髓源抑制細胞在非腫瘤疾病中的研究進展①

焦肖寧 蘇 琳 朱楊壯壯 侯怡飛 胥孜杭 鄒純樸

（上海中醫藥大學基礎醫學院，經方理論應用研究中心，上海201203）

1 髓源抑制細胞的概述

髓源抑制細胞（myeloid-derived suppressor cell，MDSC）首現于癌癥患者體內，來源于骨髓中的骨髓祖細胞［1-3］。這群細胞由不成熟的粒細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞等組成，主要通過抑制T細胞的殺傷活性促進腫瘤細胞發生免疫逃逸，從而加速腫瘤的發展進程［4］。根據表觀結構的不同，MDSC主要分為單核細胞樣-髓源抑制細胞（M-MDSC）和粒細胞樣-髓源抑制細胞（PMN-MDSC）兩大亞群，在不同種屬中表面標志表達有所不同［5-8］。MDSC形態的異質性影響其功能的異質性，M-MDSC較PMN-MDSC更具免疫抑制活性［9-10］。MDSC的增殖主要體現在募集和擴增，這是一個由多種因素支配的復雜而漸進的過程，其調控受生長因子、細胞因子、轉錄因子和信號通路等影響。近年來，MDSC在腫瘤相關疾病中的研究逐漸深入。在腫瘤微環境中，MDSC發揮負向免疫調控機制，激活的MDSC通過高表達精氨酸酶1（ARG-1）和誘導型一氧化氮合酶（iNOS），抑制T細胞介導的免疫應答［11］。在結直腸癌、乳腺癌、非小細胞肺癌和甲狀腺腫瘤患者中，MDSC與實體瘤的轉移和預后相關，其數量與癌癥分期和腫瘤負荷呈正相關［12-19］。大多數腫瘤細胞即使在有氧情況下，葡萄糖也會發生糖酵解。而在更適宜腫瘤細胞生長的缺氧環境中，有氧糖酵解的“瓦博格效應”促使腫瘤細胞產生高濃度乳酸（糖酵解的最終產物），使腫瘤浸潤性中性粒細胞逐漸趨向免疫抑制狀態，從而促進腫瘤微環境中粒細胞集落刺激因子（GCSF）高表達，進一步誘導MDSC的分化和募集，促進腫瘤的進展［20-22］。

MDSC的免疫抑制活性會誘導腫瘤發生和轉移，那么其免疫抑制活性是否只存在于腫瘤相關疾病？在其他非腫瘤疾病中，MDSC是否也具有相同的免疫抑制作用？其發揮的免疫抑制作用在這些疾病的發生發展中又扮演怎樣的角色？

2 MDSC在非腫瘤疾病中的作用

MDSC在自身免疫性疾病、移植妊娠、感染等多種疾病的發生發展過程中，參與多種免疫細胞和免疫因子的調控，詳見表1，具體闡述如下。

2.1 自身免疫性疾病

2.1.1 類風濕性關節炎 許多研究表明，MDSC參與類風濕關節炎（rheumatoid arthritis，RA）疾病的進展。RA是一種因白細胞侵襲和滑膜細胞激活導致的慢性全身性自身免疫性疾病［23］。目前認為疾病的發生發展與CD4+T細胞亞群（Th細胞）的失衡及功能異常密切相關。在RA患者關節滑液中，有85%的細胞是MDSC，其中PMN-MDSC所占比例為95%。存在于關節中的MDSC限制了RA患者關節浸潤性T細胞的擴增，T細胞擴增減少抑制了過激的免疫反應，從而減輕臨床癥狀，因此研究者認為存在于關節滑液中的MDSC是有益的［24］。當RA患者處于活動期時，外周血中的PMN-MDSC明顯高于穩定期的RA患者和健康人。MDSC可抑制CD4+T細胞向Th17細胞分化，通過抑制Th1和Th17細胞的數量和功能調節體內Th1/Th2的平衡，進而緩解RA患者疾病的發展［25-27］。在小鼠模型中，M-MDSC與疾病的發展呈正相關，M-MDSC通過上調轉錄因子RORγt促使CD4+T細胞向Th17細胞分化、IL17分泌及IL17 mRNA的相關表達，消除M-MDSC可明顯改善疾病的嚴重程度［28］。因此，在RA疾病發生發展過程中，PMN-MDSC可在一定程度上抑制疾病的發展，M-MDSC則更傾向于促進疾病的發展，但目前仍未有明確具體的定論［29］。

2.1.2 自身免疫性皮膚病 自身免疫性皮膚病是免疫系統自身抗原發生免疫反應導致Th2失衡，從而引起皮膚損傷的一類疾病，包括系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）、系統性硬皮病、銀屑病、慢性蕁麻疹等多種疾病［30］。在自身免疫性皮膚病中，調節性T細胞（Treg）、調節性B細胞（Breg）、Th1、Th2、Th9、Th17、IL2、IL17、IL22、IL-23和IFN等參與此類疾病。

