韩文哲 阙林 唐休发

作者单位：①四川大学华西口腔医学院(成都市610041)；②四川大学华西口腔医院头颈肿瘤病房

髓系来源的抑制细胞（myeloid-derived suppressor cells，MDSCs）最早发现于20世纪70年代，是一种骨髓来源的具有异质性及免疫抑制活性的不成熟细胞。通常在病理情况如患有自身免疫性疾病、感染、癌症或移植物抗宿主病时，由受刺激的正常骨髓前体细胞增殖分化形成[1]。由于具有免疫抑制的特性，其与肿瘤及许多其他免疫相关疾病密切相关。现在MDSCs 分化及增殖相关的机制已有较为完整的阐释，但关于其代谢相关重编程MDSCs的机制尚未明确。近年来，代谢重编程MDSCs的功能与肿瘤的联系受到了越来越多的关注，而糖酵解则是MDSCs 能量代谢重要的途径之一。

1 MDSCs的表型、分化及功能

MDSCs 主要分为单核细胞样（monocytic MDSCs，M-MDSCs）和多形核细胞样或粒细胞样[polymorphonuclear-MDSCs（PMN-MDSCs）,or granulocytic MDSCs（G-MDSCs）]两个亚群。在小鼠体内，MDSCs 以CD11b和Gr1的表达作为标记，按Ly6C和Ly6G的表达将MDSCs 分为CD11b+Ly6ChighLy6G-和CD11b+Ly6G+Ly6Clow。而在人体内，MDSCs 可分为Lin-CD11b+CD14+CD15-HLA-DR-/low的M-MDSCs和Lin-CD11b+CD14-CD15+HLA-DR-或Lin-CD11b+CD14-CD66b+的PMN-MDSCs[1]。

MDSCs的扩增分化受到复杂的因子网络调控。正常的粒细胞与单核细胞是由骨髓中的造血祖细胞（hematopoietic progenitor cell，HPC）经历髓系祖细胞（common myeloid progenitor，CMP）、粒系-巨噬系祖细胞（granulocyte-macrophage progenitor，GMP），再到

*本文课题受国家自然科学基金项目（编号：81902775）资助

通信作者：阙林250684967@qq.com原始粒细胞（myeloblast，MB）及单核-树突状细胞前体（dendritic cell precursor，MDP）分化而成。在健康人的体内并无MDSCs，而在病理环境（如癌症、感染、外伤或败血症）中，由于血管内皮生长因子、粒细胞/巨噬细胞集落刺激因子(granulocyte-macrophage colony-stimulating factor，GM-CSF)等的作用，MB 与MDP 向粒细胞与单核细胞分化的过程被打断，代替的是向MDSCs的分化[2-3]。分化出的MDSCs 向体内各部位募集，包括骨髓、外周血、脾、肝、肺、淋巴结等器官及肿瘤。在肿瘤环境下，MDSCs 主要向肿瘤及外周血聚集[4]。在白细胞介素-6、白细胞介素-10、白细胞介素-1β、干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）及Toll 样受体配体的刺激下，MDSCs 发生活化，并通过与信号转导因子和转录激活因子1（signal transducer and activator of transcription 1，STAT1）、信号转导因子和转录激活因子6（signal transducer and activator of transcription 6，STAT6）、核因子-κB（nuclear factor-kappaB，NF-κB）等相互作用获得免疫抑制的能力[5]。值得注意的是，MDSCs 仅在激活后方可获得免疫抑制活性。

MDSCs 可以通过调节免疫促进肿瘤的进展：1）通过营养消耗及产生细胞因子直接抑制T 细胞的免疫反应；2）通过诱导其他耐受性免疫细胞，如调节性T 细胞、调节性B 细胞和肿瘤相关巨噬细胞，间接影响效应T 细胞及效应B 细胞的功能；3）抑制自然杀伤（natural killer cell，NK）细胞功能或直接杀伤NK 细胞[2，6]。除了调控免疫功能外，MDSCs还可促进肿瘤上皮间质转化、血液及淋巴转移、转移前生态位的建立以及促进肿瘤血管生成以加速肿瘤的生长转移[7]。

