肿瘤相关的免疫抑制细胞2014

1、肿瘤相关的免疫抑制细胞,尹丙姣 华中科技大学同济医学院免疫学系 2015. 1. 23,主要内容,一、肿瘤免疫的概述 二、调节性树突状细胞(regDC) 三、肿瘤相关的巨噬细胞 （TAM） 四、髓样来源的抑制细胞（MDSC） 五、调节性T细胞（Treg）,1. 癌基因/抑癌基因学说 2. 细胞周期/细胞凋亡学说 3. 端粒和端粒酶学说 4. 肿瘤干细胞学说 5. 肿瘤相关的免疫学理论,肿瘤发生相关机制,机体免疫系统通过细胞免疫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。,肿瘤免疫监视学说（ Burnet in 1967 ）

2、,肿瘤发生的阶段（从监视逃逸）,(1)肿瘤清除阶段 天然/适应性免疫机制清除部分肿瘤细胞。 (2)肿瘤平衡阶段 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“适者生存”。 (3)肿瘤逃逸阶段 逃逸的肿瘤细胞无控制生长。,肿瘤本身具有不稳定性和异质性 逃逸； 肿瘤生存环境中的多种因素（如生长因子、营 养供给和免疫压力等）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活 。 肿瘤微环境有利于TAM、MDSC、Treg和regDC等免疫抑制性细胞产生 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）,自然选择肿瘤逃逸,Annual Revi

3、ews,Cancer Immunoediting,Annual Reviews,Tumor Escape Mechamism,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,Reg DC,主要内容,一、肿瘤免疫的概述 二、调节性树突状细胞（regDC） 三、肿瘤相关的巨噬细胞 （TAM） 四、髓样来源的抑制细胞（MDSC） 五、调节性T细胞（Treg）,DC的分类及命名,根据DC来源分类 * 髓样DC（myeloid DC,mDC) 或传统DC (conventional DC, cDC） * 浆细胞样DC(plasmacytoid DC, pDC) 根据DC成熟状态分类：成熟DC

4、和未成熟DC（iDC） 根据DC功能状态分类 * 耐受性DC：表达IDO的DC、高表达ILT4的DC； * 调节性DC ：可诱导高表达IL-10的Tr1细胞 （二者均为浆细胞样iDC） 根据DC分布部位分类 * 淋巴组织中DC：括滤泡DC、并指状DC和胸腺DC * 非淋巴组织中DC：朗格汉斯细胞和间质DC * 循环DC：外周血DC和隐蔽细胞,Menu,F,B,树突状细胞的分化、发育和迁移,Dendritic Cell Maturation,MHC II B7-1/B7-2,组织中未成熟DC - 强吞噬和吞饮作用 - 处理抗原能力强 - 低水平的MHC - 缺乏共刺激分子 - 递呈抗原能力弱 淋

5、巴组织中成熟DC - 不再有吞噬能力 - 表达共刺激分子(B7-1/B7-2) - 高表达MHC和黏附分子 - 抗原递呈能力强,DC的生物学功能,* 强的吞饮作用 * 受体介导的内吞 (FcR/CR/ 甘露糖受体） * 吞噬作用 * 表面捕获(FDC) ( FcR和C3bR),抗原提呈,免疫调节,* 激活初始T细胞，启动免疫应答； *分泌细胞因子，调节免疫细胞分化、发育； * 分泌趋化性细胞因子，趋化T/B细胞； * 利用未成熟DC诱 导免疫耐受。,DC,DC,T细胞活化增殖,影响DC分化成熟的因素,微生物产物、炎性细胞因子是诱导DC成 熟的重要因子； 2. 刺激DC的抗原种类，如自身抗原、肿

6、瘤抗原（TA）等抑制DC的成熟； 3. DC所处环境中的抑制性免疫细胞(如Treg、M2、MDSC等)和细胞因子（IL-10、TGF-）等。,肿瘤微环境对DC的影响,肿瘤微环境中除了免疫抑制性细胞和细胞因子干扰DC分化成熟外，还有很多因素干扰成熟DC的功能： 低氧 胞外高水平的腺苷 高水平乳酸 低pH值,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 certa

7、in circumstances or in immature stage.,2. pDCs have also been reported to exhibit potent immunosuppressive and tolerogenic properties,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 o

8、f functional states other than simply immature or mature.,regDCs can exist as 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DC (regDC),即表型成熟或不成熟DC均可被肿瘤微环境“调教”为免疫抑制性DC（即regDC）。,regDC 的诱导及其免疫抑制途径,

