骨髓來源抑制性細胞在肝臟疾病中的研究進展

徐麗君， 安秀琴， 李 悅， 劉近春

1 山西醫科大學 研究生院， 太原 030001； 2 山西醫科大學第一醫院 消化內科， 太原 030001

慢性肝臟病是臨床常見病，給患者和公共衛生系統帶來巨大的社會和經濟負擔。據報道[1]2017年全球肝臟相關死亡人數相比2012年增長了11.4%，約214萬例。肝硬化和肝癌分別占肝臟死亡的38.3%和61.7%，而肝癌和肝硬化的死亡與慢性病毒性肝炎、酒精性肝病(ALD)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)等密切相關。與日益增長的疾病負擔相對應的是，當前慢性肝臟病的診斷和治療方面存在局限性，例如隨著病毒性肝炎的有效防控，NAFLD及嚴重類型的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)成為終末期肝病的重要原因[2]，NAFLD診治的重點需要聚焦在肝病炎癥活動度和肝纖維化程度，但肝纖維化診斷的金標準依然是肝組織活檢，尚無非侵入檢測手段可以準確評估炎癥及纖維化程度。在治療方面臨床上尚無有效的藥物。此外許多肝硬化、肝癌的預后指標也多在終末期不可逆轉。因此，探索新的早期診斷手段、預后指標、治療藥物等仍是當今要務。

Gabrilovich等[3]在2007年引入了骨髓來源抑制性細胞(myeloid derived suppressor cells，MDSC)的概念，它是指處于不同分化階段的髓系祖細胞和前體細胞組成的異質性群體，包括單核細胞、樹突狀細胞、粒細胞等分化的不同階段，正常機體狀態下主要集中在骨髓中，而外周血和外周血淋巴組織中數量較少[4]。在炎癥狀態下，MDSC可在骨髓中增殖，并迅速轉入骨髓外周血，最終被招募到相應的靶器官和組織，通過一定條件可以抑制效應T淋巴細胞，誘導調節性T淋巴細胞(Treg)或調節性B淋巴細胞(Breg)免疫來負性調控身體的免疫功能[5]。MDSC在小鼠中被定義為CD11b+Gr1+細胞，Gr1+子集基于Ly6C和Ly6G標記被更準確的識別，分別為CD11b+Ly6G-Ly6Chigh單核MDSC (M-MDSC) 和CD11b+Ly6G-Ly6Clow/-多形核MDSC (PMN-MDSC)。還有一些研究發現，MDSC的某些亞群表達IL-4和IL-13(IL-4Rα)受體的α鏈，巨噬細胞相關標志物F4/80，M-CSF-1R或c-fms(CD115)以及共刺激分子CD80。人的MDSC，包括單核細胞(CD14+) MDSC和PMN (CD15+) MDSC[6]。隨著研究的進一步深入，更多的MDSC表型被發現，包括高表達的 CD66b，低表達的CD62L和CD16，血管內皮細胞生長因子受體1及S100A9。

近年來MDSC在炎癥、腫瘤、自身免疫方面的作用已經進行了廣泛的研究。例如：在非精神活性藥物大麻二酚(CBD)治療實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠的實驗中發現，CBD治療可導致實驗性自身免疫性腦脊髓炎小鼠中MDSC的大量增加，過繼轉移CBD誘導的MDSC可改善實驗性自身免疫性腦脊髓炎，而MDSC耗竭則逆轉了這一效果[7]。在慢性淋巴細胞白血病小鼠模型中，B淋巴細胞分泌的IgM可上調小鼠MDSC數量增多，下調T淋巴細胞數量減少，導致小鼠生存時間縮短，推測IgM通過MDSC加快此種癌癥的進展[8]。MDSC在自身免疫性關節炎中也起著重要作用，與健康對照相比，強直性脊柱炎患者PMN和M-MDSC數量明顯升高[9]。大量研究表明，MDSC在肝病的形成、進展和修復中起著關鍵作用。本文就MDSC在各類肝病中的研究進展作一綜述，以期為臨床診斷、預后或治療各類慢性肝病提供新思路。

