肿瘤相关的免疫抑制细胞

1、肿瘤相关的免疫抑制细胞肿瘤相关的免疫抑制细胞2015. 1. 23主要内容主要内容一、肿瘤免疫的概述一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞二、调节性树突状细胞(regdc)三、肿瘤相关的巨噬细胞三、肿瘤相关的巨噬细胞 （tam）四、髓样来源的抑制细胞（四、髓样来源的抑制细胞（mdsc）五、调节性五、调节性t细胞（细胞（treg）1. 1. 癌基因癌基因/ /抑癌基因学说抑癌基因学说2. 2. 细胞周期细胞周期/ /细胞凋亡学说细胞凋亡学说3. 3. 端粒和端粒酶学说端粒和端粒酶学说4. 4. 肿瘤干细胞学说肿瘤干细胞学说 5. 5. 肿瘤相关的免疫学理论肿瘤相关的免疫学理论 机体免疫系统通过机

2、体免疫系统通过细胞免疫细胞免疫识别并特异地杀识别并特异地杀伤突变细胞，使突变细胞在未形成肿瘤之前即伤突变细胞，使突变细胞在未形成肿瘤之前即被清除，但当机体免疫监视功能不能清除突变被清除，但当机体免疫监视功能不能清除突变细胞时，则可形成肿瘤。细胞时，则可形成肿瘤。 肿瘤发生的阶段（从监视肿瘤发生的阶段（从监视逃逸）逃逸）(1)(1)肿瘤清除阶段肿瘤清除阶段 天然天然/ /适应性免疫机制清除部分肿瘤细胞。适应性免疫机制清除部分肿瘤细胞。(2)(2)肿瘤平衡阶段肿瘤平衡阶段 在多种肿瘤监视压力下，某些肿瘤细胞发生在多种肿瘤监视压力下，某些肿瘤细胞发生突变并逃逸而生存下来，即突变并逃逸而生存下来，即“

3、适者生存适者生存”。(3)(3)肿瘤逃逸阶段肿瘤逃逸阶段 逃逸的肿瘤细胞无控制生长。逃逸的肿瘤细胞无控制生长。l 肿瘤本身具有不稳定性和异质性肿瘤本身具有不稳定性和异质性 逃逸；逃逸；l 肿瘤生存环境中的多种因素（如生长因子、营肿瘤生存环境中的多种因素（如生长因子、营 养供给和养供给和免疫压力免疫压力等）形成外界选择压力，使瘤细等）形成外界选择压力，使瘤细胞发生突变，获得某种有利其生存的基因而得以存胞发生突变，获得某种有利其生存的基因而得以存活活 。l肿瘤微环境有利于肿瘤微环境有利于tamtam、mdscmdsc、tregtreg和和regdcregdc等免等免疫抑制性细胞产生疫抑制性细胞产生

4、 逃逸逃逸。 （以增强机体免疫应答为基础的免疫治疗，亦有可能引起肿瘤逃逸）（以增强机体免疫应答为基础的免疫治疗，亦有可能引起肿瘤逃逸） 自然选择自然选择annual reviewscancer immunoeditingannual reviewstumor escape mechamism 生理条件下髓系细胞的分化生理条件下髓系细胞的分化肿瘤微环境下髓系细胞的不正常分化肿瘤微环境下髓系细胞的不正常分化 reg dc主要内容主要内容一、肿瘤免疫的概述一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（二、调节性树突状细胞（regdc）三、肿瘤相关的巨噬细胞三、肿瘤相关的巨噬细胞 （tam）四、髓样来源的抑

5、制细胞（四、髓样来源的抑制细胞（mdsc）五、调节性五、调节性t细胞（细胞（treg）dc的分类及命名的分类及命名l 根据根据dcdc来源分类来源分类 * * 髓样髓样dcdc（myeloid dc,myeloid dc,mdcmdc) ) 或传统或传统dc (conventional dc, dc (conventional dc, cdccdc） * * 浆细胞样浆细胞样dc(plasmacytoid dc, dc(plasmacytoid dc, pdc)pdc)l 根据根据dcdc成熟状态分类：成熟状态分类：成熟成熟dcdc和未成熟和未成熟dcdc（idcidc）l 根据根据dcdc功

