髓系免疫抑制細胞的研究進展

商文聰　楊榮存

(南開大學醫學院，天津300071)

髓系免疫抑制細胞的研究進展

商文聰楊榮存

(南開大學醫學院，天津300071)

早在20世紀初，人們就發現腫瘤的生長會伴隨著髓系細胞的異常分化，這些細胞最初被描述為否決細胞、無效細胞或自然抑制(Natural suppressor，NS)細胞[1]，后期研究發現這些細胞能夠抑制淋巴細胞的數目和細胞毒性T細胞的誘導與活性[2]。20世紀60年代，據報道腫瘤鼠的NS細胞能誘導類白血病反應，并且與腫瘤生長時間和髓系細胞浸潤有關。隨著研究的進展，直到20世紀90年代晚期，Gr1+CD11b+的表型被提出，人們才意識到確實存在這樣一群有別于單核細胞和粒細胞的細胞，暫且被定義為NS細胞[3,4]。2007年，這群細胞才被正式定義為髓系免疫抑制細胞(Myeloid-derived suppressor cell，MDSC)[5]。近年來人們對MDSC做了大量的研究，發現其能促進腫瘤的免疫逃逸，以此為靶標成為抗腫瘤免疫治療的重要手段。深入研究MDSC誘導、分化及免疫抑制機制對抗腫瘤免疫治療具有十分重要的意義，本文主要從MDSC的生物學特征、分化與功能的調節機制、免疫抑制機制及其與疾病的關系等方面來闡述近年來MDSC的研究進展。

1MDSC生物學特征

MDSC是一群存在于荷瘤小鼠及腫瘤患者體內具有免疫抑制功能、髓系來源的異質性細胞群體，包括未成熟的粒細胞、巨噬細胞和樹突細胞[1,6]。在腫瘤、炎癥或病原感染等病理條件下，髓系細胞異常增殖而產生MDSC并且發生聚集，此時MDSC具備很強的抑制T細胞反應的能力，對機體免疫反應發揮負向調控作用[7]。在正常情況下，MDSC主要分布在小鼠骨髓(20%～30%)[8,9]。當腫瘤發生時，在荷瘤小鼠體內MDSC主要集中于腫瘤組織、骨髓和淋巴器官[10]，而對于腫瘤患者，MDSC則主要集中在外周血中，其含量比健康個體高出10倍[7，11]。

近年來許多研究已經證實，小鼠MDSC特征性的表達CD11b+Gr1+[12,13]。Gr1是髓系分化抗原，也是表達Ly6C(單核細胞標記)和Ly6G(中性粒細胞標記)的抗原表位。其中，表達CD11b、高水平的Ly6C、但不表達Ly6G的MDSC稱為單核樣MDSC(Mo-MDSC)；而表達CD11b、高水平的Ly6G、低水平的Ly6C的MDSC稱為粒細胞樣的MDSC(G-MDSC)。

人類MDSC的細胞表面標志存在廣泛多樣性，比較復雜，起初被定義為具有T細胞抑制活性的HLA-DR-CD33+或者CD14-CD11b+細胞[14,15]，也經常被定義為CD11b+HLA-DR-/lo[16,17]。有研究者針對不同癌癥，通過表面標記區分其亞群。在腎癌病人中，用CD11b+CD14-CD15+定義粒細胞樣MDSC。在黑素瘤病人中，用CD11b+CD14+HDR-/lo定義單核細胞樣MDSC。近來研究者還確立了新的表型標記用以區分MDSC亞群：高水平的CD66b、低水平CD62L和低表達CD16等[18]。人類MDSC亞群的多樣性可能與不同腫瘤中MDSC的誘導和擴增機制有關，目前尚不清楚。

MDSC的兩大主要亞群Mo-MDSC和G-MDSC，除了擁有不同的表面標記及免疫抑制途徑，在其他方面也存在不同。G-MDSC通常具有多核的形態，也被稱為PMN-MDSC；Mo-MDSC則具有單核的形態，是一群混合的處在不同分化階段的髓系祖細胞，能夠分化成巨噬細胞、樹突細胞或粒細胞[1]。在鼠的很多腫瘤模型中G-MDSC都會持續增加，而Mo-MDSC僅在少數腫瘤中增加明顯；在腫瘤鼠的MDSC細胞群中，G-MDSC是主要的亞群[19]。有研究統計M-MDSC占總MDSC的10%，而PMN-MDSC占90%[20]。

2調節MDSC分化與功能特性的分子機制

2.1誘導MDSC產生的相關因子研究證明在鼠和人類體內，當腫瘤、自身免疫和慢性感染等疾病發生時，機體都會異常分泌一些因子，導致MDSC的聚集和增殖，并使其具有抑制T細胞功能的能力[6]。這些誘導因子通常有干細胞因子(Stem cell factor，SCF)[21]、巨噬細胞集落刺激因子(Macrophage colony-stimulating factor，M-CSF)[22]、白細胞介素-6(Interleukin，IL-6)[22]、粒細胞集落刺激因子(Granulocyte colony-stimulating factor，G-CSF)[23]、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)[12]、血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)[12,24]、環氧化酶-2(Cyclooxygenase-2，COX-2)和前列腺素E2(Prostaglandin E2，PGE2)[12]等。