2 肿瘤环境中MDSCs的糖酵解

MDSCs的代谢主要包括糖代谢、脂质代谢以及氨基酸代谢。该过程受到一个复杂的信号网络的调控，网络中的部分因素相互影响。本文主要对糖酵解相关的信号通路予以综述。Warburg 效应即在某些细胞中，即使在氧气充足的状态下，葡萄糖经过氧化脱羧后不进行三羧酸循环，而是进行糖酵解，代谢产生乳酸，并为细胞供应能量的过程[8]，肿瘤细胞便是这类细胞的一个代表。代谢的重编程通常是由一些肿瘤相关转录因子的高表达实现。而通过对代谢的动态分析发现，在MDSCs 代谢的过程中，也存在Warburg 效应，且约有95%的腺苷三磷酸（adenosine triphosphate，ATP）是由糖酵解产生[9]。Deng 等[10]在雷帕霉素处理的鼠源MDSCs 中发现了其免疫抑制功能的下降，表明糖酵解途径可能是MDSCs 重要的供能方式，且对其功能具有显著影响。糖酵解除了能够为MDSCs 提供生长分化所需的能量，同时还能抑制其凋亡。MDSCs的凋亡可以受到活性氧（reactive oxygen species，ROS）的调节，而肿瘤微环境中MDSCs的糖酵解受到上调，过程中产生大量的磷酸烯醇式丙酮酸，通过避免过量ROS的产生，抑制了其凋亡过程[11]。而乳酸作为糖酵解途径的产物，同样参与MDSCs的募集与活化。Husain 等[12]研究发现，乳酸不仅可以影响NK 细胞，同时也对MDSCs的浸润产生作用，在乳酸处理组中可以观察到更多的MDSCs的聚集。在针对放疗对胰腺癌影响的研究中发现，放疗增强了肿瘤细胞的糖酵解，产生更多的乳酸，促进MDSCs的活化[13]。

3 MDSCs 糖酵解相关信号通路

3.1 缺氧诱导因子-1α

缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1，HIF-1α）为糖酵解途径核心的调控因子之一，促进多种糖酵解相关基因的表达，包括乳酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶激酶、葡萄糖转运蛋白1和磷酸果糖激酶-2/果糖-2，6-二磷酸酶同工酶3。肿瘤微环境中，过表达的HIF-1α激活下游的糖酵解相关基因，促进MDSCs的糖酵解过程，为MDSCs 增殖、分化及免疫抑制提供能量基础[14]。而HIF-1α的减少将下调作为MDSCs 前体的髓样细胞产生ATP的能力。同时，激活的髓样细胞的供能途径从氧化磷酸化转化为糖酵解的过程受到了抑制[15]。Köstlin-Gille 等[16]观察到在HIF-1α 缺乏的情况下，MDSCs的聚集减少，其抑制活性同时下调。并且，这种聚集情况的变化不是由于募集相关因子的减少，而是由于其凋亡的增加。这也印证前文中提到的ROS 介导的MDSCs的凋亡方式。

3.2 AMPK

AMPK在能量代谢和免疫反应中起到重要的调节作用。AMPK在糖酵解中使腺苷酸磷酸化，成为腺苷三磷酸，并参与免疫相关信号通路，共同影响免疫细胞的活化。但在肿瘤微环境中，AMPK 似乎起着截然相反的作用。AMPK的激活抑制HIF-1α 依赖的雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）途径，影响MDSCs的糖酵解过程，显著减弱其抑制功能[17]。而mTOR 通路并非其唯一的调控糖酵解的途径。研究发现[18]，AMPK 同时负向调控NF-κB 及STAT 通路，控制MDSCs的扩增和激活。在三阴性乳腺癌患者中发现富含肝脏的激活蛋白（liver activator protein，LAP)，可控制粒细胞集落刺激因子（granulocyte-colony stimulating factor，G-CSF）和GMCSF的表达，从而促进MDSCs的发育。有氧糖酵解的限制通过刺激AMPK-ULK和自噬途径影响MDSCs的免疫抑制来抑制LAP的翻译[19]。在食管鳞状细胞癌中，研究发现二甲双胍可以通过AMPKSTAT3 减少趋化因子配体1（C-X-C motif chemokine ligand 1， CXCL1）的表达，从而减少PMN-MDSCs在肿瘤组织中的募集[20]。上述研究提示，AMPK在MDSCs 糖酵解的过程中作为一个共同的上游“阀门”，调控着多条信号通路，实现对MDSCs 增殖、活化、募集等多个方面的调控。

3.3 PI3K-AKT-mTOR

PI3K-AKT-mTOR 通路在细胞增殖、凋亡、代谢和血管生成起着重要作用。在肿瘤微环境中，mTOR 通路一方面直接调控肿瘤细胞的代谢，另一方面调控免疫相关细胞的活性。与T 细胞中受抑制的mTOR 不同，肿瘤微环境中MDSCs的mTOR 被激活。mTOR 位于HIF-1α的上游，主要通过HIF-1α 依赖的糖酵解途径调控MDSCs的活性。Deng 等[10]研究发现，在肿瘤浸润的M-MDSCs 中糖酵解上调，并且受mTOR 调节，这种调控对M-MDSCs的抑制功能起到重要作用。mTOR 通路对MDSCs的影响同时在其募集、分化中得到体现。Welte 等[21]在小鼠肿瘤模型中发现mTOR 激活G-CSF的表达，从而诱导肿瘤中MDSCs的募集。而在急性髓细胞性白血病中，普通单核细胞吸收肿瘤产生的外泌体，通过mTOR 通路向MDSCs 分化[22]。

