20世纪80年代，人们发现了一类具有免疫抑制功能的骨髓细胞。一系列的研究表明，这些细胞在体外和体内都具有很高抑制免疫反应的潜力，并且参与肿瘤逃逸机制。为了更清晰地反映这些细胞的起源和功能，2007年，GABRILOVICH等[1]建议将其命名为髓源抑制性细胞（myeloid-derived suppressor cells,MDSCs）。

MDSCs是一类未成熟、异质性的细胞群，包括髓系前体细胞、不成熟的粒细胞、单核巨噬细胞、树突状细胞（dendritic cell,DC）等[1]。当机体患有肿瘤时，MDSCs可以积聚在荷瘤动物的骨髓、脾脏、肿瘤组织、外周血中以及肿瘤患者的外周血和肿瘤组织中[2,3,4]。近年来，人们发现肝脏也是MDSCs扩增和归巢的器官，并且只要小鼠处于荷瘤状态，即使肝脏没有肿瘤存在，肝脏MDSCs数量仍会增多[2,3]。肝癌患者的外周血和肿瘤中MDSCs的数量也明显增多。但是，大多数经过治疗的患者体内循环MDSCs的数量明显减少，说明MDSCs与肝癌的发生发展以及患者的愈后具有一定的相关性[5]。

1、MDSCs的亚群、表型及功能

由于MDSCs的异质性使其表型多而复杂，根据其形态、表面标志物以及免疫抑制功能形成机制的不同分为单核细胞样亚群M-MDSCs和多形核/粒细胞亚群PMN/G-MDSCs[6]。小鼠MDSCs的表型为Gr-1+CD11b+，可分为单核细胞样亚群（M-MDSCs）和粒细胞样亚群（G-MDSCs）。M-MDSCs表型为CD11b+Ly6G-Ly6Chigh,G-MDSCs表型为CD11b+Ly6G+Ly6Clow。人类MDSCs的表型还未明确，在不同疾病中，MDSCs的表型不尽相同。人类M-MDSCs表型多为CD14+和HLA-DR-/low，而PMN/G-MDSCs表型大多指CD11b+和CD15+或CD66b+[7,8]。近年来还发现了少数具有集落形成活性的人类骨髓祖细胞和前体细胞，称为早期MDSCs(e-MDSCs）。该亚型含有较多未成熟的祖细胞，具有集落形成和分化为MD-SCs及其他骨髓前体细胞的功能。但目前，还没有关于e-MDSCs在肝癌中作用的数据[9]。

研究表明，PMN/G-MDSCs和M-MDSCs不仅在表型和形态上不同，而且还具有不同的功能特点，反映了它们在不同病理条件下的不同作用[9]。抑制免疫细胞的能力是MDSCs的一个重要特征，尤其是对T细胞功能的抑制。M-MDSCs亚群和PMN/G-MDSCs亚群利用不同的免疫抑制机制发挥作用。M-MDSCs通过产生大量NO、精氨酸酶-1(arginase 1,ARG1）和免疫抑制细胞因子来发挥作用，而PMN/G-MDSCs主要通过产生大量的活性氧（reactive oxide species,ROS）来发挥免疫抑制作用，并且通常需要与靶细胞进行细胞间接触[10]。M-MDSCs表达较低水平的ROS，主要通过抗原特异性和非特异性机制使用NO和免疫抑制细胞因子（IL-10和TGF-β）上调iNOS表达来抑制T细胞[11]。并通过上调免疫调节分子（例如PD-L1）的表达来介导免疫抑制[12]。M-MDSCs对效应T细胞产生直接免疫抑制作用，并通过在肿瘤小鼠模型中分泌TGF-β和IL-10触发Foxp3+调节性T细胞（Treg）的产生，而TGF-β还诱导M-MDSCs的扩增[13]。

