髓源抑制细胞参与肿瘤免疫逃逸的研究进展

徐　岷(综述)，蒋　健(审校)

(江苏大学附属医院消化内科，江苏 镇江 212001)

髓源抑制细胞参与肿瘤免疫逃逸的研究进展

徐岷※(综述)，蒋健(审校)

(江苏大学附属医院消化内科，江苏 镇江 212001)

机体的免疫系统具有识别和消灭肿瘤细胞的功能，但是肿瘤细胞能通过免疫逃逸和免疫抑制机制躲避机体的免疫反应，目前抗肿瘤免疫治疗的方向主要集中在克服肿瘤介导的免疫无能以及激活细胞介导的免疫反应。不同类型的肿瘤可通过不同的机制产生免疫耐受和免疫无能。在荷瘤小鼠的脾脏、血液及肿瘤组织，肿瘤患者外周血及肿瘤组织中聚集有大量的未成熟髓源抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells，MDSC)，它是一类髓系来源的免疫抑制性细胞亚群，活化后的MDSC通过各种免疫机制逃避机体的免疫监视和攻击，促进肿瘤发展[1]。现就MDSC介导的免疫逃逸机制及靶向性抗肿瘤治疗等方面的研究进展予以综述。

1MDSC的表面标志分子

在荷瘤小鼠体内，MDSC共表达髓系分化抗原Gr1和CD11b(即Grl+CD11b+细胞)，Gr1抗原包括单核细胞(Ly6C)和中性粒细胞形态(Ly6G)两种表面标志。根据Gr1抗原的不同，MDSC分为两个亚型：粒细胞样MDSC(表型为CD11b+Ly6G+)和单核细胞样MDSC(表型为CD11b+Ly6Chi)[2]。MDSC尚表达一些其他表面分子,如CD115人巨噬细胞集落刺激因子受体或集落刺激因子1受体和CD124(IL-4Rα)，CD11b+CD115+MDSC通过一氧化氮直接抑制淋巴细胞，CD11b+CD124+MDSC分泌白细胞介素13(interleukin-13，IL-13)和γ干扰素(interferon-γ，IFN-γ)抑制细胞毒性T细胞的活化增殖[3-4]。人类MDSC的表型被定义为CD11b+CD14-CD33+或LinHLA-DR-CD33+，在结肠癌和黑色素瘤患者体内，单核细胞CD124的高表达与MDSC的免疫抑制作用有关[3]。肾癌患者体内的CD66b来源于癌胚抗原糖蛋白家族，出现在粒细胞样MDSC细胞表面，表型为CD11b+CD14-CD33+CD66b+[5]。

钙黏蛋白家族成员S100A8、S100A9和S100A12在CD14+HLA-DR-/lowMDSC中特异性表达，在结肠癌患者的外周血中检测到CD14+S100A9highMDSC的数量较健康人明显增加，这种细胞经脂多糖或IFN-γ的诱导可产生诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)，S100蛋白可作为有效的标志物进一步分析和鉴定人类的MDSC[6]。

2MDSC的募集和活化

在荷瘤小鼠体内，肿瘤引起的相关炎症反应所释放的促炎性细胞因子(IL-1β、IL-6)诱导MDSC扩增，促进肿瘤生长[7]。Tu等[8]发现，无论是在体内还是在体外，IL-1β均可经IL-1RI/核因子κΒ(nuclear factor-κΒ，NF-κΒ)途径激活MDSC，T、B淋巴细胞缺陷的IL-1β转基因小鼠的胃黏膜上皮细胞异型增生并伴有MDSC的大量扩增，而IL-1β受体拮抗剂可抑制MDSC的聚集增殖。肿瘤来源的粒细胞集落刺激因子(granulocyte colony-stimulating factor, G-CSF)是导致粒细胞样MDSC聚集的关键起始因子，荷瘤小鼠体内G-CSF的过表达可诱导粒细胞样MDSC聚集，促进肿瘤生长；消除G-CSF可明显减少粒细胞样MDSC的聚集、抑制肿瘤生长[9]。研究表明，IL-17可抑制CD8+T细胞浸润，并诱导MDSC在肿瘤组织扩增，而IL-17R缺失能增强CD8+T细胞的浸润、抑制MDSC在肿瘤组织的浸润及肿瘤生长，IL-17通过调控MDSC促进肿瘤生长[10]。Yang等[11]发现，肥大细胞动员MDSC向肿瘤部位浸润，并诱导其分泌IL-17，IL-17直接作用于调节性T细胞(regulatory T cells，Treg)，增强其免疫抑制功能，并诱导Treg释放IL-9，而IL-9可以进一步激活肥大细胞，并增强对其MDSC细胞的趋化作用。

