编译：郭晨跃；审校：张*，缪长虹骨髓源性抑制细胞(MDSC)存在于大多数肿瘤患者中，是免疫抑制性肿瘤微环境(TME)的重要组成。TME内肿瘤细胞的存活受两种机制控制：（1）激活转录因子NF-E2相关因子2(Nrf2)，该转录因子启动可减轻氧化应激；（2）存在高迁移率族蛋白B1(HMGB1)，一种损伤相关的模式分子（DAMP），可诱导自噬并防止细胞凋亡。年SuzanneOstrand?Rosenberg等人在《CancerImmunology,Immunotherapy》杂志上发表了题为《Survivalofthefittest:howmyeloid?derivedsuppressorcellssurviveintheinhospitabletumormicroenvironment.》的综述，详细回顾了MDSC能够在TME中存活的重要因素。现介绍如下：1.前言检查点阻断抑制剂（CBI）抗CTLA-4、抗PD-1和抗PD-L1抗体用于抗肿瘤治疗的成功表明：T细胞介导的适应性免疫能够控制肿瘤细胞的进展并消除恶性肿瘤细胞。然而，CBI只对某些类型的肿瘤患者有效。这种部分有效性可能是与TME（肿瘤微环境）中其它免疫抑制机制的存在有关。骨髓源性抑制细胞（MDSC）在几乎所有肿瘤患者中都有不同程度的表达。这些未成熟的骨髓细胞是T细胞介导抗肿瘤免疫的有效抑制剂。它们来源于骨髓中的普通髓系原始细胞，在多种促炎介质的作用下积累，并通过趋化因子向TME募集。它们利用多种机制抑制抗肿瘤免疫并促进肿瘤进展，包括抑制T细胞活化和功能、巨噬细胞向M2样表型极化、诱导Treg细胞、抑制T细胞向淋巴结转移、阻断NK细胞介导的细胞毒性、促进新血管生成和增强肿瘤干细胞活性。与肥胖相关的慢性低度炎症也促使MDSC的积聚，并且加速肥胖患者的肿瘤进展。由于活性氧（ROS）、缺氧和有限的营养物质，实体瘤内的局部环境对许多细胞来说通常是不适宜的。肿瘤细胞在TME中茁壮成长，因为它们已经适应了这些恶劣的环境。肿瘤细胞用来生存的一种机制是转录因子NF-E2相关因子2（Nrf2）的激活。非应激条件下，Nrf2与胞浆中的Kelch样ECH相关蛋白（Keap1）结合，随后在26s蛋白酶体中被多泛素化及降解。氧化应激条件下，由于Keap1中的半胱氨酸残基被氧化，导致Keap1的构象变化和Nrf2的释放，胞浆Nrf2趋于稳定。Nrf2的稳定也由激酶直接磷酸化介导，包括Myc、Kras、PKC、ERK和p38MAPK。稳定的Nrf2转位到细胞核，可以与其它转录因子包括多个基因调控区的抗氧化反应元件（ARE）结合。这些基因中的大多数编码用于保护蛋白质免受氧化损伤；但是亦可促进增殖和自噬基因激活。其结果是，肿瘤细胞受到保护，免受氧化应激损伤并增殖。自噬是肿瘤细胞在恶劣TME环境中生长的另一个关键机制。细胞经历自噬降解溶酶体中的非必需细胞溶质成分，并将这些成分再循环为生存必需分子。自噬在TME中有多种作用，对不同的肿瘤有不同的影响。然而，它的主要作用是在应激和缺氧条件下改变肿瘤细胞的代谢，这是一个由AMP激酶和mTOR途径调节的过程。放疗和化疗会导致细胞内应激，因此自噬有助于接受这些治疗的癌症患者的肿瘤细胞存活。高迁移率族蛋白B1（HMGB1）是一种损伤相关模式分子（DAMP），是自噬的诱导因子，广泛存在于TME中。