王茜 李雁

1 MDSC概述

1.1 MDSC命名及來源

髓源性抑制細胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）是一群來自骨髓的異質(zhì)性細胞，包括不成熟髓系祖細胞及巨噬細胞（macrophage，MФ）、樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）和粒細胞的前體細胞，是一個高度多樣化的群體。慢性感染、炎癥或腫瘤等持續(xù)低強度刺激，誘導(dǎo)MDSCs生成，其主要功能是抑制各種類型的免疫反應(yīng)［1］。為了統(tǒng)一對上述細胞的不同描述，基于細胞髓系起源和其免疫抑制活性，將其命名為MDSCs［2］。

MDSCs 包括髓系祖細胞和未成熟的髓細胞。正常情況下，未成熟的髓系細胞可以迅速分化為成熟的粒細胞、DCs 和MФ，再進入相應(yīng)的組織器官，發(fā)揮正常的免疫功能［3］。但在慢性炎癥、感染及腫瘤等病理條件的刺激下，髓系來源的前體細胞成熟受阻，停留在各個分化階段，成為具有免疫抑制功能的MD?SCs［4］。

1.2 亞型及功能

MDSCs 是具有粒細胞和單核細胞表型的骨髓細胞的混合物，但缺乏單核細胞、MФ 或DCs 的特異性細胞表面標記的表達［5］。加上髓系細胞在分化軌跡上存在明顯的異質(zhì)性，目前MDSCs 尚無明確驗證的統(tǒng)一表型標志物［6］，見表1。

MDSCs最早在小鼠中，基于髓系分化抗原Gr-1和CD11b的表達，將其表型定義為CD11b+和Gr-1+［7］。其中Gr-1有兩種主要亞型，分別為Ly6G和Ly6C，基于二者的差異表達，將MDSCs分為單核細胞亞群和粒細胞亞群［5］。人類因缺乏Gr-1同源基因，MDSCs主要表達髓系標志物CD11b和CD33［7］。作為一種簡化，人類功能性MDSCs通常被認為是單核細胞和（或）單核樣細胞（monocytic，M）-MDSCs，表面表達CD14，或中性粒細胞和（或）粒細胞樣細胞（granulocytic or polymorphonuclear，G/PMN）-MDSCs，表面表達CD15［6］。人類MDSCs還有一種表型，為早期MDSCs（early-MDSCs，e-MDSCs），e-MDSCs表面標記與嗜堿性粒細胞的標記重疊，兩者常難以區(qū)分，通常以分化不成熟及免疫抑制作為對e-MDSCs的定義標準［8］。

表1 MDSCs的主要亞型及功能蛋白

MDSCs的功能主要表現(xiàn)為較為顯著的T細胞應(yīng)答抑制能力，并能通過調(diào)節(jié)巨噬細胞細胞因子的產(chǎn)生來調(diào)節(jié)固有免疫應(yīng)答［4］。健康人體中MDSCs很少，在腫瘤患者外周血中數(shù)量明顯增加，免疫抑制作用也更強。在外周淋巴器官中，MDSCs的免疫抑制機制主要通過抗原特異性、接觸依賴性以及相關(guān)通路完成。外周淋巴器官中的MDSCs主要以PMN-MDSCs為代表，其免疫抑制活性相對溫和，在腫瘤免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)中最終形成腫瘤特異性T細胞耐受；M-MDSCs的存在使未成熟髓細胞向MФ和DCs的分化受到抑制［11］。一般PMNMDSCs不能繼續(xù)分化，M-MDSCs可以進一步分化為成熟的DCs和MФ［4］。在腫瘤組織中，信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）活性的下調(diào)，可以促使M-MDSCs迅速分化為腫瘤相關(guān)巨噬細胞（tumor-associated macrophage，TAM），從而促進腫瘤免疫逃逸［11-12］。

MDSCs 的免疫抑制活性可歸因于多種途徑，包括產(chǎn)生一氧化氮（nitric oxide，NO）和活性氧（reactive oxygen species，ROS）、過氧亞硝酸鹽的釋放、消耗T細胞增殖所需的關(guān)鍵營養(yǎng)因子、調(diào)節(jié)性T細胞（T reg?ulatory cell，Tregs）的誘導(dǎo)、影響自然殺傷（natural kill?er，NK）細胞功能以及產(chǎn)生免疫抑制細胞因子IL-10等［13-14］。RNA 測序發(fā)現(xiàn)，PMN-MDSCs 和M-MDSCs的轉(zhuǎn)錄組存在明顯差異，但二者共同表達CD33 分子［15］。兩種細胞通過不同機制發(fā)揮免疫抑制作用，并且外周血中PMN-MDSCs和M-MDSCs之間的比例很重要［11］，M-MDSCs 產(chǎn)生大量的NO、精氨酸酶1 和免疫抑制細胞因子，分子半衰期長，無需MDSCs 與T細胞之間的直接接觸，就能有效地抑制非特異性T細胞反應(yīng)；PMN-MDSCs 主要產(chǎn)生大量的ROS，ROS 不穩(wěn)定，僅可在短時間內(nèi)發(fā)揮作用。因此，PMN-MD?SCs 需要通過抗原特異性與T 細胞的相互作用，才能發(fā)揮其對T細胞的抑制作用［16］。