研究證明SCF在鼠和人類的多種腫瘤細胞系都有表達，對SCF功能的阻遏減少了MDSC的增殖并且增強了腫瘤的凋亡[21]。實驗證明，GM-CSF可以誘導骨髓來源MDSC的產生，并且濃度越高誘導產生的MDSC速度越快，但是同時也會產生中性粒細胞和樹突狀細胞(Dendritic cell，DC)[12]。T細胞、樹突細胞和自然殺傷細胞(Natural killer cell，NK)能分泌高濃度的GM-CSF，導致MDSC在炎癥部位聚集。G-CSF在炎癥條件下對粒細胞的產生和轉移發揮重要作用。實驗證明腫瘤模型中G-CSF的產生與MDSC的生成直接相關，高濃度的G-CSF會影響髓系細胞分化與發育，從而導致粒細胞樣MDSC的生成[23]。在人類腎癌細胞系中M-CSF被發現有與IL-6一起發揮作用的趨勢，能夠阻止DC的分化并引起單核樣MDSC的產生[22]。

VEGF是造血祖細胞分化的重要因子，由巨噬細胞、樹突細胞、T細胞和腎小管上皮細胞分泌，并且經常在組織損傷或腫瘤相關的疾病中被發現[12]。近來有研究證明VEGF在誘導型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOS)依賴的MDSC的誘導中發揮重要作用，當使用iNOS的抑制劑L-NIL[L-N6-(1-iminoethyl)lysine 5-tetrazole-amide]使血清中VEGF水平正常化后，發現MDSC中信號轉導與轉錄激活子3(Signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)和ROS的產生均下調，反轉了腫瘤介導的免疫抑制[24]。

PGE2常與炎癥反應及腫瘤相關疾病有關。研究發現腫瘤細胞表達PGE2，能通過其受體直接和造血干細胞(Hematopoietic stem cells，HSCs)相互作用，誘導MDSC增殖，從而促進腫瘤存活[12]。利用PGE2處理單核細胞，能成功誘導MDSC樣的細胞表型，并且證明其能以TGF-β依賴的方式抑制NK的活性，設計shRNA干擾COX-2后，明顯減少MDSC在小鼠脾內的聚集[8]。COX-2是一種催化PGE2合成的酶，很多研究都證明二者之間存在正反饋環[8,9]。PGE2也可通過誘導VEGF、COX2和IL-6等細胞因子的分泌，直接誘導MDSC的增殖和聚集[12]。另外腫瘤壞死因子(TNF-α)是具有促炎及免疫調控作用的細胞介素，參與腫瘤等多種病理過程。近來有學者在慢性炎癥中檢測到腫瘤壞死因子TNF-α的濃度上升，并發現它在炎癥中表現出抑制功能：通過S100A8和S100A9及晚期糖基化終產物受體(Receptor of advanced glycation end pro-ducts，RAGE)抑制未成熟MDSC的分化，同時增強MDSC的抑制活性，并最終導致體內T細胞、NK細胞機能失調[25]。

MDSC能分泌S100鈣結合蛋白A8和A9,在腫瘤微環境中分泌的S100A8和S100A9能促進MDSC轉移到腫瘤部位，通過激活這些細胞表面的羧酸多糖來誘導自分泌的途徑[12]。S100蛋白結合受體后會激活MDSC內的核因子(Nuclear factor-κB，NF-κB)信號，很可能以此來激活MDSC的發育[6,12]。

影響MDSC增殖與聚集的因子有很多，體內微環境極其復雜，這些因子可能共同起作用，也可能單獨發揮作用，單個因子可能只產生單一的影響，也有可能參與多個過程。因此對這些因子的廣泛探索和深入研究對體外誘導MDSC模型的構建及以這些因子為靶標的臨床治療都具有十分重要的意義。

2.2調節MDSC分化與功能活性的相關因子目前關于MDSC的大量研究都集中在其對腫瘤的促進作用，但是對于MDSC如何發育，功能活性如何被調節等尚不十分清楚。近年來也有大量的研究探索了影響MDSC分化及其免疫抑制活性的因素，包括轉錄調控因子、MicroRNA及其他一些功能分子。

2.2.1轉錄調控因子轉錄因子可以通過調控下游基因的表達，進而影響細胞的分化與發育。近年來的研究發現相關轉錄調控因子對MDSC分化具有重要的影響。STAT3作為MDSC的一個主要轉錄因子，在MDSC的聚集和增殖中表達水平明顯上調。此外研究顯示STAT3對MDSC免疫抑制功能的發揮起調節作用，在前列腺癌癥病人粒細胞樣MDSC中，通過沉默STAT3，抑制了MDSC對效應CD8+T細胞的免疫抑制活性[7]。STAT3主要通過其下游分子如S100A8和S100A9、NADPH氧化酶2(NADPH oxidase2，Nox2)和轉錄因子C/EBPβ(CCAAT-enhancer-binding protein beta，C/EBPβ)等參與MDSC的產生、聚集和增殖等過程[6]。近年來學者們研究發現C/EBPβ也是影響MDSC聚集及發揮免疫抑制功能的重要轉錄因子，Marigo等[26]的研究證明腫瘤誘導及骨髓來源的MDSC，其免疫調節的激活都依賴于C/EBPβ轉錄因子，而且C/EBPβ的缺失會影響MDSC的數目和致耐受活性，C/EBPβ通過Arg-1和一氧化氮合酶2(iNOS-2)影響T細胞的功能。Chop蛋白是C/EBP的同源蛋白，是內質網壓力應激蛋白，學者在研究腫瘤引起的壓力和抗腫瘤免疫之間的關系時，發現其在MDSC聚集及發揮免疫抑制功能時起作用。Chop蛋白的表達在MDSC中由腫瘤相關的活性氧和活性氮誘導，由轉錄激活因子-4調節，缺失Chop的MDSC通過減弱C/EBPβ信號通路，減少IL-6的表達，降低磷酸化STAT3的表達，減弱了MDSC的免疫調節功能，證明了Chop在腫瘤誘導的免疫耐受中起作用[27]。