HMGB1也是MDSC的有效诱导剂和MDSC抑制活性的驱动因素。2.1Nrf2降低荷瘤小鼠的生存时间有研究表明，宿主细胞表达的Nrf2可降低肿瘤发生；亦有研究证实Nrf2促进肿瘤的进展。因此，首先通过比较携带同基因4T1肿瘤的野生型和Nrf2缺陷型BALB/c小鼠以及携带MC38结肠癌的野生型和Nrf2缺陷型C57BL/6小鼠的存活率来确定Nrf2表达如何影响肿瘤进展。对于这两种肿瘤，与野生型小鼠相比，Nrf2缺陷小鼠的存活时间显著延长（p0.01）（图1），表明在当前研究的背景下，Nrf2增强了肿瘤的进展。图1Nrf2降低荷瘤小鼠的生存时间为确定Nrf2缺乏小鼠的MDSC中Nrf2没有被激活，用定量RT-PCR检测Nrf2激活后上调的四个基因的表达：谷氨酸半胱氨酸连接酶、血红素氧合酶-1、过氧化氢酶和NADPH脱氢酶。用Nrf2激动剂叔丁基对苯二酚（tBHQ）处理的Nrf2基因缺陷小鼠血液中循环的MDSC（Gr1+CD11b+细胞）不包含任何这些基因的mRNA，而野生型小鼠的MDSC则包含这些基因的mRNA。2.2Nrf2增强肿瘤浸润MDSC的抑制作用MDSC对活化的CD4+和CD8+T细胞有较强的抑制作用，并抑制幼稚T细胞的活化。为确定Nrf2是否影响肿瘤浸润MDSC（TIMDSC）的发生率，从BALB/c野生型和Nrf2缺陷小鼠乳腺组织中切除原发性4T1肿瘤，并测定CD45+宿主造血细胞的数量。野生型小鼠肿瘤中Gr1+CD11b+MDSC含量明显高于Nrf2基因缺陷小鼠（p0.01）（图2）。尽管Nrf2基因缺陷小鼠的肿瘤中巨噬细胞的含量显著升高（p0.01），但树突状细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞和B细胞的含量没有差异。巨噬细胞增多可能是由于MDSC数量减少所致，因为巨噬细胞和MDSC来源于一个共同的原始细胞，较少的MDSC可能导致更多的巨噬细胞分化。图2Nrf2增加肿瘤浸润MDSC的数量为确定Nrf2是否影响MDSC的抑制作用，对4T1荷瘤BALB/c野生型和Nrf2缺乏小鼠血液中的MDSC进行了过氧化氢（MDSC用来抑制T细胞功能的活性氧之一）的产生分析。同时检测MDSC对CD4+T细胞抗原驱动活化的抑制作用。与野生型小鼠相比，Nrf2缺陷型MDSC产生的过氧化氢明显减少（p0.01），对T细胞活化的抑制作用减弱。精氨酸酶（MDSC用来灭活T细胞的另一种分子）的水平在Nrf2缺陷型和野生型MDSC之间没有差别。这些发现表明，Nrf2不仅增加TIMDSC的数量，而且通过产生ROS使单个MDSC更具抑制性。2.3Nrf2降低MDSC细胞内氧化应激及凋亡MDSC的半衰期约为1-2天，相对较短，可能是由于它们的活性氧含量高。Nrf2可能通过激活减少细胞内ROS从而减少细胞内氧化应激的抗氧化基因而促进MDSC存活。为验证这一可能，对4T1荷瘤野生型或Nrf2基因缺陷小鼠和骨髓原始细胞体外分化的MDSC进行了染色，并用流式细胞仪分析其活性氧含量。与野生型小鼠相比，Nrf2缺陷小鼠体内和体外产生的PMN-MDSC含有更多的活性氧，这表明野生型MDSC比Nrf2缺陷小鼠氧化应激更少。