SLE發病的主要因素是B細胞過度活化和輔助性T細胞（Th）功能失調［31-32］。MDSC通過iNOS誘導Breg細胞擴增，以維持免疫耐受。MDSC過繼治療會減少脾臟和淋巴結中Th1和Th17的數量，從而抑制自身免疫過程，改善SLE小鼠癥狀［33］。在SLE小鼠模型中，PMN-MDSC誘導B細胞中IFN-1信號傳導活化，IFN-γ通過激活NADPH氧化途徑促進ROS產生，進而抑制Treg細胞分化，M-MDSC則通過IL-1β增強Th17細胞分化，促進疾病的發生發展［34-36］。因此，全面地認識MDSC及不同的亞型在SLE疾病發生發展中的作用仍待進一步探索。

銀屑病的產生和發展與免疫系統的異常密切相關，其主要體現在CD4+T淋巴細胞功能異常［37-38］。MDSC的數量與疾病發展的不同階段相關，進行期銀屑病患者外周血中MDSC數量較穩定期和正常人減少，且與外周血中Th17細胞比例和血清中IL-17A水平呈負相關［39-40］。MDSC促使Treg細胞增加和樹突狀細胞相關的硫酸乙酰肝素蛋白聚糖依賴性整聯蛋白配體（DC-HIL）表達，Treg細胞對CD4+T細胞分泌IL-17沒有抑制作用，但可明顯下調CD4+T細胞的增殖和IFN-γ釋放；同時，DC-HIL對T細胞的增殖也具有顯著抑制效果。不同于MDSC在腫瘤中的免疫抑制作用，在銀屑病中，MDSC因其增殖的有限性、對T細胞活化的能力不足以及在患者中異質性免疫抑制等因素使MDSC顯示出降低的免疫抑制功能［41-43］。

2.1.3 1型糖尿病 1型糖尿病（type 1 diabetes，T1D）是由T細胞介導的器官特異性自身免疫性疾病［44］。MDSC對于非肥胖糖尿病/重癥聯合免疫缺陷（NOD/SCID）小鼠具有積極的免疫抑制作用，過繼轉移MDSC不僅能夠誘導Treg細胞擴增，延緩血糖升高，在糖尿病腎病模型中，還可改善小鼠腎小球纖維化狀態，緩解糖尿病腎病。使用B細胞消耗或抗Gr-1治療方法促進MDSC擴增，可有效逆轉T1D的發展進程［45-48］。盡管很多學者認為MDSC可以形成自身抗體免疫耐受，預防T1D的發生，但仍有研究表明，MDSC促進T1D疾病的發展。T1D患者外周血中MDSC的數量較健康人多，且以M-MD?SC為主［47-51］。MDSC在T1D疾病中的研究多集中在動物模型，在臨床中的作用未被完全揭示［52］。其在疾病中究竟是促進疾病的發生發展，還是通過負反饋阻止疾病的發展，目前仍不清楚。

2.2 移植免疫 器官移植是治療器官衰竭的重要療法，移植器官非自身和同種免疫應答期間涉及多種免疫機制。在同種異體器官移植中，MDSC高表達ARG-1和iNOS，促使一氧化氮（NO）產生并與超氧陰離子結合形成過氧化亞硝酸鹽，誘導效應性T細胞凋亡［53-54］。Treg細胞是維持器官移植者免疫耐受的關鍵性免疫細胞，但單純的Treg在許多情況下難以實現對機體免疫耐受的控制，MDSC在某些情況下抑制效應T細胞以及誘導Treg或Breg擴增，從而延長移植物的存活時間，其中M-MDSC發揮重要作用［55-57］。MDSC也可誘導樹突狀細胞成為耐受性樹突狀細胞（tolerogenic dendritic cell，Tol DC），Tol DC同樣可以介導免疫抑制［58-60］。因此研究者可以靶向MDSC，通過誘導其募集，提高機體免疫耐受，進而延長移植器官存活時間。

