髓源性抑制細(xì)胞在慢性肝病中作用的研究進(jìn)展

諸雨婷 謝翰楠 馬 雄 王綺夏

Gabrilovich等[1]在2007年提出髓源性抑制細(xì)胞(MDSC)的概念，其是一類由處于不同分化階段的髓系祖細(xì)胞和前體細(xì)胞組成的異質(zhì)性群體，具有多向分化潛能和免疫抑制功能，包括不同分化階段的單核細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和粒細(xì)胞。關(guān)于MDSC在腫瘤方面的研究開展較早，涉及面也較廣泛，但隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)其在慢性感染、炎性反應(yīng)、創(chuàng)傷和膿毒血癥等機(jī)體病理狀態(tài)下也發(fā)揮著重要作用。慢性肝病包括酒精性肝病(ALD)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、慢性病毒性肝炎和自身免疫性肝病(AILD)等。本文就MDSC的生物學(xué)特性及其在慢性肝病中的作用機(jī)制作一綜述，以期為后續(xù)的基礎(chǔ)研究和臨床診治提供思路。

1 MDSC的生物學(xué)特性

1.1 MDSC的概述

MDSC來源于造血干細(xì)胞產(chǎn)生的髓系祖細(xì)胞，其發(fā)育可能受到粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)和巨噬細(xì)胞集落刺激因子(M-CSF)等生長因子的調(diào)控，健康人的骨髓生成也需要這些生長因子[2]。當(dāng)存在慢性感染、炎性反應(yīng)或惡性腫瘤時(shí)，機(jī)體會(huì)產(chǎn)生一系列信號(hào)持續(xù)刺激骨髓造血，從而生成大量未成熟髓系細(xì)胞(IMC)以滿足需求，此即緊急骨髓生成[2]。IMC在IL-1β等炎性因子的驅(qū)動(dòng)下遷移到外周血中并活化成具有抑制特性的MDSC后，經(jīng)腫瘤衍生因子的刺激進(jìn)一步遷移到外周組織和淋巴管中。

造血干細(xì)胞轉(zhuǎn)化為MDSC的分子機(jī)制仍在研究中，其經(jīng)典假說是Condamine等[3]提出的“雙信號(hào)模型”：第一組信號(hào)主要由腫瘤及骨髓基質(zhì)細(xì)胞對慢性刺激反應(yīng)所產(chǎn)生的各種生長因子所驅(qū)動(dòng)，涉及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)、干擾素調(diào)節(jié)因子8、轉(zhuǎn)錄因子CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β、Notch信號(hào)通路、腺苷受體A2b和NOD樣受體家族蛋白3，可促進(jìn)MDSC的增殖并抑制其分化；第二組信號(hào)主要由腫瘤間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子高遷移率族蛋白B1介導(dǎo)，涉及NF-κB通路、STAT1通路、STAT6通路、前列腺素E2和環(huán)氧合酶2，可活化MDSC使其發(fā)揮免疫抑制作用。當(dāng)然，該假說也受到一些質(zhì)疑，例如腫瘤來源的GM-CSF可誘導(dǎo)IMC的增殖，但不依賴于STAT3的激活[4]。另外，也有研究表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)通路也參與了MDSC產(chǎn)生的過程[5]。

MDSC主要由3個(gè)亞群組成，包括表型和形態(tài)學(xué)上較接近中性粒細(xì)胞的多形核-髓源性抑制細(xì)胞(PMN-MDSC)、表型和形態(tài)學(xué)上較接近于單核細(xì)胞的單核-髓源性抑制細(xì)胞(M-MDSC)，以及一個(gè)包含更多未成熟祖細(xì)胞的新亞群——早期髓源性抑制細(xì)胞(eMDSC)[6]。

