(guān)的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖依賴性整聯(lián)蛋白配體（DC-HIL）表達，Treg細胞對CD4+T細胞分泌IL-17沒有抑制作用，但可明顯下調(diào)CD4+T細胞的增殖和IFN-γ釋放；同時，DC-HIL對T細胞的增殖也具有顯著抑制效果。不同于MDSC在腫瘤中的免疫抑制作用，在銀屑病中，MDSC因其增殖的有限性、對T細胞活化的能力不足以及在患者中異質(zhì)性免疫抑制等因素使MDSC顯示出降低的免疫抑制功能［41-43］。

2.1.3 1型糖尿病 1型糖尿?。╰ype 1 diabetes，T1D）是由T細胞介導(dǎo)的器官特異性自身免疫性疾?。?4］。MDSC對于非肥胖糖尿病/重癥聯(lián)合免疫缺陷（NOD/SCID）小鼠具有積極的免疫抑制作用，過繼轉(zhuǎn)移MDSC不僅能夠誘導(dǎo)Treg細胞擴增，延緩血糖升高，在糖尿病腎病模型中，還可改善小鼠腎小球纖維化狀態(tài)，緩解糖尿病腎病。使用B細胞消耗或抗Gr-1治療方法促進MDSC擴增，可有效逆轉(zhuǎn)T1D的發(fā)展進程［45-48］。盡管很多學者認為MDSC可以形成自身抗體免疫耐受，預(yù)防T1D的發(fā)生，但仍有研究表明，MDSC促進T1D疾病的發(fā)展。T1D患者外周血中MDSC的數(shù)量較健康人多，且以M-MD?SC為主［47-51］。MDSC在T1D疾病中的研究多集中在動物模型，在臨床中的作用未被完全揭示［52］。其在疾病中究竟是促進疾病的發(fā)生發(fā)展，還是通過負反饋阻止疾病的發(fā)展，目前仍不清楚。

2.2 移植免疫 器官移植是治療器官衰竭的重要療法，移植器官非自身和同種免疫應(yīng)答期間涉及多種免疫機制。在同種異體器官移植中，MDSC高表達ARG-1和iNOS，促使一氧化氮（NO）產(chǎn)生并與超氧陰離子結(jié)合形成過氧化亞硝酸鹽，誘導(dǎo)效應(yīng)性T細胞凋亡［53-54］。Treg細胞是維持器官移植者免疫耐受的關(guān)鍵性免疫細胞，但單純的Treg在許多情況下難以實現(xiàn)對機體免疫耐受的控制，MDSC在某些情況下抑制效應(yīng)T細胞以及誘導(dǎo)Treg或Breg擴增，從而延長移植物的存活時間，其中M-MDSC發(fā)揮重要作用［55-57］。MDSC也可誘導(dǎo)樹突狀細胞成為耐受性樹突狀細胞（tolerogenic dendritic cell，Tol DC），Tol DC同樣可以介導(dǎo)免疫抑制［58-60］。因此研究者可以靶向MDSC，通過誘導(dǎo)其募集，提高機體免疫耐受，進而延長移植器官存活時間。

妊娠在生殖領(lǐng)域被認為是成功的半異體移植現(xiàn)象，此過程是孕婦的全身先天免疫和適應(yīng)性免疫的激活。而妊娠的維持則取決于母胎界面免疫系統(tǒng)間的動態(tài)平衡，若失去這種平衡，則會引起母體對胎兒的排斥反應(yīng)，從而導(dǎo)致流產(chǎn)［61］。妊娠期婦女外周血MDSC的表達顯著高于非妊娠婦女，其中以PMN-MDSC顯著增高為主。孕中期MDSC表達量顯著高于孕早期和晚期，臍帶血MDSC比例顯著高于蛻膜及胎盤。分娩后外周血中的PMN-MDSC在幾天內(nèi)下降，恢復(fù)至正常人水平［62］。但不同的是，MMDSC在妊娠期婦女外周血中同樣有所累積，使用17β-雌二醇通過信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT）-3可誘導(dǎo)M-MDSC的擴增，增強其免疫抑制活性［63］。在復(fù)發(fā)性流產(chǎn)患者中，外周血中MDSC含量顯著降低［64］。在妊娠小鼠模型中，MDSC可顯著抑制CD3+T、CD4+T細胞的增殖［62，65］。缺氧、雌激素及炎癥反應(yīng)可激活缺氧誘導(dǎo)因子1α（HIF-1α），通過激活NF-κB炎癥途徑誘導(dǎo)MDSC分化停滯，進而產(chǎn)生累積［66-67］。在自然流產(chǎn)小鼠模型中，MDSC中的ARG-1、iNOS、IL-10和TGF-β水平顯著降低［68］。這些都表明，MDSC參與母體免疫，對新生兒及母體具有積極的保護作用。

