髓源性抑制细胞在肿瘤治疗中的相关研究及应用前景

许丽丽，李莉娟，周 文，王文媛，张连生

(兰州大学第二临床医学院 兰州大学第二医院 血液科，甘肃 兰州 730030)

·综述·

髓源性抑制细胞在肿瘤治疗中的相关研究及应用前景

许丽丽，李莉娟，周 文，王文媛，张连生

(兰州大学第二临床医学院 兰州大学第二医院 血液科，甘肃 兰州 730030)

髓源性抑制细胞 (myeloid-derivedsuppressorcells，MDSC)是肿瘤中重要的免疫抑制细胞，近年来，关于MDSC细胞促肿瘤机制及相关免疫治疗的研究日渐深入，本文就MDSC在肿瘤免疫治疗的研究进展做一综述。

骨髓细胞；信号通路；肿瘤；免疫疗法

髓源性抑制细胞 (myeloid-derivedsuppressorcells，MDSC)来源于造血干细胞分化的未成熟髓系细胞(immaturemyeloidcells，IMCs)，进而分化为中性粒细胞及树突状细胞和巨噬细胞。在肿瘤环境中，IMCs由于分化受阻而成为不成熟的髓系前体细胞、粒细胞单核巨噬细胞等[1]，参与抗肿瘤免疫抑制，促进肿瘤细胞发生免疫逃逸。在小鼠体内缺少成熟髓系细胞表面标记的表达，MDSC被定义为表达CD11b和Gr-1抗原的细胞[2]，MDSC主要分为两群(如图1)，分别为粒细胞样G-MDSC(CD11b+Ly6C-Ly6G+)和单核细胞样M-MDSC(CD11b+Ly6C+Ly6G-)[4]；在人体我们通常将表达抗原CD14-CD11b+的细胞定义为MDSC细胞，这些细胞表达髓系标记CD33抗原，但缺乏成熟髓系细胞表面标志和人类白细胞DR抗原(HLA-DR)。

图1MDSC细胞分化、增殖及功能：肿瘤细胞可产生包括集落刺激因子(GM-CSF)、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)、白细胞介素(IL) -6在内的多种炎症介质刺激MDSC细胞的增殖和活化，进而影响免疫细胞的数量和功能变化

1 MDSC相关信号通路

1.1 核因子κB(NF-κB)信号通路 大量研究发现核NF-κB信号通路与MDSC细胞的形成、招募和活性关系密切。Arora[3]和Bunt等[4]均证实TLR4参与MDSC细胞的分化、增殖及功能调节。肿瘤分泌的IL-1β通过激活NF-κB信号通路促进MDSC细胞动员和增殖，肿瘤微环境中高表达的血管内皮生长因子(VEGF)可以刺激NF-κB通路下调FLT3L表达，促进髓系祖细胞异常分化成为MDSC细胞。1.2 细胞信号激活及转录因子(STAT)家族STAT家族与MDSC细胞的募集和增殖关系密切。STAT3的磷酸化和过表达，可以上调促炎蛋白S100A8/9，抑制DC细胞和巨噬细胞的分化，从而导致MDSC的募集[5]，通过上调细胞周期蛋白D1、促生长基因myc、凋亡抑制基因bcl-xl阻滞正常细胞的增殖，促进MDSC细胞的增殖。STAT1可以上调MDSC内的一氧化氮合酶(iNOS)和精氨酸酶-1(Arg-1)的表达，抑制T细胞功能[6]。STAT6也可通过上调MDSC表达AGR-1和转化生长因子(TGF)-β，从而抑制细胞抗肿瘤免疫效应。STAT3可由T细胞所分泌的γ干扰素(IFN-γ)[7]活化，而STAT1和STAT6可由IL-4和IL-13活化[8]。

1.3Ras家族Ras家族由具有GTPase活性的低分子量蛋白质组成，在人类中，Ras基因编码4种蛋白：HRas、NRas、Kras4A和Kras4B，其基因突变可促进肿瘤细胞增殖和转移。Ras信号在髓系祖细胞发展分化中发挥重要作用。在肿瘤微环境中，Ras通路的活化可促进体内多条信号途径激活导致VEGF等促癌因子上调，通过下调肿瘤细胞表面主要组织相容性复合体(MHC)限制性细胞因子，进一步造成免疫逃逸。在小鼠胰腺癌模型中[9]，活化的Kras促进巨噬细胞炎症蛋白(MIP)-2和单核细胞趋化蛋白(MCP)-1的表达， 导致MDSC募集，使肿瘤逃避宿主免疫监视。

1.4TGF-β信号通路TGF-β是影响细胞增殖、凋亡和迁移的重要细胞因子，属于TGF-β超家族，其配体在T细胞、NK细胞及髓系细胞上高表达。在肿瘤微环境中，TGF-β主要来源于机体的固有免疫系统，肿瘤中高水平的TGF-β可通过调控Smad转录因子水平抑制IFN-γ的产生，同时通过降低NK细胞配体NK2GD的表达进一步降低NK细胞活性[10]。Li等[11]对肝脏肿瘤小鼠的研究表明MDSC数量和NK细胞活性成反比。未成熟髓系细胞和肿瘤来源的TGF-β密切相关，实验表明在肿瘤中MDSC细胞是TGF-β和金属蛋白酶的主要来源，帮助肿瘤细胞发生免疫逃逸[12]。