1 MDSC與病毒性肝炎

慢性乙型肝炎(CHB)是引起肝硬化和肝細胞癌(HCC)主要病因之一，影響著全球3.5億多人口[10]。慢性HBV感染的特點是T淋巴細胞對病毒的耐受，研究發現：M-MDSC的顯著增加與CHB患者HBsAg水平呈正相關，進一步發現HBsAg在體外通過激活ERK/IL-6/STAT3信號通路能有效促進M-MDSC的分化，從而維持病毒感染的持久性[11]，最近Pal等[12]也同樣證明體內高水平的HBsAg促進了MDSC的生成和功能，同時發現MDSC削弱了機體的有效抗病毒反應能力，這一過程主要是通過促進FOXP3+iTreg和IL-10+Tr1細胞的擴增來實現的，與TGF-β和IL-10相關的信號通路在這一過程中起到關鍵作用。這一發現提示MDSC靶向治療聯合核苷酸類似物治療可能更有效地抑制HBV持續存在和疾病進展。與此相一致，MDSC與ALT水平以及HBV DNA負荷呈正相關，擴增的外周MDSC可能導致慢性HBV感染時病毒清除率降低，加快疾病進展，這可能與MDSC抑制輔助性T淋巴細胞1的功能有關[13]。MDSC還可通過程序性死亡受體1誘導的IL-10調節CHB患者的免疫反應，體外實驗中，MDSC可抑制HBV特異性CD8+T淋巴細胞反應,包括減少CD8+T淋巴細胞的擴增和IFNγ產生，同時抑制CD8+T淋巴細胞脫顆粒，包括減少顆粒酶B和穿孔素的產生[14]。此外，在HBV誘導免疫耐受中，MDSC介導的CD8+T淋巴細胞的耗竭與γδT細胞的驅動有關[15]，過繼轉移γδT細胞可恢復HBV的持續表達。Yang等[16]進一步發現HBeAg的高水平與M-MDSC的聚集相一致。健康者外周血單個核細胞暴露于HBeAg后，M-MDSC聚集，吲哚胺-2，3-雙加氧酶(IDO)數量明顯上升。抑制IDO可以有效地抑制M-MDSC降低CD4+、CD8+T淋巴細胞增殖和IFNγ產生的能力，表明HBeAg誘導的M-MDSC擴增通過IDO途徑損害T淋巴細胞功能，提示了M-MDSC可能與HBV持續感染相關。粒細胞MDSC (G-MDSC)只是在有HBV復制而沒有免疫病理損傷的患者中聚集，這類患者的G-MDSC可產生精氨酸酶1，而T淋巴細胞需要精氨酸來維持其正常功能，L-精氨酸缺失的T淋巴細胞上調L系統氨基酸轉運體，以增加必需營養素的吸收并嘗試代謝重編過程，G-MDSC介導的精氨酸減少會抑制T淋巴細胞反應[17-18]。實驗[19]發現，在HBV相關的慢加急性肝衰竭(ACLF)中，患者外周血CD14、CD33、CD11b、HLA-DR MDSC明顯高于CHB患者和健康對照組。較低的MDSC水平與較好的短期預后呈正相關，提示MDSC的擴增與HBV相關ACLF的疾病嚴重程度和進展密切相關，可作為近期預后的指標。

慢性丙型肝炎(CHC)是一個嚴重的全球健康問題，全球估計有超過1.85億的人感染了HCV[20]。Tacke等[21]發現，與健康對照組相比，CHC患者外周血中檢測到CD33+HLA-DR-/lowCD11b+MDSC的百分比較高，慢性HCV感染可促進MDSC積累，而MDSC促進和維持HCV持續性感染，MDSC可通過活性氧的產生抑制T淋巴細胞活化[21]，與此相一致，慢性HCV感染者病毒負載的外泌體可促進單核髓細胞向MDSC分化，此過程也使調節性T淋巴細胞顯著增加，輔助性T淋巴細胞顯著減少[22]。Wang等[23]發現G-MDSC頻率與血清HCV核心蛋白(HCVc)濃度呈正相關，循環高濃度HCVc水平(HCVc誘導IL-10自分泌)是G-MDSC擴增的必要條件，而與CD4+和CD8+T淋巴細胞呈現負相關，耗盡G-MDSC后，CD4+和CD8+T淋巴細胞數量增多。Goh等[24]發現，自然殺傷細胞(NK細胞)與HCV條件下CD33(+)外周血單個核細胞共培養，MDSC通過依賴精氨酸酶1抑制哺乳動物雷帕霉素激活靶標來改變細胞代謝，使得IFNγ產生減少，表明MDSC是抑制抗病毒NK細胞反應的有效免疫逃避策略。雖然目前沒有針對HCV的疫苗，但隨著直接抗病毒藥物的問世，CHC已經可以被治愈，Telatin等[25]發現，患者在直接抗病毒藥物治療后，其MDSC部分或晚期恢復，這提示MDSC在CHC患者免疫系統重建中扮演相關角色，有待進一步探索。

