骨髓来源抑制性细胞在肝脏疾病中的研究进展

徐丽君， 安秀琴， 李 悦， 刘近春

1 山西医科大学 研究生院， 太原 030001； 2 山西医科大学第一医院 消化内科， 太原 030001

慢性肝脏病是临床常见病，给患者和公共卫生系统带来巨大的社会和经济负担。据报道[1]2017年全球肝脏相关死亡人数相比2012年增长了11.4%，约214万例。肝硬化和肝癌分别占肝脏死亡的38.3%和61.7%，而肝癌和肝硬化的死亡与慢性病毒性肝炎、酒精性肝病(ALD)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)等密切相关。与日益增长的疾病负担相对应的是，当前慢性肝脏病的诊断和治疗方面存在局限性，例如随着病毒性肝炎的有效防控，NAFLD及严重类型的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)成为终末期肝病的重要原因[2]，NAFLD诊治的重点需要聚焦在肝病炎症活动度和肝纤维化程度，但肝纤维化诊断的金标准依然是肝组织活检，尚无非侵入检测手段可以准确评估炎症及纤维化程度。在治疗方面临床上尚无有效的药物。此外许多肝硬化、肝癌的预后指标也多在终末期不可逆转。因此，探索新的早期诊断手段、预后指标、治疗药物等仍是当今要务。

Gabrilovich等[3]在2007年引入了骨髓来源抑制性细胞(myeloid derived suppressor cells，MDSC)的概念，它是指处于不同分化阶段的髓系祖细胞和前体细胞组成的异质性群体，包括单核细胞、树突状细胞、粒细胞等分化的不同阶段，正常机体状态下主要集中在骨髓中，而外周血和外周血淋巴组织中数量较少[4]。在炎症状态下，MDSC可在骨髓中增殖，并迅速转入骨髓外周血，最终被招募到相应的靶器官和组织，通过一定条件可以抑制效应T淋巴细胞，诱导调节性T淋巴细胞(Treg)或调节性B淋巴细胞(Breg)免疫来负性调控身体的免疫功能[5]。MDSC在小鼠中被定义为CD11b+Gr1+细胞，Gr1+子集基于Ly6C和Ly6G标记被更准确的识别，分别为CD11b+Ly6G-Ly6Chigh单核MDSC (M-MDSC) 和CD11b+Ly6G-Ly6Clow/-多形核MDSC (PMN-MDSC)。还有一些研究发现，MDSC的某些亚群表达IL-4和IL-13(IL-4Rα)受体的α链，巨噬细胞相关标志物F4/80，M-CSF-1R或c-fms(CD115)以及共刺激分子CD80。人的MDSC，包括单核细胞(CD14+) MDSC和PMN (CD15+) MDSC[6]。随着研究的进一步深入，更多的MDSC表型被发现，包括高表达的 CD66b，低表达的CD62L和CD16，血管内皮细胞生长因子受体1及S100A9。

近年来MDSC在炎症、肿瘤、自身免疫方面的作用已经进行了广泛的研究。例如：在非精神活性药物大麻二酚(CBD)治疗实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠的实验中发现，CBD治疗可导致实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠中MDSC的大量增加，过继转移CBD诱导的MDSC可改善实验性自身免疫性脑脊髓炎，而MDSC耗竭则逆转了这一效果[7]。在慢性淋巴细胞白血病小鼠模型中，B淋巴细胞分泌的IgM可上调小鼠MDSC数量增多，下调T淋巴细胞数量减少，导致小鼠生存时间缩短，推测IgM通过MDSC加快此种癌症的进展[8]。MDSC在自身免疫性关节炎中也起着重要作用，与健康对照相比，强直性脊柱炎患者PMN和M-MDSC数量明显升高[9]。大量研究表明，MDSC在肝病的形成、进展和修复中起着关键作用。本文就MDSC在各类肝病中的研究进展作一综述，以期为临床诊断、预后或治疗各类慢性肝病提供新思路。

