微RNA調(diào)控MDSCs在疾病發(fā)展中作用的研究進(jìn)展*

李陳誠，楊禮丹，余浪波，馮建波 綜述，彭笳宸 審校

(遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院關(guān)節(jié)外科/遵義醫(yī)科大學(xué)-羅切斯特大學(xué)聯(lián)合骨科研究中心，貴州遵義 563000)

髓源性抑制細(xì)胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSCs)是具有免疫抑制功能的一類未成熟、異質(zhì)性的細(xì)胞群體，其來源于骨髓祖細(xì)胞和未成熟髓系細(xì)胞，包括髓系前體細(xì)胞、不成熟的粒細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞(DC)等，該群細(xì)胞占髓系細(xì)胞的1%～5%，其中約1/3分化為成熟細(xì)胞。在正常體內(nèi)，造血干細(xì)胞分化為未成熟髓系細(xì)胞(IMCs)，IMCs進(jìn)一步分化為成熟的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和DC。當(dāng)機(jī)體發(fā)生腫瘤、炎癥、感染等病理情況時(shí)，IMCs的正常分化可被炎性因子或腫瘤來源的細(xì)胞因子[如白細(xì)胞介素(IL)-6、腫瘤壞死因子(TNF)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、前列腺素(PG)-E2和粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)等]所阻滯，誘導(dǎo)其成為MDSCs，并在外周血、骨髓或病變部位募集、擴(kuò)增、活化，參與免疫逃逸、免疫耐受、炎性反應(yīng)等病理過程。因此，作為重要的免疫負(fù)調(diào)控細(xì)胞群體，MDSCs在腫瘤、感染性疾病等多種疾病中的作用正日益受到重視。目前研究表明，MDSCs只存在于癌癥、肥胖、自身免疫性疾病或慢性感染等病理?xiàng)l件下。與大多數(shù)其他髓系細(xì)胞相比，MDSCs具有很強(qiáng)的免疫抑制作用。在癌癥中，MDSCs來源于髓系祖細(xì)胞，根據(jù)腫瘤釋放的信號在骨髓中積累，MDSCs的激活是由于持續(xù)刺激髓系細(xì)胞的低強(qiáng)度信號，導(dǎo)致吞噬細(xì)胞能力變差，以及活性氧(Ros)、一氧化氮(NO)和抗炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生增加致使MDSCs的激活。目前在小鼠和人類身上都發(fā)現(xiàn)了兩種MDSCs：形態(tài)與中性粒細(xì)胞相似的多形核MDSCs(PMN-MDSC)和與單核細(xì)胞相似的單核MDSC(M-MDSC)。MDSCs在人類外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)中被稱為早期MDSC(EMDSC)。MDSCs通過分泌或表達(dá)包括精氨酸酶(Arg)-1、NO、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)和環(huán)氧合酶(COX)-2在內(nèi)的免疫調(diào)節(jié)因子來抑制抗腫瘤T淋巴細(xì)胞活性。如Arg-1耗盡了作為T淋巴細(xì)胞增殖和激活的必需氨基酸精氨酸，MDSCs產(chǎn)生的Ros通過誘導(dǎo)氧化應(yīng)激殺死靶細(xì)胞[1]。臨床上，MDSCs被認(rèn)為是預(yù)測疾病結(jié)局的生物標(biāo)志物，因?yàn)榘┌Y治療前大量循環(huán)的MDSCs對癌癥患者的生存有負(fù)面影響，提示應(yīng)該考慮從循環(huán)MDSCs來進(jìn)行預(yù)后評估[2]。其也具有很強(qiáng)的免疫抑制特性，可調(diào)節(jié)抑制免疫反應(yīng)從而阻礙炎性反應(yīng)，在癌癥中會導(dǎo)致腫瘤免疫逃避和疾病進(jìn)展，在感染中會加重感染性疾病的惡化[3]。在小鼠中MDSCs的特征標(biāo)記細(xì)胞為Gr1+、CD11b+，表型為典型的中性粒細(xì)胞，但在一些實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭校琍MN-MDSC也可表達(dá)不存在于中性粒細(xì)胞上的標(biāo)記。例如，來自小鼠的PMN-MDSC表達(dá)CD224和CD115，而中性粒細(xì)胞不表達(dá)這些分子。在人類，M-MDSC以CD14的表達(dá)為特征，PMN-MDSC以CD15和CD66b的表達(dá)為特征，這兩種細(xì)胞均不表達(dá)淋巴細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞(NK細(xì)胞)的譜系標(biāo)志，而表達(dá)一般的髓系抗原，即CD33。經(jīng)典單核細(xì)胞，炎性單核細(xì)胞CD16-、CD14主要組織相容性復(fù)合體(MHC)Ⅱ類分子的表達(dá)可以分離出M-MDSC。MDSCs有CD33+、CD11b+、CD14+、CD15-及人白細(xì)胞抗原(HLA)-DR-表型，而經(jīng)典單核細(xì)胞和炎癥單核細(xì)胞為HLA-DR[4]。這些細(xì)胞在腫瘤、炎癥、感染和自身免疫性疾病方面均表現(xiàn)出大量聚集和增多的現(xiàn)象。