此外，Nrf2基因缺陷小鼠的MDSC凋亡率明显高于野生型小鼠（p0.05）（图3）。因此，MDSC中Nrf2的激活通过减少细胞内氧化应激维持MDSC的存活并减少MDSC的凋亡。图3Nrf2降低荷瘤小鼠MDSC细胞凋亡2.4Nrf2平衡调节MDSC水平尽管Nrf2增加TIMDSC的数量并减少MDSC的凋亡，但携带Nrf2缺陷的肿瘤小鼠和野生型小鼠血液中的循环MDSC水平相同。推测Nrf2也可能调节骨髓中MDSC的生成率。通过在诱导MDSC分化的条件下培养Nrf2缺陷型、野生型BALB/c和C57BL/6小鼠骨髓，验证了这一假说（图4）。两个品系的小鼠，Nrf2缺陷型骨髓产生的MDSC明显多于野生型骨髓。MDSC数量的增加完全是由于生产了更多的PMN-MDSC。图4Nrf2调节骨髓中MDSC的生成率总之，这些发现表明，Nrf2通过减少MDSC凋亡，在骨髓中调节MDSC的产生，促进MDSC在不适宜的TME中存活。2.5HMGB1通过促进自噬促进MDSC存活通过比较在营养缺乏的培养基中饥饿诱导的MDSC和在正常培养基中的MDSC，并加入了自噬抑制剂来评估MDSC的生存能力。结果发现，氯喹或巴非霉素抑制自噬显著减少了FITV/PI染色评估的存活MDSC的数量，表明自噬提高了MDSC的存活率（图5）。既往的研究证实，HMGB1广泛存在于TME中，并驱动肿瘤浸润M-MDSC和PMN-MDSC的积聚和抑制作用。这些发现与HMGB1是自噬诱导剂的认识相结合，提示HMGB1也可能促进MDSC的存活。用HMGB1抑制剂丙酮酸乙酯体外处理饥饿诱导的MDSC的存活率显著降低（p0.01）（图6），表明HMGB1也调节了MDSC的存活率。利用自噬抑制剂巴非霉素和HMGB1抑制剂丙酮酸乙酯进行的体外研究表明，HMGB1通过促进自噬维持MDSC活性。随后用4T1乳腺肿瘤进行的体内实验表明，肿瘤浸润的MDSC比在无瘤或荷瘤小鼠血液中循环的MDSC具有明显的自噬能力（p=0.02）。总之，这些发现表明，HMGB1通过诱导自噬促进TME内MDSC的存活。图5自噬提高MDSC存活率图6HMGB1提高MDSC存活率2.6自噬性MDSC抑制活性降低自噬使细胞能够通过重新利用来自降解的非必需细胞质成分的氨基酸来维持代谢活性。由于自噬消除了一些非必需的细胞功能，我们推测自噬可能降低了MDSC抑制活性。对活化的CD4+和CD8+T细胞用自噬抑制剂巴非霉素或氯喹处理MDSC，抗原特异性活化的效果优于对照组（图7）。因此，自噬维持MDSC的存活，但也降低MDSC的抑制能力。
图7自噬减少MDSC介导的对抗原活性T细胞的抑制
“论肿道麻”点评
实体瘤的TME是一种以炎症、缺氧和氧化应激为特点的环境。这篇综述通过Nrf2信号和HMGB1诱导的自噬来阐明了MDSC如何在TME中存活并持续发挥作用的机制（图8a）。数据表明，Nrf2和自噬两种机制可独立调节MDSC的存活，亦存在相互影响，相互调控。Nrf2转录调控自噬相关蛋白p62，p62是一种衔接蛋白，它向自噬体招募泛素化的自噬底物。随后，p62还与Keap1相互作用，并将其从Nrf2分离。因此，活化的Nrf2不仅直接保护MDSC免受氧化应激，而且还促进自噬，进一步促进MDSC的存活（图8b）。图8MDSC在TME中存活并持续发挥作用的机制MDSC是高度免疫抑制细胞，这可能是部分患者对检查点阻断免疫治疗无反应的一个重要因素。