髓源性抑制细胞在乳腺癌中的作用及意义

王静之，王伏生，路晓庆，姚天琦，赵 丹

(山西医科大学a.研究生院2015级； b.第二医院乳腺外科，太原 030001)

乳腺癌临床上主要采用手术、化疗、内分泌治疗、Her2靶向治疗、放疗相结合的综合治疗方案。乳腺癌在发生发展过程中，肿瘤细胞及肿瘤微环境(TME)互相作用，共同影响肿瘤的形成及转移。在TME中免疫抑制细胞是其中一项重要的组成成分，包括髓源性抑制细胞(MDSC)、T细胞等。其中，MDSC是骨髓祖细胞和活化的髓样细胞的异质群体，在TME中被认为是抗肿瘤免疫抑制机制中的重要成分。另一方面，MDSCs在降低免疫疗法的疗效和促进治疗抵抗力方面发挥重要作用，表现出针对T细胞应答的有效免疫抑制活性，也成为了抗肿瘤治疗中的障碍，与肿瘤临床治疗中的不良预后相关，是肿瘤预后判断的指标。而克服免疫抑制的新策略是改善免疫治疗的必要条件，针对调控MDSC免疫治疗的方法引起越来越多的兴趣。

1 MDSC的一般生物学特性

MDSC是来源于造血干细胞分化出的未成熟髓系细胞(IMC)，并进一步分化为中性粒细胞、巨噬细胞以及树突状细胞[1]。由于MDSCs由不同分化阶段的IMC组成，所以可以预期存在MDSC表型标志物的差异，大致分为单核细胞亚型(M-MDSC)和多形核粒细胞亚型(PMN-MDSC)。而用于鉴定MSDC的表型标记可以根据疾病的情况而变化，目前已从不同的肿瘤细胞中分离出不同的MDSC的亚型，并在不同的研究中利用特定的MDSC子集的特异性标记组合[2]。

在正常情况下，IMCs在骨髓中产生并且缺乏免疫抑制活性。在急性病理状况(如感染或创伤)下IMC从骨髓中释放出来，MDSCs群体通过常见的骨髓祖细胞分化扩大，再通过MDSC的免疫抑制活性介导和抑制免疫应答，以防止过度刺激的免疫系统对机体引起伤害[3]。MDSC抑制机体免疫系统的机制包括抑制T细胞的活化、诱导Treg的增殖、促进血管生成、诱导巨噬细胞的分化以及抑制自然杀伤细胞的细胞毒功能。在慢性炎症环境(如TME)中，较多的促炎症细胞因子(如IL-1，IL-6，PGE-2，S100蛋白，GM-CSF，M-CSF，VEGF和TNFA等)均会促进骨髓细胞异常状态，并增加了MDSCs的水平及导致连续的MDSC扩张。维持MDSC的抑制功能涉及多种分子途径，其中一些途径促进M-MDSC和PMN-MDSC(例如，IL-4/IL-13介导的STAT6信号传导和TNF-α诱导的NF-κB活化)的抑制功能；另一些途径更特异于维持M-MDSC或M-MDSC子集(例如M-MDSC中的MIF-环氧合酶2-PGE-2信号传导)的抑制特性[4]。

