骨髓間充質干細胞在骨髓增生異常綜合征發病機制中的研究進展

林曉菲，姚柳，郝建萍

(新疆醫科大學第一附屬醫院，新疆 烏魯木齊 830054)

0 引言

骨髓增生異常綜合征(myelodysplastic syndrome,MDS)是一種克隆性疾病，起源于造血干細胞，臨床表現主要以貧血癥狀為主，可有發熱等感染及出血的表現。在任何年齡段均可發病，以大于60歲的患者居多。在MDS患者中，有大約三分之一的患者最終會發展為急性髓系白血病，預后差。至今為止，異基因造血干細胞移植(allogeneic hematopoietic stem cell transplantation,HSCT)是有可能治愈MDS的唯一途徑，但移植后死亡率仍高達50%，對于部分患者來講，移植并不能夠改善預后。目前有研究[1,2]顯示，造血干細胞、骨髓微環境的異常以及免疫調節功能的異常在MDS患者發病過程中都起著重要的作用。近年來，關于骨髓微環境在MDS中的作用越來越受到人們的重視，骨髓微環境主要由造血干/祖細胞(hematopoietic stem/pro-genitor cell,HSPC)、非造血細胞、以及造血細胞以外的基質細胞分泌的胞外基質以及各種細胞因子、神經、血管、網狀組織等組成，其中部分非造血細胞由間充質干細胞(MSC)分化而來，可分泌多種細胞化學趨化因子，對造血干細胞的增殖、分化產生重要的作用。間充質干細胞(MSC)除了支持造血細胞外，還在骨髓中發揮局部和全身免疫調節和抑制等作用。因此，本文就MDS患者間充質干細胞(MSC)的免疫功能以及與MDS疾病進展的關系作一綜述。

1 MSC與MDS發生、發展的關系

在骨髓中間充質干細胞(MSC)主要分布在血管周圍，具有自我更新和多向分化潛能，如脂肪細胞、肌肉、軟骨、骨、纖維母細胞等均可由間充質干細胞(MSC)分化而來[3]，它有可能通過細胞間的直接接觸或者通過分泌細胞因子、黏附分子或者細胞外基質的方式來對造血干細胞(hematopoietic stem cell，HSC)的存活、增殖、分化、歸巢過程發揮重要作用，并且MSC自身含有多種基因可進行造血調控，分布在血管周圍的MSCs和交感神經形成縫隙連接復合體，MSCs在交感神經的支配下，通過釋放CXCL-12調節HSC動員的晝夜節律，如果在血管周圍刪除MSCs會導致骨髓中HSC的丟失[4]。MSC是骨髓微環境的重要組成部分，除了對造血干細胞的存活、增殖和分化起到相應的作用外，還具有維持造血微環境的多種功能。在骨髓中可合成分泌多種細胞因子，如 轉 化 生 長 因 子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)、腫 瘤 壞 死 因 子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、肝 細 胞生長因子(hepatocyte growth factor,HGF)、IL-6、基質細胞衍生因子-1(stromal cell-derived factor-1,SDF-1)、干細胞因子(stem cell factor,SCF)、白血病抑制因子(leuke-mia inhibitor factor,LIF)等，促進造血干細胞的自我更新、增殖分化及免疫調控。

TGF-β屬于二聚體多肽類生長因子家族，有3種，分別為TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3，其中TGF-β1是最有效的免疫抑制因子，由淋巴細胞、樹突狀細胞和巨噬細胞分泌，它能夠對免疫細胞的增殖、活化和分化產生影響，參與調節免疫系統中各種細胞因子。有文獻證實[5]，TGF-β1抑制Th1應答主要是通過促使Th2細胞過度分泌IL-10，使其所介導的細胞免疫受抑制，促使Th1/Th2平衡向Th2源移。也有研究結果顯示[6]，MSCs通過分泌TGF-β1抑制T細胞的增殖，且抑制作用與TGF-β1的表達呈正相關。