PMN-MDSCs表现出较弱的趋化反应，更倾向于产生NADPH氧化酶（NOX2）和ROS来介导T细胞的耐受性和抗原特异性抑制[14]。PMN/G-MDSCs产生大量的O2-、H2O2和过氧亚硝酸盐（peroxynitrite,PNT），而NO比M-MDSCs少得多。PMN/G-MDSCs优先表达Arg-1，并通过NOX2和内皮型NOS(eNOS）产生PNT来阻断T细胞增殖。PMN-MDSCs还过度表达ROS，并通过上调NOX2活性来增加ROS产量[15]。另一方面，G-MDSC通过激活NO和产生PNT的超氧化物并直接硝化T细胞受体，以抗原特异性方式发挥作用。这些变化进一步降低了T细胞对MHC的抗原特异性、敏感性，导致T细胞反应发生变化[16]。

有趣的是，YOUN等[17]发现M-MDSCs可通过组蛋白脱乙酰酶2(histone deacetylase 2,HDAC2）介导的表观遗传修饰和视网膜母细胞瘤（retinoblastoma,Rb）基因的转录沉默获得PMN-MDSCs的表型、形态和功能特征，说明一种MDSCs亚群可以在一定条件下转化为另一种MDSCs亚群。

2、肝脏MDSCs

2009年，ILKOVITCH等[2]通过流式细胞术检测荷瘤小鼠肝脏中Gr1+CD11b+MDSCs的数量，发现乳腺癌、黑色素瘤和Lewis肺癌荷瘤小鼠的肝脏MD-SCs具有与脾脏MDSCs相似的比例，并且能够抑制T细胞增殖。YOUNOS等[18]的研究也表明，在乳腺癌荷瘤小鼠体内，除了脾脏、外周血和骨髓外，肝脏MDSCs的数量亦明显增加，说明肝脏也是MDSCs扩增和归巢的器官。

2.1肝脏中MDSCs的来源

MDSCs在骨髓中生成后，会迁移到外周器官和肿瘤组织。细胞因子/趋化因子系统是MDSCs在肿瘤和外周组织中聚集的基本机制。CCL2(MCP-1）和CCL5是M-MDSCs迁移的主要趋化因子，而CXCL1、CXCL5、CXCL6、CXCL8(IL-8）和CXCL12(SDF-1）是介导PMN/G-MDSCs迁移的主要趋化因子。肝脏表达的CCL2和CXCL1可介导肝脏MDSCs迁移[19]。CCR2/CCL2趋化因子轴在急性和慢性炎症中MDSCs向肝脏迁移的过程中起着关键作用[20]。在肝脏损伤时，肝星状细胞（hepatic stellate cells,HSCs）可被激活，并通过COX2-PGE2-EP4信号转导促进MDSCs从骨髓中向肝脏迁移[21]。在感染或肝脏炎症期间，血清淀粉样蛋白A3等急性期蛋白会从肝脏中释放出来，从而促进MDSCs，尤其是M-MDSCs的积聚[22]。

当使用Gr-1抗体RB6-8C5对荷瘤小鼠体内的MDSCs进行清除时，研究者发现在抗体作用24 h后，脾脏及外周血中的MDSCs已经被完全清除，但是肝脏MDSCs却仍保留[23]。说明肝脏中MDSCs与其他组织中的MDSCs相比，可能不仅仅由骨髓细胞迁移而来，还可能来自肝脏本身。肝脏MDSCs是一种独特的免疫抑制髓系细胞亚群。与其他外周器官相比，肝脏中MDSCs在耗竭后具有独特的肝脏再填充[24]。