2 MDSC在乳腺癌中的意义

多项研究[5-7]表明MDSC水平与乳腺癌中不良预后相关。一项对155例乳腺癌患者MDSC水平的临床研究[5]表明，与健康对照组相比，乳腺癌患者外周血单个核细胞(PBMC)中MDSCs的百分比显著增加(P<0.05)；化疗前复发患者的MDSC水平也显著高于健康志愿者(P<0.05)；术后患者MDSC水平低于术前(P<0.05)；化疗后复发性乳腺癌患者的MDSC水平低于化疗前复发性乳腺癌患者的MDSC水平，与健康对照组的水平对比差异无统计学意义；而对Ⅰ期—Ⅳ期乳腺癌患者MDSC水平与OS的影响分析表明，术前患者根据其循环MDSC水平是高于还是低于总PBMC的1.0%分为2组，患者MDSC水平>1.0%的Ⅳ期患者的OS短于Ⅰ—Ⅲ患者(P<0.01)；MDSC水平<1.0%的Ⅰ—Ⅳ期乳腺癌患者的OS没有统计学差异；在Ⅳ期患者中，MDSC水平>1.0%的OS显著短于MDSC水平<1.0%的患者(P<0.05)[5]。Diazmontero等[6]报道，使用流式细胞术测量晚期乳腺癌患者血液中的MDSC水平较健康人明显增加，且外周血MSDC水平随着乳腺癌的进展而升高，并在具有≥3个器官系统远处转移的Ⅳ期患者最高。Solito等[7]认为，Ⅳ期晚期乳腺癌患者中免疫抑制性MDSC水平与循环肿瘤细胞相关，MDSC较高水平与低水平患者相比具有较低的OS。因此，对接受免疫治疗的癌症患者行标准免疫监测时，可常规评估MDSC水平。

3 乳腺癌中MDSC相关性治疗

有学者[8]提出的MDSCs发生发展的两相模型，第一阶段包括与抑制其终末分化有关的IMC扩大，主要由肿瘤衍生生长因子(例如GM-CSF，G-CSF)驱动；第二阶段涉及将IMC转化为MDSC，由促炎细胞因子驱动通过肿瘤基质(如IL-1β，IL-6和TNF-α)。目前临床上对MDSC免疫治疗策略主要有促使骨髓生成正常化、消耗MDSC或阻断扩增和活化、抑制MDSC的免疫抑制功能等几个方面。

肿瘤分泌的促炎细胞因子主要通过酪氨酸酶发出信号，例如IL-6介导的STAT3激活IMC中增殖基因的表达，并促进其随后发展成为MDSC，因此酪氨酸酶抑制剂可作为潜在的MDSC靶向抑制剂[9]。舒尼替尼(sunitinib)作为广谱的酪氨酸酶抑制剂，已被证实具有选择性阻断MDSC发育的潜力，抑制参与MDSCs免疫抑制表型发展的c-Kit和血管内皮生长因子(VEGF)受体活性，并与抗肿瘤反应性的增强剂存活时间的延长相关[10]。舒尼替尼显示出可减少肿瘤患者循环中50%的MDSC，并且导致Treg水平降低、CD8+T细胞介导的效应应答改善，但目前舒尼替尼的单药治疗却未在OS中表现出明显的效果[11]。在鼠乳腺癌模型上已证明多柔比星可选择性地消除了脾脏、血液和肿瘤床中的MDSC，并使治疗后的小鼠残余MDSC表现出抑制功能受损。重要的是，多柔比星治疗荷瘤小鼠后，CD4+和CD8+T淋巴细胞以及效应淋巴细胞、天然杀伤细胞(NK)对抑制性MDSC比例的频率显著增加，并增加了表达穿孔素、颗粒酶B的CTL和产生IFN-γ的NK和细胞毒性T细胞(CTL)的比例[12]。而从具有不同类型癌症的患者中分离的MDSC在体外也对多柔比星介导的细胞毒性作用敏感。这些结果表明多柔比星不仅可以用作抗肿瘤细胞的直接细胞毒性药物，而且还可用作选择性损害MDSC诱导的免疫抑制的有效免疫调节剂，从而促进基于T细胞的免疫治疗的功效[13]。