1 MDSC与病毒性肝炎

慢性乙型肝炎(CHB)是引起肝硬化和肝细胞癌(HCC)主要病因之一，影响着全球3.5亿多人口[10]。慢性HBV感染的特点是T淋巴细胞对病毒的耐受，研究发现：M-MDSC的显著增加与CHB患者HBsAg水平呈正相关，进一步发现HBsAg在体外通过激活ERK/IL-6/STAT3信号通路能有效促进M-MDSC的分化，从而维持病毒感染的持久性[11]，最近Pal等[12]也同样证明体内高水平的HBsAg促进了MDSC的生成和功能，同时发现MDSC削弱了机体的有效抗病毒反应能力，这一过程主要是通过促进FOXP3+iTreg和IL-10+Tr1细胞的扩增来实现的，与TGF-β和IL-10相关的信号通路在这一过程中起到关键作用。这一发现提示MDSC靶向治疗联合核苷酸类似物治疗可能更有效地抑制HBV持续存在和疾病进展。与此相一致，MDSC与ALT水平以及HBV DNA负荷呈正相关，扩增的外周MDSC可能导致慢性HBV感染时病毒清除率降低，加快疾病进展，这可能与MDSC抑制辅助性T淋巴细胞1的功能有关[13]。MDSC还可通过程序性死亡受体1诱导的IL-10调节CHB患者的免疫反应，体外实验中，MDSC可抑制HBV特异性CD8+T淋巴细胞反应,包括减少CD8+T淋巴细胞的扩增和IFNγ产生，同时抑制CD8+T淋巴细胞脱颗粒，包括减少颗粒酶B和穿孔素的产生[14]。此外，在HBV诱导免疫耐受中，MDSC介导的CD8+T淋巴细胞的耗竭与γδT细胞的驱动有关[15]，过继转移γδT细胞可恢复HBV的持续表达。Yang等[16]进一步发现HBeAg的高水平与M-MDSC的聚集相一致。健康者外周血单个核细胞暴露于HBeAg后，M-MDSC聚集，吲哚胺-2，3-双加氧酶(IDO)数量明显上升。抑制IDO可以有效地抑制M-MDSC降低CD4+、CD8+T淋巴细胞增殖和IFNγ产生的能力，表明HBeAg诱导的M-MDSC扩增通过IDO途径损害T淋巴细胞功能，提示了M-MDSC可能与HBV持续感染相关。粒细胞MDSC (G-MDSC)只是在有HBV复制而没有免疫病理损伤的患者中聚集，这类患者的G-MDSC可产生精氨酸酶1，而T淋巴细胞需要精氨酸来维持其正常功能，L-精氨酸缺失的T淋巴细胞上调L系统氨基酸转运体，以增加必需营养素的吸收并尝试代谢重编过程，G-MDSC介导的精氨酸减少会抑制T淋巴细胞反应[17-18]。实验[19]发现，在HBV相关的慢加急性肝衰竭(ACLF)中，患者外周血CD14、CD33、CD11b、HLA-DR MDSC明显高于CHB患者和健康对照组。较低的MDSC水平与较好的短期预后呈正相关，提示MDSC的扩增与HBV相关ACLF的疾病严重程度和进展密切相关，可作为近期预后的指标。

慢性丙型肝炎(CHC)是一个严重的全球健康问题，全球估计有超过1.85亿的人感染了HCV[20]。Tacke等[21]发现，与健康对照组相比，CHC患者外周血中检测到CD33+HLA-DR-/lowCD11b+MDSC的百分比较高，慢性HCV感染可促进MDSC积累，而MDSC促进和维持HCV持续性感染，MDSC可通过活性氧的产生抑制T淋巴细胞活化[21]，与此相一致，慢性HCV感染者病毒负载的外泌体可促进单核髓细胞向MDSC分化，此过程也使调节性T淋巴细胞显著增加，辅助性T淋巴细胞显著减少[22]。Wang等[23]发现G-MDSC频率与血清HCV核心蛋白(HCVc)浓度呈正相关，循环高浓度HCVc水平(HCVc诱导IL-10自分泌)是G-MDSC扩增的必要条件，而与CD4+和CD8+T淋巴细胞呈现负相关，耗尽G-MDSC后，CD4+和CD8+T淋巴细胞数量增多。Goh等[24]发现，自然杀伤细胞(NK细胞)与HCV条件下CD33(+)外周血单个核细胞共培养，MDSC通过依赖精氨酸酶1抑制哺乳动物雷帕霉素激活靶标来改变细胞代谢，使得IFNγ产生减少，表明MDSC是抑制抗病毒NK细胞反应的有效免疫逃避策略。虽然目前没有针对HCV的疫苗，但随着直接抗病毒药物的问世，CHC已经可以被治愈，Telatin等[25]发现，患者在直接抗病毒药物治疗后，其MDSC部分或晚期恢复，这提示MDSC在CHC患者免疫系统重建中扮演相关角色，有待进一步探索。

