肝癌微環(huán)境對髓源性抑制細胞的影響

李雪艷，王昌俊

1 南方醫(yī)科大學 中醫(yī)藥學院，廣州 510000； 2 廣東省人民醫(yī)院 中醫(yī)科，廣東省醫(yī)學科學院，廣東省老年醫(yī)學研究所，廣州 510000

肝細胞癌(HCC，簡稱肝癌)的發(fā)生率在所有癌癥中居第六，致死率居第四，僅次于肺癌、大腸癌、胃癌。主要風險因素有HBV/HCV感染、酒精性肝炎、非酒精性脂肪性肝病、黃曲霉素B1的攝入等[1]。癌癥免疫療法是近年新興的治療方法，可以在晚期癌癥患者中誘導持久的抗腫瘤反應和長期緩解。但其在肝癌患者中的療效有限，主要是因為腫瘤微環(huán)境內(nèi)存在著大量免疫抑制細胞，如髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSC)。研究[2-4]發(fā)現(xiàn)，與健康受試者相比，肝癌患者的外周血、脾臟、肝臟中的MDSC均顯著升高且MDSC的數(shù)量與肝癌患者的預后呈負相關。為了提高肝癌患者的治療療效，改善其預后及總體生存期，探討MDSC在肝癌微環(huán)境中募集、分化的分子機制是必要的。

1 MDSC的定義、表型和分化

MDSC是起源于造血干細胞的異質(zhì)細胞群，不成熟的表型和強效的免疫抑制能力是其顯著的特征。在小鼠中，根據(jù)淋巴細胞抗原Ly-6C和Ly-6G的表達可將MDSC分為兩種類型，一種表型為CD11b+Ly-6GlowLy-6Chi，與單核細胞的形態(tài)相似，稱為單核MDSC(monocytic-MDSC，M-MDSC)；另一種表型為CD11b+Ly-6G+Ly-6Clow，與粒系細胞的形態(tài)相似，稱為多形核MDSC(polymorphonuclear-MDSC, PMN-MDSC或granulocytic-MDSC，G-MDSC)[5]。人類中的MDSC與小鼠相似，也分為兩類，M-MDSC的表型為CD11b+CD33+CD14+CD15-HLA-DR-/low，G-MDSC的表型為CD11b+CD33+CD14-CD15+HLA-DR-/lowCD66b+[6]。近期有研究[7]發(fā)現(xiàn)，凝集素型氧化LDL受體1(LOX-1)是人類PMN-MDSC的特異表面標記，在肝癌患者中可檢測到LOX-1+CD15+PMN-MDSC水平升高。

在癌癥中，髓樣祖細胞的分化因微環(huán)境信號的改變而改變。巨噬細胞是起源于骨髓的單核細胞，在不同的環(huán)境信號刺激下可分化為不同的類型，在脂多糖和IFNγ刺激下可分化為經(jīng)典活化的M1型，產(chǎn)生促炎因子，刺激T淋巴細胞增殖活化，抑制腫瘤生長；而在腫瘤微環(huán)境中的IL-4、IL-10刺激下可分化為M2型巨噬細胞，產(chǎn)生IL-10、TGFβ，促進腫瘤細胞生長。與腫瘤相關巨噬細胞相似，MDSC對不同的環(huán)境信號也具有極高的可塑性。研究[8]發(fā)現(xiàn)，在體外MDSC可分化為巨噬細胞、粒細胞和樹突狀細胞(DC)。在腫瘤來源的信號因子和缺氧刺激下，MDSC可分化為免疫抑制性腫瘤相關巨噬細胞。

肝癌微環(huán)境主要由腫瘤細胞和腫瘤基質(zhì)細胞構成，腫瘤基質(zhì)細胞主要包括肝星狀細胞(HSC)、腫瘤相關成纖維細胞、腫瘤血管內(nèi)皮細胞(tumor endothelial cells，TEC)等，這些細胞均能誘導MDSC的募集、增殖，進而調(diào)控肝癌微環(huán)境中的免疫狀態(tài)。此外，HCC是典型的炎癥相關的癌癥，慢性炎癥促進肝癌的發(fā)生發(fā)展，在肝癌微環(huán)境中有大量異常的細胞因子分泌和免疫細胞、炎癥細胞浸潤，如Kupffer細胞、自然殺傷細胞(NK細胞)、DC、CD8+T淋巴細胞。MDSC與這些免疫細胞相互作用，通過不同的分子機制發(fā)揮免疫抑制作用。