2.3 感染

2.3.1 結(jié)核病 肺結(jié)核是傳染病中引起死亡的主要疾病，這主要是由于病原體具有逃避宿主免疫防御的能力［69］。結(jié)核分枝桿菌包含在病變組織內(nèi)，富含IL-6、G-CSF和PROK-2的促炎環(huán)境，促使多種模式識別受體（PRR）產(chǎn)生，誘導(dǎo)經(jīng)典單核細胞（Ly6Chi或CD14+）轉(zhuǎn)化為具有潛在抑制功能的單核細胞（L-Mono），在IFN-γ和脂多糖（LPS）等多因素作用下，L-Mono細胞轉(zhuǎn)化為活化的M-MDSC，S100蛋白和MMP9蛋白高表達促使M-MDSC向肺組織募集［70］。M-MDSC通過過表達NO、ARG-1和iNOS，分泌IL-4、IL-6、IL-10和TGF-α等免疫抑制因子，導(dǎo)致T細胞增殖、活化和運輸受阻，Treg細胞擴增間接誘導(dǎo)DC細胞凋亡，進而參與機體免疫抑制［42，71-74］。在分枝桿菌卡介苗（BCG）感染小鼠模型胸膜腔內(nèi)，TNF-α可調(diào)節(jié)PMN-MDSC和M-MDSC的激活和擴增［75］。由于MDSC的免疫抑制活性和在疾病發(fā)展過程中的高頻率，MDSC被認為是可能導(dǎo)致BCG疫苗功效低的因素之一［76］。

2.3.2 膿毒癥 膿毒癥主要由革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌感染引起。膿毒癥早期的高炎癥性“細胞因子風暴”介導(dǎo)組織損傷和器官功能障礙，伴隨炎癥的解決和組織修復(fù)的改變，膿毒癥誘導(dǎo)的免疫抑制會引起繼發(fā)感染和多器官衰竭［77-79］。在疾病發(fā)生發(fā)展過程中，促炎環(huán)境激活NF-κB/C/EBPB/STAT3信號通路從而上調(diào)S100A9表達，S100A9易位進入細胞核，以上調(diào)microRNA miR-21和miR-181b的轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)MDSC的擴增和功能［80-81］。Nrf2、TGR5、SIPR2和P38-GRK2-CCR2信號通路也參與MDSC的擴增［82-83］。在疾病早期階段，MDSC大量募集可抑制機體的高炎反應(yīng)，實現(xiàn)對機體的保護。在疾病晚期階段，MDSC發(fā)揮的免疫抑制功能促使機體處于低炎環(huán)境，進而引起繼發(fā)感染和代謝綜合征等。

2.3.3 乙肝 乙型肝炎病毒感染（hepatitis B vi?rus，HBV）并非細胞致病性導(dǎo)致，該疾病主要是由于免疫失衡而導(dǎo)致各種程度的肝臟炎癥和組織損傷［84］。在慢性乙型肝炎（CHB）患者肝臟中，ARG-1過表達促使PMN-MDSC募集、CD3ζ鏈低表達和T細胞增殖能力受損，在局部發(fā)揮保護肝細胞的作用［85］。M-MDSC同樣參與CHB疾病的發(fā)展，健康供體外周血單核細胞（PBMC）可作為M-MDSC前體，當其暴露于乙型肝炎E抗原（HBeAg）時，會誘導(dǎo)MMDSC擴增，PD-1、IL-1β、IL-6、IL-10和吲哚胺-2、3-雙加氧酶（IDO）上調(diào)，CD4+、CD8+T細胞增殖和IFN-γ產(chǎn)生顯著降低［86-87］。盡管研究表明，外周循環(huán)中的免疫抑制不足以削弱外周免疫反應(yīng)，但外周血中的MDSC發(fā)揮的有限的免疫抑制可能會導(dǎo)致不良的疾病清除率和促進疾病進展［85］。

表1 MDSC在非腫瘤疾病中的研究Tab.1 Study of MDSC in non-neoplastic diseases

2.3.4 其他急慢性感染 在寄生蟲感染小鼠模型中，敲除錐蟲感染小鼠體內(nèi)MDSC后，Th17細胞急劇增加，并導(dǎo)致寄生蟲血癥［88］。日本血吸蟲感染小鼠內(nèi)的可溶性蛋白抗原通過誘導(dǎo)NADPH氧化酶（NOX）亞基gp91phox和p47phox誘導(dǎo)MDSC在感染小鼠脾臟中的積累［89］。在細粒棘球絳蟲小鼠感染模型中，M-MDSC還具有潛在的血管生成作用［90］。在腸沙門氏菌感染小鼠模型早期階段，PMN-MDSC引起的急性免疫抑制主要通過抗原呈遞和NO的產(chǎn)生來調(diào)節(jié)CD4+T、CD8+T介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，在一定程度上控制疾病的發(fā)展。但當PMN-MDSC的累積和持久的免疫抑制超過一定的閾值水平則會引發(fā)附帶效應(yīng)，從而延長或加劇疾病的發(fā)展［91］。在肺炎克雷伯菌小鼠模型中，S100A9蛋白通過激活STAT3信號通路，誘導(dǎo)M-MDSC細胞在局部炎癥反應(yīng)區(qū)域增殖，其發(fā)揮的免疫抑制活性可能會干擾機體有效的細菌清除，對疾病的發(fā)展起促進作用［92］。在真菌感染中，白色念珠菌通過識別受體Dectin-1及其下游銜接子蛋白CARD9誘導(dǎo)MDSC產(chǎn)生，MDSC通過下調(diào)NK細胞和T細胞活性，在白色念珠菌感染的小鼠模型中起保護作用［93］。