目前，MDSCs擴(kuò)展的基礎(chǔ)機(jī)制尚不清楚，但現(xiàn)有觀點(diǎn)認(rèn)為包括炎性細(xì)胞因子和生長因子在內(nèi)的不同介質(zhì)可在各種炎癥條件下驅(qū)動MDSCs擴(kuò)增。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在小鼠膿毒血癥模型中，膿毒血癥發(fā)病后誘導(dǎo)了微RNA(microRNA，miRNA)的表達(dá)從而調(diào)節(jié)MDSCs的數(shù)量，且在腫瘤、自身免疫性疾病等有類似發(fā)現(xiàn)，均證實(shí)miRNA在調(diào)控MDSCs方面起著舉足輕重的作用[5]。miRNA是一種大小為19～25個(gè)核苷酸的短鏈RNA分子，主要調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄后沉默。單個(gè)miRNA可針對數(shù)百個(gè)基因，并影響許多基因的表達(dá)，這些基因通常涉及多個(gè)功能相互作用的途徑。miRNA可從細(xì)胞、組織和體液中分離，如血清、血漿、眼淚或尿液。早期采用傳統(tǒng)的酚氯仿萃取，再進(jìn)行RNA沉淀，然而使用這種方法時(shí)常存在大量的污染物。此外，學(xué)者發(fā)現(xiàn)在從少量細(xì)胞中提取酚氯仿時(shí)，會選擇性地丟失GC含量的miRNA，這是由于與長核酸相比，沉淀小核酸的效率低下。在miRNA提取過程中，采用柱基RNA吸附法可避免這些問題。miRNA參與正常和失調(diào)的骨髓造血調(diào)控，骨髓發(fā)生改變是骨髓源性抑制細(xì)胞擴(kuò)張的基礎(chǔ)。越來越多的間接和直接證據(jù)表明miRNA在骨髓源性抑制細(xì)胞生物學(xué)中的作用，在骨髓增生性疾病中伴隨著祖細(xì)胞和未成熟細(xì)胞的分化和積累阻滯，miRNA參與調(diào)控MDSCs的增殖、分化和成熟[6]。本文就miRNA調(diào)控MDSCs在腫瘤、感染、免疫等方面的作用進(jìn)行綜述。