2 肝癌細胞對MDSC的影響

2.1 肝癌細胞抑制MDSC的成熟 MDSC是機體在長期慢性炎癥刺激下造血前體細胞病態(tài)激活的產(chǎn)物[9]。而肝癌主要在肝硬化的基礎上發(fā)生，與長期慢性炎癥高度相關[10]。在肝癌的微環(huán)境中存在著大量的細胞因子、趨化因子及各種炎癥細胞的浸潤，在這種炎癥環(huán)境信號刺激下，造血前體細胞不能分化成有效殺傷腫瘤的免疫細胞，而是形成免疫抑制性細胞。研究[11]發(fā)現(xiàn)衰老的肝細胞能分泌趨化因子(CCL)2，募集趨化因子受體(CCR)2+髓樣細胞并使其成熟以清除衰老肝細胞，防止腫瘤的發(fā)生，然而肝癌細胞能阻止募集的髓樣細胞成熟，導致免疫抑制性的MDSC在腫瘤內(nèi)積聚。

2.2 肝癌細胞誘導MDSC的募集 研究發(fā)現(xiàn)肝癌患者體內(nèi)的一些酶類的表達水平與健康人有顯著差異，如受體相互作用蛋白激酶(receptor-interacting protein kinase 3，RIP3)、胞嘧啶脫氨酶(apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide-like 3B，APOBEC3B 或A3B)、細胞周期相關激酶(cell cycle-related kinase，CCRK)。進一步的機制研究表明，這些酶類在肝癌細胞中的表達改變可激活其內(nèi)的多條信號轉導通路，產(chǎn)生細胞因子(IL-6)、趨化因子(CXCL1、CCL2)、生長因子(G-CSF)，誘導MDSC的募集和增殖，進而促進肝癌的發(fā)生、發(fā)展及轉移。

RIP3能將TNF誘導的細胞死亡從凋亡轉變?yōu)閴乃溃ㄟ^減少炎癥因子釋放保護肝臟免受炎癥損傷，在炎癥性肝癌的發(fā)生發(fā)展中有重要抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)RIP3在肝癌患者中的表達減少且其表達水平與人肝癌內(nèi)浸潤的MDSC相關。在肝癌小鼠模型中敲低RIP3能磷酸化P65Ser536并促進磷酸化的P65Ser536核易位，增加HCC細胞中趨化因子(CXCL1)的表達，進而通過CXCL1- CXCR2軸誘導MDSC募集至肝癌內(nèi)[12]。

APOBEC3B(A3B)是一種胞嘧啶脫氨酶，能催化胞嘧啶轉變?yōu)槟蜞奏?，導致DNA序列突變，此種突變模式在多種類型腫瘤中廣泛存在。研究[13]發(fā)現(xiàn)肝癌患者中A3B表達上調(diào)，但是卻未發(fā)現(xiàn)APOBEC突變模式，機制研究表明上調(diào)的A3B通過與多梳阻遏物復合物2相互作用抑制球形H3K27me3的富集，進而減少H3K27me3與CCL2啟動子的結合，激活肝癌細胞內(nèi)CCL2的轉錄，導致大量MDSC募集至肝癌微環(huán)境中，促進肝癌的發(fā)生發(fā)展。

CCRK也稱為細胞周期蛋白依賴性激酶20，是細胞周期蛋白依賴性激酶家族的最新成員，主要參與細胞周期控制和轉錄調(diào)節(jié)，在肝炎病毒相關肝癌和代謝相關肝癌的發(fā)生發(fā)展中均有重要促進作用。近期有研究表明CCRK可通過募集MDSC促進肝癌免疫抑制性微環(huán)境的形成。Sun等研究發(fā)現(xiàn)肝癌細胞中過表達的CCRK可激活mTORC1信號轉導通路和NF-κB信號轉導通路，分別上調(diào)mTORC1依賴的G-CSF表達和IL-6表達，增強PMN-MDSC募集[14-15]。另外，在黑色素瘤和結直腸癌小鼠模型中，肝細胞內(nèi)過表達的CCRK可通過激活NF-κB信號轉導通路，增加CXCL1的表達，導致大量PMN-MDSC浸潤至肝臟內(nèi)，形成免疫抑制的轉移前微環(huán)境，促進腫瘤的肝轉移[16]。靶向這些細胞因子、趨化因子轉錄調(diào)控的的上游激酶，與單獨使用趨化因子抑制劑相比可更有效地增強肝癌的抗腫瘤免疫治療。

