髓系抑制性细胞在肝癌发病中的作用研究进展

张新羽，闫会敏

髓系抑制性细胞（myeloid derived suppressor cells，MDSCs）是一群具有显著免疫抑制功能的异质性细胞，因其在免疫应答中的调节作用而逐渐成为肿瘤免疫的研究热点。MDSCs诱导的免疫耐受在肝癌发生发展中发挥着重要作用。本文就近年来MDSCs在肝癌中的作用及相关机制等研究进展进行综述。

1 MDSCs的来源及抑制功能

MDSCs来源于骨髓祖细胞和未成熟的髓细胞，具有高度异质性。小鼠MDSCs的生物学标记为Gr-1+CD11b+，而人类MDSCs的特有表型标志尚不明确，通常将CD33+CD11b+HLA-DR-/low细胞定义为MDSCs［1］，但它们的表达随个体和疾病的不同而变化。近年一些新标志物如CD66b、血管内皮细胞生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）、CD115、CD124和S100A9也陆续被发现［2］，特别是S100A9在MDSCs中的表达较单核细胞高10～15倍，且与一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）表达密切相关［3］，这些分子的潜在应用价值尚待进一步研究。

MDSCs的主要生物学作用是通过抑制T细胞的增殖与活化而调控免疫应答，多个途径参与这一过程，包括促进精氨酸酶-1（Arginase-1，Arg-1）、iNOS和活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生［4-5］、下调T细胞CD3ζ链的表达、分泌抑制性细胞因子及诱导调节性T（Treg）细胞［6］等。MDSCs对B细胞也有一定的抑制作用，可通过产生Arg-1、iNOS和ROS，抑制B细胞增殖和抗体分泌［7］。在下调固有免疫反应方面，MDSCs可通过分泌高水平的白细胞介素（interleukin，IL）-10和 转 化 生 长 因 子 -β（transforming growth factor-β，TGF-β），干扰树突状细胞（dendritic cells，DC）和巨噬细胞的正常分化，影响巨噬细胞分泌 IL-12［8］；通过抑制自然杀伤（natural killer，NK）细胞表面NKG2D和TIGIT等受体表达，干扰NK细胞激活，并可通过下调NK细胞分泌穿孔素和IL-2，抑制其杀伤功能［8-9］。

2 MDSCs与肝癌

2.1 MDSCs表达与肝癌进展 Hoechst等［6］最先发现肝癌患者外周血和肿瘤组织中MDSCs水平显著高于非肝癌患者和健康对照者。随后，越来越多的动物实验和临床研究证实肝癌小鼠和患者体内MDSCs数量明显增加，MDSCs相关效应分子表达增高，T细胞与MDSCs水平呈负相关［10］。进一步研究发现随着肝癌TNM分期程度升高，MDSCs比例显著增高，Ⅲ/Ⅳ期患者MDSCs水平高于Ⅰ/Ⅱ期患者；MDSCs表达也与肿瘤直径、癌结节数目、门静脉癌栓及有无远处转移等密切相关［11］，表明MDSCs可能参与肝癌的发展和侵袭转移。MDSCs水平还可影响临床治疗效果，对经外科手术、射频消融和放化疗等常规治疗后的肝癌患者随访，发现MDSCs百分比高者复发率更高，而总生存期和无进展生存期显著降低［11-12］，因此检测肝癌患者MDSCs水平有助于评估预后。

2.2 肝癌微环境对MDSCs的影响 MDSCs的扩增和活化受许多因子调节，这些因子主要分为两类，一类由肿瘤细胞产生的，包括粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）、粒细胞集落刺激因子、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、IL-6、前列腺素E2和环氧化酶2（COX2）等，这些因子通过激活信号传导及转录激活因子（signal transducers and activators of transcription，STAT）3 信号通路，引起骨髓祖细胞增殖及成熟髓系细胞分化受阻，从而促进MDSCs的扩增［13］。另一类因子，如γ干扰素（IFN-γ）、IL-1β、IL-4、IL-13、TGF-β和Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）的配体等，主要由活化的T细胞和肿瘤基质细胞产生，可通过STAT1、STAT6或NF-κB信号通路，诱导MDSCs表达诱导性iNOS和Arg-1［14］，发挥免疫抑制作用。