TNF-α是主要由巨噬細胞和單核細胞產生的負性造血調控因子，除了可抑制正常造血克隆形成，還具有免疫調節作用。在MDS患者中過量產生，它的過表達在MDS的發病以及疾病進展中發揮重要作用。Ishibashi[7]等研究發現：TNF-α是通過核轉錄因子(NF)-κB途徑使B7-H1表達激活，該分子有抑制T細胞免疫作用，從而使腫瘤細胞逃脫免疫監視，在MDS的發展中起作用。也有研究表明[8]，體外培養的MDSMSC中TNF-α的基因表達水平以及在骨髓上清中TNF-α表達要高于對照組，該細胞因子發揮作用后可能會增加MDSMSC中PDL1/2合成和分泌，從而通過降低T細胞內AKT的磷酸化并上調轉錄因子Foxo3，來抑制CD4+T細胞的活化、增殖，促進T細胞的凋亡。

在骨髓中，HGF主要是由MSC產生的，它具有多種生物學功能[9,10]，比如可促進有絲分裂、促血管生成、抗凋亡、抗纖維化、抑制炎癥反應和調節免疫等，在MSC的免疫抑制過程中發揮重要作用。韓艷鑫等[11]研究發現，MDS組患者與對照組相比較，MDS組患者HGFmRNA表達及分泌HGF的水平降低，它的水平降低，影響免疫細胞因子生成的作用減弱，間接使T細胞免疫功能紊亂，亦導致了MDS免疫監視功能減低。國外由研究發現[12]，HGF通過增加輔助性T細胞(Th)2因子的產生抑制Th1細胞因子的產生，導致Th1/Th2失衡，即HGF可通過影響免疫細胞因子的產生間接抑制T細胞的增殖，調節T細胞的免疫功能。

2 MDS-MSC的免疫功能受損在MDS疾病進展中的作用

MSC的免疫調節功能發生改變，主要是由于趨化因子、共刺激抑制分子及細胞因子等的異常，它可以逃避免疫識別，并抑制免疫系統的相關功能[13]。目前對MDS的免疫低監視性研究較多的是T細胞功能低下。MSC體外可抑制T淋巴細胞增殖和激活，這有可能是通過細胞-細胞間直接接觸和分泌可溶性免疫抑制因子使T細胞停留在細胞周期G0-G1期，或者是促使T細胞向調節T細胞、Th2細胞分化，促進MDS的疾病進展。近年來有實驗證實[14]，經體外擴增MSC與混合淋巴細胞培養體系(Mixed Lymphocyte Culture MLC)共同培養后，MSC抑制T淋巴細胞增殖呈量效關系。宣旻等報道[15]，MDS患者的MSC抑制T淋巴細胞的增殖主要是通過針對CD8+T細胞亞群，CD8+T細胞亞群不僅可以影響CD4+T細胞亞群的發育，調節其細胞因子，而且可以作為效應細胞損傷組織。近年來有研究發現，程序性死亡受體1(programmed cell death protein 1,PD-1)是與腫瘤免疫逃逸相關的重要免疫分子，程序性死亡分子配體1(programmed death ligand1,PD-L1)和程序性死亡分子配體2(programmed death ligand2,PD-L2)是PD-1介導的免疫抑制的配體，其中PD-L1是其主要配體，廣泛表達在抗原提呈細胞上[16]。當PD-L1與T細胞上的同源受體PD-1結合時，PD-1細胞質中的ITIM和ITSM模序會被酪氨酸激酶家族和SHP磷酸化，磷酸化的ITIM和ITSM會進一步招募磷酸化的酪氨酸殘基，SHP可進一步失活P13K/AKT或RAS/MEK/ERK信號通路，導致細胞周期阻滯，使ZAP 70和PKC-θ去磷酸化，從而抑制T細胞的活化[17]。MSC通過其細胞表面的PD-L1抑制T細胞的增殖，阻礙其分化，阻礙其細胞因子的分泌，誘導T細胞凋亡，從而無法在MDS腫瘤細胞周圍產生相應數量或者是具有抗腫瘤效應的細胞毒性T細胞[18]，從而產生免疫逃逸，促進腫瘤細胞生長。國外有研究證實[8]，PD-L1和PD-L2都是由MSCs分泌的，并在促炎細胞因子的反應下，PD-L1和PD-L2的表達顯著上調，這些可溶性配體的分泌水平足夠高，足以抑制AKT途徑，從而抑制T細胞的激活狀態和效應功能，并誘導不可逆的低反應狀態，促進T細胞的凋亡。國內也有研究發現[19]，MDS患者MSC中PD-L1表達水平明顯比對照組高，且相對高危組MSC中的PD-L1的表達水平會比相對低危組高，提示PD-L1對于MDS疾病進展可能起了促進作用，且PD-L1的表達高低可能與預后不良相關。以PD-1及其配體(PD-L1)為靶點的免疫治療在抗腫瘤治療中有著巨大的潛力。

