王柔嘉,常春康
(上海交通大學(xué)附屬第六人民醫(yī)院血液科,上海 200233)
骨髓增生異常綜合征 (myelodysplastic syndrome,MDS)是一組起源于造血干細胞的異質(zhì)性髓系克隆性疾病,其特點是髓系細胞發(fā)育異常,表現(xiàn)為無效造血、難治性血細胞減少,及向急性髓細胞性白血?。╝cute myelogenous leukemia,AML)轉(zhuǎn)化的高風(fēng)險。北美癌癥登記協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示,2001 年至2003 年,美國的MDS 平均年發(fā)病率約為3.4/10 萬,且在這3 年中其發(fā)病率呈逐年上升;2004 年,其年發(fā)病率升至3.8/10 萬,基本接近AML 的發(fā)病率,使得MDS 成為血液腫瘤中比較常見的疾病[1];至2010 年,美國經(jīng)年齡調(diào)整后的MDS發(fā)病率達到高峰,為5.6/10 萬,但其在2015 年降至4.1/10 萬[2]。
因MDS 具有異質(zhì)性,故其診斷和分型標(biāo)準(zhǔn)不斷被修正。MDS 危險分層系統(tǒng)包括1997 年提出的MDS 國際預(yù)后積分系統(tǒng)(international prostate symptom score,IPSS)和2011 年修訂的世界衛(wèi)生組織分型預(yù)后積分系統(tǒng) (World Health Organization classification-based prognostic scoring system,WPSS)[3]。臨床醫(yī)師依據(jù)積分系統(tǒng)將患者分為低、中、高危,同時結(jié)合患者的年齡、體能、依從性等情況,綜合選擇治療方案。低危MDS患者以支持治療為主,包括成分輸血、造血因子治療和免疫調(diào)節(jié)劑,也可用去甲基化藥物治療;高危MDS 患者可采用去甲基化藥物、強化化療及造血干細胞移植治療??梢姡瑢颊哌M行精確的危險分層,綜合評估病情,顯得尤為重要。
調(diào)節(jié)性T 細胞(regulatory T cell,Treg 細胞)是CD4+T 細胞中一類表達CD25 分子[白細胞介素(interleukin,IL)-2 受體a 鏈]的亞群,去除該群細胞可誘導(dǎo)自身免疫病的產(chǎn)生[4]。研究發(fā)現(xiàn),Treg 細胞在維持自身免疫耐受、T 細胞穩(wěn)定,預(yù)防自身免疫病、移植物抗宿主病等方面都起著重要作用。Treg細胞的數(shù)量和功能異常是人類自身免疫病及其他炎性疾病發(fā)病的重要原因之一。既往對MDS 發(fā)病機制的研究顯示,低危MDS 患者自身抗體的檢出率高于高危MDS 患者,提示低危MDS 患者可能存在自身免疫異常。因為Treg 細胞表達可能與低危MDS 發(fā)病相關(guān),對MDS 患者危險分層有一定提示作用,本文將對其在MDS 危險分層中的研究進展進行綜述。
Treg 細胞是一類控制自身免疫反應(yīng)的T 淋巴細胞亞群,其免疫表型為CD4+CD127-CD25+Foxp3+,占外周血T 淋巴細胞的5%~10%,F(xiàn)oxp3 是其特異性標(biāo)志物。由于Foxp3為轉(zhuǎn)錄因子,故Treg 細胞具有較強的免疫調(diào)節(jié)功能,可抑制免疫細胞的增殖、活化,維持機體的免疫耐受。