1.2 MDSC的免疫抑制功能

MDSC主要通過抑制T細(xì)胞的功能發(fā)揮免疫抑制作用，其重要機(jī)制之一是影響T細(xì)胞激活所必需的氨基酸代謝。L-精氨酸(L-Arg)和半胱氨酸是T細(xì)胞激活的必需氨基酸。MDSC可以通過精氨酸酶-1(Arg-1)和一氧化氮合酶2(NOS2)代謝L-Arg，減少T細(xì)胞外可攝取的L-Arg，進(jìn)而阻斷了細(xì)胞周期蛋白D3和周期蛋白依賴性激酶4的表達(dá)，也抑制了T細(xì)胞的蛋白質(zhì)翻譯水平[7]。L-Arg可以在NOS2的作用下代謝產(chǎn)生NO，NO可與超氧陰離子(O2-)結(jié)合生成過氧亞硝基(PNT)，PNT則可通過抑制蛋白質(zhì)合成和減弱細(xì)胞對DNA損傷的防御能力等方式抑制T細(xì)胞功能[8]。此外，MDSC可以通過表達(dá)xc-轉(zhuǎn)運(yùn)體將胱氨酸轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，但不排出半胱氨酸，這一過程減少了抗原遞呈細(xì)胞攝取胱氨酸和釋放半胱氨酸，從而減少了T細(xì)胞外的半胱氨酸，抑制了半胱氨酸對T細(xì)胞的激活[9]。MDSC還可以通過產(chǎn)生大量的活性氧(ROS)和PNT誘導(dǎo)T細(xì)胞受體(TCR)-CD8復(fù)合物的硝化，改變TCR-CD8復(fù)合物的構(gòu)象，影響其與抗原肽結(jié)合的主要組織相容性復(fù)合物(MHC)相互作用，從而抑制CD8+T細(xì)胞的特異性反應(yīng)[10]。在荷瘤小鼠模型中，被激活的T細(xì)胞分泌干擾素-γ(IFN-γ)并刺激MDSC產(chǎn)生IL-10，IL-10和IFN-γ可以上調(diào)MDSC上的MHC-Ⅱ類分子及一些共刺激分子的配體的表達(dá)，通過細(xì)胞接觸依賴的途徑介導(dǎo)Treg細(xì)胞發(fā)育從而抑制免疫反應(yīng)，MDSC還可以通過分泌IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)直接抑制T細(xì)胞的活性[11]。不同亞群的MDSC抑制T細(xì)胞免疫活性的機(jī)制也有所不同，PMN-MDSC表達(dá)ROS和PNT的水平較高、表達(dá)NO的水平較低，而M-MDSC表達(dá)ROS的水平較低、表達(dá)NO的水平較高[8]；PMN-MDSC主要通過Arg-1影響L-Arg的代謝，而M-MDSC主要通過NOS2影響L-Arg的代謝[7]。

除了抑制T細(xì)胞的功能以外，MDSC還可以通過介導(dǎo)幼稚T、B淋巴細(xì)胞上的淋巴細(xì)胞歸巢受體——L-選擇素，從而阻止免疫細(xì)胞進(jìn)入淋巴結(jié)微環(huán)境，起到免疫抑制作用[12]。另有研究顯示，MDSC可通過Arg-1代謝L-Arg抑制mTOR信號(hào)的激活，進(jìn)而抑制NK細(xì)胞的細(xì)胞因子分泌等方式影響免疫反應(yīng)，促進(jìn)疾病的進(jìn)展[13]。

