高苗苗,張紀元 綜述，鄒正升 審校

2013年全球疾病負擔研究表明，我國居民所有死亡原因中，肝臟疾病所致死亡的比例為5.98%，給社會造成極大的經(jīng)濟負擔。機體的免疫功能在肝病的進展中發(fā)揮重要作用，當前的研究也表明多種免疫細胞參與調節(jié)肝病的進展。髓系來源抑制細胞（Myeloid derived suppressor cells，MDSC）是一群異質性細胞。正常生理情況下，髓系祖細胞可分化為成熟的粒細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞（Dendritic cell，DC）。然而在腫瘤、感染、敗血癥、外傷等病理狀態(tài)下，髓系祖細胞及未成熟髓系細胞的成熟受阻，停留在分化的各個階段，成為MDSC[1，2]。MDSC具有廣泛的調節(jié)作用，在多種疾病的進展中發(fā)揮著重要作用。近年來，MDSC在免疫調節(jié)方面發(fā)揮的作用受到越來越多的關注。

1 MDSC的歷史與亞群

1978年，一項關于卡介苗對脾臟免疫影響的研究中發(fā)現(xiàn)脾臟中存在抑制免疫的細胞，實驗證明這些抑制性細胞來自骨髓。由于這些異常的髓系細胞缺乏成熟T細胞、B細胞、自然殺傷細胞（Natural killer cell，NK）及巨噬細胞的膜性標記物，因此被命名為失效細胞、否決細胞或者自然抑制細胞[3]。隨后的多項研究證實這些細胞在腫瘤等疾病中擴增，并能夠抑制淋巴細胞數(shù)量、細胞毒性T細胞誘導和激活、以及DC細胞的活化等[4]。研究發(fā)現(xiàn) GM-CSF[5]、G-CSF[6]、VEGF、iNOS[7]、STAT3、MyD88 和 NF-κB[8]、Flt3L、SCF 和 S100A8/9、趨化因子[9]、miRNA-494、ASAM10和Notch等促使這些異常的髓系細胞擴增，相反，全反式維甲酸、Sutent等抑制其增長。直到2007年，Gabrilovich DI等發(fā)表文章，將此類細胞命名為MDSC達成一致[10]。

小鼠MDSC的共同特點是均可檢測到其細胞表面表達GR1和CD11b分子。GR1包括Ly6C和Ly6G，分別表達于巨噬細胞和中性粒細胞。CD11b是巨噬細胞的標記物。根據(jù)Ly-6C與Ly-6G的表達，小鼠MDSC細胞分為兩類，CD11b+Ly-6GlowLy-6Chigh細胞是類單核細胞形態(tài)，主要表達氮氧合酶，T細胞抑制性活動增強，定義為單核細胞型MDSC（mMDSC）。與此相對，CD11b+Ly-6G+Ly-6Clow 細胞是類粒細胞形態(tài)，高表達精氨酸酶 -1（Arginase 1，Arg-1），定義為粒細胞型MDSC（gMDSC）。后者有多核形態(tài)，因此，多核形態(tài)的MDSC也稱作gMDSC[11]。另外一些研究發(fā)現(xiàn)，MDSC的某些亞群表達IL-4和IL-13（IL-4Rα）受體的α鏈，另一種巨噬細胞標記（F4/80），M-CSF-1R 或 c-fms（CD115），和共刺激分子CD80。

與小鼠的MDSC類似，人的MDSC也可分為mMDSC與gMDSC兩群。mMDSC表型為 CD11b＋CD33＋HLA-DR－C D14＋CD15－，相對的，gMDSC 為 CD11b＋CD33＋HLA-DR－CD14－CD15＋[3]。隨著研究的進一步深入，MDSC更多的表型被發(fā)現(xiàn)，包括高表達的CD66b，低表達的CD62L和CD16[12]，血管內皮細胞生長因子受體1[13]及S100A9[14]。