2 MDSC与ALD

随着经济的发展以及乙型肝炎的预防和控制，ALD在我国肝脏疾病中已占有相当高的比例[26]。众所周知，乙醇的摄入会对机体健康产生多方面的危害，其中最重要的是对肝脏的危害，可由酒精性脂肪变性逐渐进展为酒精性肝炎、酒精性肝硬化甚至HCC。酒精性肝炎(ASH)进展过程是微生物失调、肠道屏障完整性丧失、肝细胞的应激等共同作用的复杂过程，ASH进展中，肝细胞可表达大量趋化因子和炎症介质，从而参与先天和适应性免疫反应[27]。急性乙醇暴露后，血液、肝脏、脾脏中的G-MDSC数量较M-MDSC明显增多，此外，乙醇还会影响前体细胞向这两个髓细胞亚群的分化，其中，粒系-巨噬系祖细胞(Granulocyte macrophage progenitor，GMP)可能是G-MDSC群体的前体，单核-巨噬细胞(mononuclear phagocyte，MP)可能是M-MDSC的前体，而乙醇通过促进髓系祖细胞(Common myeloid progenitor，CMP)和GMP的生成，并阻碍GMP向MP的分化，使得更多的前体优先产生G-MDSC群体，从而对酒精应激状态下的肝脏产生保护，这个与过继转移G-MDSC后肝脏炎症明显改善、炎症因子TNFα减少相一致，G-MDSC可能是通过CD8+细胞毒性T淋巴细胞和CD4+辅助性T淋巴细胞为靶点起保护作用[28]。Gao等[29]试验则显示G-MDSC可能加剧ALD的进展，与健康对照组相比，酒精性肝硬化患者外周血中G-MDSC增多，精氨酸酶1的产生能力增强，而精氨酸酶1与总胆红素和国际标准化比值这两个与肝损伤相关的参数呈负相关，外周血G-MDSC和肝内G-MDSC数量增加，可能加剧肝硬化的严重程度。此外，体外富集的G-MDSC可显著抑制NK细胞的功能，而NK细胞通过杀死肝星状细胞(HSC)在减轻肝硬化中发挥重要作用，G-MDSC可能通过阻止NK诱导的HSC凋亡来加快ALD的进展。

3 MDSC与NAFLD

NAFLD是目前世界范围内最常见的肝病之一，可包括单纯性脂肪变性、NASH、肝纤维化和肝硬化。在NAFLD小鼠模型中，可发现MDSC数量随着脂质积累而明显增加，并与NASH小鼠炎症分级相关，炎症改变还可诱导肝MDSC表型和功能改变[30]。研究[31]发现，在肥胖小鼠含有大量脂肪的肝脏中，MDSC通过CCL2-CCR2通路在肝脏中积累，从而参与NAFLD的免疫微环境，这些细胞被鉴定为CD11b+Gr1+细胞，进一步实验证实SSClowCD11b+Gr1dimMDSC对T淋巴细胞增殖有抑制作用，此过程依赖于iNOS产生的NO。NAFLD的第一次打击与脂质过量沉积和胰岛素抵抗密切相关，而小分子抑制剂含sh2的肌醇5′磷酸酶1通过增加交替活化的巨噬细胞和MDSC来减轻热量过剩的小鼠体质量和脂肪含量，并可控制血糖和改善胰岛素抵抗[32]。NAFLD的第二次打击与氧化应激密切相关，活性氧(ROS)分子通过参与信号转导通路来控制一系列的生物活性，MDSC可释放ROS，ROS反过来调控MDSC的功能和命运，此外，MDSC释放ROS分子还可作为抑制T淋巴细胞反应的主要机制的一部分[33]。