2 MDSC在慢性肝病中的作用

2.1 ALD

ALD通常是由過量飲酒引起的，可由酒精性脂肪肝逐漸進(jìn)展為酒精性肝炎、酒精性肝硬化甚至肝細(xì)胞癌。研究表明免疫系統(tǒng)在ALD的發(fā)病過程中起著重要作用，乙醇攝入會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)，激活肝臟組織浸潤性T細(xì)胞，并促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的分泌，導(dǎo)致肝臟損傷，從而導(dǎo)致ALD[14]，而MDSC可以通過抑制免疫反應(yīng)起到保護(hù)肝臟的作用。Li等[15]的研究構(gòu)建了經(jīng)乙醇溶液灌胃誘導(dǎo)的肝損傷小鼠模型，發(fā)現(xiàn)小鼠的肝細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌IL-6，MDSC分泌IL-6及S100鈣結(jié)合蛋白A8(S100A8)，從而刺激血液、肝臟和脾臟中的PMN-MDSC數(shù)量顯著增加，增加的PMN-MDSC可產(chǎn)生大量IL-10以抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞和Th細(xì)胞的反應(yīng)，并可抑制TNF-α等炎性介質(zhì)的分泌，從而保護(hù)肝臟免受損傷。近年來有研究報(bào)道，小檗堿可通過激活I(lǐng)L-6/STAT3信號(hào)通路，使血液及肝臟中的PMN-MDSC數(shù)量顯著增加，并可相應(yīng)減少CD8+T細(xì)胞的數(shù)量，從而減輕ALD的癥狀[16]。Gao等[17]的研究發(fā)現(xiàn)，外周血和肝臟中的PMN-MDSC頻率與疾病的嚴(yán)重程度及進(jìn)展密切相關(guān)。雖然外周血和肝臟中的PMN-MDSC能夠通過高表達(dá)Arg-1來代謝L-Arg，從而抑制T細(xì)胞功能以減輕肝臟炎性反應(yīng)，但在另一方面，PMN-MDSC可通過顯著抑制NK細(xì)胞分泌IFN-γ和表達(dá)CD107a，從而抑制其誘導(dǎo)的肝星狀細(xì)胞凋亡，加重了肝硬化的嚴(yán)重程度。

2.2 NAFLD

NAFLD是目前世界范圍內(nèi)常見的肝臟疾病，其疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、相關(guān)性肝硬化及肝細(xì)胞癌。T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)被認(rèn)為在NAFLD所致的肝損傷中起著關(guān)鍵作用，可能使疾病最終進(jìn)展為嚴(yán)重肝實(shí)質(zhì)損傷甚至肝纖維化。MDSC在肝臟的脂代謝中起著重要作用，其數(shù)量隨著脂質(zhì)的累積而顯著增加，并能夠通過減少T細(xì)胞數(shù)量而起到保護(hù)肝臟的作用[18]。Yao等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，在NAFLD模型小鼠中，可能由于M-CSF的表達(dá)升高而導(dǎo)致肝臟中MDSC頻率升高；小鼠肝CD11b+Gr1dim細(xì)胞絕大多數(shù)為PMN-MDSC，包括SSChigh和SSClow兩種表型，SSClow群體表達(dá)L-Arg的水平較高，在誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)的催化下產(chǎn)生NO，能夠顯著抑制T細(xì)胞增殖并促進(jìn)T細(xì)胞凋亡，從而起到保護(hù)肝臟的作用。

Liu等[18]則認(rèn)為，聚集在肥胖小鼠肝臟中的PMN-MDSC能夠通過分泌促炎因子(如S100A9)促進(jìn)肝臟內(nèi)脂質(zhì)的沉積，導(dǎo)致肝臟脂代謝紊亂。Deng等[20]的研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食所產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物(如脂質(zhì))能夠被外泌體包裹后從局部組織釋放到血液中，并作為Toll樣受體(TLR)的配體激活MDSC。MDSC能夠分泌NO以抑制NKT細(xì)胞增殖，還能分泌IL-12激活NKT細(xì)胞使其產(chǎn)生IFN-γ，最終通過促使NKT細(xì)胞上調(diào)Fas及FasL誘導(dǎo)MDSC凋亡。NKT細(xì)胞所產(chǎn)生的IFN-γ能夠刺激Th1細(xì)胞因子過量生成，引發(fā)NAFLD的肝損傷。另有研究表明，MDSC也能通過調(diào)控S100A8的合成和分泌從而調(diào)控肝臟的炎性反應(yīng)[21]。