9、Tumor-derived IL-10, TGF- and PGE2诱导 regDC。主要通过STAT3、MAPK 等信号途径。,regDC 通过分泌IL-10, TGF-诱导Treg regDC 产生 ARG1、 IDO 或iNOS等抑制T细胞功能 regDC 的细胞膜上表达抑制性共刺激分子如B7-H1等诱导T细胞无能。,肿瘤微环境中的DC免疫抑制,主要内容,一、肿瘤免疫的概述 二、调节性树突状细胞（regDC） 三、肿瘤相关的巨噬细胞 （TAM） 四、髓样来源的抑制细胞（MDSC） 五、调节性T细胞（Treg）,肿瘤相关的巨噬细胞 （Tumor Associated Macrophage,

10、 TAM）,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。,（一）M表达丰富的表面分子,表面受体： 模式识别受体(PRR): Toll样受体、甘露糖受体、清道夫受体等 LPS/LBP复合物受体即CD14 免疫球蛋白的Fc受体（FcR、FcR、FcR） 补体受体（CR1、CR3） 多种细胞因子、激素、神经肽的受体等 表面抗原： MHC分子、黏附分子（LFA-1、ICAM-1）、共刺激分子（B7、CD40）等 特征标志分子 F4/80和巨噬细胞集落刺激因子受体是小鼠M的表面标识,（二）M亚群,根据M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： 1. 经典活化

11、的M （classical activated macrophages，or M1） M1由IFN-、TNF-，或PAMPs (如LPS、dsRNA) 以及一些内源性的危险信号（如HSP)所诱导。 2. 可选择活化的M (alternatively activated macrophages, AAMs or M2） 其中M2又可细分为三群 M2a（由IL-4/IL-13诱导） M2b（由免疫复合物 和TLR配体诱导） M2c（由IL-10、糖皮质激素诱导）,巨噬细胞极化（Polarization）的一般概念,一般认为极化M是单核细胞活化后一系列功能状态两个极端。 M分化受各种微环境信号的诱导

12、与调节。 极化的M能够进一步影响局部免疫反应, 与各种因子协同作用，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。,（三）极化的巨噬细胞的一般概念与特征,反映M1与M2 细胞表型和功能的指标及意义,表面分子： M2型高表达DECIN-1、CD206、SR-A，低表达CD16/32 M1型高表达CD16/32，低表达DECIN-1、CD206、SR-A 酶活性： M2型Arg-1酶活性高， iNOS活性低，反映其杀瘤能力弱 M1型iNOS活性高， Arg-1酶活性 低，反映其杀瘤能力强 吞噬指数： M2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,M1/M

13、2与免疫平衡,M1主要抵抗胞内病原体、控制急性感染，然而，M1的过渡极化会引起多种病理损伤； M2多与感染性疾病的慢性进展有关。,巨噬细胞的极化与Q热病原体 （伯纳特立克次体 ）,M1/M2与免疫平衡,Whipples disease（惠普尔病） is associated with an M2 macrophage profile,有研究表明，体内M1型巨噬细胞可以相当迅速地转变为M2型巨噬细胞： 一群血液中巡逻的单核细胞，在李斯特菌感染的第12小时内，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（8小时），这些巨噬细胞终止了相应的功能，开始表达M2表面

14、标志，如ARG-1等。,(四) 炎症过程中M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M极化,TAM 就是肿瘤组织中的M2,肿瘤微环境诱导M1细胞向M2细胞极化（分化）,广义的肿瘤相关巨噬细胞（TAM）分类,Classically activated, M1 macrophages with an anti-tumour function Immunosuppressive macrophages: M2 Angiogenic Macrophages: Tie2-expressing Mo/M Invasive Macrophages : Which can help

15、tumor cells invading the TEM Metastatic Macrophages: Assisting the seeding of tumor cells at distant sites,主要内容,一、肿瘤免疫的概述 二、调节性树突状细胞（regDC） 三、肿瘤相关的巨噬细胞 （TAM） 四、髓样来源的抑制细胞（MDSC） 五、调节性T细胞（Treg）,Origin of Myeloid-derived suppressor cells ( MDSC ),Origin of Myeloid-derived suppressor cells ( MDSC ),感染,外伤

16、,肿瘤,（一）MDSC 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、未成熟的粒细胞、单核细胞和树突状细胞，由于其具有免疫抑制功能，所以，也曾被称为未成熟的免疫抑制细胞. 小鼠的MDSC表型为Gr-1+CD11b+ 根据其与Gr-1分子中不同表位(Ly6G、Ly6C)的抗体结合特异性不同分两亚群 单核细胞样的MDSC亚群：CD11b+Ly6GLy6Chi 粒细胞样的MDSC亚群：CD11b+Ly6G+Ly6Clow 人的MDSC表型为Lin-HLA-DR-CD33+CD11b+,小鼠MDSC形态和细胞亚群,粒细胞样的MDSC,单核细胞样MDSC,人MDSC的表型和亚群