2 MDSC相关细胞免疫

MDSC细胞抑制T细胞发挥抗肿瘤免疫作用，主要通过以下途径：①MDSC细胞高表达Arg1和iNOS，Arg1可消耗L-精氨酸(L-Arg)，导致T细胞分化周期停滞。此外，MDSC还可下调T细胞上CD3ζ链[13]表达，阻滞T细胞活化；②MDSC可生产活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)，研究发现[14]ROS可灭活T细胞受体，减少CD3ζ链表达，阻碍信号传递，抑制T细胞的活化和增殖；同时，MDSC产生活性氮(NOS)，分解代谢L-Arg发挥抑制T细胞作用，NOS可进一步分解成为一氧化氮(NO)和氧自由基反应形成过氧化亚硝酸盐(Peroxynitrite，ONOO-)，硝基化TCR受体、T细胞活化因子和多种氨基酸，进一步引起T细胞耗竭；③T细胞进入肿瘤淋巴结或肿瘤微环境中依赖于L-选择素。MDSC细胞表面所表达的解聚素-金属蛋白酶17(ADAM-17)可下调L-选择素的表达，介导T细胞归巢，抑制其抗肿瘤免疫效应；④有研究表明肿瘤的低氧环境可诱导缺氧诱导因子 (HIF) -1α表达上调，导致MDSC细胞高表达PD-L1，与T细胞表面的PD-1结合诱导T细胞凋亡，影响肿瘤微环境中T细胞的数量[15]。

MDSC细胞不仅可通过抑制T细胞调节抗肿瘤免疫，也可通过诱导调节性T细胞(Treg)增殖，使肿瘤微环境处于免疫抑制状态。Treg细胞为CD4+T中一员，表达CD25和FOXP3转录因子，可诱导肿瘤坏死因子受体，抑制CTL细胞活化。在肿瘤中MDSC细胞高表达CCL3、CCL4、CCL5等趋化因子，可使CCR5受体表达上调，进一步聚集Treg细胞。Schlecker等[16]也表明CCR5缺陷可使Treg细胞数量降低；在小鼠淋巴瘤实验中也发现MDSC细胞可通过高表达Arg1，诱导T细胞分化成为Treg[17]。

肿瘤中MDSC细胞的募集可造成由髓系祖细胞分化而来的成熟树突状细胞(Dentriccells，DC)比例下降，MDSC可通过产生IL-10抑制DC细胞所介导的T细胞和活化，此外，MDSC可降低DC细胞相关的DC疫苗、DC-CIK等免疫治疗的疗效。单核细胞源性巨噬细胞移动抑制因子(monocyte-derivedmacrophagemigrationinhibitoryfactor，MIF)为肿瘤相关MDSC细胞免疫抑制功能相关因子，实验通过分离晚期黑色素瘤患者外周血中MDSC细胞，给予MIF抑制剂干预后可导致免疫抑制状态的MDSC细胞转换为具有抗肿瘤免疫效应的免疫刺激型DC细胞[18]。

MDSC细胞在肿瘤微环境中对自然杀伤细胞(naturalkillercells，NKcell)的作用尚存在争议，Liu等[19]在肿瘤小鼠模型中，通过分离MDSC细胞发现其可以接触性抑制方式抑制NK细胞发挥细胞毒性作用。NKG2D是NK细胞表面的活化受体，可直接活化NK细胞，MHC-Ⅰ类链相关分子(MHCIchain-relatedmolecule，MIC)为NKG2D受体的配体，在肿瘤患者中肿瘤源性MIC可通过降低免疫细胞表面的NKG2D表达，并通过STAT3信号通路促进MDSC细胞的扩增，从而诱导抗肿瘤免疫抑制[20]。相反，Nausch等[21]发现在接种淋巴瘤小鼠模型中，MDSC细胞可以通过激活NK细胞受体和配体，进一步促使NK细胞产生IFN-γ，上调NK细胞的抗肿瘤免疫效应。

3 MDSC相关治疗

对于靶向MDSC细胞的治疗方案，其主要思路为清除或减少MDSC细胞的数量及相关细胞因子的表达。近年来的研究发现了许多针对MDSC细胞的潜在治疗靶点。

放射性治疗是癌症治疗的常规治疗方法，为了探索放射性治疗对MDSC细胞的影响，Abermathy等[22]通过建立小鼠非小细胞型肺癌模型给予放射性治疗1周后，使用流式细胞仪计数MDSC细胞并检测Arg1的表达，结果发现在CD11b+细胞中，Arg-1的表达明显降低，这表明放射性治疗可以降低MDSC细胞数，并减少MDSC细胞相关细胞因子的表达。