6、能状态分类功能状态分类 * * 耐受性耐受性dcdc：表达：表达idoido的的dcdc、高表达、高表达ilt4ilt4的的dcdc； * * 调节性调节性dc dc ：可诱导高表达：可诱导高表达il-10il-10的的tr1tr1细胞细胞 （二者均为浆细胞样（二者均为浆细胞样idcidc）l 根据根据dcdc分布部位分类分布部位分类 * * 淋巴组织中淋巴组织中dcdc：括滤泡：括滤泡dcdc、并指状、并指状dcdc和胸腺和胸腺dcdc * * 非淋巴组织中非淋巴组织中dcdc：朗格汉斯细胞和间质：朗格汉斯细胞和间质dcdc * * 循环循环dcdc：外周血：外周血dcdc和隐蔽细胞和隐蔽细

7、胞menufb树突状细胞的分化、发育和迁移树突状细胞的分化、发育和迁移dendritic cell maturation mhc iimhc ii b7-1/b7-2b7-1/b7-2 组织中未成熟组织中未成熟dcdc- - 强吞噬和吞饮作用强吞噬和吞饮作用- - 处理抗原能力强处理抗原能力强 - - 低水平的低水平的mhcmhc- - 缺乏共刺激分子缺乏共刺激分子 - - 递呈抗原能力弱递呈抗原能力弱淋巴组织中成熟淋巴组织中成熟dcdc- - 不再有吞噬能力不再有吞噬能力- - 表达共刺激分子表达共刺激分子(b7-1/b7-2)(b7-1/b7-2)- - 高表达高表达mhcmhc和黏附分子

8、和黏附分子- - 抗原递呈能力强抗原递呈能力强 dc的生物学功能的生物学功能* 强的吞饮作用强的吞饮作用* 受体介导的内吞受体介导的内吞 (fcr/cr/ 甘露糖受体）甘露糖受体）* 吞噬作用吞噬作用* 表面捕获表面捕获(fdc) ( fcr和和c3br)抗原提呈抗原提呈免疫调节免疫调节* 激活初始激活初始t细胞，启细胞，启动免疫应答；动免疫应答；*分泌细胞因子，调节分泌细胞因子，调节免疫细胞分化、发育；免疫细胞分化、发育；* 分泌趋化性细胞因子，分泌趋化性细胞因子，趋化趋化t/b细胞；细胞；* 利用未成熟利用未成熟dc诱诱 导免疫耐受。导免疫耐受。dcdcdcdct t细细胞胞活活化化增增殖

9、殖影响影响dcdc分化成熟的因素分化成熟的因素l 微生物产物、炎性细胞因子是诱导微生物产物、炎性细胞因子是诱导dc成成l 熟的重要因子；熟的重要因子；2. 刺激刺激dc的抗原种类，如自身抗原、肿瘤抗原的抗原种类，如自身抗原、肿瘤抗原（ta）等抑制）等抑制dc的成熟；的成熟；3. dc所处环境中的抑制性免疫细胞所处环境中的抑制性免疫细胞(如如treg、m2、mdsc等等)和细胞因子（和细胞因子（il-10、tgf- ）等。）等。肿瘤微环境对肿瘤微环境对dc的影响的影响 肿瘤微环境中除了免疫抑制性细胞和肿瘤微环境中除了免疫抑制性细胞和细胞因子干扰细胞因子干扰dc分化成熟外，还有很分化成熟外，还有很

10、多因素多因素干扰成熟干扰成熟dc的功能的功能：l 低氧低氧l 胞外高水平的腺苷胞外高水平的腺苷l 高水平乳酸高水平乳酸l 低低ph值值怎样理解调节性怎样理解调节性dc (regdc)1. cdcs, including tissue-resident dcs, migratory dcs and inflammatory dcs might exhibit immunosuppressive properties under certain circumstances or in immature stage.2. pdcs have also been reported to exhibit

