
骨髓来源抑制性细胞(MDSC)是一种能够调节免疫反应的未成熟髓样细胞的异质群体,它们在肿瘤的形成和进展中起着重要作用,在感染和炎性疾病中可抑制免疫反应。近年MDSC在肿瘤免疫学领域引起了广泛的关注,尤其是在实体肿瘤中,但MDSC在血液系统肿瘤中的研究知之甚少。文章就MDSC在血液系统肿瘤,包括多发性骨髓瘤(MM)、淋巴瘤、白血病和骨髓增生异常综合征(MDS)等中的特性、功能和相关临床研究进行总结,为血液系统肿瘤的治疗提供新思路。
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骨髓来源抑制性细胞(MDSC)是一种新发现的未成熟的异质性骨髓细胞群,从病毒性疾病到实体肿瘤再到血液系统肿瘤[1,2]。MDSC可定义为具有强大免疫调节活性的髓系细胞[3]。在小鼠中,可鉴定出不同的MDSC亚型[4],与小鼠不同的是,由于人类不存在等同的Gr1基因,研究人员利用流式细胞术定义了人类的MDSC,其中多形核或粒细胞性MDSC(PMN/G-MDSC)被描述为CD11b+ CD15+ CD14-或CD11b+ CD14- CD66+;单核MDSC(M-MDSC)被描述为CD11b+ CD14+ HLA-DRlow/-CD15-。另外有研究发现一组不太成熟的前体细胞Lin-(包括CD3、CD14、CD15、CD16、CD19、CD56、HLA-DR-)CD33+,是MDSC早期发展的一个阶段,有人建议将其定义为"早期的MDSC"(eMDSC)[5]。
MDSC在形态和表型上与中性粒细胞和单核细胞较相似,但其在免疫抑制方面的作用与其他髓系细胞群不同。与成熟的中性粒细胞和单核细胞相比,MDSC更容易在病理条件下产生,其可被白细胞介素13(IL-13)、IL-14以及干扰素γ(IFN-γ)等多种因子激活[6]。目前我们已知MDSC可通过多种机制抑制抗肿瘤的免疫反应,其中最重要的是通过产生活性氧(ROS)、诱导型一氧化氮(iNOS)和高水平精氨酸酶1(Arg-1)直接抑制T细胞的活化和扩增[7,8];除此之外,MDSC也可调节机体的免疫抑制作用,如上调转化生长因子(TGF)、IL-10等,还可调节调节性T细胞(Treg细胞)的表达[9]。近年来,通过对多亚群的鉴定发现MDSC还具有一定的可塑性,主要表现在不同信号刺激下具有分化成粒细胞、单核细胞、树突细胞、破骨细胞和内皮细胞的潜能[10]。MDSC的以上特征使其能够被迅速识别,并帮助我们了解其在临床疾病中所发挥的生物学活性。
MDSC的具体作用和机制首先是在小鼠体内发现的,近年来与其相关的临床研究亦逐渐开展。目前已有研究表明,MDSC可在肿瘤进展期、肿瘤预后差及肿瘤负荷高的浸润部位和外周血中大量积累,在血液系统肿瘤中亦发现此类现象[3,11]。
MM是一种浆细胞疾病,恶性程度较高,主要表现为骨髓中浆细胞的恶性增殖和单克隆浆细胞异常增生。Treg细胞、MDSC等免疫抑制细胞可导致机体免疫功能严重障碍[12]。虽然目前治疗MM的药物使患者的预后得到很大改善,但仍有部分患者面临复发难治,因此我们针对MM可能的新靶点——MDSC进行了相关总结。
在MM荷瘤小鼠模型中发现,与未荷瘤小鼠相比,MM荷瘤小鼠骨髓中Ly6Glow细胞的比例明显更多;并且MM来源的MDSC具有更高的免疫抑制活性,同时伴有更高的iNOS、Arg-1和IL-10的表达[13]。C57BL/KaLwRil小鼠可自发发生骨髓瘤,将患有骨髓瘤的C57BL/KaLwRil小鼠体内的骨髓瘤细胞经尾静脉注入人同源小鼠体内后,可构建MM小鼠模型并出现与人MM类似的疾病表现[14]。在具有同样免疫功能的BALB/c小鼠模型中(bcl-xl/c-myc转基因小鼠的肿瘤细胞经尾静脉注入到同源小鼠体内构建的MM小鼠模型),MM细胞接种后第1周,骨髓中的MDSC(CD11b+ Gr1+)数量明显增加,并且M-MDSC和G-MDSC亚群均有类似的升高[15]。以上结果提示在MM荷瘤小鼠体内更易出现MDSC的积累,并且骨髓不仅是MM细胞驻足的部位,也是产生MDSC的部位,这或许也是骨髓促进早期MDSC转化和积累的原因之一。