在肝癌发生过程中，肿瘤微环境中GM-CSF、巨噬细胞集落刺激因子、VEGF和IL-6是重要的促增殖因子，这些因子异常高表达，通过调节JAK/STAT3等信号通路，诱导MDSCs扩增和募集，如果抑制这些因子表达，则可明显减少肝癌组织中MDSCs的数量［15］。IL-10和IL-13主要由肿瘤微环境中的活化T细胞产生，临床研究发现肝癌患者外周血中IL-10、IL-13的表达水平显著增加，且与MDSCs水平呈正相关［16］，提示这些因子可能参与MDSCs的扩增。T细胞产生的IL-17A不仅可提高MDSCs抑制T细胞的能力，也可增强MDSCs向肿瘤部位的浸润，促进肝癌增长［17］。

趋化因子在促进MDSCs向肿瘤组织募集中发挥着重要作用，在肝癌发生过程中，肝脏基质细胞和肿瘤细胞可产生基质细胞衍生因子-1、单核细胞趋化蛋白-1和角质细胞趋化因子（keratinocyte chemoattractant，KC）等多种趋化因子，这些因子与MDSCs表面的受体相互作用，诱导MDSCs迁移［18-19］。给予肝癌荷瘤小鼠抗KC中和抗体后，体内MDSCs数量明显减少，反之，注射过表达KC的肝癌细胞可导致荷瘤小鼠肝脏和脾脏MDSCs水平增高。

缺氧微环境是实体肿瘤的重要特征，缺氧可诱发MDSCs增多，使肿瘤细胞获得免疫逃逸功能，在此过程中，肿瘤细胞引起的缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）-1过表达至关重要。在肝癌微环境中，缺氧导致的HIF-1表达增高可作为转录因子激活CCL26，诱导MDSCs向肝癌组织迁移；另外，Chiu等［20］发现HIF-1还可刺激膜外三磷酸腺苷二磷酸 水 解 酶 （ectonucleosidetriphosphate diphosphohydrolase，ENTPD）2过表达，促使ATP转化为5′-AMP，导致5′-AMP的积累，从而阻止MDSCs成熟，引起MDSCs表达增高。因此，抑制HIF-1的缺氧诱导活性，有可能消弱MDSCs的免疫抑制作用，恢复机体抗肿瘤免疫能力。

近年，钙结合蛋白S100A8/A9与MDSCs的关系越来越受到关注，S100A8/A9可通过STAT3或NF-κB信号通路阻断髓系祖细胞分化，促进MDSCs迁移至肿瘤部位，由于MDSCs也可合成和分泌S100A8/A9蛋白，因此两者间可以形成正反馈环，在肿瘤发生中发挥作用［21］。目前虽然研究发现肝癌患者和荷瘤小鼠高表达S100A8/A9蛋白，但其是否通过与MDSCs相互作用影响肝癌进展尚待进一步研究。

2.3 MDSCs参与肝癌发生发展的作用机制

2.3.1 肝癌中MDSCs介导的免疫抑制作用 与其他肿瘤相同，MDSCs对效应性T细胞的抑制是其发挥免疫抑制作用的主要途径，这一作用的发挥主要是通过上调Arg-1、iNOS和ROS表达及下调T细胞CD3ξ链表达实现的［6，11］。

MDSCs可以抑制固有免疫细胞。MDSCs对NK细胞具有强大的抑制作用，肝癌MDSCs能够下调NKG2G和NKp30的表达，抑制NK细胞毒性及细胞因子分泌，而清除MDSCs后，NK细胞功能恢复，提示MDSCs可能是导致NK细胞功能低下的重要原因之一［19,22］。MDSCs与 Kupffer细胞相互作用，可使Kupffer细胞CD86、CD274和MHCⅡ表达增加，促进IL-10和IL-1β分泌，减少CCL2和IL-18产生，这一失调导致Kupffer细胞抗原提呈能力降低［23］。此外，MDSCs还可通过产生IL-10下调DCs功能，抑制CTL细胞及NK细胞的抗肿瘤活性［12］。

MDSCs对Treg细胞的增强作用也是其促进肝癌进展的原因之一，晚期HCC患者中MDSCs与Treg细胞呈正相关［24］，提示MDSCs诱导Treg细胞实现免疫抑制作用的可能性。体外实验发现HCC患者的MDSCs与自体T细胞共培养，可诱导Treg细胞扩增，这些Treg细胞能够抑制T细胞活性。

MDSCs介导的免疫抑制可能也是循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC）逃避免疫清除后导致肿瘤复发与转移的重要原因。研究发现，胰腺导管癌患者门静脉循环中CTC与M-MDSCs水平呈正相关［25］，提示了MDSCs在CTC形成中的重要作用。已有研究发现肝癌患者CTC水平与临床参数密切相关［26］，但MDSCs是否在其中发挥作用有待进一步研究。