2.2肝脏中MDSCs的功能

局部微环境对MDSCs的数量和功能有明显的影响。研究发现，与脾脏MDSCs相比，荷瘤小鼠肝脏MDSCs还可以分泌高水平的细胞因子及趋化因子，如单核细胞趋化因子-1(MCP-1）、IL-6等[3]。在小鼠肝脏MDSCs中约75%为M-MDSCs，而该亚群在脾脏和骨髓中为37%，肿瘤中为30%。M-MDSCs高表达Ly6C、CD31、MHCⅠ及F4/80，而G-MDSCs则高表达Ly6G及CD40[25]。MA等[23]的研究也发现，肝脏中MDSCs比脾脏中MDSCs具有更强的T细胞抑制活性。MEDINA-ECHEVERZ等[26]的数据初步显示，来自两个肝外肿瘤模型的肿瘤诱导的肝脏MDSCs比脾脏MDSCs更具抑制性。尽管具体机制仍不清楚，但有助于揭示肝脏MDSCs和外周MDSCs在免疫调节方面存在的差异。此外，肝脏M-MDSCs亚群和G-MDSCs亚群在免疫抑制功能上也有所不同。M-MDSCs能够强烈抑制T淋巴细胞增殖，而G-MDSCs则完全没有抑制功能[3]。也有研究认为M-MDSCs和G-MDSCs均具有抑制功能，但是M-MDSCs的免疫抑制功能强于G-MDSCs，提示肝脏G-MDSCs在肿瘤生长和演进过程中可能执行着与M-MDSCs不同的功能[27]。

3、MDSCs与肝癌的发生发展

研究表明，肝癌患者体内MDSCs数量明显高于健康人。MDSCs主要聚集在肿瘤组织及其周围，在分期较差、肿瘤体积较大、分化程度较低的肝癌以及门静脉血栓和肝内转移灶较多的患者中，可以观察到肿瘤内MDSCs高度浸润，且MDSCs浸润与肝癌患者的临床预后不良有关[28]，提示MDSCs可能参与肝癌的发生发展过程。

3.1 MDSCs迁移至肝癌组织

肝脏是一个免疫功能丰富的器官，含有大量的DC、Kupffer细胞、肝窦细胞、T细胞、NK细胞、B细胞及细胞因子。肝脏肿瘤微环境促进MDSCs向肝癌组织中的迁移。HSCs是肝脏微环境的重要组成细胞之一，在诱导MDSCs向肝脏迁移中发挥重要作用。激活的HSCs可以通过SDF-1/CXCR4轴或IL-6信号转导促进MDSCs向肝脏的迁移[29,30]。肿瘤相关成纤维细胞（tumor-associated fibroblast,TAF）通过SDF-1a/CXCR4途径吸引单核细胞，并通过IL-6介导的STAT3激活诱导其分化为MDSCs[31]。肝脏肿瘤微环境中的γδT细胞会分泌IL-17A，诱导肝脏肿瘤组织分泌CXCL5，从而吸引表达CXCR2的MDSCs[32]。肿瘤激活的肝基质细胞衍生因子也可能与MDSCs在肝脏的聚集有关。其中，MCP1(CCL2）和SDF-1(CXCL12）是最主要的两种因子，它们在肝基质细胞中高表达，但在肝癌细胞中却不表达。MCP-1已被证明参与了MDSCs的迁移[33]。肿瘤源性TGF-β也可通过促进CXCL1/2/5和CXCR2之间的作用，并在促进MDSCs募集至肝脏中发挥关键作用[34]。此外，肝癌细胞本身也可以激活β-catenin蛋白信号，进而通过PF4-CXCR3轴招募MDSCs至肝脏[35]。

3.2 MDSCs在肝癌组织中的扩增

有研究表明，肝脏MDSCs是依赖粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和STAT3的激活进行扩增的[36]。GUHA等[37]进行了一系列实验探讨肝脏MDSCs在肝脏中扩增的机制，证实抑制pSTAT3不仅能缩小肿瘤体积，还能降低肿瘤微环境中肝脏MDSCs和Tregs的数量，应用pSTAT3抑制剂可通过激活促凋亡通路，从而导致MDSCs凋亡。GM-CSF/JAK2/STAT3轴可驱动肝脏MDSCs增殖，如果阻断该轴则可增强抗肿瘤免疫[38]。他们还发现肝脏MDSCs的ERK1和ERK2等细胞增殖驱动基因的表达相对增加，而凋亡基因的表达受到抑制[39]。