2.2.2MicroRNA很多研究已經證明miRNA控制了髓系細胞的分裂、分化和成熟,例如miR-29a、miR-21和miR-196b涉及髓系祖細胞的擴增；miR-223促進粒細胞的增生；miR-146a缺失在小鼠中誘導慢性髓系增殖混亂；miR-17-5p、miR-20a和miR-106a促進人類CD34+造血祖細胞的大量增殖并抑制其單核細胞的分化與成熟[28]。目前已有很多關于miRNA調節MDSC的增殖與分化的研究，少數幾種miRNA被證實對MDSC的聚集和分化發揮了作用[29-31]。近來有研究證實，miR-9在調節MDSCs分化與功能中發揮重要作用，在小鼠MDSCs中抑制miR-9的表達，明顯促進了MDSCs的分化，減弱了其免疫抑制功能，過表達miR-9則明顯增強MDSCs的功能，miR-9以runt相關的轉錄因子1為靶標調節MDSC的分化[29]。腫瘤相關因子前列腺素E2下調miR-223，并增加Mef2c的表達，促進MDSC聚集[30]；而且在腫瘤動物模型中上調miR-223減少了MDSC，并且在增加的MDSC中，miR-223抑制了Mef2c的表達[28,30]。在腫瘤鼠的MDSC中，miR-494急劇增加，體內敲除miR-494減少了MDSC的聚集和抑制活性，腫瘤生長受到抑制[28]。miR-494通過抑制PTEN的表達，激活下游Akt-NF-κB通路，促進了MDSC的聚集[31]。在該模型中miR-494主要由TGF-β1誘導，因為用TGF-β1抗體處理MDSC減少了miR-494的表達[31]。miR-155和miR-21無論在體內MDSC還是體外誘導的MDSC中表達水平均明顯升高，研究證明TGF-β通過上調miR-155和miR-21促進了MDSC的誘導，而且miR-155和miR-21通過SHIP-1和PTEN使得STAT3激活，共同影響MDSC的誘導，表明以miR-155/miR-21為基礎的調節機制能調控有功能的MDSC的誘導[32]。另外有研究，在四氫大麻醇(THC)和EL-4腫瘤誘導的MDSC中，miR-690表達都上升，同時伴隨C/EBPα的衰減，實驗結果表明上調miR-690和沉默C/EBPα都有助于MDSC的增殖[33]。

2.2.3其他功能分子調節MDSC分化與功能的因素，除了上述轉錄因子和miRNA，研究者們近幾年還發現腫瘤微環境以及MDSC細胞內的一些蛋白分子，在MDSC的聚集與活化中起關鍵作用，也為癌癥的治療提供更多的靶標。

骨形態發生蛋白4(Bone morphogenetic protein 4，BMP4)是TGF-β生長因子家族成員，能有效抑制乳腺癌的轉移。研究發現在腫瘤細胞中，BMP4的表達限制了來自腫瘤鼠MDSC的擴增和免疫抑制功能的發揮，而且BMP4可以通過抑制NF-κB的活性而減少G-CSF的表達和分泌，MDSC也因為BMP4的出現而減少了免疫抑制能力，因此以BMP4信號通路激活為基礎的療法可以為乳腺癌治療提供新的策略[34]。高遷移率族蛋白1(High mobility group box protein 1，HMGB1)能夠影響MDSC的分化和抑制功能，它是促炎癥分子的結合成分、誘導子或者分子伴侶，HMGB1通過激活MDSC中的NF-κB信號通路，調節的MDSC數量和功能，研究發現HMGB1能促進髓系祖細胞來源的MDSC發育，有助于抗原遞呈的CD4+和CD8+T細胞的激活。而且HMGB1增加了MDSC介導的IL-10的產生，增強了MDSC與巨噬細胞的相互作用，下調T細胞歸巢受體L-選擇素的表達，這些都揭示了HMGB1在MDSC發育中具有至關重要的作用[35]。干擾素調節因子-8(Interferon regulatory factor-8，IRF-8)是髓系細胞分化的一個必需的轉錄成分，如果缺失會導致髓系細胞分裂亂序。研究顯示IRF-8缺失鼠產生的髓系細胞群與腫瘤誘導的MDSC，無論是在表型、功能還是基因表達模式上都具有高度同源性。過表達IRF-8則會衰減MDSC，增強免疫功能，G-CSF和GM-CSF能通過STAT3和STAT5依賴的途徑下調IRF-8的表達，在乳腺癌病人MDSC中IRF-8水平隨MDSC數目的增加而下降，表明IRF-8在人類MDSC中是一個負調節子[36]。間充質干細胞(Mesenchymal stromal cells ，MSCs)是最早從骨髓中分離出來的多種細胞系的前體細胞，這些體細胞的前體細胞能分化為各種體細胞。研究證明MSCs能通過分泌干細胞生長因子(Hepatocyte growth factor，HGF)來促進MDSC的擴增，這涉及到C-Met(HGF的受體)及STAT3的磷酸化[37]。腫瘤來源可溶性MHCⅠ鏈相關分子(soluble MHCⅠ chain-related molecule，sMⅠC)是自然殺傷家族2成員D(Natural-killer group 2,member D，NKG2D)的配體，在癌癥病人中是一個負向免疫調節子。近來有研究報道sMⅠC通過激活STAT3途徑，能促進MDSC的聚集和擴增，同時使巨噬細胞向具有免疫抑制功能的表型轉變[38]。

2.3調節MDSC分化與功能活性的細胞內信號通路在細胞內MDSC的活化，主要涉及三個信號通路STAT3、NF-κB和Notch的激活[20,39-42]， STAT3和NF-κB對MDSC分化與功能的調節已有大量的研究[39-42]，而對Notch信號通路研究相對較少，僅在近幾年證明了其在MDSC的增殖和分化中發揮作用[20]。