3.4 SIRT1

Sirtuin1（SIRT1）作为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸依赖性去乙酰化酶之一，在代谢的转录调节中起重要作用，其由一些代谢因子，如AMPK 调控。同时其调控下游靶点，如负向调控HIF-1α和NF-κB[23]。同样的，在MDSCs 中，SIRT1 也通过代谢影响细胞的分化与动员。Burgos 等[24]研究发现，在SIRT1 缺陷的小鼠模型中，相较于野生组，MDSCs 更多表现为M1 型，具有更高的糖酵解活性以及降低的抑制活性，并产生抑制肿瘤生长的特性。对于M2 型的MDSCs，SIRT1的敲除负向影响其分化，并降低其糖酵解活性。同时，SIRT1 缺陷的这种对糖酵解的调节作用可以直接作用于HIF-1α，也可以参与mTOR-HIF-1α 通路，进而影响MDSCs的分化[17，25]。而烟酰胺磷酸核糖转移酶（nicotinamide phosphoribosyl transferase，NAMPT）作为产生NAD+过程中的限速酶，可以通过NAMPT/SIRT1/HIF-1/CXCR4 信号轴，影响骨髓造血细胞中趋化因子受体4（C-X-C motif chemokine receptor 4，CXCR4）的表达，调控MDSCs的动员[26]。

3.5 核因子E2 相关因子2

核因子E2 相关因子2（nuclear factor E2-related factor 2，NRF2）是细胞氧化应激反应中的关键因子之一。而缺氧环境是实体肿瘤重要的特征之一，NRF2的激活增强MDSCs的抑制功能并抑制其凋亡。Beury 等[27]研究发现，相较于来自NRF2-/-小鼠体内的MDSCs，NRF2+/+组中的MDSCs 对共培养的T 细胞具有更强的抑制作用且细胞本身具有更低的ROS 水平。NRF2 同样可受AMPK 调控，但不同于受AMPK 负向调控的mTOR和NF-κB，NRF2 受到AMPK的正向调节，且通过HIF-1α 途径将代谢方式从氧化磷酸化向有氧糖酵解转化[28]。

3.6 NF-κB

NF-κB 是一种蛋白质复合物，参与机体的炎症反应与免疫应答过程。在肿瘤微环境中，其对肿瘤细胞代谢方式的选择起重要的作用。而在肿瘤相关的MDSCs 中，NF-κB对其糖代谢也发挥重要作用。Franklin等[29]在小鼠三阴性乳腺癌模型中发现，丝裂原活化蛋白激酶激酶的激活调控着MDSCs 糖酵解的表型，表现为糖酵解与氧化磷酸化的比例变化，该过程由激活的NF-κB 实现。并且，模型中NF-κB 依赖的CXCL1/2/8 介导了MDSCs在肿瘤微环境中的募集。NFκB 通路同时调控M-MDSCs 免疫抑制功能。研究发现[30]，M-MDSCs的NF-κB 上调后，共培养的T 细胞表现为更少的颗粒酶B 与IFN-γ 分泌的减少。

多条糖酵解相关的信号通路参与了这一代谢过程，其上游由AMPK 作为“总阀门”调控下游多个信号分子，最终通过影响HIF-1α的表达，实现对糖酵解的调控（图1）。这是一个复杂的非完全协同的调控过程，一方面通过mTOR、SIRT1、NF-T1 等途径负向调控糖酵解；另一方面又能NRF2 依赖性地促进氧化磷酸化向有氧糖酵解的转变。而在这些分子之间又存在相互的作用，形成一张MDSCs 糖酵解相关信号分子作用机制网络。这种对糖代谢的调控影响MDSCs 增殖、分化、凋亡、募集，最终体现于MDSCs 免疫抑制功能的改变。

4 结语与展望

MDSCs 作为一种免疫抑制相关的细胞，在肿瘤免疫中发挥的作用已得到充分证实，而糖代谢重编程MDSCs 功能的机制也逐渐受到关注。由于MDSCs在免疫抑制方面的作用及可调控性，MDSCs 已成为一种新的肿瘤免疫治疗的潜在靶点。代谢重编程对MDSCs的调控已被证实，对糖酵解调控MDSCs 功能分子机制层面的阐述有助于科研工作者更为深入地研究MDSCs，为MDSCs 靶向抗肿瘤治疗提供新的思路与策略。