11、 potent immunosuppressive and tolerogenic properties3.3. a commonly accepted paradigm is that functional properties of dcs are maturation-dependent. . however, existing evidence suggests that dcs can exist in a multitude of functional states other than simply immature or mature. regdcs can exist as

12、immature, semi-mature and fully mature dc subpopulations that use different mechanisms for induction of immune tolerance and immune suppression.怎样理解调节性怎样理解调节性dc (regdc)即表型成熟或不成熟即表型成熟或不成熟dcdc均可被肿瘤微环境均可被肿瘤微环境“调教调教”为免疫抑制性为免疫抑制性dcdc（即（即regdcregdc）。）。 regdc 的诱导及其免疫抑制途径的诱导及其免疫抑制途径l tumor-derived il-10, tg

13、f- and pge2诱导诱导 regdc。主要通过主要通过stat3、mapk 等信号途径。等信号途径。 regdc regdc 通过分泌通过分泌il-10, tgf-il-10, tgf-诱导诱导treg treg regdc regdc 产生产生 arg1arg1、 ido ido 或或inosinos等抑制等抑制t t细胞功能细胞功能 regdc regdc 的细胞膜上表达抑制性共刺激分子如的细胞膜上表达抑制性共刺激分子如b7-h1b7-h1等等诱导诱导t t细胞无能细胞无能。肿瘤微环境中的肿瘤微环境中的dc免疫抑制免疫抑制主要内容主要内容一、肿瘤免疫的概述一、肿瘤免疫的概述二、调节性

14、树突状细胞（二、调节性树突状细胞（regdc）三、肿瘤相关的巨噬细胞三、肿瘤相关的巨噬细胞 （tam）四、髓样来源的抑制细胞（四、髓样来源的抑制细胞（mdsc）五、调节性五、调节性t细胞（细胞（treg） 肿瘤相关的巨噬细胞肿瘤相关的巨噬细胞（tumor associated macrophage, tam） 巨噬细胞不是均一的细胞群，其表型和功能表现巨噬细胞不是均一的细胞群，其表型和功能表现出高度的异质性和可塑性。出高度的异质性和可塑性。 （一）（一）mm表达丰富的表面分子表达丰富的表面分子l 表面受体：表面受体： 模式识别受体模式识别受体(prr): toll(prr): toll样受体、

15、甘露糖受体、清道夫受体等样受体、甘露糖受体、清道夫受体等 lps/lbp lps/lbp复合物受体即复合物受体即cd14cd14 免疫球蛋白的免疫球蛋白的fcfc受体（受体（fcrfcr、fcrfcr、fcrfcr） 补体受体（补体受体（cr1cr1、cr3cr3） 多种细胞因子、激素、神经肽的受体等多种细胞因子、激素、神经肽的受体等l 表面抗原：表面抗原： mhcmhc分子、黏附分子（分子、黏附分子（lfa-1lfa-1、icam-1icam-1）、共刺激分子（）、共刺激分子（b7b7、cd40cd40）等）等l 特征标志分子特征标志分子 f4/80f4/80和巨噬细胞集落刺激因子受体是小鼠

16、和巨噬细胞集落刺激因子受体是小鼠mm的表面标识的表面标识（二）（二）mm亚群亚群 根据根据mm活化方式、表面分子、分泌细胞因子及生物学功能活化方式、表面分子、分泌细胞因子及生物学功能不同将其分为两大类：不同将其分为两大类：1. 经典活化的经典活化的m （classical activated macrophages，or m1） m1由由ifn- 、tnf- ，或，或pamps (如如lps、dsrna) 以及一些以及一些内源性的危险信号（如内源性的危险信号（如hsp)所诱导所诱导。2. 可选择活化的可选择活化的m (alternatively activated macrophages, a