4 MDSC与自身免疫性肝病

自身免疫性肝炎(AIH)是机体对肝细胞产生自身抗体及自身反应性T淋巴细胞致肝脏炎症性改变，以高γ球蛋白和循环中自身抗体为特征，组织学表现为界面性肝炎[34]。MDSC与AIH密切相关，HSC可以通过大量扩增MDSC并广布于原发性和继发性淋巴器官，协调先天免疫和适应性免疫来发挥其免疫调节能力，诱导免疫耐受[35]。在Tgfb1-/-自身免疫性肝病小鼠模型中，CD11b+Gr-1+的MDSC与肝脏辅助性T淋巴细胞数量呈正相关。在AIH患者中发现，非肝硬化AIH患者的循环MDSC明显高于肝硬化AIH患者，MDSC水平与肝脏炎性指标ALT、AST呈显著正相关，而接受激素治疗的缓解期患者MDSC水平降低，后续实验[36]还发现MDSC在体外可抑制T淋巴细胞增殖。与此一致的发现还有：在免疫性肝损伤中，来自MDSC的mTOR信号通路通过低氧诱导因子-1-α依赖的糖酵解途径抑制T淋巴细胞活化和调节T淋巴细胞分化[37]。动物实验[38]发现：M-MDSC可缓解刀豆蛋白诱导的AIH，而将对照组小鼠MDSC转移到肝炎小鼠中，其肝炎将恢复至正常小鼠水平。Lian等[39]研究表明MDSC是IL-35的靶细胞，因为MDSC的标志物CD33与IL-35受体(gp130和IL-12Rβ2)有良好的共定位。在实验中AIH来源的MDSC可被IL-35扩增，且表现出更高IL-35受体的丰度。深入研究IL-35调节MDSC这条途径可能为AIH的治疗提供新方向。

5 MDSC与肝癌

HCC是全球第五大癌症和全球癌症相关死亡的第二大原因，2018年全球癌症统计数据显示，每年有超过70万人死于肝癌[40]。在荷瘤小鼠的肝脏中，MDSC数量升高，肿瘤活化的肝基质细胞促进MDSC向肝脏部位迁移，进一步实验证明，暴露于肿瘤条件下的上清液后，肝脏基质细胞中细胞因子和趋化因子的表达水平也更高[41]。临床实验也发现：在肝硬化组和HCC组外周血中，MDSC的相对数量和平均数量均较对照组显著增加，其中HCC组更多，在肝癌组，MDSC计数与IFNγ水平呈负相关，MDSC百分比与AFP呈正相关[42]。Nan等[43]也发现LOX-1、CD15、PMN-MDSC在HCC患者中升高，并通过内质网应激诱导的ROS/Arg- I通路抑制T淋巴细胞增殖及IFNγ的产生，与肝癌患者的预后呈正相关，此过程为剂量依赖方式，并可被活性氧抑制和精氨酸酶抑制剂所逆转。

MDSC具有显著的多样性和可塑性，可以在不同细胞因子和生长因子的作用下改变其状态及功能。MDSC促进肝癌发生、发展的机制可能有：MDSC能有效降低细胞因子诱导的杀伤细胞对两种不同鼠肝癌细胞系的细胞毒性[44]；Kupffer细胞是清除肿瘤细胞的关键细胞，它们具有清除小鼠循环肿瘤细胞的能力，MDSC亚群通过改变Kupffer细胞的功能来减少肝脏中抗癌效应细胞的迁移和活化[45]；肿瘤相关成纤维细胞通过基质细胞来源因子(SDF)-1a/CXCR4通路吸引单核细胞，并通过IL-6介导的STAT3激活诱导其分化为MDSC，进而损害人类抗肿瘤免疫反应，为HCC的进展创造有利条件[46]；Xu等[47]报道了HSC在HCC中诱导MDSC扩增。随后又证实了HSC通过SDF-1/CXCR4轴促进MDSC的迁移，这一发现为HCC靶向治疗提供又一新方向；据报道MDSC可以诱导肿瘤血管生成，进一步改变肿瘤微环境，例如MDSC产生的Bv8被证明可以促进血管生成和造血细胞动员，这一过程是通过粒细胞集落刺激因子依赖的STAT3信号通路完成的[48]。Hsieh等[49]发现MDSC可以在肿瘤微环境中由HSC通过IL-6信号诱导下产生抑制酶，从而降低T淋巴细胞免疫功能，促进HCC的进展。

6 小结

MDSC通过调节炎症反应、免疫细胞、微环境等在各类肝病的发生、发展中起到重要作用。以MDSC指导临床诊断及预后或是开发以MDSC及其作用靶点的新药物将具有很大的临床应用价值和研究前景。然而，由于MDSC是一组异质性的未成熟髓系细胞，其亚型众多，在不同类型的肝病中，究竟是哪类MDSC通过何种免疫调节机制和信号转导通路来影响疾病尚需进一步研究。未来的研究方向可深入研究MDSC特定的标记、不同类型MDSC、各类亚型及其分化条件、以及准确有效的检测方法，为各类慢性肝病的临床诊断、预后或治疗提供新思路。

作者贡献说明：徐丽君负责收集文献，撰写文章；安秀琴负责分析文献，修改文章；李悦负责收集、筛选文献；刘近春负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。