髓源性抑制細胞在慢性肝病中作用的研究進展

諸雨婷 謝翰楠 馬 雄 王綺夏

Gabrilovich等[1]在2007年提出髓源性抑制細胞(MDSC)的概念，其是一類由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，具有多向分化潛能和免疫抑制功能，包括不同分化階段的單核細胞、樹突狀細胞和粒細胞。關于MDSC在腫瘤方面的研究開展較早，涉及面也較廣泛，但隨著研究的深入，發現其在慢性感染、炎性反應、創傷和膿毒血癥等機體病理狀態下也發揮著重要作用。慢性肝病包括酒精性肝病(ALD)、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、慢性病毒性肝炎和自身免疫性肝病(AILD)等。本文就MDSC的生物學特性及其在慢性肝病中的作用機制作一綜述，以期為后續的基礎研究和臨床診治提供思路。

1 MDSC的生物學特性

1.1 MDSC的概述

MDSC來源于造血干細胞產生的髓系祖細胞，其發育可能受到粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)等生長因子的調控，健康人的骨髓生成也需要這些生長因子[2]。當存在慢性感染、炎性反應或惡性腫瘤時，機體會產生一系列信號持續刺激骨髓造血，從而生成大量未成熟髓系細胞(IMC)以滿足需求，此即緊急骨髓生成[2]。IMC在IL-1β等炎性因子的驅動下遷移到外周血中并活化成具有抑制特性的MDSC后，經腫瘤衍生因子的刺激進一步遷移到外周組織和淋巴管中。

造血干細胞轉化為MDSC的分子機制仍在研究中，其經典假說是Condamine等[3]提出的“雙信號模型”：第一組信號主要由腫瘤及骨髓基質細胞對慢性刺激反應所產生的各種生長因子所驅動，涉及信號轉導與轉錄激活因子3(STAT3)、干擾素調節因子8、轉錄因子CCAAT增強子結合蛋白β、Notch信號通路、腺苷受體A2b和NOD樣受體家族蛋白3，可促進MDSC的增殖并抑制其分化；第二組信號主要由腫瘤間質細胞產生的促炎細胞因子高遷移率族蛋白B1介導，涉及NF-κB通路、STAT1通路、STAT6通路、前列腺素E2和環氧合酶2，可活化MDSC使其發揮免疫抑制作用。當然，該假說也受到一些質疑，例如腫瘤來源的GM-CSF可誘導IMC的增殖，但不依賴于STAT3的激活[4]。另外，也有研究表明內質網應激反應通路也參與了MDSC產生的過程[5]。

MDSC主要由3個亞群組成，包括表型和形態學上較接近中性粒細胞的多形核-髓源性抑制細胞(PMN-MDSC)、表型和形態學上較接近于單核細胞的單核-髓源性抑制細胞(M-MDSC)，以及一個包含更多未成熟祖細胞的新亞群——早期髓源性抑制細胞(eMDSC)[6]。