2 MDSC的作用機制

多種證據(jù)表明，MDSC參與維持機體的免疫耐受，通過多種免疫學機制調節(jié)人體的固有免疫和適應性免疫。

精氨酸是T細胞活化的必需氨基酸，MDSC抑制CD4＋和CD8＋T細胞攝取精氨酸，同時其細胞內高水平的精氨酸酶-1耗盡環(huán)境中的精氨酸[15]。MDSC產(chǎn)生的活性氧和過氧化亞硝酸鹽通過催化TCR的硝基化抑制CD8＋T細胞，從而防止T細胞抗原肽的相互作用[16]。腫瘤浸潤可能刺激MDSC產(chǎn)生 TGF-β，從而誘導調節(jié)性 T 細胞（Regulatory cell，Treg）產(chǎn)生，間接抑制T細胞活化[17]。MDSC還可下調TCR相關的ζ-鏈，后者是CD4＋/CD8＋T細胞活化所需信號。MDSC下調CD62L（一種幼稚T細胞歸巢到淋巴結必要的膜分子），使得T細胞無法遷移到淋巴結。MDSC還可通過剝奪半胱氨酸抑制T細胞活化。半胱氨酸是T細胞活化的另外一種必需氨基酸。T細胞的半胱氨酸來自DC細胞和巨噬細胞，它們利用蛋氨酸和細胞外胱氨酸合成半胱氨酸。當MDSC高濃度聚集時，吸收大部分可用的胱氨酸，使得DC細胞和巨噬細胞合成半胱氨酸受阻。由于得不到足量的半胱氨酸，T細胞合成激活相關的蛋白受阻[18]。

MDSC也通過產(chǎn)生IL-10、TGF-β或精氨酸酶-1誘導Treg，間接影響T細胞活化，進而下調細胞免疫[19]。MDSC還可使得抗腫瘤免疫應答轉變?yōu)榇龠M腫瘤發(fā)展的2型應答，其產(chǎn)生的細胞因子IL-10可下調巨噬細胞產(chǎn)生的IL-12。另一方面，巨噬細胞可以反作用于MDSC，促進其產(chǎn)生更多的IL-10，進一步放大2型促腫瘤免疫應答。雖然MDSC調節(jié)NK細胞的作用尚不明確，但一些研究表明，MDSC可以抑制NK細胞對腫瘤細胞的細胞毒作用并下調NK細胞產(chǎn)生IFN-γ，進一步的研究發(fā)現(xiàn)NKG2D是NK細胞活化所需的一種受體，MDSC的這種抑制NK細胞功能的作用就是通過阻斷NKG2D的表達[20]。然而，另一項研究表明，MDSC表達NKG2D配體Rae-1，從而激活NK細胞[21]，提示激活的NK細胞也可以殺死MDSC。這些研究結果的差異可能源于MDSC不同亞群的差異。

表1 MDSC在人和小鼠肝臟疾病中的調節(jié)作用

3 MDSC與肝臟疾病

近年研究發(fā)現(xiàn)，MDSC與肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展具有密切關系，通過多種機制作用于肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展。近年來，MDSC在人肝臟疾病中發(fā)揮的作用越來越受到重視，現(xiàn)就肝臟疾病中的MDSC研究現(xiàn)狀做一綜述。表1為近年來關于MDSC在人和小鼠肝臟疾病中發(fā)揮調節(jié)作用的相關研究及其作用機制的匯總。