17、ams or m2） 其中其中m2又可细分为三群又可细分为三群 m2a（由（由il-4/il-13诱导）诱导） m2b（由免疫复合物（由免疫复合物 和和tlr配体诱导）配体诱导） m2c（由（由il-10、糖皮质激素诱导）、糖皮质激素诱导）巨噬细胞极化（巨噬细胞极化（polarization）的一般概念）的一般概念l 一般认为极化一般认为极化m是单核细胞活化后一系列功能状是单核细胞活化后一系列功能状态两个极端。态两个极端。l m分化受各种微环境信号的诱导与调节。分化受各种微环境信号的诱导与调节。l 极化的极化的m能够进一步影响局部免疫反应能够进一步影响局部免疫反应, , 与各种与各种因子协同作

18、用，调节病原体微生物感染结局、肿瘤因子协同作用，调节病原体微生物感染结局、肿瘤免疫、参与免疫调节和组织修复过程。免疫、参与免疫调节和组织修复过程。（三）极化的巨噬细胞的一般概念与特征（三）极化的巨噬细胞的一般概念与特征反映反映m1与与m2 细胞表型和功能的指标及意义细胞表型和功能的指标及意义l表面分子：表面分子： m2型高表达型高表达decin-1、cd206、sr-a，低表达，低表达cd16/32 m1型高表达型高表达cd16/32，低表达，低表达decin-1、cd206、sr-al酶活性：酶活性： m2型型arg-1酶活性高，酶活性高， inos活性低，反映其杀瘤能力弱活性低，反映其杀瘤

19、能力弱 m1型型inos活性高，活性高， arg-1酶活性酶活性 低，反映其杀瘤能力强低，反映其杀瘤能力强l吞噬指数：吞噬指数： m2型吞噬指数低，反映其吞噬功能弱型吞噬指数低，反映其吞噬功能弱 m1型吞噬指数高，反映其吞噬功能强型吞噬指数高，反映其吞噬功能强 m1/m2m1/m2与免疫平衡与免疫平衡lm1主要抵抗胞内病原体、控制主要抵抗胞内病原体、控制急性感染，然而，急性感染，然而，m1的过渡极的过渡极化会引起多种病理损伤；化会引起多种病理损伤；lm2多与感染性疾病的慢性进展多与感染性疾病的慢性进展有关。有关。巨噬细胞的极化与巨噬细胞的极化与q热病原体热病原体 （伯纳特立克次体（伯纳特立克次

20、体 ） m1/m2m1/m2与免疫平衡与免疫平衡whipples disease（惠普尔病惠普尔病） is associated with an m2 macrophage profile 有研究表明，体内有研究表明，体内m1型巨噬细胞可以相当迅速地转变型巨噬细胞可以相当迅速地转变为为m2型巨噬细胞型巨噬细胞： 一群血液中巡逻的单核细胞，在李斯特菌感染的一群血液中巡逻的单核细胞，在李斯特菌感染的第第12小时小时内，渗入炎症组织并分化成巨噬细胞，释放促炎介质内，渗入炎症组织并分化成巨噬细胞，释放促炎介质（tnf-、il-1）；）； 但到感染的后期但到感染的后期（8小时），小时），这些巨噬细胞终止

21、了相应这些巨噬细胞终止了相应的功能，开始表达的功能，开始表达m2表面标志，如表面标志，如arg-1等。等。( (四四) ) 炎症过程中炎症过程中mm的可塑性的可塑性（五）肿瘤进程中巨噬细胞的可塑性（五）肿瘤进程中巨噬细胞的可塑性肿瘤组织中细胞因子参与肿瘤组织中细胞因子参与m 极化极化tam 就是肿瘤组织中的就是肿瘤组织中的m2肿瘤微环境诱导肿瘤微环境诱导m1m1细胞向细胞向m2m2细胞极化（分化）细胞极化（分化）广义的肿瘤相关巨噬细胞（广义的肿瘤相关巨噬细胞（tam）分类）分类lclassically activated, m1 macrophages with an anti-tumour

