戴鑫杰 胡 軍 劉 麗

(三峽大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院[宜昌市中心人民醫(yī)院] 肝膽外科， 湖北 宜昌 443003)

胰腺癌是我國最常見的消化系統(tǒng)腫瘤之一，其早期特異性診斷指標難尋，預(yù)后極差，大多患者發(fā)現(xiàn)時已是中晚期。研究表明，胰腺癌腫瘤微環(huán)境對胰腺癌發(fā)生發(fā)展具有重要作用[1]。在胰腺癌腫瘤微環(huán)境中，骨髓來源抑制性細胞在促進腫瘤發(fā)展、轉(zhuǎn)移、免疫抑制等方面發(fā)揮重要作用。骨髓源性抑制細胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)包括單核細胞骨髓源性抑制細胞(mononuclear myeloid-derived suppressor cells, M-MDSCs)、粒細胞骨髓源性抑制細胞(granulocyte myeloid-derived suppressor cells, G-MDSCs)或多形核骨髓源性抑制細胞(polymorphonuclear myeloid-derived suppressor cells, PMN-MDSCs)及纖維細胞骨髓源性抑制細胞(fibrocytic myeloid-derived suppressor cells, F-MDSCs)等亞群，其中M-MDSCs和G-MDSCs亞群較為常見。這兩個亞群的MDSCs免疫抑制機制不同。G-MDSCs主要通過抗原特異性方法產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species，ROS)來抑制T細胞反應(yīng)；M-MDSCs通過產(chǎn)生大量的NO、精氨酸酶-1(arginase-1，Arg-1)和免疫抑制細胞因子如白介素-10(interleukin，IL-10)來抑制抗原特異性和非特異性T細胞反應(yīng)[2]。其中，M-MDSCs比G-MDSCs具有更高的抑制活性。另外，F(xiàn)-MDSCs通過產(chǎn)生哚胺氧化酶(indoleamine oxidase，IDO)抑制T細胞增殖，促進Treg細胞擴張從而抑制免疫[3]。

1 MDSCs在腫瘤微環(huán)境中的轉(zhuǎn)移機制

在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中，腫瘤轉(zhuǎn)移是導(dǎo)致患者最終死亡的重要原因。seed-and-soil學(xué)說認為，腫瘤微環(huán)境是惡性腫瘤生長繁育的土壤，腫瘤可以汲取腫瘤微環(huán)境中的營養(yǎng)，從而促進腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移[4]。腫瘤轉(zhuǎn)移的器官偏好模式是轉(zhuǎn)移腫瘤細胞“種子”和腫瘤微環(huán)境“土壤”之間的相互作用。事實上，目前用于治療人類腫瘤的許多一線治療方案都是針對腫瘤細胞設(shè)計的。

研究發(fā)現(xiàn)，在腫瘤向遠處轉(zhuǎn)移擴散之前，就可在小鼠的肺中檢測到MDSCs[5]。MDSCs已被證明在腫瘤進展中發(fā)揮多效性作用，MDSCs可以在腫瘤中擴增，通過胰腺癌腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制機制形成腫瘤免疫逃逸，促進腫瘤生長和轉(zhuǎn)移[6]。研究表明，MDSCs是多形核細胞(polymorphonucler，PMN)形成的關(guān)鍵因素[6]。在乳腺癌模型小鼠中，MDSCs聚集在PMN中，并通過產(chǎn)生ROS和Arg-1抑制細胞毒性CD8+T細胞和NK細胞[7]。在胰腺癌腫瘤微環(huán)境中，MDSCs對嗜中性粒細胞形成和進化具有多重作用，從誘導(dǎo)血管滲漏和細胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)重塑，到腫瘤微環(huán)境產(chǎn)生免疫抑制效應(yīng)進而抑制淋巴系統(tǒng)對腫瘤殺傷和防護，促進了胰腺癌在微環(huán)境中的發(fā)展和轉(zhuǎn)移[7]。

1.1 PMN形成轉(zhuǎn)移前微環(huán)境

在腫瘤微環(huán)境的轉(zhuǎn)移學(xué)說中，轉(zhuǎn)移性腫瘤細胞到達靶器官之前會在遠處形成支持性PMN從而促進腫瘤細胞向靶器官的擴散，因此PMN促進腫瘤轉(zhuǎn)移的形成已被認為是腫瘤微環(huán)境轉(zhuǎn)移開始的新模式[8]。許多因素參與PMN形成腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，包括來自不同譜系的細胞、血流、可溶性因子、細胞外基質(zhì)和信號分子，可為腫瘤的沉降和生長提供生態(tài)位。