因此，中和MDSC的策略可能具有显著的临床效益。靶向Nrf2激活可能减少肿瘤浸润相关的MDSC。然而，小鼠模型中的Nrf2缺乏可增加许多促进MDSC积聚的促炎症介质。这两种结果明显相互矛盾，对MDSC水平的具体调控水平可能因肿瘤类型而异，当将Nrf2衰减作为一种治疗机制，则应予以考虑上述情况。旨在调节HMGB1的策略可能是另外一种潜在的治疗方法。既往研究表明，抑制HMGB1可减轻小鼠的肿瘤负担，而用自噬抑制剂氯喹治疗可改善胶质母细胞瘤患者的临床预后。抑制HMGB1也可以阻止自反馈回路，HMGB1促进自噬，自噬反过来促进额外HMGB1的释放。在小鼠Lewis肺癌系统中，HMGB1通过晚期糖基化终产物受体（RAGE）驱动肿瘤细胞自噬，证实了这种反馈回路。这种HMGB1的释放通过mTOR信号途径，使肿瘤细胞能够从骨骼肌获得谷氨酰胺作为能量来源。这种代谢变化是否也发生在MDSC尚不清楚，然而抑制HMGB1可能具有损伤MDSC功能同时限制肿瘤细胞生长的双重好处。无论哪种治疗策略，灭活或消除MDSC都将有利于检查点阻断或其它依赖于宿主激活的适应性免疫应答的肿瘤免疫治疗。
编译：郭晨跃
审校：张*，缪长虹
原始文献：SuzanneOstrand-Rosenberg,DanielWBeury,KatherineHParker,LucasAHorn.Survivalofthefittest:howmyeloid-derivedsuppressorcellssurviveintheinhospitabletumormicroenvironment.Review.CancerImmunolImmunother.Feb;69(2):-.doi:10./s---8.
（向上滑动查看内容）
“论肿道麻”系列回顾：
点击标题，温故知新
.巨噬细胞免疫代谢中Krebs循环的重生
.抑制外泌体PD-L1可诱导全身抗肿瘤免疫和记忆功能
.腺苷代谢：肿瘤治疗的新兴概念
.靶向调控糖代谢增强免疫治疗：间歇性禁食和热量限制的循证依据
.肿瘤的“免疫评分”
.硫化氢调节髓源性抑制细胞功能而发挥抗肿瘤作用
.肿瘤病因学：一种源于生命主要进化转变的代谢性疾病？
.靶向肿瘤转移：将肿瘤细胞转变为脂肪
.生长因子信号通路中的癌基因扩增使肿瘤依赖于膜脂重塑
.组织免疫细胞的代谢适应
.限制蛋白饮食重编码肿瘤相关巨噬细胞并增强免疫治疗
.T细胞共刺激的代谢效应在抗肿瘤免疫中的作用
.ERAS与结直肠肿瘤术后并发症
.通过竞争抑制肿瘤
.巨噬细胞与肿瘤微环境中的代谢
.乳腺肿瘤微环境中的代谢紊乱
.曲马多可改善乳腺肿瘤患者手术预后
.不同频率经皮穴位电刺激对胸腔镜辅助肺叶切除术围术期麻醉剂量、术后恢复、并发症及预后的影响：一项随机、双盲、安慰剂对照试验
.术前应用β-受体阻滞剂普萘洛尔可降低乳腺肿瘤转移风险：一项II期临床随机对照试验
.手术应激与肿瘤进展
.隔日禁食:一种安全的热量限制替代方案
.补充GM-CSF和阻断PD-L1可减少膀胱癌术后局部复发
.靶向代谢调节免疫反应治疗自身免疫性疾病和肿瘤
.
预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