骨髓间充质干细胞在骨髓增生异常综合征发病机制中的研究进展

林晓菲，姚柳，郝建萍

(新疆医科大学第一附属医院，新疆 乌鲁木齐 830054)

0 引言

骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndrome,MDS)是一种克隆性疾病，起源于造血干细胞，临床表现主要以贫血症状为主，可有发热等感染及出血的表现。在任何年龄段均可发病，以大于60岁的患者居多。在MDS患者中，有大约三分之一的患者最终会发展为急性髓系白血病，预后差。至今为止，异基因造血干细胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,HSCT)是有可能治愈MDS的唯一途径，但移植后死亡率仍高达50%，对于部分患者来讲，移植并不能够改善预后。目前有研究[1,2]显示，造血干细胞、骨髓微环境的异常以及免疫调节功能的异常在MDS患者发病过程中都起着重要的作用。近年来，关于骨髓微环境在MDS中的作用越来越受到人们的重视，骨髓微环境主要由造血干/祖细胞(hematopoietic stem/pro-genitor cell,HSPC)、非造血细胞、以及造血细胞以外的基质细胞分泌的胞外基质以及各种细胞因子、神经、血管、网状组织等组成，其中部分非造血细胞由间充质干细胞(MSC)分化而来，可分泌多种细胞化学趋化因子，对造血干细胞的增殖、分化产生重要的作用。间充质干细胞(MSC)除了支持造血细胞外，还在骨髓中发挥局部和全身免疫调节和抑制等作用。因此，本文就MDS患者间充质干细胞(MSC)的免疫功能以及与MDS疾病进展的关系作一综述。

1 MSC与MDS发生、发展的关系

在骨髓中间充质干细胞(MSC)主要分布在血管周围，具有自我更新和多向分化潜能，如脂肪细胞、肌肉、软骨、骨、纤维母细胞等均可由间充质干细胞(MSC)分化而来[3]，它有可能通过细胞间的直接接触或者通过分泌细胞因子、黏附分子或者细胞外基质的方式来对造血干细胞(hematopoietic stem cell，HSC)的存活、增殖、分化、归巢过程发挥重要作用，并且MSC自身含有多种基因可进行造血调控，分布在血管周围的MSCs和交感神经形成缝隙连接复合体，MSCs在交感神经的支配下，通过释放CXCL-12调节HSC动员的昼夜节律，如果在血管周围删除MSCs会导致骨髓中HSC的丢失[4]。MSC是骨髓微环境的重要组成部分，除了对造血干细胞的存活、增殖和分化起到相应的作用外，还具有维持造血微环境的多种功能。在骨髓中可合成分泌多种细胞因子，如 转 化 生 长 因 子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、肿 瘤 坏 死 因 子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、肝 细 胞生长因子(hepatocyte growth factor,HGF)、IL-6、基质细胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)、干细胞因子(stem cell factor,SCF)、白血病抑制因子(leuke-mia inhibitor factor,LIF)等，促进造血干细胞的自我更新、增殖分化及免疫调控。

TGF-β属于二聚体多肽类生长因子家族，有3种，分别为TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，其中TGF-β1是最有效的免疫抑制因子，由淋巴细胞、树突状细胞和巨噬细胞分泌，它能够对免疫细胞的增殖、活化和分化产生影响，参与调节免疫系统中各种细胞因子。有文献证实[5]，TGF-β1抑制Th1应答主要是通过促使Th2细胞过度分泌IL-10，使其所介导的细胞免疫受抑制，促使Th1/Th2平衡向Th2源移。也有研究结果显示[6]，MSCs通过分泌TGF-β1抑制T细胞的增殖，且抑制作用与TGF-β1的表达呈正相关。