大量的研究已經證實STAT3對MDSC的擴增、激活與免疫抑制具有重要的作用[39]。STAT3的激活不僅能上調S100A8和S100A9，促進MDSC聚集[40]。而且還可以促進Nox2的亞基p47phox和gp91phox轉錄的上調，使 MDSC中ROS的產生增加[41]。另外，STAT3既可以通過上調C/EBPβ誘導MDSC的擴增，也可以直接誘導MDSC的分化。

近年來，Toll樣受體介導的細胞核因子NF-κB被報道在MDSC的聚集和功能發揮中起重要作用。在髓系細胞中，TLR家族通過MyD88對NF-κB的激活起重要作用。在膿毒病模型中MDSC的產生，需要NF-κB信號通路的激活，并且是以MyD88依賴的方式[42]。盡管NF-κB涉及MDSC的擴增，但是它的主要作用是信號激活和免疫抑制功能的獲得[6]。

另外，近來也有研究報道Notch信號通路對MDSC的聚集與擴增有影響。已有的研究表明Notch信號可以促進未分化髓系細胞的擴增及未成熟髓系細胞的生成。研究證明解聚素和金屬蛋白酶家族成員10(Disintegrin and metalloproteinase10，ADAM10)以及Notch的細胞內亞單位(ICN)，可以促進MDSC的擴增[43]。Cheng等[20]報道了在MDSC中Notch信號受到抑制，與癌癥中髓系細胞分化異常直接相關。在腫瘤鼠MDSC和腫瘤患者的髓系細胞中，Notch的活性均比對照組明顯減弱。Notch活性的減弱是由Notch受體與轉錄抑制子CSL的相互作用被打亂而引起，這種打亂是Notch絲氨酸磷酸化的結果，在MDSC中酪蛋白激酶2(Caseine kinase 2，CK2)活性的增加與Notch磷酸化及其信號通路下調有關。抑制CK2的活性挽救了在髓系細胞中的Notch信號，并促進了它們的分化[20]。

所以在MDSC產生與活化的過程中，不同的刺激因子，可能通過不同的信號通路起作用，誘導不同的下游事件，目前雖已有很多報道，但是還需要大量的研究來證明。

3MDSC介導的免疫抑制機制

MDSC被激活后可影響正常免疫細胞的免疫反應，產生免疫抑制[12]。近年來學者們對MDSC的免疫抑制機制進行了深入的研究，分別從MDSC自身分泌的抑制物質，MDSC與其他免疫細胞相互作用及對其他免疫抑制類細胞的影響等方面，詳細闡述了MDSC的免疫抑制機理。

3.1MDSC自身產物對T細胞的抑制MDSC的主要抑制活性與Arg-1、ROS和iNOS的分泌有關[12,44]。iNOS分解L-精氨酸為一氧化氮(Nitric oxide，NO),而Arg-1降解L-精氨酸為尿素和鳥氨酸。L-精氨酸的耗竭阻止了T細胞上CD3ζ鏈的生成[12,44]，導致T細胞表面受體表達下調，T細胞增殖受阻。NO通過不同的機制抑制T細胞的功能，它可以通過阻斷IL-2R信號通路的磷酸化或者改變IL-2 mRNA的穩定性來干擾IL-2R信號通路。NO能與過氧化氫反應產生過氧亞硝酸鹽，它是最具破壞性的氧化劑之一，能夠在MDSC和免疫細胞聚集的炎癥部位檢測到。大量的過氧亞硝酸鹽出現在不同種類的癌癥微環境中，這引起靶細胞相關蛋白功能失調及T細胞受體硝化，進而導致CD8+T細胞反應的抑制，使得T細胞對抗原特異性刺激無應答[7，12]。ROS由細胞內的線粒體和各種氧化酶類產生，在MDSC介導的抑制中也發揮著重要的作用，它可在與T細胞相互作用的過程中產生，也可以通過暴露到細胞因子如TGF-β、IL-6、IL-10和GM-CSF中產生[12]。過氧化氫(H2O2)，是ROS的一種普遍形式，能夠抑制T細胞的活化，研究顯示轉錄因子Nrf2可以促使MDSC產生更多的H2O2，從而增強MDSC的免疫抑制功能[45]。

此外MDSC還能分泌一些抑制因子如TGF-β和PGE2來影響T細胞免疫應答，以此發揮免疫抑制功能。TGF-β是具有多種免疫抑制特性的細胞介素，可以由MDSC產生，使抗原刺激的T細胞失去效應功能，由此表明TGF-β對T細胞的直接作用就是抑制抗腫瘤T細胞的活性，進而導致腫瘤細胞無限制的增長[7]。而PGE2既能通過抑制IL-2的產生進而抑制T細胞的增殖，也能直接抑制T細胞免疫反應，并參與MDSC相關的免疫抑制因子如Arg、iNOS和IDO(Indoleamine-2,3-dioxygenase)的誘導[7，46]。在PGE2和COX2之間存在正反饋環，參與MDSC相關的免疫抑制。使用COX2抑制劑或EP2和EP4拮抗劑干擾COX2-PGE2反饋環，能夠抑制MDSC相關的抑制因子的產生[47]。