Rosandra等[9]在2005年首次證明PMN可通過調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境促進腫瘤轉(zhuǎn)移。首先，腫瘤分泌因子、手術(shù)、感染和衰老改變血流和血管滲漏，而且促進骨髓來源干細胞(bone marrow-derived cells，BMDCs)的激活和招募[10]。第二，常駐細胞的生物學(xué)行為發(fā)生改變，PMN中的ECM被重塑[11]。第三，建立了一個具有炎癥、免疫抑制和凝血功能紊亂的微環(huán)境，有利于腫瘤細胞的安定和生存。通過PMN形成腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，MDSCs將會通過PMN形成的腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境促進腫瘤的轉(zhuǎn)移，并且通過MDSCs的免疫抑制能力促進腫瘤的發(fā)展。

1.2 MDSCs的積累和擴增

腫瘤微環(huán)境中存在多種因子可調(diào)節(jié)MDSCs的聚集和擴增，包括粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF)、IL、血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)、腫瘤趨化分子、前列腺素E2/環(huán)氧酶2和干擾素-γ等[12]。研究表明，MDSCs可通過GM-CSF、VEGF、IL-6、IL-1β和趨化因子配體2(chemokine C-C motif ligand 2，CCL2)等因子和腫瘤外泌體的作用使MDSCs浸潤到PMN形成的腫瘤向靶器官轉(zhuǎn)移前的微環(huán)境，另外CCL9、S100A8/9蛋白、骨膜蛋白和miRNA-9影響MDSCs積累和激活[12]。正是這些可溶性因子的共同作用，促使MDSCs成功聚集并浸潤PMN，在靶器官中形成腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，并促進了胰腺癌的轉(zhuǎn)移。

1.3 趨化因子促進腫瘤的發(fā)展和轉(zhuǎn)移

腫瘤和間質(zhì)細胞分泌的趨化因子是影響MDSCs在PMN形成的腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中遷移和激活的主要成分。研究顯示，消化系統(tǒng)腫瘤細胞分泌VEGF刺激腫瘤相關(guān)巨噬細胞(tumor-associated macrophages，TAMs)產(chǎn)生趨化因子配體1(chemokine ligand 1，CXCL1)，將趨化因子受體2(chemokine receptor 2，CXCR2)和MDSCs招募到肝臟組織，累積的MDSCs促進PMN的形成并最終促進腫瘤轉(zhuǎn)移[13]。

CCL2也被稱為單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1，MCP1)。在小鼠肝臟腫瘤模型中，腫瘤相關(guān)成纖維細胞(cancer-associated fibroblasts，CAFs)分泌的CCL2通過CXCR2誘導(dǎo)MDSCs動員和遷移到PMN形成的腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中[14]。在黑色素瘤小鼠中CCL12促進M-MDSCs遷移至前肺，并在腫瘤細胞到達之前增加IL-1β和E-選擇素的表達，促進腫瘤細胞的轉(zhuǎn)移和生長[15]。此外，CCL9也是支持MDSC招募到PMN的重要因素。在結(jié)直腸癌中，來自腫瘤上皮的CCL9通過趨化因子受體1(chemokine C-C motif receptor，CCR1)招募未成熟的髓細胞，從而促進腫瘤侵襲[16]。在黑素瘤和肺癌小鼠中，轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)通過p38調(diào)控MDSCs中CCL9的表達，CCL9/CCR1通過自分泌作用減少細胞凋亡進而影響MDSC的存活[17]。此外，CCL9增加了腫瘤細胞中磷酸化蛋白激酶B和B細胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)的水平，從而促進PMN在靶器官中形成腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境，并幫助新到達轉(zhuǎn)移前微環(huán)境中腫瘤細胞的存活[18]。研究表明，胰腺癌細胞能分泌CCL25，在基質(zhì)凝膠侵襲實驗中，CCL25誘導(dǎo)侵襲的胰腺癌細胞數(shù)量增加，而CCR9中和抗體則可抑制CCL25誘導(dǎo)的腫瘤細胞侵襲[19]。這表明，胰腺癌細胞釋放的CCL25/CCR9增加了胰腺癌細胞的侵襲能力。