Treg 細胞按來源分,可分為天然型調(diào)節(jié)性T 細胞(natural Treg cell,nTreg 細胞) 和誘導(dǎo)型調(diào)節(jié)性T 細胞(induced Treg cell,iTreg 細胞),分別來源于2 種不同的途徑。nTreg 細胞源于胸腺,可識別自身抗原,與自身抗原具有高親和力。在CD28/B7 及IL-2 共同刺激作用下,nTreg 細胞可促使Foxp3 的表達水平上升,產(chǎn)生較強的抗原特異性免疫抑制[5]。而iTreg 細胞來源于外周血,由外周血中初始T 淋巴細胞在IL-2 及轉(zhuǎn)化生長因子β 共刺激作用下分化產(chǎn)生[5]。nTreg 細胞主要存在于淋巴器官中,而iTreg 細胞可遷移至炎癥部位,從而終止免疫反應(yīng),防止自身免疫反應(yīng)的發(fā)生。iTreg 細胞與nTreg 細胞共同作用,維持著機體免疫穩(wěn)態(tài)。
最近的研究發(fā)現(xiàn),Treg 細胞可經(jīng)多種途徑介導(dǎo)機體的免疫抑制。①Treg 細胞可分泌具有免疫抑制作用的細胞因子,如IL-10、IL-35 和轉(zhuǎn)化生長因子β,來發(fā)揮其調(diào)節(jié)作用;②Treg細胞可產(chǎn)生顆粒酶B,后者可經(jīng)胱天蛋白酶依賴機制或獨立機制誘導(dǎo)靶細胞凋亡[6];③Treg 細胞可增加效應(yīng)T 細胞中環(huán)磷酸腺苷的水平,導(dǎo)致靶細胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷水平升高[7];④Treg 細胞可下調(diào)CD80 和CD86 的水平,抑制樹突細胞的成熟和功能。
MDS 是一類以無效造血為特征的造血系統(tǒng)克隆性疾病,該病患者伴有不同程度血細胞減少和白血病進展風(fēng)險[8]。在該疾病發(fā)生、發(fā)展的過程中,骨髓干細胞克隆性細胞遺傳學(xué)異常和骨髓微環(huán)境改變共同導(dǎo)致了異型克隆的產(chǎn)生和優(yōu)勢累積[9]。此外,多種免疫機制的異常也導(dǎo)致了MDS 造血系統(tǒng)的改變。既往研究提示,骨髓基質(zhì)中的細胞毒性T 淋巴細胞(cytotoxic T lymphocyte,CTL)和自然殺傷細胞(natural killer cell,NK 細胞)效應(yīng)因子作用于紅系及粒系祖細胞,產(chǎn)生免疫耐受缺陷,導(dǎo)致骨髓微環(huán)境發(fā)生變化,促進炎癥細胞的活動[10]。
相對于正常人,未治療的低危及中危-1 MDS 患者骨髓及外周血中的Treg 細胞數(shù)量減少[11],而在疾病發(fā)生進展后,患者骨髓及外周血中Treg 細胞數(shù)量明顯增加;低?;颊哌M展為高?;颊?,在化療后,隨著患者腫瘤負荷的降低,其Treg 細胞數(shù)量也降低。此外,在低危及中危-1 MDS 患者中,Treg 細胞的免疫抑制功能及基于CXCL12/CXCR4 軸的骨髓轉(zhuǎn)運功能均明顯受損。在未治療的中危-2 及高危MDS 患者中,Treg 細胞的數(shù)量正常甚至升高,且表現(xiàn)出正常的免疫抑制功能和遷移特性[11],這與Treg 細胞在許多實體腫瘤或其他造血系統(tǒng)腫瘤中的數(shù)量及功能變化表現(xiàn)一致[12]。
因此,可在患者診斷為MDS 后,采用流式細胞術(shù)即時測定其外周血中Ki-67 陽性的Treg 細胞數(shù)量,評估其Treg 細胞擴增水平,同時在治療后定期隨訪該項指標(biāo),可動態(tài)評估患者的病情進展情況和治療效果。