恩替诺特为选择性组蛋白去乙酰化酶抑制剂(histonedeacetylaseinhibitors，HDACi)，大量研究表明其抗肿瘤作用与免疫调节相关。组蛋白乙酰化和脱乙酰化均可调节基因的表达，组蛋白去乙酰化酶(histonedeacetylases，HDAC)可阻止基因转录。其中HDAC11参与造血系统分化和移植物抗宿主病(Graft-versus-hostdisease，GVHD)，Sahakian等[23]研究发现HDAC11可抑制MDSC细胞的扩增，并且从敲除HDAC11小鼠脾脏内分离出的MDSC细胞，其免疫抑制作用更强；HDAC2也可通过表观遗传学改变Rb1基因，使M-MDSC分化为G-MDSC[24]。Tomitaa等[25]研究发现在乳腺癌患者使用HDACi后MDSC细胞数明显减低，并且MDSC细胞表达CD40抗原也明显减低，而表达HLA-DR的CD14+单核细胞数明显升高，HDACi可作为清除MDSC细胞的免疫治疗的新靶点。

雷尼替丁和法莫替丁为常见的H2(组胺)受体拮抗剂，常用于胃肠道系统疾病中，既往研究发现其可调节如结肠癌及肺癌动物模型肿瘤生长，为研究其与MDSC细胞的关系，Vila-Leahey等[26]在乳腺癌小鼠模型中给予口服雷尼替丁和法莫替丁，检测发现小鼠的脾脏和骨髓中MDSC细胞数明显减低，但是给予H1和H4受体拮抗剂后，并未发现此种改变，除此之外，雷尼替丁可降低E0771(乳腺癌)模型肿瘤生长速度，这表明雷尼替丁治疗肿瘤可能与减少MDSC细胞数相关。

Cappello等[27]研究发现超过60%胰腺导管腺癌(pancreaticductaladenocarcinoma，PDA)患者可检测到癌症相关抗原α-烯醇化酶(α-enolase，ENO1)的表达，并且发现MDSC细胞表面也表达ENO1，并且在给予抗ENO1抗体干预MDSC细胞后，其分泌的IFN-γ和IL-17增多，IL-10和TGF-β减少，其对效应T细胞的抑制作用减弱。

基因的从头合成和DNA甲基化依赖于DNA甲基转移酶(DNAmethyltransferases，DNMTs)，DNMT可与甲基化的DNA结合[28]；Δ9-四氢大麻酚(Δ9-Tetrahydrocannabinol，THC)为大麻提取物，实验发现将其注入野生型小鼠体内，可引起MDSC细胞DNMT3a和DNMT3b两种酶启动子的甲基化水平提高，并可引起MDSC细胞表达Arg-1和STAT3水平减低，进一步导致MDSC免疫抑制功能减弱，这说明THC可从表观遗传学改变MDSC细胞的分化和功能[29]。

miRNA是真核生物中广泛存在的一类长约21～23个核苷酸的RNA，通过与目标mRNA结合，进而抑制转录后的基因表达， 在调控基因表达、细胞周期等方面起重要作用。研究表明miRNA可通过其本身反转录作用调节MDSC细胞的扩增、分化、迁移和功能。MiR-210可上调MDSC细胞对Arg-1、IL-1和CXCL12的表达水平[30]；miR-9可抑制MDSC细胞分化，但可促进MDSC细胞的免疫抑制功能[31]。

此外，BMP4为TGFβ生长因子家族成员，可通过抑制NF-κB信号通路，从而减少G-CSF的表达[32]；L-单甲基精氨酸(NG-monomethyl-L-arginineacetate，L-NMMA)为NOS抑制剂，可靶向针对小鼠MDSC细胞表面的iNOS，治疗MDSC细胞相关的溶骨性肿瘤疾病[33]；舒尼替尼可提高效应性T细胞数，耗尽肿瘤微环境中MDSC细胞，从而增强机体抗肿瘤免疫反应[34]。

除上述国外实验研究针对MDSC肿瘤免疫治疗，我国针对MDSC细胞研究也有突破。由于粒细胞集落刺激因子(G-CSF) 的聚集可导致MDSC细胞的增殖，进而募集MDSC细胞抑制固有免疫应答[35]，Wei等[36]通过建立人乳腺癌小鼠模型，发现成瘤模型中G-CSF的活性和G-MDSC细胞数量均高表达，鬼针草(B.pilosa，BP-E)提取物聚乙炔苷(polyacetylenicglycosides，BP-E-F1)可抑制G-CSF诱导的G-MDSC细胞分化，可能成为靶向MDSC细胞的临床新药。

4 结语

MDSC细胞在健康人中表达极低，但在肿瘤状态下，IMCs分化受阻，MDSC细胞表达量明显升高，其产生与调节机制研究日渐深入，本文就STAT、NF-κB等调节MDSC细胞水平相关信号通路、MDSC相关肿瘤免疫、MDSC相关表观遗传学异常及MDSC细胞的肿瘤治疗研究现状进行详细阐述，对进一步探索MDSC细胞的免疫机制及针对MDSC细胞的靶向治疗提供理论依据，相信通过MDSC肿瘤免疫的深入研究，可为临床MDSC靶向治疗肿瘤提供新思路、新方法。

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张连生，Email:zhangliangsheng@medmail.com.cn

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10.3969/j.issn.1004-583X.2017.06.023

2017-02-22 编辑:张卫国