3.1 MDSC與肝癌MDSC能夠有效抑制抗腫瘤免疫 Shen研究發(fā)現(xiàn)，未治療的HCC患者外周血Lin-/lowCD33+HLA-DRMDSC細胞頻率明顯高于健康對照組，升高的頻率與癌癥嚴重程度呈正相關，三四期肝癌患者MDSC細胞頻率顯著高于一二期患者，而后者顯著高于健康對照組。有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)伴有脾腫大的肝癌患者與不伴有者相比，其MDSC水平頻率進一步升高。MDSC對T細胞增殖及IFN-γ水平的抑制程度與癌癥的嚴重程度呈正相關，隨著癌癥分期的增加，其IFN-γ濃度逐級降低。晚期肝癌患者MMP13表達增加，與MDSC水平呈正相關；而其COX-2表達減少，與MDSC水平呈負相關[22]。Xu研究表明，活化的肝星狀細胞能夠誘導骨髓來源細胞分化為MDSC，其中對mMDSC的產(chǎn)生影響最顯著。肝星狀細胞通過精氨酸酶-1、iNOS、IL-4Rα抑制DC細胞形成并促進MDSC的生成。肝星狀細胞還可通過COX2-PGE2-EP4信號通路促進MDSC的產(chǎn)生。肝星狀細胞產(chǎn)生PGE2，作用于MDSC表面的EP4受體。因而EP4受體拮抗劑可阻斷MDSC的積累。同樣的，使用COX-2阻斷劑可抑制HSC誘導MDSC的產(chǎn)生。并發(fā)現(xiàn)該通路主要作用于gMDSC，對 mMDSC 的作用微乎其微[23]。Kapanadze T et al研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤誘導產(chǎn)生的GM-CSF介導肝癌MDSC的累積[24]。γδ T細胞來源的IL-17具有同樣的作用。IL-17誘導腫瘤分泌CXCL5，然后通過CXCR2參與招募MDSC。此外，IL-17也直接作用于MDSC，提高它們的抑制能力。反過來，MDSC通過釋放 IL-23和 IL-1β增加 γδT細胞產(chǎn)生 IL-17[25]。Hoechst等研究發(fā)現(xiàn)，在肝癌患者，MDSC對NK細胞的抑制作用主要是通過細胞接觸的方式下調NKp30，而與精氨酸酶-1及iNOS通路無關[26]。在肝癌患者的體外實驗中，CD14＋HLA-DR-/low誘導與CD4＋T細胞共培養(yǎng)的CD4+CD25+Foxp3+調節(jié)性T細胞，從而發(fā)揮其抑制作用[27]。Fumitaka研究發(fā)現(xiàn)，MDSC頻率與肝癌的進展有關，而與其纖維化和炎癥程度無關。并且患者經(jīng)過射頻消融等治療后的療效與體內MDSC的頻率呈負相關，這些研究提示抑制MDSC頻率可能會改善患者預后[28]。

3.2 MDSC與乙型肝炎 Chen發(fā)現(xiàn)，在HBV轉基因小鼠，肝臟CD11b+Gr-1-MDSC頻次大約是正常小鼠肝臟的兩倍。HBV轉基因小鼠的肝臟源性的CD11b+Gr-1-MDSC也抑制異體T細胞和HBsAg特異性淋巴細胞的增殖能力[29]。Kong研究發(fā)現(xiàn)，HBV持續(xù)感染的小鼠，其γδT細胞能夠誘導CD11b+Gr1+MDSC 介導的CD8＋T細胞耗竭[30]。Anthony研究表明，在HIV患者中，高頻的MDSC有助于第16周HBV疫苗的應答。Lu研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎患者外周血Lin-HLA-DR-CD11b+CD33+MDSC頻率顯著高于健康人，且其頻率在HBeAg+活動期與ALT、AST及TBil呈負相關，而與ALB呈正相關。Fang發(fā)現(xiàn),慢性乙型肝炎患者血中mMDSC的水平與血清中HBsAg的高濃度呈正相關，而急性乙型肝炎患者的低水平HBsAg可能不會誘導mMDSC的積聚。研究發(fā)現(xiàn)，HBsAg以IL-6依賴的方式誘導STAT3的磷酸化，IL-6與單核細胞上的受體結合通常會激活轉錄因子STAT3。另一方面，HBsAg激活ERK1/2信號通路，從而誘導IL-6和MDSCs的分化。與此不同的是，Laura等研究發(fā)現(xiàn)，慢性乙型肝炎患者的mMDSC頻率與健康對照組無顯著差別，而其體內的gMDSC的頻率是顯著增加的。研究雖然沒有發(fā)現(xiàn)gMDSC數(shù)量與病毒載量、HBsAg及HBeAg等之間有相關性，但在慢性乙型肝炎疾病進展的四個分期中，處于免疫耐受期（即HBV持續(xù)復制而不伴有肝臟炎癥）的患者，其gMDSC的頻率明顯高于其他期，這一研究提示gMDSC可能參與維持乙型肝炎的免疫耐受。慢性乙型肝炎患者gMDSC高表達精氨酸酶-1，并且慢性乙型肝炎患者循環(huán)血中的精氨酸酶＋gMDSC比例明顯高于健康對照組，其肝內精氨酸酶＋gMDSC富集，高于循環(huán)血中的頻率。研究顯示，gMDSC產(chǎn)生大量精氨酸酶消耗精氨酸，抑制T細胞功能，進而損傷肝臟。