妊娠在生殖領域被認為是成功的半異體移植現象，此過程是孕婦的全身先天免疫和適應性免疫的激活。而妊娠的維持則取決于母胎界面免疫系統間的動態平衡，若失去這種平衡，則會引起母體對胎兒的排斥反應，從而導致流產［61］。妊娠期婦女外周血MDSC的表達顯著高于非妊娠婦女，其中以PMN-MDSC顯著增高為主。孕中期MDSC表達量顯著高于孕早期和晚期，臍帶血MDSC比例顯著高于蛻膜及胎盤。分娩后外周血中的PMN-MDSC在幾天內下降，恢復至正常人水平［62］。但不同的是，MMDSC在妊娠期婦女外周血中同樣有所累積，使用17β-雌二醇通過信號轉導和轉錄激活因子（STAT）-3可誘導M-MDSC的擴增，增強其免疫抑制活性［63］。在復發性流產患者中，外周血中MDSC含量顯著降低［64］。在妊娠小鼠模型中，MDSC可顯著抑制CD3+T、CD4+T細胞的增殖［62，65］。缺氧、雌激素及炎癥反應可激活缺氧誘導因子1α（HIF-1α），通過激活NF-κB炎癥途徑誘導MDSC分化停滯，進而產生累積［66-67］。在自然流產小鼠模型中，MDSC中的ARG-1、iNOS、IL-10和TGF-β水平顯著降低［68］。這些都表明，MDSC參與母體免疫，對新生兒及母體具有積極的保護作用。

2.3 感染

2.3.1 結核病 肺結核是傳染病中引起死亡的主要疾病，這主要是由于病原體具有逃避宿主免疫防御的能力［69］。結核分枝桿菌包含在病變組織內，富含IL-6、G-CSF和PROK-2的促炎環境，促使多種模式識別受體（PRR）產生，誘導經典單核細胞（Ly6Chi或CD14+）轉化為具有潛在抑制功能的單核細胞（L-Mono），在IFN-γ和脂多糖（LPS）等多因素作用下，L-Mono細胞轉化為活化的M-MDSC，S100蛋白和MMP9蛋白高表達促使M-MDSC向肺組織募集［70］。M-MDSC通過過表達NO、ARG-1和iNOS，分泌IL-4、IL-6、IL-10和TGF-α等免疫抑制因子，導致T細胞增殖、活化和運輸受阻，Treg細胞擴增間接誘導DC細胞凋亡，進而參與機體免疫抑制［42，71-74］。在分枝桿菌卡介苗（BCG）感染小鼠模型胸膜腔內，TNF-α可調節PMN-MDSC和M-MDSC的激活和擴增［75］。由于MDSC的免疫抑制活性和在疾病發展過程中的高頻率，MDSC被認為是可能導致BCG疫苗功效低的因素之一［76］。

2.3.2 膿毒癥 膿毒癥主要由革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌感染引起。膿毒癥早期的高炎癥性“細胞因子風暴”介導組織損傷和器官功能障礙，伴隨炎癥的解決和組織修復的改變，膿毒癥誘導的免疫抑制會引起繼發感染和多器官衰竭［77-79］。在疾病發生發展過程中，促炎環境激活NF-κB/C/EBPB/STAT3信號通路從而上調S100A9表達，S100A9易位進入細胞核，以上調microRNA miR-21和miR-181b的轉錄，從而調節MDSC的擴增和功能［80-81］。Nrf2、TGR5、SIPR2和P38-GRK2-CCR2信號通路也參與MDSC的擴增［82-83］。在疾病早期階段，MDSC大量募集可抑制機體的高炎反應，實現對機體的保護。在疾病晚期階段，MDSC發揮的免疫抑制功能促使機體處于低炎環境，進而引起繼發感染和代謝綜合征等。

2.3.3 乙肝 乙型肝炎病毒感染（hepatitis B vi?rus，HBV）并非細胞致病性導致，該疾病主要是由于免疫失衡而導致各種程度的肝臟炎癥和組織損傷［84］。在慢性乙型肝炎（CHB）患者肝臟中，ARG-1過表達促使PMN-MDSC募集、CD3ζ鏈低表達和T細胞增殖能力受損，在局部發揮保護肝細胞的作用［85］。M-MDSC同樣參與CHB疾病的發展，健康供體外周血單核細胞（PBMC）可作為M-MDSC前體，當其暴露于乙型肝炎E抗原（HBeAg）時，會誘導MMDSC擴增，PD-1、IL-1β、IL-6、IL-10和吲哚胺-2、3-雙加氧酶（IDO）上調，CD4+、CD8+T細胞增殖和IFN-γ產生顯著降低［86-87］。盡管研究表明，外周循環中的免疫抑制不足以削弱外周免疫反應，但外周血中的MDSC發揮的有限的免疫抑制可能會導致不良的疾病清除率和促進疾病進展［85］。

