MDSCs在神經炎性疾病中的作用機制研究進展①

葛永彤 張秋敏 龔思宇 熊化保 張俊鳳 （濟寧醫學院基礎醫學院，濟寧 272067）

骨髓來源的抑制性細胞（myeloid-derived sup?pressor cells，MDSCs）由不成熟的骨髓來源的細胞組成，是一種能夠發揮強大免疫抑制功能的異質性細胞群［1］。MDSCs可大致分為單核MDSCs（M-MDSCs）和多形核 MDSCs（PMN-MDSCs）兩種亞型，其中PMN-MDSCs 又被稱為粒細胞性髓樣抑制細胞（granulocytic MDSCs，G-MDSCs）［2］。MDSCs 介導的免疫抑制與精氨酸酶 1（Arginase-1，Arg-1）、iNOS、TGF-β、IL-10、COX2 和吲哚胺2，3-二加氧酶（IDO）螯合半胱氨酸等因素有關。另外，L-選擇素表達的降低也參與MDSCs 的免疫抑制反應［3-6］。盡管MDSCs 參與的免疫抑制與多種細胞相關，但主要在T 細胞免疫耐受中起關鍵作用［7］。LEIBER 等［8］發現機體感染大腸桿菌（E.coli）后G-MDSCs 的吞噬能力與成熟PMNs 相似，G-MDSCs 對T 細胞的增殖具有強烈的抑制作用。越來越多的研究表明，MDSCs 在臨床疾病中的作用機制非常重要，而且非常復雜。本文將對MDSCs 的起源、活化及其在多種神經炎性疾病中調控免疫反應的機制作一概述。

1 MDSCs的起源與分群

MDSCs 主要由具有不同免疫應答能力的髓系祖細胞和未成熟的髓系細胞（immature myeloid cells，IMCs）形成［9］。在 MDSCs 形成過程中，造血干細胞能夠根據機體的需要分化為髓系祖細胞和IMCs［10］。正常情況下，骨髓基質大概占正常骨髓細胞的20%~30%，其可以遷移到不同的外周器官并迅速分化為相應的成熟細胞。然而，在病理條件下，IMCs 則不能分化為成熟細胞。由于長期的病理條件（如慢性炎癥或癌癥），MDSCs 細胞開始活化、增殖和募集［11］。目前，MDSCs主要包含PMN-MDSCs和M-MDSCs 兩種亞群［2，12］。PMN-MDSCs 具有許多中性粒細胞的形態和表型特征，而M-MDSCs在表型和形態上與單核細胞相似［13］。它們利用不同的機制發揮相應的免疫抑制功能，PMN-MDSC 主要通過誘導抗原特異性T 細胞耐受發揮免疫抑制功能；M-MDSC 則與NO、細胞因子產生相互作用，以抗原特異性和非特異性方式對T細胞的反應進行近乎全方位的阻斷［14］。

2 MDSCs的活化機制

MDSCs 的活化過程是十分復雜的，其經典激活過程發生在對強信號的響應中，這些信號通常以損傷相關分子模式（damage associated molecular pat?terns，DAMPs）或病原體相關分子模式（pathogen-as?sociated molecular patterns，PAMPs）的形式出現，在這一過程中涉及多種信號轉導與轉錄激活因子（sig?nal transducers and activators of transcription，STATs）。在MDSCs 活化過程中，激活過程相對是短暫的，刺激停止時激活模式終止，表現為強吞噬和促炎細胞因子的釋放［15-17］。目前，主要用雙信號模型描述該過程。其中一組信號通路主要由腫瘤衍生的生長因子驅動，涉及諸如 STAT3、IRF8、C/EBPβ、Notch、腺苷受體 A2b 信號傳導和 NLRP3 等因子［18］。而另一組主要是由腫瘤基質產生的相關因子來介導，包括STAT1、STAT6、前列腺素E2（PGE2）和環氧合酶2（COX2）等因子以及NF-κB 介導的信號通路［19］。其中，抑制STAT3 信號能顯著抑制MDSCs 的增殖；其次，STAT3 參與調節MDCSs 的免疫抑制功能。除此之外，MDSCs本身產生的IL-6，能夠促使STAT3磷酸化，從而調節MDSCs的免疫抑制功能［20］。