3.3 MDSC與丙型肝炎 Tacke發(fā)現(xiàn)，HCV可以提高CD33+CD14+CD11b+/lowHLA-DR-/lowMDSC表達，并上調ROS介導抑制T細胞反應，進而促進、維持HCV的持續(xù)感染。Cai發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎患者的MDSC水平與血漿HCV-RNA，ALT，AST，活化的CD38＋T細胞水平呈正相關，并以精氨酸-1-依賴途徑抑制T細胞功能。此外還發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎患者進行臨床治療后，MDSC水平最早在第4周時開始下降，但在治療12周后反彈。Zeng研究發(fā)現(xiàn)，慢性丙型肝炎患者外周血以及肝內CD8＋T細胞表面的ζ鏈表達均下調，并與未治療的慢性丙型肝炎患者MDSC頻率呈負相關。Pang研究表明，HCV核心蛋白通過上調吲哚胺2,3-雙加氧酶表達及抑制T細胞增殖促進CD14+單核細胞轉變?yōu)镃D14+HLA-DR/低表型（即mMDSC）。更重要的是，HCV通過PI3K通路增加IL-10和TNF-α分泌，從而誘導mMDSC擴增。Goh研究發(fā)現(xiàn)，與未感染HCV的CD33+PBMCs相比，NK細胞與HCV感染的CD33+PBMCs共培養(yǎng)產(chǎn)生IFN-γ較少。而兩組的NK細胞表達量并無差別，因此，MDSC下調NK細胞產(chǎn)生IFN-γ可能發(fā)生在轉錄后。并發(fā)現(xiàn)了CD33+CD11blowHLA-DRlowMDSC通過精氨酸酶-1耗竭精氨酸，進而抑制mTOR通路介導的細胞增殖以及細胞因子的產(chǎn)生，例如抑制NK細胞產(chǎn)生IFN-γ。Ren研究顯示，HCV誘導mMDSC高表達磷酸化信號轉導與轉錄激活因子3和IL-10，而阻斷STAT3信號通路會抑制HCV介導的mMDSC的擴增及IL-10的產(chǎn)生。同時發(fā)現(xiàn)，HCV誘導的MDSC可以顯著增加健康人來源的PBMC中CD4+CD25+Foxp3+調節(jié)性T細胞的數(shù)量，而慢性丙型肝炎患者的MDSC減少導致其Foxp3+Treg細胞顯著減少以及效應CD4＋T細胞產(chǎn)生的IFN-γ顯著增加。這些結果表明，HCV誘導的MDSC促進Treg細胞的增加和抑制效應CD4＋T細胞的功能。

4 小結與展望

目前為止，關于MDSC與肝臟疾病的研究取得了很大的進步，多項研究表明MDSC在肝臟的疾病狀態(tài)下表達上調，通過精氨酸酶、誘導型一氧化氮合酶等途徑抑制T細胞應答、促進T細胞耗竭，且在肝癌中誘導調節(jié)性T細胞產(chǎn)生；通過細胞接觸和NKp30途徑持久抑制NK細胞的功能；通過IL-4Rα及精氨酸酶等途徑抑制DC細胞功能，經(jīng)多種途徑調節(jié)肝臟的免疫狀態(tài)，在肝臟疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。因此調節(jié)MDSC及其相關分子信號有可能成為治療肝病的新靶點。值得注意的是，當前關于MDSC在肝臟疾病中的研究主要集中在肝癌、乙型肝炎和丙型肝炎，隨著乙型肝炎疫苗的廣泛使用、輸血管理的加強和有效抗病毒藥物的使用，我國乙型肝炎、丙型肝炎的感染率逐年下降。而伴隨著人民生活水平的不斷提高，嗜酒人群比例不斷上升，酒精相關的健康問題逐漸凸顯，不容忽視。一項多中心的研究表明，2000～2004年肝病住院患者中酒精性肝病患者分別占2.7%、2.9%、3.0%、3.6%和4.4%，所占比例呈不斷上升趨勢，5年間上升了1.63倍。而目前為止，MDSC與酒精性肝病的發(fā)生發(fā)展的關系尚缺乏研究，因此闡示MDSC在酒精性肝病中的免疫學特點，一方面可以彌補這一空白，另一方面有可能發(fā)現(xiàn)酒精性肝病新的治療靶點。