3.2MDSC對其他免疫細胞的抑制MDSC發揮免疫抑制功能，既可以通過自身分泌一些物質，抑制效應T細胞正常的免疫反應，也能影響其他免疫細胞如NK細胞、巨噬細胞和樹突細胞的發育與功能，實現免疫耐受。MDSC抑制NK細胞活性已經在幾個腫瘤鼠模型中得到證明[48-50]。在肝癌模型中，體內外的實驗都證明，MDSC能抑制NK細胞的細胞毒活性，降低NK細胞激活受體(NKG2D)和INF-γ的表達，MDSC的膜結合蛋白TGF-β1與此相關[50]。在人類肝細胞癌(Hepatocellular carcinoma，HCC)病人中，當MDSC與NK細胞體外一起培養時，MDSC能抑制自身NK細胞毒性和細胞因子的分泌，其抑制依賴于細胞與細胞的接觸，MDSC介導的NK細胞功能抑制主要依賴于NK細胞上的NKp30[51]。炎癥能增強MDSC對NK細胞的抑制，在IL-1β的介導下，粒細胞樣MDSC的ly6ClowMDSC亞群可以介導NK細胞減少NKG2D的表達，使NK細胞更難被激活，并減少NK細胞毒活性[48,49]。與ly6ClowMDSC亞群相反，單核樣MDSC表達NK激活配體Rae1并通過NKG2D激活NK細胞[49]。巨噬細胞通過與MDSC交聯，會誘導巨噬細胞減少IL-12的分泌，向具有腫瘤促進作用的M2型細胞分化，從而促進了炎癥和腫瘤的發展。另外，MDSC與巨噬細胞共培養，發現巨噬細胞MHCⅡ類分子表達減少，這是由MDSC產生的IL-10介導的，并且需要MDSC與巨噬細胞的直接接觸[49]。MHCⅡ類分子表達減少，使巨噬細胞的抗原遞呈力更弱，進一步減少了T細胞的激活，增強了免疫耐受。對樹突細胞的影響研究相對較少，有研究顯示，在許多癌癥病人中，成熟DC數目減少，功能缺失，證據表明這可能與MDSC-DC交聯有關，體外實驗證明，體外誘導c-kit+髓系祖細胞，成熟DC會隨MDSC數目增加呈比例的下降，當髓系細胞混合物用LPS和IFN-γ處理后，鼠DC的分化也減少[49]。

3.3MDSC誘導其他抑制細胞很多證據表明，MDSC通過細胞因子的釋放或者通過細胞-細胞間的接觸可誘導Treg的分化，使機體免疫耐受。Huang等[52]發現通過MDSC誘導的Treg依賴于細胞因子IFN-γ，IL-10的出現及抗原相關的腫瘤特異性T細胞的激活。將MDSC與自身初始T細胞共培養，發現MDSC明顯促進Foxp3+T細胞(Treg)的增殖，Treg細胞表現出明顯的抑制效應T細胞活性，T細胞轉變為Treg細胞所必需的可溶性因子的產生需要MDSC與T細胞的直接接觸[53]。這些數據表明MDSC能通過直接抑制T細胞反應和誘導免疫抑制性Treg的生成兩種途徑逃避機體的免疫監視。雖然目前已有大量的研究揭示MDSC的免疫抑制機理，但是部分機理仍存在爭議，有待進一步的研究。

4MDSC與疾病

4.1MDSC與腫瘤絕大部分癌癥病人都是免疫抑制的，由一群免疫細胞引起，例如腫瘤相關的免疫抑制巨噬細胞、抑制Ⅱ型NK-T細胞、T調節細胞和MDSC，這些都能促進腫瘤的存活和增殖。雖然有很多種免疫抑制細胞出現在腫瘤微環境里，但是在幾乎絕大多數腫瘤病人中都會出現MDSC。事實上，與健康個體相比較，MDSC在癌癥病人血液中上升10倍[54]。而與此相似的是，在鼠腫瘤模型中，20%～40%脾臟有核細胞和30%～70%腫瘤浸潤的淋巴細胞被發現是MDSC[55-58]。MDSC的聚集和激活與抑制效應T細胞功能和介導T-reg的免疫抑制相關。總的來說，這些結果表明，MDSC的抑制效果在腫瘤存活和募集其他的調節細胞如T-reg中發揮重要作用。近來有研究證明在鼠腫瘤模型中，TNF信號通路被發現驅使MDSC聚集到腫瘤組織中，逃避免疫系統的監視[55]。MDSC除了可以在早期被募集到腫瘤微環境和促進免疫逃逸外，它也被證明參與腫瘤血管的生成與轉移。在缺乏Ⅱ型TGF-β受體的乳腺癌模型的研究中，發現MDSC可以通過分泌基質金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)促進腫瘤的入侵[56]。另外MDSC可以通過抑制T細胞的功能，促進腫瘤的發展。近來有研究采用T細胞治療法來清除腫瘤，通過轉移高親和力的T細胞，識別與MHCⅠ具有高度親和力的肽段，從而達到清除巨大腫瘤的目的[57]。研究顯示腫瘤的發展可以因MDSC的移除而停止或反轉，目前已有很多專門針對MDSC的腫瘤治療藥物出現，比如PDE5A、PPARγ、氨基-二磷酸鹽和COX2等絡氨酸激酶[1]，還有一些細胞因子和趨化因子的抗體和分子抑制劑。

4.2MDSC與感染MDSC也涉及病原感染，膿毒病。例如，感染了克氏錐蟲的鼠的炎癥心臟滲透物中主要包括CD11b+Ly6G-Ly6C+MDSC，從表型上屬單核樣細胞，表達Arg-1和iNOS，能抑制T細胞的增殖并且阻止寄生蟲的清除[58]。在另外的研究中，碩大利什曼原蟲的感染使產生NO的CD11b+Gr1+(Ly6Chi)MDSC，在血液里循環并浸潤皮膚感染病灶。這些細胞可以通過產生NO來抑制效應T細胞的增殖。然而在IFN-γ和IL-4處理下，他們可以NO依賴的方式消滅寄生蟲[59]。MDSC的增殖在人類丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus，HCV)感染中也被發現，T細胞增殖通過ROS介導的機制被抑制[60]。在眾多生物的膿毒病中，CD11b+Gr1+MDSC在脾、淋巴結和骨髓中急劇增加，保持上升并持續一段時間[61]。這些細胞通過CD8+T細胞抑制IFN-γ的分泌，使免疫反應從Th1到Th2型轉變。