值得注意的是，原發(fā)腫瘤也通過細胞因子或外泌體的分泌增強祖B細胞(pro-B cell)對PMN的動員，這些祖細胞可以進一步分化為MDSCs[20]。因此，這些由腫瘤細胞和間質(zhì)細胞分泌的趨化因子通過多種途徑影響PMN和MDSCs，最終促進腫瘤的轉(zhuǎn)移和發(fā)展。

2 MDSCs通過胰腺癌在腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制機制促進胰腺癌的轉(zhuǎn)移和發(fā)展

2.1 MDSCs與胰腺癌的聯(lián)系與進展

研究表明膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(glial cell line-derived neurotrophic factor，GDNF)可以誘導(dǎo)胰腺導(dǎo)管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma，PDAC)中嗜神經(jīng)侵襲(perineural invasion，PNI)的發(fā)生[21]。腫瘤微環(huán)境中TAMs與PNI的形成有關(guān)。在腫瘤微環(huán)境中，TAM增多通常導(dǎo)致PDAC預(yù)后不良；而在已確診的PDAC腫瘤細胞中可發(fā)現(xiàn)MDSCs的數(shù)量明顯增多，暗示著MDSCs參與了PDAC的發(fā)展；同時由于PNI的作用，PDAC腫瘤組織的附近神經(jīng)中均發(fā)現(xiàn)較多的MDSCs，但在正常胰腺組織中未發(fā)現(xiàn)該群細胞[22]。說明MDSCs確實參與了胰腺導(dǎo)管腺癌的進展。

2.2 MDSCs在胰腺癌腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制機制

目前胰腺癌靶向治療的難點在于其腫瘤微環(huán)境中的免疫逃逸功能，這是由MDSCs在腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制功能形成的，其中重要的免疫抑制機制包括以下6個方面。

2.2.1 誘導(dǎo)免疫抑制細胞

MDSCs可以通過干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)和IL-10，在體內(nèi)誘導(dǎo)FoxP3+Treg細胞的生成，從而抑制腫瘤微環(huán)境中的免疫應(yīng)答[23]。自肝細胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)患者中分離的CD14+HLA-DRlow-髓源性抑制細胞，與自身T細胞共培養(yǎng)后，可誘導(dǎo)生成CD4+CD25+Foxp3+Treg細胞[24]。同時，在可移植的黑色素瘤小鼠模型中，Treg細胞通過誘導(dǎo)B7家族成員產(chǎn)生IL-10，促進免疫調(diào)節(jié)配體表達，從而激活MDSCs[25]。M-MDSCs在髓內(nèi)產(chǎn)生的CCL3、CCL4和CCL5可幫助招募CCR5和Treg細胞，促進腫瘤微環(huán)境的免疫抑制作用[26]。

2.2.2 阻礙淋巴細胞歸巢

在脾臟中MDSCs通過接觸依賴的轉(zhuǎn)錄后機制誘導(dǎo)L-選擇素的丟失，L-選擇素的下調(diào)使CD4+T和CD8+T細胞以及B細胞的作用下降，淋巴結(jié)中CD8+T細胞的歸巢和抗原依賴性激活減少，降低淋巴細胞活性[27]。MDSCs阻止了T細胞浸潤，妨礙了淋巴細胞的歸巢，從而發(fā)揮免疫抑制作用[28]。

2.2.3 活性氧殺死免疫細胞，降低對腫瘤的免疫能力

MDSCs分泌ROS的主要途徑是通過還原型輔酶Ⅱ(reduced form of nicotinamide-adenine dinucleotide phosphate，NADPH)的氧化酶亞型(NOX1、NOX2、NOX3和NOX4)將電子從NADPH轉(zhuǎn)移到氧，產(chǎn)生超氧自由基[29]。其中，超氧陰離子、羥基自由基、過氧化氫和單態(tài)氧是ROS的幾種主要表現(xiàn)形態(tài)。MDSCs分泌的活性氧(ROS)，對大多數(shù)細胞都有毒性，在腫瘤微環(huán)境中可以殺滅CD4+T和CD8+T細胞，使機體對腫瘤的免疫能力下降。研究表明，過氧化氫酶可以抑制ROS的產(chǎn)生，削弱體外MDSCs的免疫抑制作用[30]。在缺乏NOX2的小鼠中，MDSCs分泌的ROS較少，因此它的免疫抑制能力也較低[31]。ROS除了對腫瘤靶向免疫細胞有直接毒性作用外，其在腫瘤微環(huán)境中還可以促進MDSCs的擴張[30]。