CCL15是單核細胞的強效趨化因子，特異性表達于肝臟和腸道組織中。研究[17]發(fā)現(xiàn)CCL15是人類肝癌組織中表達最多的趨化因子，肝癌細胞通過上調(diào)CCL15，募集大量具有免疫抑制作用的CCR1+CD14+單核細胞至腫瘤浸潤邊緣，并增強MDSC表達多種免疫抑制介質(zhì)(如免疫檢查點配體、吲哚胺酶、精氨酸酶及炎癥因子和趨化因子)以及轉移介質(zhì)(如促血管生成因子、基質(zhì)重塑蛋白酶)的能力，加速腫瘤的浸潤和轉移。除了以細胞自主的方式誘導MDSC募集增殖，肝癌細胞還可在炎癥因子的作用下誘導MDSC募集。趨化素(Chemerin)是一種白細胞趨化因子，主要通過趨化素受體(ChemR23)趨化單核細胞、巨噬細胞、NK細胞和DC，在人類和小鼠肝臟中廣泛存在，肝癌患者腫瘤組織和血液中趨化素水平顯著降低，研究[18]發(fā)現(xiàn)，在趨化素缺陷的Rarres2-/-小鼠中，肝癌細胞通過NF-κB信號轉導通路，增加GM-CSF的表達，進而募集MDSC。另外，肝癌細胞還能分泌M-CSF誘導外周血PDL1+MDSC擴增。

潛伏轉化生長因子β結合蛋白4(latent transforming growth factor beta binding protein 4，LTBP4)屬于LTBPS家族，是細胞外基質(zhì)的重要組成成分。在細胞外基質(zhì)中，LTBP與LAP(TGFβ1前體肽)、TGFβ1結合形成潛在復合物，使TGFβ1處于無活性狀態(tài)。研究[19]發(fā)現(xiàn)LTBP4表達水平與晚期HCC患者的轉移相關。敲除肝癌小鼠模型中LTBP4基因，可誘導HCC細胞分泌更多活性TGFβ1，進而募集MDSC，促進肝癌轉移。肝癌細胞與MDSC之間通過復雜的細胞因子、趨化因子網(wǎng)相互促進，僅僅靶向抑制一種細胞因子治療肝癌的療效是有限的，通過聯(lián)合使用多種靶向抑制細胞因子的藥物或許可以提高肝癌患者免疫治療的療效。另外靶向肝癌細胞中的多種酶類可以改善肝癌內(nèi)的免疫抑制微環(huán)境，提高抗腫瘤免疫，可作為肝癌免疫治療的一種輔助療法。

3 HSC對MDSC的影響

超過90%的肝癌病例發(fā)生在慢性炎癥、纖維化、硬化的肝臟中，而HSC是參與肝纖維化和肝硬化的重要基質(zhì)細胞。HSC位于肝細胞和竇狀內(nèi)皮細胞之間的Disse間隙中，是細胞外基質(zhì)的主要來源，參與肝損傷后的再生修復。此外，HSC具有強大的免疫調(diào)控作用，通過誘導效應T淋巴細胞凋亡，調(diào)節(jié)性T淋巴細胞產(chǎn)生抑制自體T淋巴細胞免疫應答。近期研究發(fā)現(xiàn)HSC還能通過多種機制誘導MDSC產(chǎn)生以形成免疫抑制性的腫瘤微環(huán)境。

3.1 HSC誘導成熟單核細胞分化為M-MDSC 在肝癌患者腫瘤周圍的纖維化肝臟中有大量M-MDSC富集，進一步的機制研究表明，活化的HSC能分泌細胞因子，激活成熟的外周血單核細胞內(nèi)p38MAPK信號轉導通路，誘導單核細胞分化為M-MDSC[20]。HSC還能夠以細胞間直接接觸的方式誘導MDSC的分化。研究[21]證實HSC能在體外通過CD44與外周血單核細胞相互作用，誘導其分化為CD14+HLA-DR-/lowMDSC，阻斷CD44能逆轉這一現(xiàn)象。另外，有研究者發(fā)現(xiàn)在器官移植中，與肝基質(zhì)細胞、HSC共同移植，可實現(xiàn)胰島同種異體移植的長期存活，其分子機制是HSC能分泌可溶性因子誘導骨髓細胞分化為MDSC，抑制免疫應答[22]。

3.2 HSC誘導MDSC募集 與肝癌細胞募集MDSC相似，活化的HSC也能分泌IL-6誘導MDSC產(chǎn)生，且HSC誘導的MDSC高表達誘導型一氧化氮合酶和精氨酸酶1，能強效抑制T淋巴細胞的抗腫瘤免疫應答。與單獨HCC肝移植相比，在HCC和HSC共移植的小鼠肝腫瘤模型中觀察到腫瘤大小顯著增加并可檢測到更多的MDSC[23]。HSC還可分泌基質(zhì)細胞衍生因子(stromal cell-derived factor 1，SDF1)(也稱為CXCL12)，通過SDF1/CXCR4軸促進骨髓和脾臟中的MDSC向肝內(nèi)遷移[24]?；罨腍SC也能分別通過COX-2/PGE2依賴的途徑和補體C3途徑誘導腫瘤組織中G-MDSC和M-MDSC的增殖[25-26]。HSC在腫瘤微環(huán)境中MDSC的蓄積發(fā)揮著重要作用，如果抑制HSC活化，MDSC的數(shù)量也會顯著減少。研究[27]發(fā)現(xiàn)甘露聚糖結合凝集素能抑制HSC的活化，減少腫瘤浸潤的MDSC。靶向HCC中的HSC可調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境中的免疫應答，提高肝癌免疫療法的療效。