1 miRNA介導(dǎo)MDSCs在腫瘤中的作用

MDSCs是有效免疫治療的主要障礙，在癌癥患者中miRNA負(fù)責(zé)將單核細(xì)胞轉(zhuǎn)化為MDSCs，與MDSCs相關(guān)的miRNA的表達(dá)是癌癥患者M(jìn)DSCs活性的指標(biāo)，并且是免疫治療結(jié)果不佳的潛在血液標(biāo)志物[7]。目前有相關(guān)研究通過對miRNA的分析發(fā)現(xiàn)至少有6對miRNA與MDSCs相關(guān)，因此可以推測miRNA可能通過調(diào)控靶基因來調(diào)控MDSCs的分化和成熟。研究顯示，在腫瘤疾病中，miRNA-494誘導(dǎo)MDSCs的表達(dá)是由腫瘤衍生因子如TGF-β1調(diào)控的，通過靶向磷酸酶和張力素同源物，激活絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶(Akt)途徑來調(diào)節(jié)MDSCs的蓄積和活性[8]。在乳腺癌中，miRNA-10a激活腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號通路促進(jìn)MDSCs的擴(kuò)增和活化。而miRNA-6991-3p可直接靶向免疫檢查點(diǎn)基因LGALS9，miRNA-6991-3p模擬轉(zhuǎn)染可通過抑制LGALS9介導(dǎo)的Janus激酶(JAK2)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)的激活而抑制MDSCs的增殖和促進(jìn)凋亡[9]。同樣，miRNA也可介導(dǎo)腫瘤疾病中MDSCs的分化和活性降低。miRNA-17家族成員miRNA-17-5p和miRNA-20a也通過STAT3通路對MDSCs進(jìn)行抑制，其通過抑制抗原特性的CD4和CD8細(xì)胞的功能從而抑制其免疫反應(yīng)。因此，抑制miRNA-17-5p和miRNA-20a等重要免疫調(diào)節(jié)因子的表達(dá)可能是改善現(xiàn)有免疫治療策略的一種選擇[10]。除此之外，miRNA-21和miRNA-155在單核細(xì)胞和粒細(xì)胞亞群中均與MDSCs的擴(kuò)增密切相關(guān)。用高水平的miRNA-155和miRNA-21可從荷瘤小鼠中分離出骨髓和脾臟MDSCs。通過減少M(fèi)DSCs中miRNA-155和miRNA-21的表達(dá)從而抑制腫瘤生長[11]。miRNA-494是細(xì)胞周期從G2期到有絲分裂M期的主要調(diào)控因子，miRNA-494可誘導(dǎo)膽管癌細(xì)胞G2/M期阻滯，而miRNA-494的上調(diào)與炎癥有關(guān)，然而荷瘤小鼠的MDSCs中miRNA-494的表達(dá)增加，其中腫瘤源性MDSCs中miRNA-494的上調(diào)起著重要作用，對miRNA-494的操縱影響了MDSCs的凋亡和遷移[12]。此外，miRNA-494誘導(dǎo)的MDSCs激活是通過張力蛋白同源等位基因(PTEN)介導(dǎo)，PTEN是磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/Akt信號通路的主要負(fù)調(diào)控因子。因此，對miRNA-494的上調(diào)導(dǎo)致PTEN表達(dá)減少，從而導(dǎo)致Akt活性增加和隨后功能性MDSCs積累[12]。進(jìn)一步支持這一研究的是miRNA-494基因敲除抑制了原發(fā)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移，減少了MDSCs的積累。除此之外還有眾多miRNA通過對MDSCs的誘導(dǎo)進(jìn)而調(diào)控腫瘤疾病的免疫反應(yīng)，為癌癥治療提供了一個(gè)新的靶點(diǎn)。

2 miRNA介導(dǎo)MDSCs在炎癥中的作用

支氣管哮喘是由多種細(xì)胞和炎性因子引起的氣道慢性炎癥。氣道高反應(yīng)性、慢性炎癥和氣道重塑是哮喘的特征。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，哮喘的發(fā)病率和死亡率逐年上升，但其發(fā)病機(jī)制目前尚不清楚[13]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，許多miRNA可能參與了哮喘的發(fā)病。在哮喘小鼠模型中，miRNA-221和miRNA-485-3p的上調(diào)可能通過下調(diào)結(jié)構(gòu)域(Spre)-2的表達(dá)在哮喘發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用[14]。研究表明，轉(zhuǎn)錄因子環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)能在上游水平調(diào)控miRNA-20b的表達(dá)[15]。miRNA-20b在哮喘發(fā)病機(jī)制中可誘導(dǎo)CD11b+Ly6G+Ly6C的積累，這可能是miRNA-20b抑制哮喘小鼠氣道炎癥的機(jī)制之一[16]。由于哮喘的發(fā)病機(jī)制與miRNA密切相關(guān)，因此有關(guān)miRNA調(diào)控的研究可為哮喘新的治療方法提供理論依據(jù)。但目前miRNA調(diào)控MDSCs在炎癥中的研究較少，值得進(jìn)一步探索。