22、functionlimmunosuppressive macrophages: m2langiogenic macrophages: tie2-expressing mo/m linvasive macrophages : which can help tumor cells invading the temlmetastatic macrophages: assisting the seeding of tumor cells at distant sites主要内容主要内容一、肿瘤免疫的概述一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（二、调节性树突状细胞（regdc）三、肿瘤相关的巨噬细胞三、

23、肿瘤相关的巨噬细胞 （tam）四、髓样来源的抑制细胞（四、髓样来源的抑制细胞（mdsc）五、调节性五、调节性t细胞（细胞（treg）origin of myeloid-derived suppressor cells ( mdsc )origin of myeloid-derived suppressor cells ( mdsc ) 感染感染外伤外伤肿瘤肿瘤（一）（一）mdsc 的表型特征及亚群的表型特征及亚群 mdsc 是一群异质性的细胞群体，它包括髓系细胞前体、是一群异质性的细胞群体，它包括髓系细胞前体、未成熟的粒细胞、单核细胞和树突状细胞，由于其具有免疫抑未成熟的粒细胞、单核细胞和树突

24、状细胞，由于其具有免疫抑制功能，所以，也曾被称为未成熟的免疫抑制细胞制功能，所以，也曾被称为未成熟的免疫抑制细胞.l小鼠的小鼠的mdsc表型为表型为gr-1+cd11b+ 根据其与根据其与gr-1分子中不同表位分子中不同表位(ly6gly6g、ly6c)ly6c)的的抗体结合特异抗体结合特异性不同性不同分两亚群分两亚群 单核细胞样的单核细胞样的mdsc亚群：亚群：cd11b+ly6gly6chi 粒细胞样的粒细胞样的mdsc亚群：亚群：cd11b+ly6g+ly6clow l 人的人的mdsc表型为表型为lin-hla-dr-cd33+cd11b+ 小鼠小鼠mdsc形态和细胞亚群形态和细胞亚群

25、粒细胞样的粒细胞样的mdscmdsc单核细胞样单核细胞样mdscmdsc人人mdsc的表型和亚群的表型和亚群早幼粒早幼粒人人mdsc的表型和亚群的表型和亚群 promyelocytic mdsc: lin-hla-dr-cd33+ cd11b+ cd14 - monocytic mdsc: lin-hla-dr-/low cd33+cd11b +cd14 + granulocytic mdsc: lin-hla-dr-/low cd33+cd11b + cd15 +the frequency of cd33+cd11b+hla-dr-cells in circulating monocyte

26、population is positively associated with hbv infection. results 10the frequency of cd33+cd11b+hla-dr-cells in granulocyte populationis not associated with hbv infection, results 9mdsc expantionmdsc activitionmdsc的信号转导的信号转导lnotch signaling - mdsc accumulationlstat3 signaling- mdsc proliferationlstat6

27、 signaling - mdsc activationschematics of possible signaling pathway involved in mdsc expansionschematics of possible signaling pathways involved in mdsc activationmdsc 的免疫抑制功能的免疫抑制功能mdsc既能抑制适应性免疫，又能抑制固有免疫。既能抑制适应性免疫，又能抑制固有免疫。 l抑制抑制cd4cd4+ +t t细胞和细胞和cd8cd8+ +t t细胞细胞增殖增殖和和归巢归巢；l促进促进m m 就向促进肿瘤生长的就向促进肿瘤

28、生长的m2m2转化转化； l阻断阻断nknk细胞分泌细胞分泌ifn-ifn- 而抑制其胞毒活性。而抑制其胞毒活性。 mdscs suppress acquired and innate anti-tumor immunity 1. 产生产生inos和和argnasel消耗精氨酸，导致消耗精氨酸，导致tcr cd3 合成受阻；合成受阻；l精氨酸短缺导致增殖的精氨酸短缺导致增殖的t细胞细胞g0-g1期阻滞期阻滞 ；l通过通过no直接抑制直接抑制t细胞功能。细胞功能。2. 产生产生ros和和onoo-（peroxynitrite ，过氧化亚硝酸盐），过氧化亚硝酸盐）lonoo-导致导致tcr、cd8