4.3MDSC與其他疾病免疫抑制經常被描述為免疫系統的災星，然而它在自身免疫疾病和移植中卻是有益的。在自身免疫病比如在鼠的腸炎模型中，在血凝素(Hemagglutinin，HA)特異性的CD8+T細胞的過繼轉移下，在脾和腸中可以檢測到大量的CD11b+Gr1+MDSC細胞群，這些細胞釋放iNOS-2和Arg-1阻止T細胞增殖并誘導其凋亡[62]。MDSC阻止自身免疫性疾病的發生，在糖尿病鼠模型中，MDSC通過誘導抗原特異性Treg的增殖并通過MHCⅡ依賴的方式抑制效應T細胞的增殖[63]。與此相似，研究者將MDSC的抑制效應在移植中加以利用。近來的研究顯示，通過將MDSC與胰島混合物移植進糖尿病鼠，誘導Treg在移植物內增殖，抑制CD8+T細胞反應，能夠有效地保護胰島。這個效應在其他案例中也被發現，MDSC通過誘導異體移植物的耐受而被用來延長移植物的存活[12]。

綜上所述，MDSC對免疫系統的調節作用是不能一概而論的，在癌癥和病原感染時，它對免疫系統是起抑制作用的，阻礙了機體正常的免疫清除能力；而在自身免疫疾病發生和移植后MDSC的出現卻可以對抗機體的過度免疫，使機體的免疫系統恢復正常。所以不僅要研究在癌癥和病原感染時如何移除MDSC，也要研究如何利用它的免疫抑制特性來治療像自身免疫和移植排斥這樣的疾病。

5總結與展望

自從MDSC被發現至今，學者們已對此做出了豐富而詳實的研究，使得MDSC從生物學特征，誘導產生機制，免疫抑制機制及與疾病的關系等方面都有了較深入的研究，也為許多疾病的臨床治療提供了很多新的思路，尤其是對癌癥的治療，針對MDSC已經研制出來很多藥物，從增強免疫系統機能的角度實現癌癥治療。盡管如此，對人類MDSC亞群的區分，MDSC誘導和激活的細胞內信號通路及其調節機制,尤其是表觀遺傳調控機理以及對其他免疫細胞的影響還不是很清楚，有待進一步研究，通過對其深入的研究，在疾病治療中可以找到更多更可靠的靶點，更有針對性的治療疾病。

參考文獻：

[1]Talmadge JE,Gabrilovich DI.Gabrilovich.History of myeloid-derived suppressor cells[J].Nature,2013,13:739-752.

[2]Bennett J A,Rao V S,Mitchell M S.Systemic bacillus Calmette-Guerin (BCG) activates natural suppressor cells[J].Proc Natl Acad Sci USA，1978,75：5142-5144.

[3]Bronte V,Wang M,Overwijk WW,etal.Apoptotic death of CD8+T lymphocytes after immunization: induction of a suppressive population of Mac-1+/Gr-1+cells[J].J Immunol，1998,161：5313-5320.

[4]Young MR,Wright MA,Matthews JP,etal.Suppression of T cell proliferation by tumor-induced granulocyte-macrophage progenitor cells producing transforming[J].J Immunol，1996,156(5):1916-1922.

[5]Gabrilovich DI,Bronte V,Chen S H,etal.The terminology issue for myeloid-derived suppressor cells[J].Cancer Res,2007,67:425-425.

[6]Condamine T,Gabrilovich DI.Molecular mechanisms regulating myeloid-derived suppressor cell differentiation and function[J].Trends Immunol,2011,32(1):19-25.

[7]Khaled Y S,Ammori B J,Elkord E.Myeloid-derived suppressor cells in cancer: recent progress and prospects[J].Immunol Cell Biology,2013，91(8):493-502.

[8]Mao Y,Sarhan D,Steven A,etal.Inhibition of tumor-derived prostaglandin-e2 blocks the induction of myeloid-derived suppressor cells and recovers natural killer cell activity[J].Clin Cancer Res,2014,20(15):4096-4106.

[9]Obermajer N,Kalinski P.Generation of myeloid-derived suppressor cells using prostaglandin E2[J].Transplant Res,2012,1(1):2-16.

[10]Ko JS,Zea AH,Rini BI,etal.Sunitinib mediates reversal of myeloid-derived suppressor cell accumulation in renal cell carcinoma patients[J].Clin Cancer Res,2009,15(6): 2148-2157.

[11]Brandau S,Trellakis S,Bruderek K,etal.Myeloid-derived suppressor cells in the peripheral blood of cancer patients contain a subset of immature neutrophils with impaired migratory properties[J].J Leukoc Biol,2011,89(2):311-317.

[12]Kong YY,Fuchsberger M,Xiang SD,etal.Myeloid derived suppressor cells and their role in diseases[J].Current Medicinal Chemistry,2013,20(11):1437-1444.

[13]徐岷，蔣健.髓源抑制細胞參與腫瘤免疫逃逸的研究進展[J].醫學綜述，2015，21(6)：1003-1005.

[14]Almand B,Clark JI,Nikitina E,etal.Increased production of immature myeloid cells in cancer patients: a mechanism of immunosuppression in cancer[J].J Immunol,2001,166(1):678-689.

[15]Zea AH,Rodriguez PC,Atkins MB,etal.Arginase-producing myeloid suppressor cells in renal cell carcinoma patients: a mechanism of tumor evasion[J].Cancer Res,2005,65: 3044-3048.

[16]Lechner MG,Megiel C,Russell SM,etal.Functional characterization of human Cd33+and Cd11b+myeloid-derived suppressor cell subsets induced from peripheral blood mononuclear cells co-cultured with a diverse set of human tumor cell lines[J].J Translational Med,2011,9:90.