3 miRNA介導(dǎo)MDSCs在感染中的作用

在膿毒血癥的小鼠模型中，miRNA-375和miRNA-21呈負(fù)相關(guān)，miRNA-375水平的上調(diào)或下調(diào)可以降低或增加miRNA-21水平。實(shí)驗(yàn)證明，miRNA-375可通過阻礙JAK2通道從而調(diào)整MDSCs的擴(kuò)增和聚集，可在一定程度上控制炎癥的發(fā)展[17]。MCCLURE等[18]研究發(fā)現(xiàn)，miRNA-21和miRNA-181b在膿毒癥早期表達(dá)上調(diào)，晚期時(shí)呈現(xiàn)持續(xù)表達(dá)，且在膿毒血癥發(fā)病后通過注射antagomiRNA(一種化學(xué)修飾的 miRNA 抑制劑)于膿毒血癥小鼠模型中可同時(shí)阻斷體內(nèi)兩種miRNA以減少M(fèi)DSCs數(shù)量，改善細(xì)菌清除率，使晚期膿毒血癥小鼠的死亡率降低了74%，并減少免疫抑制介質(zhì)的產(chǎn)生。因此，臨床上可能通過下調(diào)miRNA-21和miRNA-181b的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)這一過程，以改善晚期膿毒血癥的生存率。某些miRNA的過度表達(dá)是由于STAT3和CAAT區(qū)/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β(C/EBPβ)在膿毒癥發(fā)生后激活miRNA-21和miRNA-181b啟動子的協(xié)同作用而引起的。最新研究表明，S100A9通過誘導(dǎo)miRNA-21和miRNA-181b表達(dá)，促進(jìn)了MDSCs的擴(kuò)增和免疫抑制[19]。在病毒感染中，相關(guān)研究表明，MDSCs和Tregs在慢性丙型肝炎病毒(HCV)感染過程中發(fā)展轉(zhuǎn)化而來，miRNA-124下調(diào)MDSCs中過表達(dá)的STAT3和TGF-β，從而降低MDSCs和Tregs的表達(dá)頻率，揭示HCV感染時(shí)MDSCs和Tregs擴(kuò)增也同樣受到miRNA的調(diào)控[20]。在包蟲病感染的小鼠模型中，通過對失調(diào)的miRNA進(jìn)行GO和KEGG富集分析，發(fā)現(xiàn)有6條與血管生成相關(guān)的信號通路。其中PI3K/AKT/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路和/或絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路可促進(jìn)VEGF分泌[21]，而這些信號通路是miRNA通過MDSCs來調(diào)控的[22]。在部分學(xué)者關(guān)于金黃色葡萄球菌骨感染生物膜形成的相關(guān)研究中，MDSCs被認(rèn)為是生物膜感染和形成的促進(jìn)因子，也是致使金黃色葡萄球菌感染所致慢性骨髓炎遷延不愈的重要原因[23]，但其調(diào)控機(jī)制有待進(jìn)一步發(fā)掘。

4 miRNA介導(dǎo)MDSCs在自身免疫性疾病中的作用

4.1 多發(fā)性硬化癥(MS)

MS是一種復(fù)雜疾病，目前發(fā)病機(jī)制不明，現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)可能涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥、脫髓鞘和軸突損傷。在實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(EAE)中，MDSCs可抑制T淋巴細(xì)胞活性，其中miRNA-223通過STAT3下調(diào)MDSCs的數(shù)量并抑制其功能。在miRNA-223基因敲除的小鼠模型中，MDSCs對T淋巴細(xì)胞增殖的抑制作用大于野生型MDSCs，揭示了miRNA-223在EAE和MS中具有調(diào)節(jié)MDSCs生物學(xué)功能的作用[24]。

4.2 炎癥性腸病(IBD)

IBD為累及回腸、直腸、結(jié)腸的一種特發(fā)性腸道炎癥性疾病，臨床表現(xiàn)為腹瀉、腹痛，甚至可有血便。IBD包括潰瘍性結(jié)腸炎(UC)和克羅恩病(CD)，目前其病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，已知腸道黏膜免疫系統(tǒng)異常反應(yīng)所導(dǎo)致的炎性反應(yīng)在IBD發(fā)病中起重要作用。在IBD的小鼠模型中可檢測到MDSCs，將CL4-TCR轉(zhuǎn)基因CD8+T淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)移至VILLIN-HA轉(zhuǎn)基因小鼠體內(nèi)，可在脾臟和腸道內(nèi)檢測到大量MDSCs的存在[25]。MDSCs可抑制CD8+T淋巴細(xì)胞增殖，通過一種需要NO的機(jī)制誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞凋亡。此外，在IBD患者的外周血中發(fā)現(xiàn)表面表型為CD14的細(xì)胞群體大量增加[26]。