2.2.4 消耗精氨酸降低免疫能力

MDSCs可以消耗T細胞的代謝產(chǎn)物來降低免疫系統(tǒng)中代謝產(chǎn)物和相關(guān)因子的功能，比如對哺乳動物免疫系統(tǒng)功能至關(guān)重要的精氨酸。在腫瘤微環(huán)境中，MDSCs表達生成四種酶，分別為一氧化氮合成酶(NOS1, NOS2和NOS3)、精氨酸酶(ARG-1和ARG-2)、精氨酸甘氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和精氨酸脫羧酶。其中，精氨酸是MDSCs表達的四種不同酶的底物，MDSCs可以通過生成這四種酶來消耗精氨酸。NOS催化精氨酸轉(zhuǎn)化為NO和瓜氨酸，而精氨酸酶又可以促進精氨酸在鳥氨酸循環(huán)中生成尿素來消耗精氨酸。MDSCs中精氨酸酶的上調(diào)不僅抑制T細胞的功能，而且可以誘導(dǎo)細胞外基質(zhì)的組分生成，從而促進組織再生和腫瘤生長[32]。

2.2.5 調(diào)節(jié)腺苷代謝酶的表達

MDSCs可以通過三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)生成腺苷的機制抑制T細胞功能[33]。E-NTPDase1(CD39)能將釋放到細胞外基質(zhì)中的ATP轉(zhuǎn)化成AMP，后者在體外被5’-核苷酸酶去磷酸化形成腺苷。細胞外腺苷可通過阻斷Zap70、ERK和Akt的磷酸化，降低活化T細胞上的效應(yīng)分子如CD95L、穿孔素、IFN-γ、TNF-α和CD25的表達，進而抑制幼稚T細胞成熟[33]。

2.2.6 PD-L1抑制免疫功能

PD-L1可以抑制T細胞的激活，介導(dǎo)腫瘤微環(huán)境中腫瘤細胞的免疫逃逸。在MDSCs中，PD-L1是一種有效的免疫抑制介質(zhì)。在腫瘤患者和荷瘤小鼠中PD-L1表達增加，并且腫瘤相關(guān)的PMN-MDSCs比正常無腫瘤患者體內(nèi)MDSCs表達更高水平的PD-L1[34]。研究顯示，在接受易普利姆瑪治療的黑色素瘤患者中，PMN-MDSCs中PD-L1的表達明顯下降，而在接受易普利姆瑪治療的患者阻斷CTLA-4之前，患者體內(nèi)的粒細胞性骨髓源性抑制細胞(granulocytic myeloid-derived suppressor cells，G-MDSCs)與效應(yīng)T細胞上表達的PD-1結(jié)合，參與了MDSC介導(dǎo)的T細胞反應(yīng)性抑制，形成了腫瘤的免疫抑制效應(yīng)。因此，低水平MDSCs的晚期黑色素瘤患者預(yù)后更好[35]。也表明MDSCs可以作為腫瘤免疫抑制劑治療效果預(yù)測的生物標志物。

3 針對MDSCs的治療

對于胰腺癌分期較早的患者實行手術(shù)治療，已經(jīng)進入晚期的手術(shù)預(yù)后較差，較多患者不得不選擇保守治療。如今，對于胰腺癌的免疫治療越來越受到重視。針對MDSCs的靶向治療旨在耗盡胰腺癌微環(huán)境中的MDSCs、抑制MDSCs在胰腺癌微環(huán)境中的免疫抑制能力和阻止MDSCs在PMN的作用下提前形成腫瘤轉(zhuǎn)移前微環(huán)境[36]。通過針對MDSCs的靶向治療，減弱胰腺癌在腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制能力，從而破壞腫瘤微環(huán)境中腫瘤的免疫逃逸，提高免疫治療對胰腺癌的治愈率并改善患者預(yù)后[37]。

4 小結(jié)

胰腺癌在腫瘤微環(huán)境中MDSCs可以抑制治療藥物和人體自身的免疫功能而實現(xiàn)胰腺癌的免疫逃逸。雖然胰腺癌中復(fù)雜的腫瘤微環(huán)境和其特殊的免疫逃逸功能還未被完全知曉，但基于MDSCs在胰腺癌腫瘤微環(huán)境中重要的免疫抑制作用，進一步探索胰腺癌免疫逃逸的發(fā)生機制，可能為胰腺癌的治療帶來新希望。