相关的临床试验也进一步证实,MM患者外周血中的M-MDSC(CD14+ HLA-DRlow/-)数量要比在健康人中明显增高。进一步还发现M-MDSC水平与MM复发呈正相关,与治疗反应的情况呈负相关[16]。最近的一项研究发现,MM患者中不仅存在MDSC的积累,Arg-1、iNOS、ROS和肿瘤坏死因子α(TNF-α)等的表达也相继升高,并且PMN-MDSC中Arg-1表达与MM的进展呈正相关[17]。此外,MDSC和MM细胞可以相互作用和影响,其中MM细胞可通过间充质基质细胞诱导MDSC生成,而MDSC在微环境中为肿瘤的发生发展提供了安全的避风港[16,17,18]。
淋巴瘤起源于淋巴造血系统,主要分为霍奇金淋巴瘤(HL)和非霍奇金淋巴瘤(NHL)。根据其不同的分型,可选用化疗、造血干细胞移植等不同的治疗方案。但近些年的研究表明,肿瘤微环境中存在的Treg细胞、MDSC等会使肿瘤患者的免疫功能下降,减弱这些治疗方法的作用[19]。
因此,为了检测MDSC是否可影响淋巴瘤的免疫环境,Serafini等[20]将小鼠A20B淋巴瘤模型中的CD45.2+ A20-HA-GFP肿瘤细胞静脉注射到BALB/C小鼠体内,28 d后发现该细胞群(CD45.2-/GFP+)高表达CD11b,低表达MHCⅠ类、Ⅱ类分子,同时F4/80、Gr1以及IL-4Rα也有表达,并发现该细胞的表型与小鼠实体瘤模型中MDSC表型一致,另外从功能上也证实了该细胞群就是MDSC,进一步在该肿瘤模型中还发现MDSC可抑制CD8+ T细胞增殖和促进Treg细胞的扩增。
在临床研究中,Azzaoui等[21]通过分析新诊断的66例弥漫大B细胞淋巴瘤(DLBCL)患者发现,DLBCL患者的PMN-MDSC和M-MDSC数量比健康对照组多。此外,高表达的M-MDSC仅在高危患者中发现,而在低危患者并未发现;进一步研究还发现这些患者中IL-10、S100A12和CD274/程序性死亡受体配体1(PD-L1)基因和蛋白表达都增加,因此MDSC的抑制作用有可能是由于IL-10和S100A12的释放以及PD-L1的表达增加所致。Khalifa等[22]对40例B细胞非霍奇金淋巴瘤(B-NHL)患者的研究同样也证实这一观点,并且从这些患者身上移除M-MDSC后,IL-10等因子表达降低,患者体内的T细胞恢复增殖。在一项针对HL患者的研究中发现HL患者中MDSC各亚群数量高于健康人,并且患者经化疗病情缓解后,CD34+ MDSC、M-MDSC和G-MDSC数量均降低[23]。Zhang等[24]通过检测32例结外自然杀伤/T细胞淋巴瘤/与肠病相关的T细胞淋巴瘤(ENKL/EATL)患者的MDSC的功能及其临床意义时发现,ENKL/EATL患者的外周血中CD33+ CD11b+ HLA-DR- MDSC的比例明显高于健康对照组;进一步研究还发现,MDSC除了伴随Arg-1和iNOS表达增加外,还可以促进Th17细胞产生IL-17,IL-17又可以反过来促进MDSC发挥免疫抑制作用。除了在外周循环中发现的MDSC,Bontkes等[25]还在十二指肠中发现了G-MDSC(CD11b+ CD15+ CD33int),这群细胞EATL及其前体病变有关,G-MDSC可能通过抑制T细胞抗肿瘤免疫反应而促进EATL的发展。但在NHL的其他亚型中,如套细胞淋巴瘤或滤泡性淋巴瘤,未发现有关MDSC作用的研究。
白血病是血液系统的恶性疾病,可导致未分化和未成熟的白细胞过量产生,这些白细胞在骨髓、循环系统和髓外部位的功能均存在异常[26]。白血病细胞和MDSC均起源于骨髓,拥有共有的解剖学起源。Pyzer等[27]将TIB-49细胞株经尾静脉注入到C57BL/6小鼠体内后,构建了急性白血病的小鼠模型,发现这些小鼠的骨髓和脾脏中CD11b+ Gr1+ MDSC的比例和数量均明显高于健康小鼠。接下来,在进一步的临床研究中发现,与健康供体相比,AML患者的外周血和骨髓中存在着大量的eMDSC(CD11b+ HLA-DR- CD33+ Lin-);此外,Wang等[28]发现急性髓系白血病(AML)患者的MDSC上高表达了T细胞活化的V域Ig抑制剂(VISTA),它是一种可以介导肿瘤免疫逃逸的负调节剂,研究者利用特异性siRNA沉默VISTA后,减弱了AML中MDSC对CD8+ T细胞的抑制作用。