3 神經炎性疾病中的MDSCs

近年來，免疫調節的概念在神經免疫學領域得到了廣泛的重視［21］。中樞神經系統（central nervous system，CNS）中的免疫調節過程非常復雜。小膠質細胞在CNS 的免疫過程中起到一定的主導作用，而當其吞噬活性下降時MDSCs 則可以發揮相應的作用［22］。局灶性腦損傷的條件下，一方面，MDSCs 的浸潤可以抑制神經元炎癥，并與小膠質細胞和其他免疫細胞進行互相作用［23］。另一方面，MDSCs 可促進具有免疫抑制功能的調節性T 細胞（regulatory cell，Tregs）增殖，抑制 M1 巨噬細胞發揮促炎作用［24］。Tregs 能夠抑制 CD4+T 細胞的活化以及相關效應亞群的分化。Th1 與IFN-γ 的產生有關，同時Th1 型T 細胞在組織損傷中也起一定作用［25］。初始CD4+T 細 胞 最 初 的 激 活 需 要 ICAM-1，ICAM-1 和ICAM-2 介導了 Th1、Th17 細胞在血腦屏障（blood brain barrier，BBB）中的遷移，它們會穿過 BBB 到達CNS 從而誘導相關神經性炎癥［26］。有研究表明，Ly6G+細胞在實驗性自身免疫性腦脊髓炎（experi?mental autoimmune encephalomyelitis，EAE）發病過程中被募集到CNS，和B細胞相互作用產生GM-CSF和IL-6，并依賴STAT3信號通路分化成PMN-MDSCs。相反，抑制STAT3 信號通路會導致Ly6G+細胞耗竭或Ly6G+細胞功能障礙以及產生GM-CSF 的B 細胞在CNS 中選擇性積累，進而促進小膠質細胞功能激活，EAE 難以恢復［27］。最近的研究表明，在神經免疫學的背景下，MDSCs 不僅是T 細胞強有力的控制者，而且還是免疫損傷后恢復的重要調節因子［28］。通過上述研究發現，MDSCs 在神經炎性相關疾病中扮演著重要的角色，下面詳細介紹MDSCs 在各種神經炎性疾病中的作用機制。

3.1 多發性硬化與MDSCs 多發性硬化（multiple sclerosis，MS）是CNS 中一種主要發生于年輕人中的自身免疫性脫髓鞘疾病，同時還是一種無法治愈的慢性自身免疫性疾病。腦源性T細胞的失衡是該疾病發病的重要原因，MDSCs 在該疾病中也發揮重要的免疫調節功能［29-31］。研究表明，MDSCs 可能成為多種神經免疫性相關疾病的臨床診治靶點，包括MS［28］。神經學家提出的“由內而外”的模型指出：MS是一種原發性退行性疾病，具有繼發性宿主異常的炎癥反應［32］。EAE 是研究 MS 最常用的動物模型，該模型中有多種細胞因子參與。MDSCs 具有誘導T 細胞凋亡的作用，對EAE 模型中多種細胞因子具有調節作用［33］。此外，CANTONI 等［34］也證明了骨髓衍生細胞在MS 及EAE 模型的重要作用，MDSCs可以抑制EAE 中的T 細胞活性，從而起免疫抑制的作用。有研究證明，在MS 患者腦脊液中CD138+B細胞數量與PMN-MDSCs 數量呈負相關，EAE 模型中細胞因子和趨化因子能夠促進Th1 和Th17 產生多種細胞因子，同時促使免疫相關細胞向CNS 募集［27］。促炎T淋巴細胞亞群，如Th1和Th17細胞，在MS發生、發展和組織損傷的免疫級聯反應中發揮著至關重要的作用。此外，DCs、MDSCs、γδT 和 NK 等免疫相關細胞在一定條件下調節了CNS 的自身免疫反應。在整個免疫調節過程中，MDSCs 通過NO誘導T細胞凋亡從而發揮免疫抑制功能［35］。綜上所述，在MS 條件下，MDSCs 可以迅速被激活并增殖，通過產生IL-6、NO 等輔助因子表現出強烈的免疫抑制功能。MDSCs 不僅會以細胞接觸的方式抑制CD4+T 細胞增殖而且分泌相關炎性細胞因子，這些過程主要由Arg-1 介導，從而最終對MS 起到保護的作用［34-38］。