2.3 慢性病毒性肝炎

MDSC對T細(xì)胞功能的抑制可以引起慢性病毒性肝炎患者對肝炎病毒的免疫耐受，阻礙機(jī)體免疫系統(tǒng)對肝炎病毒的快速清除，導(dǎo)致病毒感染持續(xù)進(jìn)展。早期研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎(CHB)患者體內(nèi)的M-MDSC頻率顯著升高，且其水平與ALT和AST等指標(biāo)水平呈負(fù)相關(guān)。CHB患者體內(nèi)的乙型肝炎e抗原(HBeAg)可以促進(jìn)M-MDSC的增殖，這個(gè)過程可能與IL-6及IL-1β有關(guān)，且HBeAg可以引起M-MDSC中吲哚胺2，3-雙加氧酶(IDO)的表達(dá)上調(diào)，其可抑制T細(xì)胞增殖和IFN-γ的分泌，最終導(dǎo)致HBV的持續(xù)感染[22]。此外，F(xiàn)ang等[23]的研究發(fā)現(xiàn)乙型肝炎表面抗原(HBsAg)也可以通過ERK/IL-6/STAT3信號(hào)反饋對M-MDSC的增殖起到一定作用，而Yang等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，HBeAg陰性患者體內(nèi)的HBsAg水平與M-MDSC頻率并不顯著相關(guān)，因而HBeAg可能對促進(jìn)M-MDSC增殖起到重要的作用。攜帶HBV小鼠中γδT細(xì)胞產(chǎn)生的IL-17促進(jìn)MDSC的增殖及其在肝臟中的募集，進(jìn)而通過Arg-1和iNOS抑制CD8+T細(xì)胞[24]。此外，M-MDSC也可能通過產(chǎn)生IL-10和誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的方式抑制CHB患者的T細(xì)胞功能[25-26]。HBV持續(xù)復(fù)制但無肝臟損傷的患者體內(nèi)的PMN-MDSC頻率也顯著升高，并可能通過Arg-1抑制T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)[27]。

在慢性丙型肝炎(CHC)患者中，在丙型肝炎病毒核心蛋白(HCVc)、HCV相關(guān)外泌體、HOXA反義轉(zhuǎn)錄物髓系異構(gòu)體1和miR-124等因素的作用下，通過TLR2/PI3K/AKT/STAT3信號(hào)通路誘導(dǎo)M-MDSC的增殖，最終以抑制T細(xì)胞增殖、抑制IFN-γ分泌、誘導(dǎo)Treg細(xì)胞和下調(diào)CD8+T細(xì)胞的受體ζ鏈等方式抑制T細(xì)胞的免疫功能[28]。雖然多項(xiàng)研究認(rèn)為CHC患者體內(nèi)主要是M-MDSC的頻率升高[29-32]，但也有研究表明HCVc可以通過誘導(dǎo)IL-10的分泌引起PMN-MDSC的增殖及其在外周血單個(gè)核細(xì)胞中的頻率升高，進(jìn)而抑制CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的增殖及其產(chǎn)生IFN-γ[33]。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過抗病毒治療后，CHC患者體內(nèi)的MDSC水平會(huì)下降[30,34-35]。除了抑制T細(xì)胞以外，MDSC還可通過Arg-1抑制NK細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ，這一機(jī)制協(xié)同MDSC對T細(xì)胞的抑制作用，使IFN-γ水平進(jìn)一步下降，從而抑制抗病毒免疫[13]。