1.2 MDSC的免疫抑制功能

MDSC主要通過抑制T細胞的功能發揮免疫抑制作用，其重要機制之一是影響T細胞激活所必需的氨基酸代謝。L-精氨酸(L-Arg)和半胱氨酸是T細胞激活的必需氨基酸。MDSC可以通過精氨酸酶-1(Arg-1)和一氧化氮合酶2(NOS2)代謝L-Arg，減少T細胞外可攝取的L-Arg，進而阻斷了細胞周期蛋白D3和周期蛋白依賴性激酶4的表達，也抑制了T細胞的蛋白質翻譯水平[7]。L-Arg可以在NOS2的作用下代謝產生NO，NO可與超氧陰離子(O2-)結合生成過氧亞硝基(PNT)，PNT則可通過抑制蛋白質合成和減弱細胞對DNA損傷的防御能力等方式抑制T細胞功能[8]。此外，MDSC可以通過表達xc-轉運體將胱氨酸轉入細胞內，但不排出半胱氨酸，這一過程減少了抗原遞呈細胞攝取胱氨酸和釋放半胱氨酸，從而減少了T細胞外的半胱氨酸，抑制了半胱氨酸對T細胞的激活[9]。MDSC還可以通過產生大量的活性氧(ROS)和PNT誘導T細胞受體(TCR)-CD8復合物的硝化，改變TCR-CD8復合物的構象，影響其與抗原肽結合的主要組織相容性復合物(MHC)相互作用，從而抑制CD8+T細胞的特異性反應[10]。在荷瘤小鼠模型中，被激活的T細胞分泌干擾素-γ(IFN-γ)并刺激MDSC產生IL-10，IL-10和IFN-γ可以上調MDSC上的MHC-Ⅱ類分子及一些共刺激分子的配體的表達，通過細胞接觸依賴的途徑介導Treg細胞發育從而抑制免疫反應，MDSC還可以通過分泌IL-10和轉化生長因子β(TGF-β)直接抑制T細胞的活性[11]。不同亞群的MDSC抑制T細胞免疫活性的機制也有所不同，PMN-MDSC表達ROS和PNT的水平較高、表達NO的水平較低，而M-MDSC表達ROS的水平較低、表達NO的水平較高[8]；PMN-MDSC主要通過Arg-1影響L-Arg的代謝，而M-MDSC主要通過NOS2影響L-Arg的代謝[7]。

除了抑制T細胞的功能以外，MDSC還可以通過介導幼稚T、B淋巴細胞上的淋巴細胞歸巢受體——L-選擇素，從而阻止免疫細胞進入淋巴結微環境，起到免疫抑制作用[12]。另有研究顯示，MDSC可通過Arg-1代謝L-Arg抑制mTOR信號的激活，進而抑制NK細胞的細胞因子分泌等方式影響免疫反應，促進疾病的進展[13]。

2 MDSC在慢性肝病中的作用

2.1 ALD

ALD通常是由過量飲酒引起的，可由酒精性脂肪肝逐漸進展為酒精性肝炎、酒精性肝硬化甚至肝細胞癌。研究表明免疫系統在ALD的發病過程中起著重要作用，乙醇攝入會引發免疫反應，激活肝臟組織浸潤性T細胞，并促進促炎細胞因子的分泌，導致肝臟損傷，從而導致ALD[14]，而MDSC可以通過抑制免疫反應起到保護肝臟的作用。Li等[15]的研究構建了經乙醇溶液灌胃誘導的肝損傷小鼠模型，發現小鼠的肝細胞、中性粒細胞、T細胞和巨噬細胞分泌IL-6，MDSC分泌IL-6及S100鈣結合蛋白A8(S100A8)，從而刺激血液、肝臟和脾臟中的PMN-MDSC數量顯著增加，增加的PMN-MDSC可產生大量IL-10以抑制細胞毒性T細胞和Th細胞的反應，并可抑制TNF-α等炎性介質的分泌，從而保護肝臟免受損傷。近年來有研究報道，小檗堿可通過激活IL-6/STAT3信號通路，使血液及肝臟中的PMN-MDSC數量顯著增加，并可相應減少CD8+T細胞的數量，從而減輕ALD的癥狀[16]。Gao等[17]的研究發現，外周血和肝臟中的PMN-MDSC頻率與疾病的嚴重程度及進展密切相關。雖然外周血和肝臟中的PMN-MDSC能夠通過高表達Arg-1來代謝L-Arg，從而抑制T細胞功能以減輕肝臟炎性反應，但在另一方面，PMN-MDSC可通過顯著抑制NK細胞分泌IFN-γ和表達CD107a，從而抑制其誘導的肝星狀細胞凋亡，加重了肝硬化的嚴重程度。

2.2 NAFLD

NAFLD是目前世界范圍內常見的肝臟疾病，其疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、相關性肝硬化及肝細胞癌。T細胞介導的免疫反應被認為在NAFLD所致的肝損傷中起著關鍵作用，可能使疾病最終進展為嚴重肝實質損傷甚至肝纖維化。MDSC在肝臟的脂代謝中起著重要作用，其數量隨著脂質的累積而顯著增加，并能夠通過減少T細胞數量而起到保護肝臟的作用[18]。Yao等[19]的研究發現，在NAFLD模型小鼠中，可能由于M-CSF的表達升高而導致肝臟中MDSC頻率升高；小鼠肝CD11b+Gr1dim細胞絕大多數為PMN-MDSC，包括SSChigh和SSClow兩種表型，SSClow群體表達L-Arg的水平較高，在誘導型一氧化氮合酶(iNOS)的催化下產生NO，能夠顯著抑制T細胞增殖并促進T細胞凋亡，從而起到保護肝臟的作用。