双膦酸盐在临床上用于预防乳腺癌骨转移患者骨量丢失，同时也有研究表明，双膦酸盐通过影响MMP9的过程、干扰c-Kit切割，可以减少骨髓中MDSC动员。在HER2阳性的乳腺癌小鼠模型中，唑来膦酸可减少MDSC数量并抑制其功能，导致肿瘤生长缓慢和抗肿瘤免疫应答改善[14]。吉西他滨是乳腺癌治疗过程中常用化疗药物，是一种核苷类似物，可选择性消除MDSC。早前试验中，吉西他滨治疗荷瘤小鼠可抑制肿瘤生长、减小肿大脾脏，并显著降低脾脏中MDSCs的比例[15-16]。临床试验中也证实在吉西他滨化疗后，转移性乳腺癌患者的外周血和胸腔积液中MDSC水平均较化疗前降低[17]。去乙酰化酶抑制剂恩替诺提在研究中也发现可降低乳腺癌患者MDSC细胞数量，并减低MDSC细胞表达CD40抗原[18]。

4 MDSC对T细胞的抑制作用

T细胞在形成癌症的免疫原性方面起着重要作用。其可通过免疫选择过程来形成肿瘤的抗原性/免疫原性；通过破坏表达强烈的肿瘤特异性突变抗原的肿瘤细胞，留下表达较弱抗原的肿瘤细胞或不能表达抗原；临床前模型证明，可通过表观遗传机制沉默某些肿瘤特异性抗原的表达。在多种恶性肿瘤的治疗中，增强内源性T细胞对肿瘤细胞破坏能力的免疫疗法已展现出一定的功效[19]。而较低水平的T细胞在HER-2阳性的浸润性乳腺癌患者中可作为治疗失败风险的预后指标[20]。

MDSC可以通过直接或间接抑制T细胞的增殖、破坏自然杀伤细胞功能以及上调Treg的水平，从而对T细胞的肿瘤免疫抑制产生抑制作用。MDSC对T细胞功能的直接抑制是通过产生细胞因子，影响T细胞功能及细胞间膜受体、配体相互作用。其中，通过可溶性细胞因子介导的T细胞功能抑制又称为非膜依赖性抑制，如MDSC产生IL-10，其信号通路可改变T细胞的活性及表型而产生免疫抑制；产生的IL-6可使CD4+辅助性T细胞功能失调；环氧合酶2(COX-2)、转化生长因子β(TGF-β)等。而通过细胞膜间的受体、配体间相互作用从而抑制T细胞功能则称为膜依赖性抑制，如在MDSC在TME中表达去整合素金属蛋白酶17(ADAM17)可通过影响幼稚T细胞表面的L选择素的胞外域，达到抑制幼稚T细胞激活；MDSC表面表达的CD40可竞争性抑制T细胞与抗原提呈细胞间接触等[21]。

通过影响T细胞代谢途径，从而影响T细胞功能以及通过调节其他细胞达到抑制T细胞功能的方式则称为间接抑制。如MDSC高表达抑制因子精氨酸1(Arg1)和iNOS，通过Arg1消耗L-Arg导致T细胞分化周期停滞，抑制T细胞增殖和细胞毒性，并可诱导T细胞分化为Treg；通过产生活性氧(ROS)灭活T细胞受体，减少CD3ζ链的表达从而阻滞信号传递，使T细胞增殖活化被抑制；产生的活性氮(NOS)进一步分解为NO和氧自由基，反应后形成氧化亚硝酸盐(ONOO-)进一步减少T细胞[22]。

5 结论

MDSC在肿瘤携带宿主中的扩增是通过由肿瘤衍生因子诱导的独特的骨髓细胞分化程序发生，通过抑制适应性和先天免疫力在癌症免疫逃避中发挥核心作用[23]。MDSC对抗肿瘤T细胞应答的损伤已被证实，并且对T细胞的不同作用可能与肿瘤的分型相关。目前研究已经探索MDSC在乳腺癌诊疗中的意义、不同的治疗策略在体内消耗或灭活MDSC等方面，未来进一步研究MDSC扩增、消减、激活过程中的关键特异性因子，将分子靶向治疗及免疫治疗相结合，选择性的靶向调控MDSC水平，从而控制免疫抑制、提高细胞免疫活性、增强抗肿瘤药物功效，为乳腺癌的治疗提供新途径。