3 討論與展望

MDSC首次被發(fā)現(xiàn)在腫瘤疾病中，病理條件下具有特殊的免疫調(diào)控作用。在腫瘤微環(huán)境中，MDSC通過高表達ARG-1和iNOS，分泌IL-10和TGF-β等免疫抑制因子，消耗L-精氨酸，下調(diào)CD3ζ鏈的表達，進而導(dǎo)致T細胞活化受阻，誘導(dǎo)腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸。而在自身免疫性疾病、感染、器官移植和妊娠等非腫瘤疾病中，MDSC發(fā)揮一定的良性調(diào)節(jié)作用，MDSC通過調(diào)控B細胞和T細胞等免疫細胞，弱化機體自身“激進”的免疫抗原反應(yīng)，進而改善臨床癥狀。但值得注意的是，MDSC不同的亞型在疾病中發(fā)揮的作用有所不同，其累積程度和抑制能力在疾病的發(fā)展過程中是動態(tài)變化的，因而研究者要從整體性和動態(tài)性探究MDSC在非腫瘤疾病中的作用。

盡管研究表明MDSC在非腫瘤疾病中發(fā)揮一定的正向調(diào)節(jié)作用，然而因疾病的復(fù)雜性，現(xiàn)代醫(yī)學的靶向治療尚不能改善疾病發(fā)生發(fā)展的整體環(huán)境。中醫(yī)學屬于傳統(tǒng)醫(yī)學，是醫(yī)學領(lǐng)域的一個重要分支，越來越多的研究表明中醫(yī)藥在調(diào)控機體微環(huán)境中發(fā)揮重要作用。在調(diào)控腫瘤微環(huán)境時，中醫(yī)經(jīng)典復(fù)方陽和湯下調(diào)腫瘤微環(huán)境中MDSC、iNOS和ARG-1的表達，通過抑制IL-6和TGF-β的表達負向調(diào)節(jié)JAK/STAT3通路。同時，陽和湯通過增加NK細胞和CD4+T細胞的數(shù)量來增強免疫反應(yīng)，最終抑制乳腺癌小鼠模型腫瘤的生長［94］。在調(diào)控非腫瘤疾病時，中藥單體雷公藤內(nèi)酯醇可有效抑制風濕性關(guān)節(jié)炎患者外周血中ARG-1的表達［95］；同時通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，減少TNF-α，IL-4，IL-6炎癥因子的產(chǎn)生，減輕炎癥反應(yīng)，從而治療大鼠RA模型［96］。雷公藤多苷聯(lián)合甲氨蝶呤治療類風濕性關(guān)節(jié)可降低藥物的毒副作用，改善患者預(yù)后［97-99］。通痹湯聯(lián)合雷公藤在治療活動期老年性風濕性關(guān)節(jié)炎作用顯著，能夠達到標本兼治的功效［100］。大量文獻查閱表明，中醫(yī)藥在調(diào)控MDSC進而影響非腫瘤疾病進展的相關(guān)研究較少且較淺。因此，加強中醫(yī)學對MDSC在非腫瘤疾病中的調(diào)控研究，聯(lián)合現(xiàn)代醫(yī)學治療疾病，將中醫(yī)學獨特的優(yōu)勢在疾病相關(guān)研究和治療中彰顯出來，以達到標本兼治、增效減毒和改善患者生存質(zhì)量的作用。

無論是生理性狀態(tài)（如妊娠）或是腫瘤相關(guān)疾病，都與機體免疫系統(tǒng)密切相關(guān)。雖然MDSC在非腫瘤疾病中發(fā)揮一定的正向調(diào)節(jié)作用，但如將其誘導(dǎo)并應(yīng)用于非腫瘤疾病中，是否會誘發(fā)腫瘤的形成？精準治療與靶向治療的理念隨著現(xiàn)代科學研究的深入應(yīng)運而生，MDSC亞型尚未明確，各個亞型在自身免疫性疾病、感染和器官移植領(lǐng)域的作用也不盡相同，如何才能更好地利用各個亞型的優(yōu)勢在疾病中發(fā)揮正向調(diào)節(jié)作用？MDSC在疾病的不同階段和不同組織中發(fā)揮的作用有所不同，如何從整體性出發(fā)去利用其活性或增加其數(shù)量才可以更好地治療疾?。靠傊?，正確的認識MDSC的免疫調(diào)控機制，應(yīng)用靶向治療的同時在機體整體環(huán)境中把握動態(tài)平衡，才可以更好地使MDSC在疾病中發(fā)揮良性調(diào)節(jié)作用。