Liu等[18]則認為，聚集在肥胖小鼠肝臟中的PMN-MDSC能夠通過分泌促炎因子(如S100A9)促進肝臟內脂質的沉積，導致肝臟脂代謝紊亂。Deng等[20]的研究發現高脂飲食所產生的代謝產物(如脂質)能夠被外泌體包裹后從局部組織釋放到血液中，并作為Toll樣受體(TLR)的配體激活MDSC。MDSC能夠分泌NO以抑制NKT細胞增殖，還能分泌IL-12激活NKT細胞使其產生IFN-γ，最終通過促使NKT細胞上調Fas及FasL誘導MDSC凋亡。NKT細胞所產生的IFN-γ能夠刺激Th1細胞因子過量生成，引發NAFLD的肝損傷。另有研究表明，MDSC也能通過調控S100A8的合成和分泌從而調控肝臟的炎性反應[21]。

2.3 慢性病毒性肝炎

MDSC對T細胞功能的抑制可以引起慢性病毒性肝炎患者對肝炎病毒的免疫耐受，阻礙機體免疫系統對肝炎病毒的快速清除，導致病毒感染持續進展。早期研究發現，慢性乙型肝炎(CHB)患者體內的M-MDSC頻率顯著升高，且其水平與ALT和AST等指標水平呈負相關。CHB患者體內的乙型肝炎e抗原(HBeAg)可以促進M-MDSC的增殖，這個過程可能與IL-6及IL-1β有關，且HBeAg可以引起M-MDSC中吲哚胺2，3-雙加氧酶(IDO)的表達上調，其可抑制T細胞增殖和IFN-γ的分泌，最終導致HBV的持續感染[22]。此外，Fang等[23]的研究發現乙型肝炎表面抗原(HBsAg)也可以通過ERK/IL-6/STAT3信號反饋對M-MDSC的增殖起到一定作用，而Yang等[22]的研究發現，HBeAg陰性患者體內的HBsAg水平與M-MDSC頻率并不顯著相關，因而HBeAg可能對促進M-MDSC增殖起到重要的作用。攜帶HBV小鼠中γδT細胞產生的IL-17促進MDSC的增殖及其在肝臟中的募集，進而通過Arg-1和iNOS抑制CD8+T細胞[24]。此外，M-MDSC也可能通過產生IL-10和誘導Treg細胞的方式抑制CHB患者的T細胞功能[25-26]。HBV持續復制但無肝臟損傷的患者體內的PMN-MDSC頻率也顯著升高，并可能通過Arg-1抑制T細胞介導的免疫反應[27]。

在慢性丙型肝炎(CHC)患者中，在丙型肝炎病毒核心蛋白(HCVc)、HCV相關外泌體、HOXA反義轉錄物髓系異構體1和miR-124等因素的作用下，通過TLR2/PI3K/AKT/STAT3信號通路誘導M-MDSC的增殖，最終以抑制T細胞增殖、抑制IFN-γ分泌、誘導Treg細胞和下調CD8+T細胞的受體ζ鏈等方式抑制T細胞的免疫功能[28]。雖然多項研究認為CHC患者體內主要是M-MDSC的頻率升高[29-32]，但也有研究表明HCVc可以通過誘導IL-10的分泌引起PMN-MDSC的增殖及其在外周血單個核細胞中的頻率升高，進而抑制CD4+T細胞和CD8+T細胞的增殖及其產生IFN-γ[33]。多項研究發現，經過抗病毒治療后，CHC患者體內的MDSC水平會下降[30,34-35]。除了抑制T細胞以外，MDSC還可通過Arg-1抑制NK細胞產生IFN-γ，這一機制協同MDSC對T細胞的抑制作用，使IFN-γ水平進一步下降，從而抑制抗病毒免疫[13]。

