MDSC介导的HO-1/CO途径在异基因造血干细胞移植后胃肠道aGVHD中诱导免疫耐受的作用及机制研究

Myeloid-derived suppressor cells (MDSC) alleviate acute graft-versus-host disease(aGVHD) following allogeneic hematopoietic stem cell transplant (Allo-HSCT), but the mechanism how MDSC induces immune tolerance remains elusive. Based on the facts that pro-inflammatory Th1/Th17 cells migrate to intestine tissue in the milieu of local inflammation and play pivotal roles in initiating gastrointestinal aGVHD, we propose a pathway that MDSC suppresses Th1/Th17 trafficking to intestine through over-expression of HO-1 and inducing HO-1/CO pathway resulting in the suppressor of activity of Th1/Th17 and down-regulation of inflammatory cytokines induced，thus ameliorates gastrointestinal aGVHD. Using mouse Allo-HSCT model, MDSC-lymphocyte co-culture and lymphocyte trans-endothelial migration assay, this project will systemically validate the hypothesis that MDSC acts on the downstream pathogenic lymphocytes to induce tolerance and support the development of targeted therapy for aGVHD.

髓系来源抑制细胞（MDSC）具有显著地抑制异基因造血干细胞移植（Allo-HSCT）后的急性移植物抗宿主病（aGVHD）的作用，但MDSC诱导Allo-HSCT后免疫耐受的机理尚不明确。基于致炎性Th1/Th17细胞在胃肠道aGVHD时向肠道迁移并在局部炎性环境下发挥效应细胞作用，我们提出了一个MDSC通过高表达HO-1启动HO-1/CO通路，从而抑制Th1/Th17细胞活性，下调炎性细胞因子表达水平，抑制Th1/Th17细胞向肠道迁移从而减轻胃肠道急性aGVHD的机制。通过小鼠移植模型、MDSC－淋巴细胞共培养、淋巴细胞-内皮细胞跨膜迁移等实验系统地研究MDSC通过作用于下游的致炎性淋巴细胞从而诱导移植后免疫耐受的具体机制，为靶向治疗Allo-HSCT后aGVHD提供理论依据。

MDSC在allo-HSCT后aGVHD的免疫调节过程中具有重要作用。有研究发现用HO-1抑制剂SnPP培养的MDSC失去了诱导移植后免疫耐受的能力，表明HO-1是MDSC介导体内免疫抑制的主要效应因子。HO-1是血红素降解的限速酶，正常情况下H0-1稳定表达于胃、小肠、结肠粘膜组织中,诱导表达HO-1在抗炎、氧化应激过程中产生重要保护作用。因此我们设想MDSC可通过HO-1参与血红素降解过程继而在Allo-HSCT后的免疫应答中发挥作用。本研究通过allo-BMT小鼠模型的研究发现，回输MDSC组小鼠肠道组织中HO-1的表达在初始阶段高表达后出现逐渐下降，而在GVHD组小鼠肠道中HO-1的表达的增高滞后于回输MDSC组小鼠，推测在GVHD小鼠中GVHD使得HO-1负反馈性增高，后由于局部组织细胞破坏导致HO-1产生耗竭。而回输MDSC的小鼠中，MDSC早期可产生大量HO-1从而减轻GVHD，随着MDSC的分化凋亡HO-1表达下降。注射重组HO-1蛋白可明显减轻异基因移植小鼠GVHD症状、降低GVHD评分，延长生存时间。注射重组HO-1蛋白后，allo-BMT小鼠外周血中炎症因子水平及组织中炎症小体NLRP3表达较GVHD组显著降低。研究还发现CO水平在注射HO-1重组蛋白组显著低于GVHD组，其结果与回输MDSC组中CO水平增高存在矛盾，我们推测在炎性反应、缺氧、氧化应激等条件下机体HO-1易被诱导从而CO表达量增加。外源性给予HO-1重组蛋白使HO-1过表达，使内源性CO发挥代偿机制，发挥抗氧化应激等生理作用消耗CO，从而导致CO表达减低。另外，在对allo-HSCT患者的外周血标本进行MDSC、HO-1等检测中发现，发生aGVHD的患者移植前HO-1的水平明显低于移植后未发生aGVHD的患者。移植后发生aGVHD的患者在植活时HO-1的水平明显高于移植后未发生aGVHD的患者。而MDSC比例高的患者体内HO-1的水平明显高于MDSC比例低的患者。体外实验也发现，MDSC与T细胞共培养对T细胞增殖具有较强的抑制作用，加入HO-1封闭抗体后，MDSC对T细胞的抑制作用明显减弱，而将重组HO-1蛋白直接与淋巴细胞共培养，Th1、Th17细胞比例显著下降。可见，MDSC诱导移植后免疫耐受，其对T细胞的抑制作用是通过HO-1/CO途径来实现的,具体机制仍需要深入研究。