HSCs也可以诱导肝癌中MDSCs数量增加[40]。HSCs能够诱导骨髓细胞产生MDSCs，并上调其免疫抑制活性，其介导的MDSCs扩增以及肝癌的进展会受到抑制HSCs衍生的PGE2影响[21]。肝癌细胞和HSCs都能分泌IL-6和CXCL12，促进肝癌组织中MDSCs的扩增，从而促进肝癌进展[41]。在小鼠肝癌模型中，HSCs通过COX2/PEG2依赖性途径诱导MDSCs和G-MDSCs扩增，但通过COX2/PEG2非依赖性信号影响M-MDSCs扩增[21]。

3.3 MDSCs促进肝癌的生长和侵袭

激活的HSCs不但可以诱导MDSCs向肝脏迁移，还可以诱导单核细胞内p38 MAPK信号进而促进M-MDSCs增殖及免疫抑制功能。使用p38 MAPK抑制剂能够阻止HSCs与M-MDSCs之间的作用，进而抑制肝癌细胞生长[42]。肝脏特异性过表达Gab2(L-Gab2）小鼠通过激活IL-6进而激活MDSCs来加速肝癌的进展[43]。SPTBN1基因缺失显著上调肝脏中的IL-16、IL-1α以及IL-1β表达，增强NF-κB转录活性并提高MDSCsCD4+CD25+Foxp3+Treg细胞比例，最终促进小鼠肝癌发生[41]。

缺氧是肿瘤微环境中的常见现象。在缺氧条件下，抑制性免疫细胞，如Treg、MDSCs和M2巨噬细胞等，经常被招募至肿瘤组织形成肝癌免疫抑制微环境。这些细胞能够分泌激活STAT3和NF-κB信号通路的促癌炎症细胞因子。而STAT3与NF-κB通常被共同激活来调节肿瘤的增殖、侵袭及血管生成[44]。在缺氧条件下，PD-L1的阻断增加了MDSCs介导的T细胞激活并中和了抗IL-10抗体，IL-10分泌可以减少肝癌肿瘤免疫微环境中过表达PIWIL1的MDSCs[45]。这提示PD-L1阻断和HIF-IL 1α抑制可用于肿瘤免疫治疗。IL-1β诱导的SLC7A11过表达通过αKG/HIF-1α轴上调PD-L1和CSF1，增加MDSCs的浸润，从而促进肝癌的转移[46]。

3.4 MDSCs诱导肝癌的免疫抑制微环境

MDSCs参与肿瘤介导的免疫逃逸，并与患者的存活率呈负相关[47]。肝癌细胞可利用MDSCs的免疫抑制功能，实现免疫逃逸。MDSCs主要通过抑制NK细胞和T细胞上调杀伤细胞中抑制性表面蛋白PD-L1的表达，从而减弱T细胞和NK细胞对肝癌细胞的攻击，并间接导致肝癌进展[48]。此外，MDSCs还可通过提高IL-10水平来抑制DC的激活、扩增和发挥作用，并通过IL-10和TGF-β招募Treg细胞，进一步削弱机体的抗肿瘤免疫应答[49,50]。MDSCs通过膜结合TGF-β利用细胞接触依赖性机制选择性抑制NKT细胞产生的IFN-γ[42]。MDSCs产生的ARG1、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和ROS还可以抑制细胞因子诱导杀伤（cytokine induced killing,CIK）细胞对肝癌细胞的细胞毒性[51]。HSCs诱导的MDSCs高表达ARG1和iNOS，对肝癌中的T细胞免疫反应有很强的抑制作用[15]。ROS和活性氮簇（RNS）也是参与MDSCs介导的免疫抑制的主要机制。NOX2的活性上调促进了MDSCs产生ROS。ROS通过破坏蛋白质、脂质和核酸对大多数T细胞产生毒性作用。有研究显示，MDSCs主要由HSCs通过IL-6信号诱导，并产生抑制酶降低T细胞免疫力，从而促进肿瘤进展[30]。此外，有研究发现，M-MDSCs（而非PMN/G-MDSCs）被肝癌吸引并通过CXCL10/TLR4/MMP14信号放大，促进肝移植后肿瘤复发[52]。