2 MDSCs促進腫瘤細胞生長

髓系細胞分化和功能異常是癌癥的一個標志［11］。MDSCs 在人類癌癥和小鼠腫瘤模型中已證實是有效的免疫調(diào)節(jié)細胞，尤其在腫瘤組織招募的MD?SCs 數(shù)量與患者預(yù)后不良和對治療抵抗有密切關(guān)系［17］。臨床前肺癌小鼠模型實驗研究中發(fā)現(xiàn)，MDSCs在血液、脾臟中顯著積累，并隨血流至非腫瘤組織中，阻礙了固有免疫細胞（DCs 和NK 細胞）及適應(yīng)性免疫細胞（CD8+T細胞）的腫瘤免疫監(jiān)測功能，這使得腫瘤逃避免疫監(jiān)控［18］。活化的MDSCs具有直接和間接的免疫抑制作用。

2.1 直接作用

MDSCs可以產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metal?loproteinase-9，MMP9），Kumar 等［11］將成纖維細胞和腫瘤細胞共注射到免疫缺陷小鼠的腫瘤模型，發(fā)現(xiàn)MMP9 以及血管生成因子表達增加，通過CCL2 特異性趨化作用將MDSCs和TAMs吸引到腫瘤部位，使腫瘤逃避免疫監(jiān)控。caspase 募集結(jié)構(gòu)域蛋白9 是人體內(nèi)一種非常重要的基因蛋白，在腫瘤微環(huán)境中與MD?SCs 通過調(diào)控下游產(chǎn)物吲哚胺2，3-雙加氧酶來控制腫瘤的生長［19］。MDSCs 可分泌多種細胞因子，包括IL-6、IL-10和IL-23，上述細胞因子可以誘導(dǎo)細胞存活，有研究通過將MDSCs 和多發(fā)性骨髓瘤細胞共培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，MDSCs通過分泌細胞因子和細胞-細胞直接接觸促進多發(fā)性骨髓瘤細胞存活，且MDSCs 的促腫瘤作用部分是通過激活A(yù)MPK介導(dǎo)的［20］。

2.2 間接作用

除了介導(dǎo)免疫抑制，MDSCs 還可以通過旁分泌途徑增強血管生成來促進腫瘤進展，通過激活Tregs以及NO、ROS 和分泌免疫抑制細胞因子（IL-10、TGF-β等）等抑制固有免疫和適應(yīng)性免疫［21］。

3 MDSCs參與腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的形成

3.1 轉(zhuǎn)移前微環(huán)境

Chaffer 等［22］將轉(zhuǎn)移定義為兩個階段：第一個階段涉及癌細胞向遠處器官的物理移位；第二階段涉及癌細胞在該遠處發(fā)展成為轉(zhuǎn)移性病變的能力。轉(zhuǎn)移建立的關(guān)鍵在于微環(huán)境的形成，其中第一階段的物理轉(zhuǎn)移，依賴于原發(fā)腫瘤在遠處靶器官建立支持性微環(huán)境，這是腫瘤細胞定向轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)［23］。

原發(fā)腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移，依賴于一系列復(fù)雜的事件。在次級器官或部位接收進入的癌細胞的預(yù)處理環(huán)境，稱為轉(zhuǎn)移前微環(huán)境（pre-matastatic niche，PMN），PMN是形成腫瘤轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵決定性因素［24］。原發(fā)腫瘤分泌的因子招募BMDCs 進入血循環(huán)，并動員到器官特異性的轉(zhuǎn)移前部位，這種遷移早于腫瘤細胞的到來［25］。因此，BMDCs 是在腫瘤細胞之前定植于轉(zhuǎn)移前部位，并為腫瘤細胞的到來提供有利的生長環(huán)境。但轉(zhuǎn)移并不是一個高效的過程，來自原發(fā)腫瘤的癌細胞侵入周圍組織并進入循環(huán)后，僅有0.01%細胞會成功地定植于遠處器官［26］。

3.2 MDSCs介導(dǎo)PMN形成的相關(guān)因素

中性粒細胞、MФ和Tregs也參與PMN的形成，但研究發(fā)現(xiàn)PMN-MDSCs和NK細胞是浸潤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的主要細胞類型［27］。在誘導(dǎo)血管滲漏、細胞外基質(zhì)重塑及免疫功能抑制等均有作用。MDSCs 可以通過免疫抑制和炎癥來重塑腫瘤微環(huán)境和轉(zhuǎn)移前微環(huán)境［24］。