另在一项针对B细胞急性淋巴细胞白血病(B-ALL)的研究中发现,与健康者相比,B-ALL患者的外周血和骨髓中存在G-MDSC(HLA-DR-/low CD11b+ CD33int/high),并且这群G-MDSC与B-ALL的治疗反应(如微小残留等)呈正相关[29]。在针对急性早幼粒细胞白血病(APL)的研究中发现,APL患者体内的白细胞可激活ILC2,促使其分泌IL-13,而IL-13又可诱导M-MDSC(CD33+ CD14+ HLA-DR-)的产生并促进白血病生长,两者相互影响,而经全反式维甲酸(ATRA)治疗的APL患者,ATRA可有效逆转ILC2的活化,进而减少MDSC的产生[30]。在一项针对CML的研究中,Giallongo等[31]指出,与健康供体相比,CML患者中的MDSC(CD11b+ CD33+ CD14- HLA-DR-)数量明显增加,经伊马替尼化疗后,发现CML患者中MDSC的数量可逐渐降至正常水平,且患者的治疗效果更好。
MDS是一组起源于造血干细胞的异质性髓系克隆性疾病,可表现为髓细胞分化和发育异常,进而导致无效造血、血细胞减少,甚至恶性程度进一步增高。另外,MDS被认为是急性白血病多步发病机制中的白血病前状态,其大部分可转化为急性白血病。
在针对MDS的研究中,Kittang等[32]检测了42例新诊断的MDS患者的外周血和骨髓样本中MDSC的数量和功能,发现极低/低风险患者的MDSC数量明显低于高/非常高风险的患者,而且MDSC还能通过产生IL-10、TGF-β、Arg-1等,抑制T细胞的产生,并诱导Treg细胞的生成。此外,研究人员发现在高危MDS患者中,Treg细胞的数量和MDSC的数量呈正相关;进一步研究MDS患者中MDSC表面的骨髓归巢趋化因子受体发现:来自MDS患者的MDSC可促进趋化因子CXCR4和CX3CR1的表达,而这些趋化因子均有助于MDSC向骨髓的迁移;因此,MDSC可调节Treg细胞在MDS体内的扩增,并且MDSC的作用在低风险和高风险MDS中是不同的[32]。Jiang等[33]研究也表明,与健康供体相比,MDS患者骨髓和外周血中的MDSC(Lin- HLA-DR- CD33+)数量增加,并且MDSC与MDS中的CD34+细胞的数量及乳酸脱氢酶的比例呈正相关,这可能表示MDSC与患者的肿瘤负荷有一定关联。
MDSC是一种重要的免疫调节细胞。在MM中,MDSC可能直接或间接与MM细胞相互作用,并且在治疗上,有关报道也指出治疗MM的药物硼替佐米联合地塞米松可降低MDSC产生的Arg-1、iNOS、ROS等细胞因子的表达;唑来膦酸可以通过降低破骨细胞的生成进而减少MDSC的数量。在淋巴瘤中,MDSC可通过抑制T细胞的增殖、减弱T细胞的免疫反应而促进肿瘤发生发展。但是由于临床病例采集相对较少,而且在一些淋巴瘤亚型中缺少相关实验,因此MDSC在淋巴瘤中的临床研究以及在免疫疗法中的作用仍有待进一步完善。我们发现MDSC在白血病的各型中均有出现,而且部分白血病患者在治疗后,MDSC的数量呈下降趋势,因此针对MDSC这一靶点的深入研究有可能为白血病药物的研发提供新的方向。在MDS中MDSC水平的高低与该疾病的恶性程度有关,有可能与MDS的发病机制相关,且来自MDS的MDSC可抑制T细胞功能,并参与诱导Treg细胞的增殖。因此通过抑制MDSC的功能(即通过MDSC耗尽或诱导分化)可能会逆转MDS的免疫抑制环境,进而在MDS中建立新的免疫监视,为MDS的治疗提供新的方向。
针对MDSC在血液系统肿瘤中的研究仍有待进一步补充,其作用和影响途径仍有待进一步完善。MDSC作为新的治疗靶点,或许不仅可以为临床医生提供影响骨髓微环境的相应治疗方案的预见性见解,还可以与其他传统化疗方案结合,调节相应化疗药物剂量,以降低包括MDSC在内的免疫抑制性细胞的作用,改善患者预后。
所有作者均声明不存在利益冲突





