4、靶向MDSCs的肝癌治疗策略

研究表明，MDSCs具有促进血管生成和免疫抑制作用[53,54]。例如，MDSCs产生的Bv8通过粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony-stimulating factor,G-CSF）依赖性STAT3信号转导，被证明可以促进血管生成和造血细胞动员[55]。其他多项临床研究也已经证明MDSCs对肝癌的预后有影响[56,57]。因此，针对MDSCs的治疗策略已成为肝癌治疗的新方向。目前，针对MDSCs的治疗方法主要集中在抑制MDSCs的生成、迁移、分化成熟以及免疫抑制功能[58]。

4.1抑制MDSCs的生成

VEGF能够促进MDSCs的扩增、血管生成和肿瘤进展。酪氨酸激酶抑制剂舒尼替尼、替沃赞尼和索拉非尼可以通过阻断VEGF、c-Kit信号通路和STAT3，减少患者体内的MDSCs来治疗肝癌[59,60]。Epimedoside是一种小分子，通过IL-6/JAK/STAT3途径抑制体内细胞PD-L1+MDSCs的浸润，从而显示出抗肝癌活性[61]。此外，应用他达拉非能够通过ARG1-和iNOS依赖模式抑制MDSCs的扩增，进而增强CIK细胞对于肝癌小鼠的免疫治疗[62]。替沃赞尼介导的c-Kit/SCF信号传导阻断引起Tregs和MDSCs上的ERK2磷酸化，进而减少MDSCs的细胞数量[63]。有趣的是，有研究发现5-氟尿嘧啶诱导MDSCs在肿瘤中积聚并抵消T细胞和NK细胞浸润，从而消除PD-L1阻断剂的抗肿瘤效果[64]，所以在进行不同药物化疗前，需要进一步研究来揭示其对肿瘤免疫学特征的具体影响。

4.2诱导MDSCs的凋亡

TNF相关凋亡诱导配体受体（TNF related apoptosis-inducing ligand receptor,TRAIL-Rs）是TNF受体超家族成员，在MDSCs表面表达，可引起MDSCs寿命缩短，凋亡率升高。因此，采用TRAIL-Rs的选择性激动剂可以减少MDSCs的数量，提高其凋亡率[65]。DS-8273a是TRAIL受体2的激动剂，经过临床试验证明MDSCs的减少与患者无进展生存期的长短相关[66]。抑制STAT3也可通过Fas和Bax促进免疫抑制肝脏MDSCs的凋亡，进而增加CAR-T抗肿瘤活性[37]。

4.3诱导MDSCs成熟

MDSCs可以通过F4/80和CD11c表达分化为巨噬细胞和DC等免疫细胞[67]。然而，在肿瘤微环境中，这种分化受到阻碍，限制了其免疫抑制潜力。因此，促进MDSCs分化为成熟骨髓细胞已成为肿瘤治疗的重点之一。全反式维甲酸（all-transretinoic acid,ATRA）是与维生素A结构相关的维甲酸家族分子之一，对控制正常细胞和各种肿瘤细胞的增殖、诱导分化和凋亡有作用。研究表明，ATRA可通过中和MDSCs细胞产生的大量ROS，诱导MDSCs分化为成熟的髓系细胞[68]。ATRA还能显著抑制肿瘤体积增加并抑制肿瘤血管生成，显著降低肝脏肿瘤中G-MDSCs的数量，减少肿瘤组织中Arg1、iNOS、IDO和S100A8+A9的产生，并增加细胞毒性T细胞的浸润[69]。CHIU等[70]实验揭示缺氧/HIF-1α诱导肝癌细胞中的ENTPD2增加细胞外5′-AMP水平，从而阻止M-MDSCs的分化。因此，通过特异性抑制剂抑制ENTPD2可刺激M-MDSCs分化为DC，使基质细胞成分从免疫抑制性转变为非免疫抑制性，从而延缓肿瘤生长，提高治疗效果。卡博替尼可以逆转G-MDSCs分化并增强抗PD-1的治疗[71]。TLR2激动剂也被发现可通过Runx1在肝细胞癌中促进MDSCs分化，改善肿瘤进展和提高生存率[72]。