2 MDSC與ALD

隨著經濟的發展以及乙型肝炎的預防和控制，ALD在我國肝臟疾病中已占有相當高的比例[26]。眾所周知，乙醇的攝入會對機體健康產生多方面的危害，其中最重要的是對肝臟的危害，可由酒精性脂肪變性逐漸進展為酒精性肝炎、酒精性肝硬化甚至HCC。酒精性肝炎(ASH)進展過程是微生物失調、腸道屏障完整性喪失、肝細胞的應激等共同作用的復雜過程，ASH進展中，肝細胞可表達大量趨化因子和炎癥介質，從而參與先天和適應性免疫反應[27]。急性乙醇暴露后，血液、肝臟、脾臟中的G-MDSC數量較M-MDSC明顯增多，此外，乙醇還會影響前體細胞向這兩個髓細胞亞群的分化，其中，粒系-巨噬系祖細胞(Granulocyte macrophage progenitor，GMP)可能是G-MDSC群體的前體，單核-巨噬細胞(mononuclear phagocyte，MP)可能是M-MDSC的前體，而乙醇通過促進髓系祖細胞(Common myeloid progenitor，CMP)和GMP的生成，并阻礙GMP向MP的分化，使得更多的前體優先產生G-MDSC群體，從而對酒精應激狀態下的肝臟產生保護，這個與過繼轉移G-MDSC后肝臟炎癥明顯改善、炎癥因子TNFα減少相一致，G-MDSC可能是通過CD8+細胞毒性T淋巴細胞和CD4+輔助性T淋巴細胞為靶點起保護作用[28]。Gao等[29]試驗則顯示G-MDSC可能加劇ALD的進展，與健康對照組相比，酒精性肝硬化患者外周血中G-MDSC增多，精氨酸酶1的產生能力增強，而精氨酸酶1與總膽紅素和國際標準化比值這兩個與肝損傷相關的參數呈負相關，外周血G-MDSC和肝內G-MDSC數量增加，可能加劇肝硬化的嚴重程度。此外，體外富集的G-MDSC可顯著抑制NK細胞的功能，而NK細胞通過殺死肝星狀細胞(HSC)在減輕肝硬化中發揮重要作用，G-MDSC可能通過阻止NK誘導的HSC凋亡來加快ALD的進展。

3 MDSC與NAFLD

NAFLD是目前世界范圍內最常見的肝病之一，可包括單純性脂肪變性、NASH、肝纖維化和肝硬化。在NAFLD小鼠模型中，可發現MDSC數量隨著脂質積累而明顯增加，并與NASH小鼠炎癥分級相關，炎癥改變還可誘導肝MDSC表型和功能改變[30]。研究[31]發現，在肥胖小鼠含有大量脂肪的肝臟中，MDSC通過CCL2-CCR2通路在肝臟中積累，從而參與NAFLD的免疫微環境，這些細胞被鑒定為CD11b+Gr1+細胞，進一步實驗證實SSClowCD11b+Gr1dimMDSC對T淋巴細胞增殖有抑制作用，此過程依賴于iNOS產生的NO。NAFLD的第一次打擊與脂質過量沉積和胰島素抵抗密切相關，而小分子抑制劑含sh2的肌醇5′磷酸酶1通過增加交替活化的巨噬細胞和MDSC來減輕熱量過剩的小鼠體質量和脂肪含量，并可控制血糖和改善胰島素抵抗[32]。NAFLD的第二次打擊與氧化應激密切相關，活性氧(ROS)分子通過參與信號轉導通路來控制一系列的生物活性，MDSC可釋放ROS，ROS反過來調控MDSC的功能和命運，此外，MDSC釋放ROS分子還可作為抑制T淋巴細胞反應的主要機制的一部分[33]。