Obermajer和Kalinski[12]研究发现，肿瘤来源的转化生长因子β(transforming growth factor β, TGF-β)诱导miR-494的表达，并通过下调抑癌基因PTEN诱导的蛋白激酶B通路的激活，上调基质金属蛋白酶的表达，进而调控MDSC的聚集和激活，TGF-β还可增强CXC家族趋化因子受体4介导的MDSC趋化作用，促进肿瘤细胞的侵袭和转移。S100A8/S100A9是由中性粒细胞释放的钙黏蛋白家族成员，S100A9通过信号转导蛋白和转录激活因子3(signal transducers and activators of transcription 3, STAT3)信号通路阻断髓系祖细胞分化为功能性的树突细胞和巨噬细胞，S100A8/S100A9复合体通过NF-κB依赖途径募集MDSC至肿瘤部位，由于MDSC自身也可产生S100A8/S100A9蛋白，因此S100A8/S100A9通过正反馈诱导MDSC募集至肿瘤部位，并在MDSC的扩增中起关键作用，其可能是肿瘤中连接炎症和免疫抑制的纽带[13]。

3MDSC诱导肿瘤免疫逃避机制

在肿瘤宿主体内，肿瘤部位被激活的MDSC通过高表达精氨酸酶1(arginase 1, ARG1)、iNOS、活性氧类等分泌经典的免疫抑制因子(IL-10、TGF-β)及诱导产生Treg等方式抑制肿瘤先天性和获得性抗肿瘤免疫，从而促进肿瘤发生、发展[14]。

MDSC通过表达高水平的ARG-1、iNOS和活性氧类抑制T细胞介导的抗肿瘤免疫。MDSC表达高水平的ARG1，消耗微环境中的L-精氨酸，下调T细胞CD3ζ链的表达，进而抑制T细胞受体的正常表达，导致T细胞活化受阻[15]。MDSC表达的iNOS主要通过一氧化氮抑制主要组织相容性复合体Ⅱ分子的表达以及诱导T细胞凋亡来抑制T细胞的活化及增殖[16]。荷瘤小鼠和肿瘤患者体内高表达的活性氧类上调尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶亚基的表达，由STAT3信号通路抑制MDSC的成熟[17]。研究表明，MDSC产生的活性氧类主要有以下3方面作用：①诱导肿瘤微环境中免疫细胞的DNA损伤；②抑制MDSC分化为成熟的树突细胞；③募集MDSC至肿瘤部位[18]。胞外的活性氧类催化T细胞受体硝基化，抑制T细胞与主要组织相容性复合体-抗原肽的接触，抑制T细胞反应[19]。MDSC还可通过消耗环境中T细胞活化所必需的半胱氨酸，阻断T细胞的活化。MDSC可表达Xc转运蛋白，但不表达中性氨基酸转运蛋白，因此MDSC只消耗胱氨酸但不输出半胱氨酸。肿瘤部位聚集的MDSC和抗原呈递细胞竞争胞外的胱氨酸，导致细胞外半胱氨酸量显著减少，T细胞的激活和增殖受到显著抑制[20]。在肿瘤微环境中，MDSC也可通过诱导Treg的产生，间接发挥免疫抑制作用。Pan等[21]发现，MDSC表面的免疫刺激受体CD40的表达可促进Treg的增殖，抑制免疫应答；阻断小鼠体内MDSC与Treg表面CD40-CD40L的结合可抑制Treg细胞增殖，促进免疫应答。在A20B细胞淋巴瘤模型中，MDSC可作为免疫耐受型抗原呈递细胞摄取抗原并递呈给肿瘤特异性Treg，其过程需要TGF-β和ARG参与[22]。MDSC还可通过上调IL-4Rα的表达促进Treg增殖，增强其自身的免疫抑制活性[18]。在小鼠卵巢癌模型中，MDSC表达CD80分子，其能明显增加周围淋巴结中表达CD152的Treg的数量，阻断或消除MDSC表面的CD80分子，Treg的免疫抑制功能大幅度减弱，因此MDSC与Treg可能通过CD80/CD152途径诱导肿瘤免疫耐受[23]。