29、硝基化，抑制硝基化，抑制cd8+t细胞增殖细胞增殖lros也可直接抑制也可直接抑制t细胞增殖细胞增殖mdsc免疫抑制机制（免疫抑制机制（1）suppressive mechanisms mediated by different subsets of mdscsrosrosperoxynitriteperoxynitriteno lowno lowno no ros lowros low单核细胞样的单核细胞样的mdscmdsc亚群亚群粒细胞样的粒细胞样的mdscmdsc亚群亚群the mechanisms of mdsc-mediated immune suppression in perip

30、heral lymphoid organsrosrosperoxynitriteperoxynitritearginase arginase no lowno lowno response the mechanisms of mdsc-mediated immunessuppression at the site of a tumourmdsc免疫抑制机制（免疫抑制机制（2）3. 诱导诱导treg产生；产生；4. 促进促进m1细胞向细胞向m2细胞转化；细胞转化；5. 可分化为可分化为tam和血管内皮细胞；和血管内皮细胞；6. 隔绝胱氨酸，阻止隔绝胱氨酸，阻止t细胞获得半胱氨酸；细胞获得半胱氨酸

31、； 7.影响影响t细胞归巢到淋巴结或肿瘤组织细胞归巢到淋巴结或肿瘤组织 。mdsc prevent t cell activation by sequestering cystine and limiting the availability of cysteine胱氨酸胱氨酸mdsc suppress antitumor immunity through a variety of diverse mechanismstherapeutic strategies to target mdsc therapeutic strategies to target mdsc 针对针对mdscmdsc的

32、靶向性治疗策略的靶向性治疗策略l促进促进mdsc分化分化 如如atra、vitd3诱导诱导mdsc向向dc和和m 分化分化 l抑制抑制mdsc扩增扩增 如阻断如阻断vegf、mmp等炎症因子、等炎症因子、stat3抑制剂等抑制剂等l抑制抑制mdsc的功能的功能 arg1和和inos的抑制剂的抑制剂 如如cox2抑制剂抑制剂l清除清除mdsc 如吉西他滨如吉西他滨（gemcitabines）似乎能特异性清除似乎能特异性清除mdscmdsc mdscs mdscs 与其他髓系细胞之间的关系与其他髓系细胞之间的关系l g-mdsc与与neutrophils 之间的区别与联系之间的区别与联系 g-md

33、sc neutrophils 免疫抑制作用免疫抑制作用 + - 吞噬功能吞噬功能 - + arg1 mpo ros cd115和和cd244 趋化因子趋化因子 cxcr1和和cxcr2 但是，但是，g-mdsc在体外培养在体外培养24小时后可分化为小时后可分化为neutrophils。l m-mdscs与与m1之间的区别与联系之间的区别与联系 1. m-mdsc具有免疫抑制功能，同时表达具有免疫抑制功能，同时表达inos和和arg1， 且且inos具有促进肿瘤的作用；具有促进肿瘤的作用； 2. 体外培养或转输给体外培养或转输给tumor-free 小鼠体内可分化为小鼠体内可分化为m1和和 dc

34、。 l m-mdscs与与m2之间的区别与联系之间的区别与联系 1. 均具有免疫抑制作用，但二者的表型不同，且均具有免疫抑制作用，但二者的表型不同，且m2仅表仅表 达达arg1。 2. 在具有肿瘤衍生因子的培养基中培养或荷瘤小鼠体内可在具有肿瘤衍生因子的培养基中培养或荷瘤小鼠体内可 分化为分化为m2或或/和血管内皮细胞。和血管内皮细胞。mdscs 与其他髓系细胞之间的关系与其他髓系细胞之间的关系mdsc与与m 之间之间cross-talk加速肿瘤进程加速肿瘤进程mdsc与与dc之间之间cross-talk促进肿瘤进程促进肿瘤进程主要内容主要内容一、肿瘤免疫的概述一、肿瘤免疫的概述二、调节性树突状细胞（二、调节性树突状细胞（