不同危險分層的MDS 患者,其Treg 細胞表達水平不同,協(xié)助分層后,相對應(yīng)治療方法也不同。與晚期腫瘤中發(fā)生腫瘤細胞擴散時相同,高危MDS 患者的Treg 細胞數(shù)量增加,而這些Treg 細胞被認為可抑制CTL 抵抗惡性克隆的作用,故Treg 數(shù)量增加會促進包括白血病轉(zhuǎn)化在內(nèi)的疾病進展,提示預(yù)后不良。部分研究顯示,高危MDS 患者中增加的Treg 細胞主要是強免疫抑制的效應(yīng)性Treg (CD4+CD45RACD25brightFoxp3brightTregs,eTreg)細胞[13]。阿扎胞苷可減少循環(huán)中的eTreg 細胞數(shù)量,調(diào)節(jié)其生物學(xué)特性[14],與非eTreg 細胞相比,其作用的eTreg 細胞高表達Foxp3,且有更強的免疫抑制功能。在低危MDS 中,Treg 細胞來自MDS 克隆,其抑制功能受損,CD8+CTL 細胞的激活與Treg 細胞的數(shù)量減少及功能受損有關(guān)。
Treg 細胞按分化程度,可分為初始Treg 細胞、中心記憶型Treg 細胞和效應(yīng)記憶型Treg 細胞。大多數(shù)健康個體外周Treg 細胞表現(xiàn)為中心記憶型Treg (CD3+CD4+FOXP3+CD25+CD127dimCD27+CD45RA-)細胞,而多數(shù)高危MDS 患者中主要為初始Treg 細胞[12]。少數(shù)高危MDS 患者的Treg 細胞主要為效應(yīng)記憶型Treg (CD3+CD4+FOXP3+CD25+CD127dimCD27+CD45RA-),這部分患者的總生存率較其他表型顯著下降。多種抗原及細胞因子可能參與了MDS 患者Treg 細胞的調(diào)節(jié)。
1.腫瘤相關(guān)抗原(tumor-associated antigen,TAA):中危-2及高危MDS 患者的Treg 細胞擴增可能與TAA 相關(guān)。TAA 可誘導(dǎo)Treg 克隆的產(chǎn)生,而腫瘤特異性Treg 細胞能有效抑制TAA 相關(guān)特異性免疫反應(yīng)[15]。高危MDS 患者在治療后腫瘤負荷減少,其Treg 數(shù)量急劇下降,而腫瘤復(fù)發(fā)后,則其Treg數(shù)量再次升高,也證實MDS 進展后腫瘤抗原特異性Treg 細胞擴增。由于原有惡性克隆不受控制的增長,大量腫瘤缺乏抗原表達,擴增后的Treg 細胞與新的TAA 特異性克隆相關(guān),其免疫抑制功能未受損。與此同時,腫瘤壞死因子α 在MDS早期患者中過度表達,但隨著疾病的進展,其表達量逐步下降[16]。因此,TAA 主要涉及高危MDS 患者體內(nèi)Treg 細胞的調(diào)節(jié)。與低危MDS 患者不同的是,高危MDS 患者的Treg 細胞數(shù)量增加提示惡性克隆的大量增加,而非免疫功能的改變。
2.CXCL12/CXCR4 軸:在MDS 低?;颊咧?,Treg 細胞不僅免疫抑制功能減弱,其骨髓歸巢能力也相應(yīng)受損。與正常人及高危MDS 患者相比,低危MDS 患者的Treg 細胞基于CXCL12/CXCR4 軸的趨化作用減弱,因此骨髓歸巢受阻[17]。造成這種現(xiàn)象的潛在原因是,低危MDS 患者中Treg 細胞表達CXCR4 減少,但CXCL12 表達正常。在另一種自身免疫異常疾病——系統(tǒng)性紅斑狼瘡中也可觀察到類似現(xiàn)象,因此推測,CXCR4 表達下降可能與慢性體內(nèi)刺激的積累使免疫系統(tǒng)始終處于激活狀態(tài)相關(guān)[18],且在高危MDS 患者中,擴增的Treg 細胞主要由初始T 細胞轉(zhuǎn)化而來[19]。由于CXCR4 在初始T 細胞中的表達明顯高于記憶T 細胞 (包括中心記憶型和效應(yīng)記憶型),故在高危MDS 患者中CXCR4 表達升高,基于CXCL12/CXCR4 軸的趨化作用未減弱,Treg 細胞骨髓歸巢能力未受阻[20]。因此,在低危MDS 患者中,CXCL12/CXCR4 軸只影響Treg 細胞的骨髓歸巢能力,但不影響其數(shù)量及免疫抑制功能。