[17]Brandau S,Trellakis S,Bruderek K,etal.Myeloid-derived suppressor cells in the peripheral blood of cancer patients contain a subset of immature neutrophils with impaired migratory properties[J].J Leukoc Biol,2011,89(2)：311-317.

[18]Dumitru CA,Moses K,Trellakis S,etal.Neutrophils and granulocytic myeloid-derived suppressor cells: immunoph-enotyping,cell biology and clinical relevance in human oncology[J].Cancer Immunol Immunother,2012,61：1155-1167.

[19]Youn JI,Nagaraj S,Collazo M,etal.Subsets of myeloid-derived suppressor cells in tumor-bearing mice[J].J Immunol,2008,181(8)：5791-5802.

[20]Cheng P,Kumar V,Liu H,etal.Effects of Notch signaling on regulation of myeloid cell differentiation in cancer[J].Cancer Res,2014，74(1):141-152.

[21]Pan PY,Wang GX,Yin B,etal.Reversion of immune tolerance in advanced malignancy: modulation of myeloid-derived suppressor cell development by blockade of stem-cell factor function[J].Blood,2008,111(1)：219-228.

[22]Menetrier-Caux C,Montmain G,Dieu MC,etal.Inhibition of the differentiation of dendritic cells from CD34(+) progenitors by tumor cells: role of interleukin-6 and macrophage colony-stimulating factor[J].Blood,1998,92(12)：4778-4791.

[23]Scott I Abrams，Jeremy D.Waight Identification of a G-CSF-Granulocytic MDSC axis that promotes tumor progression[J].Onco Immunology，2012，1(4)：550-551.

[24]Jayaraman P,Parikh F,Lopez-Rivera E,etal.Tumor-expressed iNOS controls induction of functional myeloid derived suppressor cells (MDSC) through modulation of VEGF release[J].J Immunol,2012 ,188(11): 5365-5376.

[25]Sade-Feldman M,Kanterman J,Ish-Shalom E,etal.Tumor necrosis factor-a blocks differentiation and enhances suppressive activity of immature myeloid cells during chronic inflammation[J].Immunity，2013,38(3):541-554.

[26]Marigo I,Bosio E,Solito S,etal.Tumor-induced tolerance and immune suppression depend on the C/EBPβ transcription factor[J].Immunity,2010,32 (6) : 790-802.

[27]Thevenot P,Sierra R,Raber P,etal.The stress-response sensor chop regulates the function and accumulation of myeloid-derived suppressor cells in tumors[J].Immunity,2014,41 (3) : 389-401.

[28]El Gazzar M.microRNAs as potential regulators of myeloid-derived suppressor cell expansion[J].Innate Immunity,2014,20(3):227-238.

[29]Tian J,Rui K,Tang X,etal.MicroRNA-9 Regulates the Differentiation and Function of Myeloid-Derived Suppressor Cells via Targeting Runx1[J].J Immunol,2015,195(3):1301-1311.

[30]Liu Q,Zhang M,Jiang X,etal.miR-223 suppresses differentiation of tumor-induced CD11b(+) Gr1(+) myeloid-derived suppressor cells from bone marrow cells[J].Int J Cancer,2011，129:2662-2673.

[31]Liu Y,Lai L,Chen Q,etal.MicroRNA-494 is required for the accumulation and functions of tumor-expanded myeloid-derived suppressor cells via targeting of PTEN[J].J Immunol，2012,188:5500-5510.

[32]Li L,Zhang J,Diao W,etal.MicroRNA-155 and microRNA-21 promote the expansion of functional myeloid-derived suppressor cells[J].J Immunol,2014,192(3):1034-1043.

[33]Hegde VL,Tomar S,Jackson A,etal.Distinct microRNA expression profile and targeted biological pathways in functional myeloid-derived suppressor cells induced by Delta9-tetrahydrocannabinol in vivo: regulation of CCAAT/enhancer-binding protein alpha by microRNA-690[J].J Biol Chem,2013,288(52):36810-36826.

[34]Yuan Cao,Clare Y.Slaney,Bradley N.Bidwell,etal.BMP4 inhibits breast cancer metastasis by blocking myeloid-derived suppressor cell activity[J].Cancer Res,2014，74(18): 5091-5102.

[35]Parker KH,Sinha P,Horn LA,etal.HMGB1 enhances immune suppression by facilitating the differentiation and suppressive activity of myeloid-derived suppressor cells[J].Cancer Res,2014,74(20):5723-5733.

[36]Waight JD,Netherby C,Hensen ML,etal.Myeloid-derived suppressor cell development is regulated by a STAT/IRF-8 axis[J].J Clin Invest,2013,123(10):4464-4478.

[37]Yen BL,Yen ML,Hsu PJ,etal.Multipotent human mesenchymal stromal cells mediate expansion of myeloid-derived suppressor cells via hepatocyte growth factor/c-Met and STAT3[J].Stem Cell Reports,2013,1 (2):139-151.

[38]Xiao G,Wang X,Sheng J,etal.Soluble NKG2D ligand promotes MDSC expansion and skews macrophage to the alternatively activated phenotype[J].J Hematol Oncol,2015,8(1):13.

[39]Hossain DM,Pal SK,Moreira D,etal.TLR9-Targeted STAT3 silencing abrogates immunosuppressive activity of myeloid-derived suppressor cells from prostate cancer patients[J].Clin Cancer Res,2015,21(16):3771-3782.

[40]Cheng P,Corzo CA,Luetteke N,etal.Inhibition of dendritic cell differentiation and accumulation of myeloid-derived suppressor cells in cancer is regulated by S100A9 protein[J].J Exp Med,2008,205(10):2235-2249.