TNF-α是主要由巨噬细胞和单核细胞产生的负性造血调控因子，除了可抑制正常造血克隆形成，还具有免疫调节作用。在MDS患者中过量产生，它的过表达在MDS的发病以及疾病进展中发挥重要作用。Ishibashi[7]等研究发现：TNF-α是通过核转录因子(NF)-κB途径使B7-H1表达激活，该分子有抑制T细胞免疫作用，从而使肿瘤细胞逃脱免疫监视，在MDS的发展中起作用。也有研究表明[8]，体外培养的MDSMSC中TNF-α的基因表达水平以及在骨髓上清中TNF-α表达要高于对照组，该细胞因子发挥作用后可能会增加MDSMSC中PDL1/2合成和分泌，从而通过降低T细胞内AKT的磷酸化并上调转录因子Foxo3，来抑制CD4+T细胞的活化、增殖，促进T细胞的凋亡。

在骨髓中，HGF主要是由MSC产生的，它具有多种生物学功能[9,10]，比如可促进有丝分裂、促血管生成、抗凋亡、抗纤维化、抑制炎症反应和调节免疫等，在MSC的免疫抑制过程中发挥重要作用。韩艳鑫等[11]研究发现，MDS组患者与对照组相比较，MDS组患者HGFmRNA表达及分泌HGF的水平降低，它的水平降低，影响免疫细胞因子生成的作用减弱，间接使T细胞免疫功能紊乱，亦导致了MDS免疫监视功能减低。国外由研究发现[12]，HGF通过增加辅助性T细胞(Th)2因子的产生抑制Th1细胞因子的产生，导致Th1/Th2失衡，即HGF可通过影响免疫细胞因子的产生间接抑制T细胞的增殖，调节T细胞的免疫功能。

2 MDS-MSC的免疫功能受损在MDS疾病进展中的作用

MSC的免疫调节功能发生改变，主要是由于趋化因子、共刺激抑制分子及细胞因子等的异常，它可以逃避免疫识别，并抑制免疫系统的相关功能[13]。目前对MDS的免疫低监视性研究较多的是T细胞功能低下。MSC体外可抑制T淋巴细胞增殖和激活，这有可能是通过细胞-细胞间直接接触和分泌可溶性免疫抑制因子使T细胞停留在细胞周期G0-G1期，或者是促使T细胞向调节T细胞、Th2细胞分化，促进MDS的疾病进展。近年来有实验证实[14]，经体外扩增MSC与混合淋巴细胞培养体系(Mixed Lymphocyte Culture MLC)共同培养后，MSC抑制T淋巴细胞增殖呈量效关系。宣旻等报道[15]，MDS患者的MSC抑制T淋巴细胞的增殖主要是通过针对CD8+T细胞亚群，CD8+T细胞亚群不仅可以影响CD4+T细胞亚群的发育，调节其细胞因子，而且可以作为效应细胞损伤组织。近年来有研究发现，程序性死亡受体1(programmed cell death protein 1,PD-1)是与肿瘤免疫逃逸相关的重要免疫分子，程序性死亡分子配体1(programmed death ligand1,PD-L1)和程序性死亡分子配体2(programmed death ligand2,PD-L2)是PD-1介导的免疫抑制的配体，其中PD-L1是其主要配体，广泛表达在抗原提呈细胞上[16]。当PD-L1与T细胞上的同源受体PD-1结合时，PD-1细胞质中的ITIM和ITSM模序会被酪氨酸激酶家族和SHP磷酸化，磷酸化的ITIM和ITSM会进一步招募磷酸化的酪氨酸残基，SHP可进一步失活P13K/AKT或RAS/MEK/ERK信号通路，导致细胞周期阻滞，使ZAP 70和PKC-θ去磷酸化，从而抑制T细胞的活化[17]。MSC通过其细胞表面的PD-L1抑制T细胞的增殖，阻碍其分化，阻碍其细胞因子的分泌，诱导T细胞凋亡，从而无法在MDS肿瘤细胞周围产生相应数量或者是具有抗肿瘤效应的细胞毒性T细胞[18]，从而产生免疫逃逸，促进肿瘤细胞生长。国外有研究证实[8]，PD-L1和PD-L2都是由MSCs分泌的，并在促炎细胞因子的反应下，PD-L1和PD-L2的表达显著上调，这些可溶性配体的分泌水平足够高，足以抑制AKT途径，从而抑制T细胞的激活状态和效应功能，并诱导不可逆的低反应状态，促进T细胞的凋亡。国内也有研究发现[19]，MDS患者MSC中PD-L1表达水平明显比对照组高，且相对高危组MSC中的PD-L1的表达水平会比相对低危组高，提示PD-L1对于MDS疾病进展可能起了促进作用，且PD-L1的表达高低可能与预后不良相关。以PD-1及其配体(PD-L1)为靶点的免疫治疗在抗肿瘤治疗中有着巨大的潜力。