3.干擾素調(diào)節(jié)因子-1(interferon regulatory factor 1,IRF-1):IRF-1 是干擾素轉(zhuǎn)錄激活因子,其誘導(dǎo)基因與foxp3 表達相關(guān)[21]。IRF-1 作為腫瘤抑制因子,其功能失活可減輕MDS中存在的自身免疫異常,但同時有促進MDS 和白血病發(fā)生的風(fēng)險[22]。在小鼠模型中,IRF-1 可直接抑制Foxp3 表達,是nTreg 細胞的負性調(diào)節(jié)因子,特異性調(diào)節(jié)免疫耐受,但其對iTreg 細胞沒有調(diào)節(jié)作用[21]。在MDS 低?;颊咧?,Treg 細胞抑制功能受損,可能與IRF-1 過度表達所致的持續(xù)性異常炎癥反應(yīng)相關(guān)。
4.T 細胞免疫球蛋白和黏蛋白域(T cell immunoglobulin and mucin domainprotein,TIM)-3:TIM 是免疫球蛋白超家族的一員。該家族由TIM-1、TIM-3、TIM-4 組成,編碼該蛋白的基因組位于5q33.2。TIM-3 在輔助性T 細胞1(helper T cell 1,Th1)中表達最多,在Treg 細胞中其也有表達[23]。體外研究表明,TIM-3 可以上調(diào)Treg 細胞Foxp3 mRNA 的表達以及促使Treg 細胞向效應(yīng)記憶型Treg 細胞分化,而IL-10 和IL-1R可降低Th1 對Treg 細胞免疫抑制功能[24]。與之相反的是,TIM-3+Treg 細胞上調(diào)IL-10 mRNA,下調(diào)IL-2,阻斷TIM-3受體與TIM-3 間的相互作用,使Treg 細胞免疫抑制功能下降。
TIM-3 的主要作用是抑制T 細胞的活化、增殖,減少正向調(diào)控免疫應(yīng)答的細胞因子產(chǎn)生,在抗腫瘤的免疫過程中發(fā)揮負調(diào)控作用,使腫瘤細胞發(fā)生免疫逃逸,有利于腫瘤在原位點向組織深層侵襲。相對于程序性細胞死亡受體1(programmed cell death protein 1,PD-1)和細胞毒性T 淋巴細胞相關(guān)蛋白4 (cytotoxic T lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4) 等,TIM-3 在T 細胞抗原受體的信號調(diào)節(jié)位點并不依賴免疫受體酪氨酸抑制基序,所以應(yīng)用TIM-3 作為治療靶點時,可以減少藥物對正常組織和免疫效應(yīng)分子的傷害,使治療更精準(zhǔn)[25]。因此,對MDS 低?;颊?,使用TIM-3 靶向藥物治療,在減弱體內(nèi)異常激活的炎癥反應(yīng)的同時,可減少藥物不良反應(yīng),但仍需警惕、預(yù)防新生腫瘤。
5.輔助性T 細胞17 (helper T cell 17,Th17):Treg 細胞與Th17 擁有共同的信號通路,具有相當(dāng)大的發(fā)育可塑性[26]。無論在體內(nèi)還是體外,Treg 細胞都能被重新編輯分化為Th17[27]。既往研究已證實存在Foxp3+、IL-17+雙陽性細胞,該群細胞同時具備Treg 細胞和Th17 的特征[28]。