4.3 自身免疫性肝炎(ALD)

ALD是一種肝特異性自身免疫性疾病，肝細(xì)胞特異性的gp130/STAT3信號在小鼠體內(nèi)可防止過度炎癥。由gp130介導(dǎo)的三磷酸腺苷(APP)產(chǎn)生血清淀粉樣蛋白A(SAa)和CXCL趨化因子KC可促進(jìn)MDSCs的動員和積累，反過來起到抑制病理性炎癥的作用[27]。在生理?xiàng)l件下，miRNA-146家族(miRNA-146a、miRNA-146b)和miRNA-155對天然免疫有積極的控制作用，而在癌癥中miRNA-146家族和miRNA-155二者均由核因子-κB(NF-κB)轉(zhuǎn)錄調(diào)控，但功能卻截然相反，miRNA-146家族表現(xiàn)出抗炎作用，miRNA-155有促炎作用。miRNA-146a/b通過下調(diào)TNF-α受體相關(guān)因子6(TRAF6)和IL-1受體相關(guān)激酶(IRAK1)抑制促炎因子的產(chǎn)生[28]。另一方面，miRNA-146b也通過IL-10介導(dǎo)的STAT3及干擾素調(diào)節(jié)因子5(IRF5)抑制巨噬細(xì)胞活化，miRNA-146a是免疫細(xì)胞活化和惡性轉(zhuǎn)化的重要調(diào)節(jié)因子[29]。在肝癌的臨床模型中，miRNA-146a抑制改變了STAT3激活相關(guān)的細(xì)胞因子譜，改善了淋巴細(xì)胞的抗腫瘤作用。在MASTROIANNI等[30]研究中，miRNA-146a是STAT1/γ干擾素(IFN-γ)軸的中樞負(fù)調(diào)節(jié)因子，影響遷移、增殖并誘導(dǎo)程序性死亡因子配體-1(PD-L1)的表達(dá)，且抗PD-L1與抗miRNA-146a藥物的聯(lián)合應(yīng)用可提高黑色素瘤小鼠的存活率。目前，免疫療法(ICI)已顯示出對各種癌癥及自身免疫性疾病的治療有著顯著益處。然而，免疫相關(guān)不良事件(irAEs)經(jīng)常發(fā)生，并可能導(dǎo)致ICI終止。MARSCHNER等[31]發(fā)現(xiàn)，miR-146a在免疫細(xì)胞中具有調(diào)節(jié)功能，且在兩種不同的小鼠模型中，缺乏miR-146a小鼠的部分iraE靶器官受損更為嚴(yán)重。在上述疾病中MDSCs直接或間接參與了疾病的發(fā)展變化，通過miRNA調(diào)控MDSCs從而治療自身免疫性疾病具有一定的發(fā)展前景。

5 小 結(jié)

大量研究表明，miRNA在各種疾病領(lǐng)域都存在關(guān)聯(lián)，特別在人類癌癥中研究較為深入，特定的miRNA與人類部分癌癥有關(guān)。miRNA檢測有助于癌癥的早期診斷、患者分層和療效評估。而MDSCs參與腫瘤、感染、自身免疫性疾病等眾多疾病，且主要起免疫抑制作用，可能成為疾病免疫治療新的突破靶點(diǎn)[32-33]。MDSCs的擴(kuò)增和功能在腫瘤、感染方面已經(jīng)得到廣泛研究，但還未找到合適的MDSCs調(diào)控方案，通過作用于MDSCs來調(diào)整疾病發(fā)展方向?qū)⑹羌膊≈委煹年P(guān)鍵。目前miRNA在調(diào)控MDSCs方面起著重要作用，且MDSCs的分化和功能通常不由單一miRNA調(diào)控，而是由多個(gè)miRNA共同協(xié)調(diào)作用[34]。通過miRNA對MDSCs的調(diào)控可為免疫治療提供新途徑，且在某些疾病(如慢性骨髓炎)中MDSCs的調(diào)控機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。