表1 MDSC在非腫瘤疾病中的研究Tab.1 Study of MDSC in non-neoplastic diseases

2.3.4 其他急慢性感染 在寄生蟲感染小鼠模型中，敲除錐蟲感染小鼠體內MDSC后，Th17細胞急劇增加，并導致寄生蟲血癥［88］。日本血吸蟲感染小鼠內的可溶性蛋白抗原通過誘導NADPH氧化酶（NOX）亞基gp91phox和p47phox誘導MDSC在感染小鼠脾臟中的積累［89］。在細粒棘球絳蟲小鼠感染模型中，M-MDSC還具有潛在的血管生成作用［90］。在腸沙門氏菌感染小鼠模型早期階段，PMN-MDSC引起的急性免疫抑制主要通過抗原呈遞和NO的產生來調節CD4+T、CD8+T介導的免疫應答，在一定程度上控制疾病的發展。但當PMN-MDSC的累積和持久的免疫抑制超過一定的閾值水平則會引發附帶效應，從而延長或加劇疾病的發展［91］。在肺炎克雷伯菌小鼠模型中，S100A9蛋白通過激活STAT3信號通路，誘導M-MDSC細胞在局部炎癥反應區域增殖，其發揮的免疫抑制活性可能會干擾機體有效的細菌清除，對疾病的發展起促進作用［92］。在真菌感染中，白色念珠菌通過識別受體Dectin-1及其下游銜接子蛋白CARD9誘導MDSC產生，MDSC通過下調NK細胞和T細胞活性，在白色念珠菌感染的小鼠模型中起保護作用［93］。

3 討論與展望

MDSC首次被發現在腫瘤疾病中，病理條件下具有特殊的免疫調控作用。在腫瘤微環境中，MDSC通過高表達ARG-1和iNOS，分泌IL-10和TGF-β等免疫抑制因子，消耗L-精氨酸，下調CD3ζ鏈的表達，進而導致T細胞活化受阻，誘導腫瘤細胞發生免疫逃逸。而在自身免疫性疾病、感染、器官移植和妊娠等非腫瘤疾病中，MDSC發揮一定的良性調節作用，MDSC通過調控B細胞和T細胞等免疫細胞，弱化機體自身“激進”的免疫抗原反應，進而改善臨床癥狀。但值得注意的是，MDSC不同的亞型在疾病中發揮的作用有所不同，其累積程度和抑制能力在疾病的發展過程中是動態變化的，因而研究者要從整體性和動態性探究MDSC在非腫瘤疾病中的作用。

盡管研究表明MDSC在非腫瘤疾病中發揮一定的正向調節作用，然而因疾病的復雜性，現代醫學的靶向治療尚不能改善疾病發生發展的整體環境。中醫學屬于傳統醫學，是醫學領域的一個重要分支，越來越多的研究表明中醫藥在調控機體微環境中發揮重要作用。在調控腫瘤微環境時，中醫經典復方陽和湯下調腫瘤微環境中MDSC、iNOS和ARG-1的表達，通過抑制IL-6和TGF-β的表達負向調節JAK/STAT3通路。同時，陽和湯通過增加NK細胞和CD4+T細胞的數量來增強免疫反應，最終抑制乳腺癌小鼠模型腫瘤的生長［94］。在調控非腫瘤疾病時，中藥單體雷公藤內酯醇可有效抑制風濕性關節炎患者外周血中ARG-1的表達［95］；同時通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，減少TNF-α，IL-4，IL-6炎癥因子的產生，減輕炎癥反應，從而治療大鼠RA模型［96］。雷公藤多苷聯合甲氨蝶呤治療類風濕性關節可降低藥物的毒副作用，改善患者預后［97-99］。通痹湯聯合雷公藤在治療活動期老年性風濕性關節炎作用顯著，能夠達到標本兼治的功效［100］。大量文獻查閱表明，中醫藥在調控MDSC進而影響非腫瘤疾病進展的相關研究較少且較淺。因此，加強中醫學對MDSC在非腫瘤疾病中的調控研究，聯合現代醫學治療疾病，將中醫學獨特的優勢在疾病相關研究和治療中彰顯出來，以達到標本兼治、增效減毒和改善患者生存質量的作用。

無論是生理性狀態（如妊娠）或是腫瘤相關疾病，都與機體免疫系統密切相關。雖然MDSC在非腫瘤疾病中發揮一定的正向調節作用，但如將其誘導并應用于非腫瘤疾病中，是否會誘發腫瘤的形成？精準治療與靶向治療的理念隨著現代科學研究的深入應運而生，MDSC亞型尚未明確，各個亞型在自身免疫性疾病、感染和器官移植領域的作用也不盡相同，如何才能更好地利用各個亞型的優勢在疾病中發揮正向調節作用？MDSC在疾病的不同階段和不同組織中發揮的作用有所不同，如何從整體性出發去利用其活性或增加其數量才可以更好地治療疾病？總之，正確的認識MDSC的免疫調控機制，應用靶向治療的同時在機體整體環境中把握動態平衡，才可以更好地使MDSC在疾病中發揮良性調節作用。