4.4抑制MDSCs的功能

免疫检查点在靶向MD-SCs的肝癌治疗中也具有一定作用。C类TLR9激动剂的区域输注可增强肝脏肿瘤微环境重编程和MD-SCs减少，从而提高对全身检查点抑制的反应性[73]。青蒿素也被证实可以通过PI3K/AKT、mTOR和MAPK通路靶向抑制MDSCs的积累和功能，增强肝癌的抗PD-L1免疫治疗[74]。中期因子是一种多功能因子，在大多数恶性肿瘤中过表达。研究表明，中期因子可以抑制MDSCs的活化和IL-10产生并减少MDSCs的积累[75]。卡博替尼可以抑制癌细胞产生的MDSCs支持细胞因子，即白血病抑制因子（leukaemia inhibitory factor,LIF）的产生，进而阻止MD-SCs在肿瘤微环境中发挥作用[71]。谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPx4）被认为是铁死亡的主要调节因子。GPx4相关的肝细胞铁死亡会触发针对肿瘤的免疫反应，包括CXCL10驱动的细胞毒性CD8+T细胞浸润增加、肿瘤细胞上PD-L1水平升高以及HMGB1介导的MDSCs显著浸润。醉茄素A（一种铁死亡诱导剂）、CXCR2抑制剂SB225002和α-PD-1的三重联合治疗可显著提高患有肝肿瘤的野生型小鼠的存活率[76]。

4.5阻止MDSCs的募集

CXCR2和CXCR4在肝癌和非肿瘤组织中的MDSCs上表达水平丰富。据观察，用拮抗剂SB265610阻断CXCR2可抑制MDSCs趋化性并促进CD8+T细胞的抗肿瘤免疫，从而显著阻止肝癌生长[77]。选择性CSF1R抑制剂JNJ-40346527和CXCR2的组合显著阻止MDSCs募集并抑制肿瘤生长[78]。采用磷酸二酯酶5(phosphodiesterase 5,PDE5）抑制剂处理MDSCs可通过减少炎症细胞因子/趋化因子（例如CX3CL1、IL-13）来防止肿瘤微环境中MDSCs积聚，抑制MDSCs的免疫抑制功能，并增强体外针对人肝癌细胞系的CIK活性[62]。

5、结语

肝脏是MDSCs积聚的重要器官，明确肝脏M-MDSCs和G-MDSCs在肝癌发生发展过程中各自具体的作用机制将有助于肝癌的治疗。尽管MDSCs能够通过免疫抑制作用帮助肿瘤细胞逃脱免疫监视，但存活的肿瘤细胞继续生长及发展却有赖于血管生成以提供营养支持。研究发现，MDSCs除了具有免疫抑制功能外，还能够促进肿瘤血管生成，关于MDSCs促进肿瘤血管形成的具体机制还需进一步探讨[79,80]。肿瘤微环境成分多且复杂，MDSCs作为肿瘤微环境的组成之一，其与肿瘤微环境中其他细胞、基质以及各种细胞因子之间的作用关系还有待于深入的研究。基于MDSCs在肝癌发生发展中的重要作用，深入研究MDSCs在肝癌中的具体作用机制，可以研发出针对MDSCs治疗更具效果的方法和药物，从而为肝癌的治疗提供新的靶点和方向。值得注意的是，目前对于人类MDSCs的研究多使用的是外周血的MDSCs，很少有研究使用从肝癌活检组织中分离出来的MDSCs。

基金资助:吉林省卫生技术创新项目(2017J057);

文章来源:刘峻池,李艳茹.髓源抑制性细胞与肝癌[J].中国免疫学杂志,2024,40(04):880-887.