MDSCs 不僅通過介導(dǎo)免疫抑制促進腫瘤生長，并通過炎癥微環(huán)境形成、血管高滲狀態(tài)、腫瘤細胞終止及促進轉(zhuǎn)移灶形成而參與轉(zhuǎn)移前微環(huán)境的構(gòu)筑［14］。轉(zhuǎn)移前微環(huán)境以髓系細胞簇為特征，并表達血管內(nèi)皮生長受體1和MMP-9［28］。在肺癌小鼠模型中，腫瘤侵襲和轉(zhuǎn)移能力的提高，與CD11b+Gr-1+MDSCs 中的miR-494 誘導(dǎo)上調(diào)MMPs 高表達有密切關(guān)聯(lián)［29］。MDSCs 通過分泌MMP-9 和TGF-β，形成有利于肺癌血管生成和轉(zhuǎn)移擴散的腫瘤微環(huán)境［30］。S100A8/A9蛋白可以推動中性粒細胞和PMN-MDSCs在結(jié)腸癌轉(zhuǎn)移前部位的募集，中性粒細胞和PMNMDSCs 可以產(chǎn)生S100 蛋白，從而形成一個正反饋循環(huán)［31］。腫瘤細胞分泌CCL2，MDSCs表面高表達CCR2受體，MDSCs 在CCL2 的趨化作用下，向轉(zhuǎn)移前微環(huán)境移動［11］。MDSCs 在轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中持續(xù)增殖與S1PR1-STAT3 信號通路激活相關(guān)［4］。上述研究提示MDSCs 介導(dǎo)的PMN 形成受到多種因素的調(diào)控，且不是特定類型的癌癥所特有，因其復(fù)雜而多樣，才能在不斷變化的微環(huán)境中形成利于腫瘤轉(zhuǎn)移的支持性微環(huán)境（表2）。

表2 髓源性抑制細胞促進轉(zhuǎn)移前微環(huán)境形成的相關(guān)因子

另外，腫瘤細胞分泌的外泌體經(jīng)內(nèi)化后，可向靶細胞遞送功能蛋白、mRNAs 和miRNAs 等，實現(xiàn)細胞間通訊［24］。腫瘤外泌體與PMN 中的駐留細胞融合，轉(zhuǎn)移它們的“貨物”，并招募MDSCs向轉(zhuǎn)移部位遷移，促進PMN的啟動、形成和演化［36］。

4 MDSCs在腫瘤微環(huán)境中的調(diào)控因素

MDSCs 在腫瘤微環(huán)境中的存活或死亡，取決于特定腫瘤炎癥因子的產(chǎn)生和MDSCs上特定信號分子的表達［14］。腫瘤細胞分泌多種因子，包括粒細胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor，GCSF）和粒-巨噬細胞集落刺激因子（granulocyte-mac?rophage colony stimulating factor，GM-CSF），可以促進MDSCs 的發(fā)展［37］。腫瘤細胞分泌的趨化因子如CCL2、CXCL12 和CXCL5 等可招募MDSCs 到原發(fā)和轉(zhuǎn)移的腫瘤部位，但MDSCs 需要額外的信號刺激才能獲得免疫抑制特性，這些信號通常經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT1、STAT3、STAT6）和NF-κB轉(zhuǎn)錄因子介導(dǎo)［11，28］。

腫瘤微環(huán)境中的MDSCs的命運受到炎癥環(huán)境的密切調(diào)控，TNFR2、IL-4Rα、c-FLIP、mcl1等信號通路的增加和IRF8 的低表達通過抑制細胞凋亡延長了MDSCs 的存活，而內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（endoplasmic reticulum stress，ERS）持續(xù)和上調(diào)則通過死亡受體5 和細胞壓力傳感器C/EBP 同源蛋白促進MDSCs 的凋亡［38］。有研究顯示，在無腫瘤的小鼠中，MDSCs的壽命比其對應(yīng)的粒細胞和單核細胞短得多，進一步的研究證實，該作用是通過ERS反應(yīng)引起的TNF相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體受體（TNF-related apoptosis-inducing ligand recep?tors，TRAIL-Rs）表達的改變來介導(dǎo)的［39］。