4 MDSC與自身免疫性肝病

自身免疫性肝炎(AIH)是機體對肝細胞產生自身抗體及自身反應性T淋巴細胞致肝臟炎癥性改變，以高γ球蛋白和循環中自身抗體為特征，組織學表現為界面性肝炎[34]。MDSC與AIH密切相關，HSC可以通過大量擴增MDSC并廣布于原發性和繼發性淋巴器官，協調先天免疫和適應性免疫來發揮其免疫調節能力，誘導免疫耐受[35]。在Tgfb1-/-自身免疫性肝病小鼠模型中，CD11b+Gr-1+的MDSC與肝臟輔助性T淋巴細胞數量呈正相關。在AIH患者中發現，非肝硬化AIH患者的循環MDSC明顯高于肝硬化AIH患者，MDSC水平與肝臟炎性指標ALT、AST呈顯著正相關，而接受激素治療的緩解期患者MDSC水平降低，后續實驗[36]還發現MDSC在體外可抑制T淋巴細胞增殖。與此一致的發現還有：在免疫性肝損傷中，來自MDSC的mTOR信號通路通過低氧誘導因子-1-α依賴的糖酵解途徑抑制T淋巴細胞活化和調節T淋巴細胞分化[37]。動物實驗[38]發現：M-MDSC可緩解刀豆蛋白誘導的AIH，而將對照組小鼠MDSC轉移到肝炎小鼠中，其肝炎將恢復至正常小鼠水平。Lian等[39]研究表明MDSC是IL-35的靶細胞，因為MDSC的標志物CD33與IL-35受體(gp130和IL-12Rβ2)有良好的共定位。在實驗中AIH來源的MDSC可被IL-35擴增，且表現出更高IL-35受體的豐度。深入研究IL-35調節MDSC這條途徑可能為AIH的治療提供新方向。

5 MDSC與肝癌

HCC是全球第五大癌癥和全球癌癥相關死亡的第二大原因，2018年全球癌癥統計數據顯示，每年有超過70萬人死于肝癌[40]。在荷瘤小鼠的肝臟中，MDSC數量升高，腫瘤活化的肝基質細胞促進MDSC向肝臟部位遷移，進一步實驗證明，暴露于腫瘤條件下的上清液后，肝臟基質細胞中細胞因子和趨化因子的表達水平也更高[41]。臨床實驗也發現：在肝硬化組和HCC組外周血中，MDSC的相對數量和平均數量均較對照組顯著增加，其中HCC組更多，在肝癌組，MDSC計數與IFNγ水平呈負相關，MDSC百分比與AFP呈正相關[42]。Nan等[43]也發現LOX-1、CD15、PMN-MDSC在HCC患者中升高，并通過內質網應激誘導的ROS/Arg- I通路抑制T淋巴細胞增殖及IFNγ的產生，與肝癌患者的預后呈正相關，此過程為劑量依賴方式，并可被活性氧抑制和精氨酸酶抑制劑所逆轉。

MDSC具有顯著的多樣性和可塑性，可以在不同細胞因子和生長因子的作用下改變其狀態及功能。MDSC促進肝癌發生、發展的機制可能有：MDSC能有效降低細胞因子誘導的殺傷細胞對兩種不同鼠肝癌細胞系的細胞毒性[44]；Kupffer細胞是清除腫瘤細胞的關鍵細胞，它們具有清除小鼠循環腫瘤細胞的能力，MDSC亞群通過改變Kupffer細胞的功能來減少肝臟中抗癌效應細胞的遷移和活化[45]；腫瘤相關成纖維細胞通過基質細胞來源因子(SDF)-1a/CXCR4通路吸引單核細胞，并通過IL-6介導的STAT3激活誘導其分化為MDSC，進而損害人類抗腫瘤免疫反應，為HCC的進展創造有利條件[46]；Xu等[47]報道了HSC在HCC中誘導MDSC擴增。隨后又證實了HSC通過SDF-1/CXCR4軸促進MDSC的遷移，這一發現為HCC靶向治療提供又一新方向；據報道MDSC可以誘導腫瘤血管生成，進一步改變腫瘤微環境，例如MDSC產生的Bv8被證明可以促進血管生成和造血細胞動員，這一過程是通過粒細胞集落刺激因子依賴的STAT3信號通路完成的[48]。Hsieh等[49]發現MDSC可以在腫瘤微環境中由HSC通過IL-6信號誘導下產生抑制酶，從而降低T淋巴細胞免疫功能，促進HCC的進展。

6 小結

MDSC通過調節炎癥反應、免疫細胞、微環境等在各類肝病的發生、發展中起到重要作用。以MDSC指導臨床診斷及預后或是開發以MDSC及其作用靶點的新藥物將具有很大的臨床應用價值和研究前景。然而，由于MDSC是一組異質性的未成熟髓系細胞，其亞型眾多，在不同類型的肝病中，究竟是哪類MDSC通過何種免疫調節機制和信號轉導通路來影響疾病尚需進一步研究。未來的研究方向可深入研究MDSC特定的標記、不同類型MDSC、各類亞型及其分化條件、以及準確有效的檢測方法，為各類慢性肝病的臨床診斷、預后或治療提供新思路。

作者貢獻說明：徐麗君負責收集文獻，撰寫文章；安秀琴負責分析文獻，修改文章；李悅負責收集、篩選文獻；劉近春負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。