[41]Corzo CA,Cotter MJ,Cheng P,etal.Mechanism regulating reactive oxygen species in tumor-induced myeloid-derived suppressor cells[J].J Immunol,2009,182(9)：5693-5701.

[42]Delano MJ,Scumpia PO,Weinstein JS,etal.MyD88-dependent expansion of an immature GR-1(+)CD11b(+) population induces T cell suppression and Th2 polarization in sepsis[J].J Exp Med,2007,204(6):1463-1474.

[43]Gibb DR,Saleem SJ,Kang DJ,etal.ADAM10 overexpression shifts lympho- and myelopoiesis by dysregulating site 2/Site 3 cleavage products of notch[J].J Immunol,2011,186(7):4244-4252.

[44]陸文斌,沈成興.MDSC對免疫系統的抑制機制[J].中國免疫學雜志,2011,27(2):188-192.

[45]Beury DW,Carter KA,Nelson C,etal.Myeloid-derived suppressor cell survival and function are regulated by the transcription factor Nrf2[J].J Immunol,2016,196(8):3470-3478.

[46]Obermajer N,Wong JL,Edwards RP,etal.PGE2-driven induction and maintenance of cancer-associated myeloid-derived suppressor cells[J].Immunol Invest,2012,41(6-7): 635-657.

[47]Obermajer N,Muthuswamy R,Lesnock J,etal.Positive feedback between PGE2 and COX2 redirects the differentiation of human dendritic cells toward stable myeloid-derived suppressor cells[J].Blood,2011,118(20):5498-5505.

[48]Elkabets M,Ribeiro VS,Dinarello CA,etal.IL-1beta regulates a novel myeloid-derived suppressor cell subset that impairs NK cell development and function[J].Eur J Immunol,2010,40(12):3347-3357.

[49]Ostrand-Rosenberg S,Sinha P,Beury DW,etal.Cross-talk between myeloid-derived suppressor cells (MDSC),macrophages,and dendritic cells enhances tumor-induced immune suppression[J].Semin Cancer Biol,2012,22(4): 275- 281.

[50]Li H,Han Y,Guo Q,etal.Cancer-expanded myeloid-derived suppressor cells induce anergy of NK cells through membrane-bound TGF-beta 1[J].J Immunol,2009,182(1):240-249.

[51]Hoechst B,Voigtlaender T,Ormandy L,etal.Myeloid derived suppressor cells inhibit natural killer cells in patients with hepatocellular carcinoma via the NKp30 receptor[J].Hepatology,2009,50(3):799-807.

[52]Huang B,Pan PY,Li Q,etal.Gr-1+CD115+immature myeloid suppressor cells mediate the development of tumor-induced T regulatory cells and T-cell anergy in tumor-bearing host[J].Cancer Res,2006; 66(2):1123-1131.

[53]Zoso A,Mazza EM,Bicciato S,etal.Human fibrocytic myeloid-derived suppressor cells express IDO and promote tolerance via Treg-cell expansion[J].Eur J Immunol,2014,44(11):3307-3319.

[54]Greten TF,Manns MP and Korangy F.Myeloid derived suppressor cells in human diseases[J].International Immunopharma cology,2011,11(7),802-807.

[55]Zhao X,Rong L,Zhao X,etal.TNF signaling drives myeloid derived suppressor cell accumulation[J].J Clin Invest 2012; 122(11): 4094-4104.

[56]Yang L,Huang J,Ren X,etal.Abrogation of TGF beta signaling in mammary carcinomas recruits Gr-1+CD11b+myeloid cells that promote metastasis[J].Cancer Cell ,2008,13(1): 23-35.

[57]Arina A and Bronte V.Myeloid-derived suppressor cell impact on endogenous and adoptively transferred T cells[J].Curr Opin Immunol,2015,33:120-125.

[58]Cuervo H,Guerrero NA,Carbajosa S,etal.Myeloid-derived suppressor cells infiltrate the heart in acute Trypanosoma cruzi infection[J].J Immunol,2011,187(5),2656-2665.

[59]Pereira WF,Ribeiro Gomes FL,Guillermo LV,etal.Myeloid-derived suppressor cells help protective immunity to Leishmania major infection despite suppressed T cell responses[J].J Leukoc Biol,2011,90(6):1191-1197.

[60]Tacke RS,Lee HC,Goh C,etal.Myeloid suppressor cells induced by hepatitis C virus suppress T-cell responses through the production of reactive oxygen species[J].Hepatology,2012,55(2):343-353.

[61]Delano MJ,Scumpia PO,Weinstein JS,etal.MyD88-dependent expansion of an immature GR-1(+)CD11b(+)population induces T cell suppression and Th2 polarization insepsis[J].J Exp Med,2007,204(6),1463-1474.

[62]Haile LA,von Wasielewski R,Gamrekelashvili J,etal.Myeloid-derived suppressor cells in inflammatory bowel disease: a new immunoregulatory pathway[J].Gastroenterology,2008,135(3):871-881.

[63]Yin B,Ma G,Yen CY,etal.Myeloid-derived suppressor cells prevent type 1 diabetes in murine models[J].J Immunol,2010,185(10):5828-5834.

[收稿2015-06-15修回2015-11-12]

(編輯倪鵬)

doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.06.036

作者簡介：商文聰(1986年-)，女，在讀博士，主要從事分子免疫與免疫基因組學方面的研究，E-mail:shangwencong@163.com。

中圖分類號R392

文獻標志碼A

文章編號1000-484X(2016)06-0922-08

通訊作者及指導教師：楊榮存(1961年-)，男，博士，南開大學特聘教授，博士生導師，主要從事髓系起源的免疫調節細胞新功能基因與基因組、造血干細胞分化新功能基因與基因組、細胞表觀遺傳調控及分子調控網絡等方面的研究，E-mail:ryang@nankai.edu.cn。