检测从乳腺癌患者的肿瘤细胞和外周血中分离出的MDSC发现，吲哚氨2,3-双加氧酶(indoleamine 2,3-dioxygenase, IDO)的表达明显升高，同时伴有肿瘤部位和淋巴结内Treg细胞数量的增多，STAT3的磷酸化能上调MDSC中IDO的表达，MDSC通过IDO依赖途径抑制IL-2和CD3/CD28抗体诱导的T细胞增殖，诱导T细胞凋亡。用IDO抑制剂或STAT3抑制剂可阻断IDO介导的免疫耐受效应[24]。

4靶向MDSC的肿瘤免疫治疗

肿瘤宿主体内的MDSC通过诱导免疫耐受、逃避机体的免疫监视和攻击等途径躲避机体的免疫反应。因此，抗肿瘤免疫治疗方法主要为促进MDSC的分化、减少MDSC的产生和聚集、逆转肿瘤诱导的MDSC免疫抑制功能。

4.1促进MDSC分化成熟全反式维甲酸通过上调谷胱甘肽合成酶的表达，有效清除MDSC产生的活性氧类，诱导MDSC分化为成熟的树突细胞和巨噬细胞，刺激效应T细胞增强抗肿瘤免疫反应[25]。给予头颈部鳞状细胞癌患者口服维生素D3治疗，能够促进MDSC分化，显著减少肿瘤患者体内MDSC的数量，提高血浆中IL-12和IFN-γ水平，增强抗肿瘤免疫反应[26]。

4.2抑制MDSC的活化用抗N-聚糖羧化物的特异性抗体阻断S100A8和S100A9与其受体结合，能显著降低荷瘤小鼠血液和次级淋巴器官中MDSC的数量[13]。研究发现，联合罗格列酮和吉西他滨治疗具有免疫力的胰腺癌移植瘤小鼠，可明显减缓肿瘤的进展和转移[27]。罗格列酮和吉西他滨联合治疗可通过增加外周血CD8+T细胞、肿瘤部位的CD4+、CD8+T细胞以及抑制调节性T细胞功能来调节T细胞亚群，通过抑制MDSC的聚集和肿瘤部位的Treg来消除其介导的肿瘤相关的免疫抑制作用。

4.3清除肿瘤环境中的MDSC在荷瘤小鼠体内清除MDSC可消除免疫耐受，增强抗肿瘤的治疗效果。Tu等[28]发现，姜黄素口服或腹膜内注射能明显抑制肿瘤的发生、发展，降低外周血、脾脏以及肿瘤组织中MDSC的比例，降低血清和肿瘤组织中IL-6水平，抑制STAT3和NF-κΒ信号通路的激活，同时还可促使MDSC向M1型转变，上调CCR7的表达，下调树突状细胞相关C型凝集素1的表达。给胰腺癌荷瘤小鼠及胰腺癌患者吉西他滨后发现，小鼠脾脏中MDSC显著减少，胰腺癌患者外周血中MDSC的数量也明显减少[29]。给予乳腺癌患者抗肿瘤药物后，体内Lin-HLA-DR-CD33+CD11b+MDSC的数量明显增加[30]。在荷瘤小鼠模型中，用5-氟尿嘧啶与吉西他滨联合治疗能减少脾脏和肿瘤部位MDSC的数量，5-氟尿嘧啶可通过增加肿瘤部位肿瘤特异性CD8+T细胞的数量、选择性诱导MDSC凋亡、减少MDSC的数量，提高IFN-γ的表达水平，促进T细胞介导的抗肿瘤效应[31]。