5 靶向MDSCs抗腫瘤治療策略

MDSCs 具有調(diào)控腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的靶向性，靶向MDSCs抗腫瘤的治療策略以抑制或消除MDSCs為主，具體表現(xiàn)為消耗MDSCs并使其進一步分化，或抑制MDSCs 的擴增和功能［4］。研究證明，消耗MDSCs不僅可以提高抗原提呈細胞、NK 細胞和T 細胞免疫活性，增加腫瘤細胞凋亡，還可促進抗血管生成，更有效地控制腫瘤發(fā)展［28］。如全反式維甲酸（alltrans-retinoic acid，ATRA）通過激活ERK1/2激酶通路上調(diào)ROS 清除劑谷胱甘肽，導(dǎo)致MDSCs 中ROS 水平降低，經(jīng)ATRA 治療的荷瘤小鼠脾臟中MDSCs 的數(shù)量顯著減少，抗腫瘤作用增強，并刺激MDSCs分化為DCs和MФ，將其功能轉(zhuǎn)化為免疫原性［40-41］。

另外，研究證明自噬可以提高MDSCs的活性，通過抑制自噬，凋亡MDSCs 的數(shù)量會明顯增加［42］。在人和小鼠黑色素瘤中，MDSCs 均顯示出較高水平的功能性自噬，敲除小鼠自噬相關(guān)基因Atg5后，MDSCs的自噬水平明顯降低，卻有效延緩了腫瘤生長。Alis?safi 等［43］研究發(fā)現(xiàn)自噬缺陷的M-MDSCs 中溶酶體降解受損，MHCⅡ類分子表達增加，導(dǎo)致腫瘤特異性CD4+T細胞有效激活，增強了抗腫瘤免疫反應(yīng)。腫瘤的糖酵解代謝可能潛在地協(xié)調(diào)AMPK-ULK1、自噬和CEBPB（LAP）的分子網(wǎng)絡(luò)，能有效地促進腫瘤G-CSF和GM-CSF 的表達，建立和維持MDSCs的發(fā)育，促進腫瘤免疫逃逸［44］。最初研究提示神經(jīng)酰胺在哺乳動物細胞凋亡的調(diào)控中起著關(guān)鍵作用，但另一項研究發(fā)現(xiàn)，用溶酶型酸性神經(jīng)酰胺酶抑制劑LCL521 治療荷瘤小鼠，可顯著降低MDSCs在體內(nèi)的積聚，這種作用并非通過誘導(dǎo)凋亡實現(xiàn)的，而是LCL521 以溶酶體為靶標激活組織蛋白酶B和組織蛋白酶D，導(dǎo)致自噬中斷和ERS，最終導(dǎo)致MDSCs 死亡［45］。炎癥因子高遷移率族蛋白1（high-mobility group box protein 1，HMGB1）除了誘導(dǎo)MDSCs聚集外，還可通過驅(qū)動MD?SCs自噬延長存活時間，并且腫瘤微環(huán)境也能夠促進MDSCs的自噬［42］。綜上所述，自噬可能成為抑制MD?SCs存活的治療靶點。但目前關(guān)于MDSCs 和自噬之間的聯(lián)系及作用機制尚未明確，對MDSCs 如何發(fā)生自噬以及腫瘤微環(huán)境對MDSCs自噬的影響還缺乏深入的了解。

6 挑戰(zhàn)與展望

MDSCs的異質(zhì)性是其靶向治療的主要挑戰(zhàn)之一［15］，不同類型腫瘤，甚至同一患者的血液和腫瘤組織中MDSCs的免疫表型和作用機制均有差異。從腫瘤微環(huán)境中分離、純化MDSCs的操作難度大，并且，MDSCs與正常骨髓干細胞的區(qū)別并未明確，限制了其在癌癥期間對MDSCs進行特異性檢測和靶向治療［46］。鑒于此，多數(shù)人類研究都聚焦于循環(huán)MDSCs［47］。

由于缺乏對MDSCs分化過程及作用機制的分子研究，阻礙了靶向MDSCs 抗腫瘤治療的研究進程［43］。目前，對MDSCs研究方法，主要為體外誘導(dǎo)實驗，用不同的細胞因子和趨化因子順序培養(yǎng)單核細胞，模擬炎癥/抗炎微環(huán)境，來分析衍生細胞的表型和功能［48］。研究主要集中于調(diào)控MDSCs導(dǎo)致腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制和介導(dǎo)其聚集的因素上，但調(diào)控腫瘤相關(guān)MDSCs的具體途徑尚未闡明。未來對MDSCs的研究，旨在提高對增加和激活MDSCs信號的識別，了解其在不同疾病中的作用，并建立獨特的標記，通過關(guān)注這些細胞在疾病過程中的各種變化，找到阻斷其免疫抑制活性的治療方法［49］。并且，進一步了解MD?SCs 對腫瘤發(fā)生發(fā)展的具體機制，以及MDSCs 參與PMN 形成與演化的具體過程，提高對MDSCs 表型的驗證及檢測，有利于完善對MDSCs的靶向治療策略。