3 針對MDS-MSC的免疫靶向治療可延緩疾病的進展

根據MDS國際預后積分系統(IPSS)把MDS分為相對低危組和相對高危組，這反映了其潛在的不同的發病機制和治療。低危組一般表現為異常增生的骨髓細胞凋亡增多，有自身免疫特點，高危組表現為自然殺傷細胞失衡、Tregs細胞增多、細胞毒性CD8+T細胞增多以及凋亡率降低，這些患者對免疫抑制治療反應較低。相對低危組MDS的治療目標主要是刺激殘存造血干、祖細胞的造血能力和(或)改善MDS異常造血克隆的造血效率，從而改善患者的生活質量，而相對高危組MDS的治療目標主要是根除MDS異常造血克隆恢復正常造血。當前，只有異基因造血干細胞移植有可能治愈MDS。近年來，免疫機制在MDS進展中的作用越來越受到重視，MDS患者MSC存在的免疫功能異常在MDS疾病進展中發揮了越來越重要的作用，對它們的深入研究不僅有助于對MDS的發病機制、預后有更加全面、清楚的認識，而且還有助于為MDS免疫靶向治療提供理論支持。目前，去甲基化藥物和來那度胺治療部分MDS患者已取得明顯療效，不僅可以靶向MDS中的克隆性造血細胞，還可以影響MDS患者MSC的異常功能。地西他濱(Decitabine,DAC)作為重要的去甲基化藥物已被用于MDS的治療，有研究[20]指出，DAC去甲基化治療使PD-1/PD-L1表達升高，從而會抑制T細胞的增殖，促進T細胞的凋亡，從而抑制了抗腫瘤免疫反應，降低了DAC治療效果，因此，通過DAC聯合PD-1/PD-L1抑制劑治療MDS有可能成為一種新的治療方法被臨床應用。也有研究發現[21]，干擾素-γ刺激骨髓間充質干細胞后，PD-L1的表達上調，顯著降低了T細胞的增殖和調節性T細胞的比例，當PD-L1被中和抗體阻斷時，T細胞的增殖和調節性T細胞的比例被逆轉。目前臨床上已在黑色素瘤及非小細胞肺癌中有抗PD-1抗體應用，其效果也比較顯著，副作用相對可以接受。因此，靶向干預MDS腫瘤細胞與MSC之間的相互作用作為MDS的一種治療方式將有可能成為未來MDS的一種新的治療方向。

4 結論

MDS是一種惡性血液病，具有病態造血特征及向AML轉化的風險，目前MDS涉及的發病機制十分復雜，尚不能明確。近年來，MDS患者MSC的異常免疫調節功能在MDS的發生發展中越來越受到關注。目前，也有很多的實驗及臨床結果也證實MDS患者中MDS腫瘤細胞與MSC的相互作用可導致疾病進展。因此，充分了解MDS患者MSC在MDS疾病進展中的作用，使我們對MDS患者免疫調節機制進行更加深入的認識，有助于為MDS患者提供新的治療靶點，使MDS患者獲得更精準的治療。