2.3.2 肝癌中MDSCs介导的非免疫相关作用机制 MDSCs的促血管生成作用也是导致肿瘤进展的原因之一，MDSCs能够通过产生基质金属蛋白酶-9（matrix metalloprotein 9，MMP-9）直接增高肿瘤血管密度，导致肿瘤进展。肝癌来源的MDSCs能够分泌VEGF 和 MMPs等多种促血管形成因子［19］，而且MDSCs数量与 MMP-13 的表达呈正相关［27］，提示MDSCs有促肝癌血管生成的可能性。Chiu等［20］研究发现，相比于仅注射肝癌细胞的小鼠，同时给予小鼠MDSCs和肝癌细胞，可导致肿瘤血管生成增多，肿瘤生长明显加快。这些研究为揭示MDSCs在肝癌血管形成中的作用提供了更好的证据。

另外，MDSCs还可促进肿瘤细胞上皮间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）和肿瘤干细胞的形成与维持，将MDSCs与肿瘤细胞共培养，可诱导多种肿瘤细胞出现EMT的表型特征和干细胞特征［28］。深入研究MDSCs对肝癌细胞EMT与干性获得的作用，有可能为肝癌防治提供新思路。

3 靶向MDSCs治疗肝癌策略

MDSCs是导致肿瘤逃避免疫监视的重要细胞，因此针对MDSCs靶向治疗有可能成为提高肝癌疗效的重要手段。动物实验发现注射抗粒细胞分化抗原-1（granulocyte differentiation antigen 1，Gr-1）特异性抗体后，MDSCs数量显著减少，肿瘤生长明显延缓［8］。但也有研究显示，尽管此抗体可引起肝脏MDSCs死亡，但骨髓MDSCs很快迁移至肝脏，使肝脏MDSCs水平保持不变［29］。除了靶向Gr-1，抑制促增殖细胞因子也能够降低MDSCs产生，采用GMCSF、IL-6、COX-2抑制剂可阻止MDSCs的扩增和活化，延缓肿瘤进展［30］。治疗肝癌的分子靶向药索拉非尼能明显减少肝癌小鼠的MDSCs数量，将其与TLR3激动剂联合应用更能促进抗肿瘤效果［31］。另一个TLR家族成员TLR2激动剂也能够下调肝癌小鼠MDSCs表达，恢复CD8+T细胞功能［32］。高清敏等［33］发现，三氧化二砷可通过促进MDSCs分化成熟为树突状细胞和巨噬细胞及降低其免疫抑制作用，延缓肝癌和黑色素瘤细胞生长，为中药抗肿瘤作用研究提供了新思路。

阻断MDSCs在肿瘤部分聚集是减弱其免疫抑制作用的方式之一。研究发现在肝癌荷瘤小鼠中，抗-KC、CX3CR1抗体能够减少MDSCs向肝脏迁移。地高辛是一种HIF抑制剂，给予荷瘤小鼠地高辛，可抑制肿瘤细胞产生CCL26，阻止CCL26与CX3CR1的相互作用，从而减少肝癌组织中MDSCs水平，延缓肿瘤发生［20］。

针对免疫检查点的免疫疗法越来越多地用于癌症治疗，但效果尚不满意。肿瘤中活化的MDSCs高表达程序性死亡配体（programmed death ligand-1，PD-L1），通过与T细胞上的PD-1相互作用，诱导T细胞耗竭［34］，可影响免疫检查点抑制剂的效果，因此靶向MDSCs有可能增强这些药物的疗效。Chiu等［35］发现利用ENTPD2阻断剂减少MDSCs在肝脏肿瘤部位聚集后，可提高肿瘤对PD-1/CTLA-4抗体的敏感性；而Zhou等［36］通过消耗肝脏肿瘤内细胞周期相关激酶，降低MDSCs的免疫抑制能力，可增强PD-L1抑制剂治疗肝癌的功效。

针对MDSCs靶向干预的临床研究很少，最近一项临床研究发现他达拉非能够降低头颈部肿瘤患者外周血中MDSCs和Treg细胞水平，下调Arg-1表达，但尚未见与肝癌相关的研究结果报道。

4 小结

MDSCs可通过多种途径调节免疫系统，促进肿瘤的免疫逃逸，在肝癌发生发展的过程中发挥着重要作用。目前，尽管针对MDSCs的研究已取得了很大进展，但仍有许多工作需要开展，如发现新的分子标志物、探讨具体的作用机制等，另外，针对MDSCs靶向治疗的研究局限于动物实验，临床应用尚未成熟，相信随着研究的不断深入，靶向MDSCs的免疫治疗将为肝癌的有效控制带来新的前景。