3.2 膠質母細胞瘤與MDSCs 膠質母細胞瘤（glio?blastoma，GBM）占所有神經膠質瘤比例約為56%，在人群中它的發病率比較高，而且侵襲性也很強［39］。在GBM 患者體內，特別是腫瘤中有大量的免疫細胞，其中MDSCs 占的比例極大，它們在促進腫瘤的生長、腫瘤細胞的存活、遷移和機體的免疫抑制中扮演著極其重要的角色［40］。有研究已經發現神經膠質瘤患者（包括多形性膠質母細胞瘤）血液和腫瘤組織中同時存在MDSCs 的兩個亞群。這充分說明神經膠質瘤微環境可能有助于MDSCs 免疫抑制功能的發揮［41-42］。MDSCs 與神經膠質瘤細胞相互作用能夠導致有效的抗腫瘤免疫反應受到抑制。研究還發現，MDSCs 促進神經膠質瘤的生長、侵襲和血管生成以及 Tregs 細胞的增殖［43］。ALBAN 等［44］利用流式細胞術分析了259例從良性到惡性的原發性和轉移性腦瘤患者，結果顯示GBM 患者外周血中MDSCs 顯著升高，而具有免疫抑制功能的Tregs 無明顯升高，復發GBM 患者體內MDSCs 水平的也明顯升高。這一結果表明，MDSCs的數量可能與GBM病的不良預后關系密切。還有研究發現，神經膠質瘤細胞表達許多與MDSCs 增殖相關的因子（IL-6、IL-10、VEGF、PGE-2、GM-CSF 和 TGF-β2），相反地，將膠質瘤細胞中趨化因子CCL2 信號傳導通路阻斷則會減少MDSCs 的募集［45］。GIELEN 等［46］通過對實驗數據分析發現：GBM 患者體內的M-MDSCs 胞內S100A8/9水平較健康對照組（HCs）有一定水平的升高，這與血液和腫瘤組織中精氨酸酶活性升高有關。血液和腫瘤組織中的PMN-MDSCs 胞內精氨酸酶含量也有顯著升高，血液中的PMN-MDSCs 在體外具有強烈的抑制T 細胞的功能。這說明在GBM中PMN-MDSCs 是通過抑制T 細胞來發揮免疫抑制功能。有關研究數據表明，在惡性GBM 中小膠質細胞/巨噬細胞（glioma-associated microglia/macrophages，GAMs）和MDSCs 的比例較高，這與患者生存期呈負相關。GAMs 和MDSCs 都有將Tregs 募集到腫瘤的能力，Tregs 的存在可能進一步導致GBM 更加惡化［47］。以上研究結果顯示 MDSCs 對 GBM 的發展起促進作用，整個過程中多種抑制CD4+T 細胞、CD8+T細胞活化的細胞因子和趨化因子參與反應，而且MDSCs與GBM患者的不良預后息息相關。

3.3 葡萄膜炎與MDSCs 葡萄膜炎是一種自身免疫性疾病，以眼內炎癥為特征，包括侵犯鄰近眼內結構，如視網膜、玻璃體和視神經，是造成失明的一個重要原因［48-49］。實驗性自身免疫性葡萄膜視網膜炎（experimental autoimmune uveoretinitis，EAU）是一種比較常見的用來研究人類眼內炎癥性疾病的實驗室動物模型［50］。JEONG 等［51］證明人的 HLADR?CD11b+CD33+CD14+MDSCs 和小鼠的 CD11b+Ly6 G?Ly6C+MDSCs在EAU 消退期和消退期前后顯著增加。從EAU 模型中分離得到的CD11b+Ly6C+單核細胞，在培養的過程中可以抑制T細胞的增殖，將該種單核細胞過繼轉移治療EAU 可緩解其癥狀。單核MDSCs 是介導 EAU 消退的關鍵調節細胞。TU 等［52］研究發現可能還存在另外一種控制視網膜免疫反應的機制，即視網膜色素上皮（retinal pigment epi?thelial，RPE）誘導MDSCs 分化機制。在這一誘導過程中，IL-6起關鍵作用。從上述研究來看，MDSCs被募集到炎癥部位來抑制自身免疫反應，從而對EAU的發展起到一定的保護作用［53］?？傮w來說，目前雖然有研究證明MDSCs 對葡萄膜炎具有重要的保護作用，但對于葡萄膜炎中涉及的MDSCs 具體作用機制并未十分明確，還需要學者們進一步去探索。

4 小結與展望

MDSCs 具有多種免疫抑制功能，這對于臨床疾病尤其是一些神經炎性疾病來說是一個可以值得深入研究的方向。MDSCs 參與中樞神經系統相關疾病的機制主要包含兩個部分，其一，MDSCs 能夠誘導T 細胞凋亡，抑制炎癥的發展；其二，其能夠和B 細胞相互作用從而發揮免疫抑制功能。當然，這兩個過程都離不開多種細胞因子的參與和調控。本綜述提供了較為詳細的概述，總結了MDSCs 的起源分化與活化增殖的機制，就MS、膠質母細胞瘤、葡萄膜炎等多種神經炎性疾病與MDSCs 之間的相互作用進行了總結，期望能給以上多種疾病提供預防和治療的理論基礎?；蛟S在不久的將來，隨著研究的深入，抑制髓系細胞的分化、控制MDSCs 的增殖與擴張將成為包括腫瘤在內的多種相關臨床疾病的治療方向。