2.4 AILD

AILD包括自身免疫性肝炎(AIH)、原發(fā)性膽汁性膽管炎(PBC)和原發(fā)性硬化性膽管炎(PSC)。MDSC在AILD機(jī)體中可能主要通過抑制炎性反應(yīng)水平來減輕免疫損傷，但也有研究發(fā)現(xiàn)，MDSC可以通過調(diào)控T細(xì)胞的分化方向加速肝損傷和肝硬化的進(jìn)展。一項(xiàng)免疫介導(dǎo)的肝臟炎性損傷小鼠模型的研究發(fā)現(xiàn)，激活法尼醇X受體可促進(jìn)MDSC的增殖，并可通過直接與配對免疫球蛋白樣受體啟動(dòng)子結(jié)合上調(diào)MDSC中PIR-B的表達(dá)，從而增強(qiáng)MDSC的免疫抑制活性，且從一批α-GalCer誘導(dǎo)的小鼠的炎性損傷肝臟中分離出MDSC，將其在另一批小鼠注射α-GalCer前12 h過繼回輸至它們的體內(nèi)，能顯著減輕后者的肝臟炎性反應(yīng)[36]。雷帕霉素可通過阻斷MDSC中的mTOR信號(hào)通路促進(jìn)MDSC的增殖并產(chǎn)生NO，并可促進(jìn)MDSC在肝臟中募集，從而發(fā)揮對免疫介導(dǎo)肝損傷的保護(hù)作用[37]。在AIH患者體內(nèi)，IL-35的亞基EBI3和p35可能通過與在MDSC上大量表達(dá)的相應(yīng)受體結(jié)合，促進(jìn)M-MDSC的增殖，并通過產(chǎn)生NO抑制T細(xì)胞的功能，而M-MDSC產(chǎn)生的ROS水平較低[34]。PBC患者中，富半胱氨酸蛋白61與其受體整合素αMβ2結(jié)合，通過STAT3依賴的途徑介導(dǎo)MDSC的增殖及iNOS的表達(dá)升高，從而抑制T細(xì)胞增殖[38]。雖然在AIH和PBC患者循環(huán)系統(tǒng)中M-MDSC水平分別與ALT、AST、堿性磷酸酶和總膽紅素等炎性反應(yīng)指標(biāo)水平呈正相關(guān)[38]，但在IgG4相關(guān)性硬化性膽管炎的患者體內(nèi)，MDSC的頻率與血清γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶水平呈負(fù)相關(guān)[39]。此外，激素治療會(huì)降低AIH患者外周血中MDSC的頻率[36]。在IgG4相關(guān)性硬化性膽管炎的患者體內(nèi)，漿細(xì)胞來源的NF-κB受體活化因子配體(RANKL)可能通過RANKL/RANK/NF-κB信號(hào)通路誘導(dǎo)MDSC的增殖和激活，抑制T細(xì)胞的增殖并誘導(dǎo)其向Th2細(xì)胞分化，改變了CD4+Th細(xì)胞分化的平衡，進(jìn)而促進(jìn)了炎性反應(yīng)及纖維化的持續(xù)進(jìn)展[39]。

3 總結(jié)與展望

MDSC在慢性肝病中起著重要作用，目前其具體作用仍存在爭議。大量研究表明MDSC的免疫抑制功能主要是通過抑制T細(xì)胞的活性而發(fā)揮的。MDSC可通過Arg-1、NO、IL-10和TGF-β等直接或間接抑制T細(xì)胞的功能，減輕炎性反應(yīng)所導(dǎo)致的免疫損傷，起到保護(hù)肝臟的作用。然而，PMN-MDSC可以通過抑制NK細(xì)胞誘導(dǎo)的肝星狀細(xì)胞凋亡加重肝硬化程度；PMN-MDSC所分泌的S100A9能促進(jìn)肝內(nèi)脂質(zhì)沉積；MDSC產(chǎn)生的NO對于NK細(xì)胞的抑制作用也能加速肝臟纖維化的進(jìn)程；MDSC對T細(xì)胞功能的抑制可以阻礙機(jī)體免疫系統(tǒng)對于肝炎病毒的快速清除，導(dǎo)致病毒感染持續(xù)進(jìn)展；T細(xì)胞活性的下降和細(xì)胞分化的改變也可以引起AILD患者肝臟炎性反應(yīng)及纖維化的持續(xù)進(jìn)展，這些都不利于疾病的預(yù)后。

MDSC在不同疾病狀態(tài)下的亞型占比不同，因此相關(guān)研究的開展較為復(fù)雜。此外，PMN-MDSC、M-MDSC分別具有與中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞相似的細(xì)胞形態(tài)和表面分子，區(qū)分兩者的手段有限，這也限制了對于這群細(xì)胞的研究。后續(xù)研究可著眼于鑒定MDSC在各類慢性肝病中的表型，研究MDSC趨化、增殖和激活的機(jī)制及其在疾病中的作用，探討將其作為診斷依據(jù)、治療靶點(diǎn)及預(yù)后指標(biāo)的可行性，以期在臨床上發(fā)揮重要的應(yīng)用價(jià)值。