4.4抑制MDSC的功能MDSC主要通过表达活性氧类、ARG1、iNOS和过氧亚硝酸盐等发挥免疫抑制功能。三萜系化合物(The synthetic triterpenoid methyl-2-cyano-3,12-dioxoolean-1,9-dien-28-oate，CDDO-ME)是核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2, NRF-2)转录因子的强效激活剂，它能上调还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸、醌氧化还原酶等抗氧化基因的表达，减少活性氧类的产生，但不影响ARG1和iNOS的活性。Nagaraj等[32]用CDDO-ME治疗荷瘤小鼠和胰腺癌患者，其可消除或减弱MDSC的免疫抑制功能，促进免疫应答，增强抗肿瘤免疫治疗。在黑色素瘤移植瘤小鼠体内可检测到MDSC的大量聚集和扩增，MDSC的聚集与T细胞表面TCR-ζ链表达下调有关，用5型磷酸二酯酶抑制剂治疗能降低MDSC的数量，部分恢复TCR-ζ链的表达，削弱免疫抑制功能，明显延长荷瘤小鼠的生存期[33]。Vasquez-Dunddel等[34]发现，头颈部鳞状细胞癌的肿瘤组织、淋巴结及外周血中的MDSC通过不同机制抑制自体肿瘤特异性T细胞增殖，磷酸化的STAT3易结合到ARG1的启动子上，来自以上3个部位的MDSC的STAT3磷酸化水平与ARG1的表达水平和活性有关，用STAT3的特异性抑制剂或靶向STAT3的干拢小RNA可消除MDSC的免疫抑制作用。

5结语

MDSC在肿瘤免疫逃避中起重要的作用。现有的、针对MDSC靶向治疗的研究大多数局限于小鼠模型和体外实验，临床研究较少，且仅限于少数几种肿瘤类型，不同来源的肿瘤组织中MDSC亚群的表型也较难鉴别。相信随着研究的深入，靶向MDSC的肿瘤免疫治疗将会为恶性肿瘤的临床治疗带来新的希望。

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摘要：肿瘤可以通过多种机制逃避机体的免疫识别，其中肿瘤诱导产生的髓源抑制细胞(MDSC)在肿瘤免疫逃逸中发挥着重要作用。MDSC是一群异质性细胞，来源于骨髓祖细胞和未成熟的髓细胞，它可以通过多种机制抑制机体的先天性和获得性抗肿瘤免疫，促进肿瘤发展。该文就MDSC的表面标志物、募集和活化、介导的免疫逃逸机制及当前靶向MDSC抗肿瘤治疗策略等的研究进展作一综述。

关键词：肿瘤；髓源抑制细胞；免疫逃逸；免疫治疗

Research Progress of Myeloid-derived Suppressor Cells Involved in Tumor Immune EscapeXUMin,JIANGJian.(DepartmentofGastroenterology,AffiliatedHospitalofJiangsuUniversity,Zhenjiang212001,China)

Abstract：Tumors escape immune recognition by several mechanisms, and myeloid derived suppressor cells(MDSCs) play a major role in tumor mediated immune evasion.MDSCs are a group of heterogeneous cell derived from myeloid progenitor cells and immature myeloid cells in bone marrow granulocytes. MDSCs promote tumors progression through inhibiting both innate and acquired immunity.Here is to make a review of the progress of MDSCs and its surface markers,the recruitment and activation,the MDSC-mediated immune escape mechanisms and antitumor treatment targeting at MDSC.

Key words：Neoplasms; Myeloid-derived suppressor cells; Immunity escape; Immunotherapy

收稿日期：2014-02-17修回日期：2014-09-28编辑：辛欣

基金项目：江苏省卫生厅面上科研项目(H201047)；镇江市科技支撑计划项目(SH2010013)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.06.016

中图分类号：R730.3

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)06-1003-03