4 MDSC與肝癌微環(huán)境中其他細胞的相互影響

腫瘤相關的成纖維細胞在肝癌的發(fā)生、發(fā)展、轉移和血管生成中均有重要的促進作用。此外，癌相關成纖維細胞(carcinoma-associated fibroblasts，CAF)也參與調(diào)控肝癌微環(huán)境中的免疫應答。先前有研究[28]表明CAF能通過SDF1a/CXCR4軸募集DC，并通過IL-6介導的STAT3激活誘導正常DC轉變?yōu)槊庖咭种菩缘腄C。Deng等[29]發(fā)現(xiàn)CAF能通過相似的機制誘導MDSC的產(chǎn)生，即通過SDF1a/CXCR4途徑吸引單核細胞，并通過IL-6介導的STAT3激活誘導其分化為MDSC。豐富的血管是腫瘤重要的生物學標志。TEC的表型和功能特征與正常的血管內(nèi)皮細胞不同，其表面表達有更多的血管內(nèi)皮生長因子受體、表皮生長因子受體和血小板源生長因子受體以滿足其快速血管生成的需要[30]。除促進腫瘤血管生成外，TEC也能通過NF-κB信號轉導通路分泌IL-6，募集MDSC以促進腫瘤細胞逃避免疫清除[18]。

抑制T淋巴細胞的功能和增殖是MDSC發(fā)揮免疫抑制的主要方式，除了抑制固有免疫系統(tǒng)外，MDSC也能抑制多種天然免疫細胞，通過固有免疫和天然免疫的雙重抑制，使得MDSC在肝癌微環(huán)境中發(fā)揮強大的免疫抑制作用，促進肝癌的進展。MDSC可以誘導Kupffer細胞表面共刺激分子CD86和MHCⅡ表達減少，而共抑制性分子CD274增多，削弱Kupffer細胞的抗原遞呈能力[31]。肝癌患者的MDSC能夠抑制自體NK細胞的細胞毒性及IFNγ的釋放，這種抑制是以一種細胞間直接接觸的方式，主要通過NK細胞表面的NKP30受體[32]。在肝癌小鼠模型中MDSC通過產(chǎn)生IL-10抑制DC產(chǎn)生IL-12并抑制DC對T淋巴細胞的刺激活性[33]。

5 缺氧與MDSC

缺氧是腫瘤微環(huán)境的一個顯著特征，MDSC傾向于浸潤至肝癌組織的缺氧區(qū)域。處于缺氧環(huán)境中的肝癌細胞通過缺氧誘導因子1上調(diào)胞外核苷三磷酸二磷酸水解酶2的表達，胞外核苷三磷酸二磷酸水解酶2將細胞外ATP水解為5′-AMP，導致細胞外5′-AMP水平升高，進而阻止MDSC的分化，促進MDSC的蓄積[34]。缺氧誘導因子也能激活肝癌細胞內(nèi)CCL26的轉錄，進而募集表達CX3CR1的MDSC至腫瘤內(nèi)[35]。

6 展望

鑒于MDSC在肝癌微環(huán)境免疫抑制狀態(tài)形成中的重要作用，靶向MDSC可作為肝癌免疫治療的一個潛在靶標。細胞因子誘導的殺傷細胞(cytokine-induced killer，CIK)是細胞毒性T淋巴細胞、NK細胞、NKT淋巴細胞組成的免疫細胞混合物。將CIK過繼轉移至荷瘤小鼠中可誘導腫瘤微環(huán)境中炎癥介質(zhì)(CX3CL1、IL-13)的產(chǎn)生，增加腫瘤內(nèi)浸潤的MDSC，減弱抗腫瘤免疫應答。用5型磷酸二酯酶抑制劑逆轉MDSC的抑制功能可增強CIK的抗腫瘤療效[36]。提示靶向MDSC可作為輔助治療增強肝癌免疫療法的療效。Wu等[37]發(fā)現(xiàn)在巨大肝腫瘤和結直腸癌多發(fā)性肝轉移的小鼠模型中，姑息性射頻消融能通過增加腫瘤內(nèi)浸潤的MDSC，減弱T淋巴細胞介導的抗腫瘤免疫應答，加速殘余腫瘤的進展。表明射頻消融結合靶向MDSC治療或許可延遲腫瘤復發(fā)，改善患者預后。總之，靶向MDSC可作為一種抑制HCC進展的輔助療法，成為今后研究肝癌治療方法的重點。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：李雪艷負責論文構思和撰寫；李雪艷、王昌俊參與論文修改；李雪艷擬定寫作思路，撰寫文章并最后定稿。