2.4 AILD

AILD包括自身免疫性肝炎(AIH)、原發性膽汁性膽管炎(PBC)和原發性硬化性膽管炎(PSC)。MDSC在AILD機體中可能主要通過抑制炎性反應水平來減輕免疫損傷，但也有研究發現，MDSC可以通過調控T細胞的分化方向加速肝損傷和肝硬化的進展。一項免疫介導的肝臟炎性損傷小鼠模型的研究發現，激活法尼醇X受體可促進MDSC的增殖，并可通過直接與配對免疫球蛋白樣受體啟動子結合上調MDSC中PIR-B的表達，從而增強MDSC的免疫抑制活性，且從一批α-GalCer誘導的小鼠的炎性損傷肝臟中分離出MDSC，將其在另一批小鼠注射α-GalCer前12 h過繼回輸至它們的體內，能顯著減輕后者的肝臟炎性反應[36]。雷帕霉素可通過阻斷MDSC中的mTOR信號通路促進MDSC的增殖并產生NO，并可促進MDSC在肝臟中募集，從而發揮對免疫介導肝損傷的保護作用[37]。在AIH患者體內，IL-35的亞基EBI3和p35可能通過與在MDSC上大量表達的相應受體結合，促進M-MDSC的增殖，并通過產生NO抑制T細胞的功能，而M-MDSC產生的ROS水平較低[34]。PBC患者中，富半胱氨酸蛋白61與其受體整合素αMβ2結合，通過STAT3依賴的途徑介導MDSC的增殖及iNOS的表達升高，從而抑制T細胞增殖[38]。雖然在AIH和PBC患者循環系統中M-MDSC水平分別與ALT、AST、堿性磷酸酶和總膽紅素等炎性反應指標水平呈正相關[38]，但在IgG4相關性硬化性膽管炎的患者體內，MDSC的頻率與血清γ-谷氨酰轉肽酶水平呈負相關[39]。此外，激素治療會降低AIH患者外周血中MDSC的頻率[36]。在IgG4相關性硬化性膽管炎的患者體內，漿細胞來源的NF-κB受體活化因子配體(RANKL)可能通過RANKL/RANK/NF-κB信號通路誘導MDSC的增殖和激活，抑制T細胞的增殖并誘導其向Th2細胞分化，改變了CD4+Th細胞分化的平衡，進而促進了炎性反應及纖維化的持續進展[39]。

3 總結與展望

MDSC在慢性肝病中起著重要作用，目前其具體作用仍存在爭議。大量研究表明MDSC的免疫抑制功能主要是通過抑制T細胞的活性而發揮的。MDSC可通過Arg-1、NO、IL-10和TGF-β等直接或間接抑制T細胞的功能，減輕炎性反應所導致的免疫損傷，起到保護肝臟的作用。然而，PMN-MDSC可以通過抑制NK細胞誘導的肝星狀細胞凋亡加重肝硬化程度；PMN-MDSC所分泌的S100A9能促進肝內脂質沉積；MDSC產生的NO對于NK細胞的抑制作用也能加速肝臟纖維化的進程；MDSC對T細胞功能的抑制可以阻礙機體免疫系統對于肝炎病毒的快速清除，導致病毒感染持續進展；T細胞活性的下降和細胞分化的改變也可以引起AILD患者肝臟炎性反應及纖維化的持續進展，這些都不利于疾病的預后。

MDSC在不同疾病狀態下的亞型占比不同，因此相關研究的開展較為復雜。此外，PMN-MDSC、M-MDSC分別具有與中性粒細胞、單核細胞相似的細胞形態和表面分子，區分兩者的手段有限，這也限制了對于這群細胞的研究。后續研究可著眼于鑒定MDSC在各類慢性肝病中的表型，研究MDSC趨化、增殖和激活的機制及其在疾病中的作用，探討將其作為診斷依據、治療靶點及預后指標的可行性，以期在臨床上發揮重要的應用價值。