17、,早幼粒,人MDSC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 population is positively associated with HBV infection.,Resul

18、ts 10,The frequency of CD33+CD11b+HLA-DR-cells in granulocyte population is not associated with HBV infection,Results 9,MDSC Expantion,MDSC Activition,MDSC的信号转导,Notch signaling - MDSC accumulation Stat3 signaling- MDSC proliferation Stat6 signaling - MDSC activation,Schematics of possible signaling

19、pathway involved in MDSC expansion,Schematics of possible signaling pathways involved in MDSC activation,MDSC 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。,抑制CD4+T细胞和CD8+T细胞增殖和归巢； 促进M就向促进肿瘤生长的M2转化； 阻断NK细胞分泌IFN-而抑制其胞毒活性。,MDSCs suppress acquired and innate anti-tumor immunity,1. 产生iNOS和Argnase 消耗精氨酸，导致TCR CD3合成受阻；

20、精氨酸短缺导致增殖的T细胞G0-G1期阻滞 ； 通过NO直接抑制T细胞功能。 2. 产生ROS和ONOO-（Peroxynitrite ，过氧化亚硝酸盐） ONOO-导致TCR、CD8硝基化，抑制CD8+T细胞增殖 ROS也可直接抑制T细胞增殖,MDSC免疫抑制机制（1）,Suppressive mechanisms mediated by different subsets of MDSCs,ROS Peroxynitrite NO low,NO ROS low,单核细胞样的MDSC亚群,粒细胞样的MDSC亚群,The mechanisms of MDSC-mediated immune s

21、uppression in peripheral lymphoid organs,ROS Peroxynitrite Arginase NO low,No Response,The mechanisms of MDSC-mediated immunes suppression at the site of a tumour,MDSC免疫抑制机制（2）,3. 诱导Treg产生； 4. 促进M1细胞向M2细胞转化； 5. 可分化为TAM和血管内皮细胞； 6. 隔绝胱氨酸，阻止T细胞获得半胱氨酸； 7.影响T细胞归巢到淋巴结或肿瘤组织 。,MDSC prevent T cell activation

22、 by sequestering cystine and limiting the availability of cysteine,胱氨酸,MDSC suppress antitumor immunity through a variety of diverse mechanisms,Therapeutic Strategies to Target MDSC,Therapeutic Strategies to Target MDSC,针对MDSC的靶向性治疗策略,促进MDSC分化 如ATRA、VitD3诱导MDSC向DC和M 分化 抑制MDSC扩增 如阻断VEGF、MMP等炎症因子、Stat

23、3抑制剂等 抑制MDSC的功能 Arg1和iNOS的抑制剂 如COX2抑制剂 清除MDSC 如吉西他滨（gemcitabines）似乎能特异性清除MDSC,MDSCs 与其他髓系细胞之间的关系,G-MDSC与neutrophils 之间的区别与联系 G-MDSC Neutrophils 免疫抑制作用 + - 吞噬功能 - + Arg1 MPO ROS CD115和CD244 趋化因子 CXCR1和CXCR2 但是，G-MDSC在体外培养24小时后可分化为neutrophils。,M-MDSCs与M1之间的区别与联系 1. M-MDSC具有免疫抑制功能，同时表达iNOS和Arg1， 且iNOS具

24、有促进肿瘤的作用； 2. 体外培养或转输给tumor-free 小鼠体内可分化为M1和 DC。 M-MDSCs与M2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M2仅表 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 分化为M2或/和血管内皮细胞。,MDSCs 与其他髓系细胞之间的关系,MDSC与M之间Cross-talk加速肿瘤进程,MDSC与DC之间Cross-talk促进肿瘤进程,主要内容,一、肿瘤免疫的概述 二、调节性树突状细胞（regDC） 三、肿瘤相关的巨噬细胞 （TAM） 四、髓样来源的抑制细胞（MDSC） 五、调节性T细胞（Treg）,CD4+CD25+ 调节性T细胞（Treg）,（一）T细胞亚群及Treg 概述 （二）肿瘤Treg的来源 （三） 肿瘤Treg抑制作用的机制 （四） 针对肿瘤Treg的免疫治疗策略,（一）T细胞亚群及Treg 概述,（一）调节性T细胞(Treg）,包括CD4+Treg，CD8+Treg和