3 针对MDS-MSC的免疫靶向治疗可延缓疾病的进展

根据MDS国际预后积分系统(IPSS)把MDS分为相对低危组和相对高危组，这反映了其潜在的不同的发病机制和治疗。低危组一般表现为异常增生的骨髓细胞凋亡增多，有自身免疫特点，高危组表现为自然杀伤细胞失衡、Tregs细胞增多、细胞毒性CD8+T细胞增多以及凋亡率降低，这些患者对免疫抑制治疗反应较低。相对低危组MDS的治疗目标主要是刺激残存造血干、祖细胞的造血能力和(或)改善MDS异常造血克隆的造血效率，从而改善患者的生活质量，而相对高危组MDS的治疗目标主要是根除MDS异常造血克隆恢复正常造血。当前，只有异基因造血干细胞移植有可能治愈MDS。近年来，免疫机制在MDS进展中的作用越来越受到重视，MDS患者MSC存在的免疫功能异常在MDS疾病进展中发挥了越来越重要的作用，对它们的深入研究不仅有助于对MDS的发病机制、预后有更加全面、清楚的认识，而且还有助于为MDS免疫靶向治疗提供理论支持。目前，去甲基化药物和来那度胺治疗部分MDS患者已取得明显疗效，不仅可以靶向MDS中的克隆性造血细胞，还可以影响MDS患者MSC的异常功能。地西他滨(Decitabine,DAC)作为重要的去甲基化药物已被用于MDS的治疗，有研究[20]指出，DAC去甲基化治疗使PD-1/PD-L1表达升高，从而会抑制T细胞的增殖，促进T细胞的凋亡，从而抑制了抗肿瘤免疫反应，降低了DAC治疗效果，因此，通过DAC联合PD-1/PD-L1抑制剂治疗MDS有可能成为一种新的治疗方法被临床应用。也有研究发现[21]，干扰素-γ刺激骨髓间充质干细胞后，PD-L1的表达上调，显著降低了T细胞的增殖和调节性T细胞的比例，当PD-L1被中和抗体阻断时，T细胞的增殖和调节性T细胞的比例被逆转。目前临床上已在黑色素瘤及非小细胞肺癌中有抗PD-1抗体应用，其效果也比较显著，副作用相对可以接受。因此，靶向干预MDS肿瘤细胞与MSC之间的相互作用作为MDS的一种治疗方式将有可能成为未来MDS的一种新的治疗方向。

4 结论

MDS是一种恶性血液病，具有病态造血特征及向AML转化的风险，目前MDS涉及的发病机制十分复杂，尚不能明确。近年来，MDS患者MSC的异常免疫调节功能在MDS的发生发展中越来越受到关注。目前，也有很多的实验及临床结果也证实MDS患者中MDS肿瘤细胞与MSC的相互作用可导致疾病进展。因此，充分了解MDS患者MSC在MDS疾病进展中的作用，使我们对MDS患者免疫调节机制进行更加深入的认识，有助于为MDS患者提供新的治疗靶点，使MDS患者获得更精准的治疗。