既往研究在眾多人類腫瘤中發(fā)現(xiàn),Th17 可隨著腫瘤的發(fā)生在局部進一步積累,介導(dǎo)抗腫瘤或促腫瘤效應(yīng)[29]。導(dǎo)致Th17 局部擴增的可能機制是,Treg 細胞暴露于腫瘤細胞產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)中,使其向Th17 轉(zhuǎn)化增加[30]。在高危MDS 患者的骨髓中,擁有完整功能的Th17 大量擴增,F(xiàn)oxp3+Th17+細胞發(fā)生平行擴增,則可能是由于初始Treg 細胞向Th17 發(fā)生活躍轉(zhuǎn)變,獲得了分泌IL-17 的特性[27]。在MDS 腫瘤微環(huán)境中,Treg 細胞、Th17 的擴增和相互作用決定了其抗白血病效應(yīng)。Foxp3+IL-17+細胞保留了Treg 細胞的功能,可能對CTL抗白血病效應(yīng)有異常抑制作用。
在低危MDS 患者中,Th17 產(chǎn)生IL-21 和IL-22 的能力大大降低,而隨著疾病的進展,Th17 產(chǎn)生IL-21 和IL-22 功能逐步增強,提示低危MDS 患者的Treg/Th17 軸調(diào)節(jié)功能明顯受損。既往多發(fā)性骨髓瘤研究中發(fā)現(xiàn),IL-21 和IL-22 可直接促進腫瘤生長,或經(jīng)間接抑制抗腫瘤反應(yīng)從而促進腫瘤生長[31]。因此,高危MDS 患者的Th17 表達升高或Foxp3+IL-17+細胞擴增,可能導(dǎo)致白血病克隆的免疫逃逸。
總之,Treg/Th17 軸有輔助MDS 患者危險分層的作用。在低危MDS 患者中Treg/Th17 軸僅有調(diào)節(jié)功能受損;而在高?;颊咧?,除了調(diào)節(jié)功能受損,初始Treg 細胞向Th17 發(fā)生活躍轉(zhuǎn)變,使得Treg/Th17 軸有了明顯改變,Treg 細胞數(shù)明顯減少,Th17 細胞數(shù)大量擴增,促進腫瘤細胞生長。
6.CTL:在低危MDS 患者中,Treg 細胞優(yōu)先調(diào)節(jié)CTL 細胞的增殖和激活。Treg 細胞升高和B 細胞前體降低是低危MDS 患者預(yù)后不良的獨立危險因素,低Treg 細胞水平者往往存在CTL 細胞高水平,白血病進展風(fēng)險下降(中位無進展生存期6.1 比1.9),總生存期和無進展生存期較長[32]。因此,CTL 高水平可作為MDS 患者低危的分層依據(jù)。
10%~30%的MDS 患者可出現(xiàn)自身免疫病相關(guān)的癥狀,其中較常見有靜脈炎、血清陰性的多發(fā)性關(guān)節(jié)炎和特定的皮膚病變(Sweet’s 綜合征、壞疽性膿皮?。33]。既往研究顯示,低危或高危的單純MDS 患者,其Treg 細胞表達數(shù)量均明顯高于合并自身免疫病的患者[34]。
總之,在低危MDS 患者中,Treg 細胞的免疫抑制功能受損,其骨髓歸巢能力下降,最終導(dǎo)致自身免疫異常(尤其是針對發(fā)育不良克隆產(chǎn)生的自身免疫反應(yīng))和骨髓衰竭。與之相反,高危MDS 患者的骨髓及外周血中Treg 細胞數(shù)量均明顯增加,且保持正常的免疫抑制和移行能力,導(dǎo)致機體免疫監(jiān)測下降,有利于白血病克隆逃逸。Treg 細胞的功能和動力學(xué)改變可能是預(yù)測MDS 進展的重要手段。未來研究者應(yīng)對更多的患者進行相關(guān)研究,將其更好地應(yīng)用于臨床診治工作。