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放疗(rt)是肺癌必不可少的治疗方式。对于不适合手术的iiia和iiib期肺癌患者，根治性放化疗是治疗标准，这一点已被广泛接受。不幸的是，放疗后肿瘤的再生长是成功控制疾病的主要障碍。
临床前研究表明，放疗对原发部位和转移部位的肿瘤免疫微环境具有双重作用。一方面，局部照射有可能激活针对远离照射区域的肿瘤细胞的全身免疫反应，即远隔效应，由mole在1953年首次报道。rt促进肿瘤抗原从垂死的肿瘤细胞中释放，上调mhci类表达，并增加多种细胞因子和免疫效应分子的表达，包括白细胞介素(il)-1、细胞间粘附分子1(icam1)和血管细胞粘附分子1(vcam1)，所有这些都有助于由辐射引发的持久和全身抗肿瘤免疫。另一方面，放疗促进了肿瘤细胞的免疫逃避。例如，rt上调多种免疫抑制细胞因子的表达，如肿瘤坏死因子-α(tnf-α)、il-6、il-10和转化生长因子-β(tgf-β)。rt促进免疫抑制细胞的积累，例如肿瘤相关巨噬细胞(tam)、调节性t(treg)细胞和髓源性抑制细胞(mdsc)。辐射增强免疫检查点的活性，如程序性细胞死亡蛋白1(pd-1)/pd-l1、细胞毒性t淋巴细胞相关蛋白4(ctla4)、t细胞免疫球蛋白和含粘蛋白结构域的蛋白3(tim3)，和淋巴细胞激活基因3(lag3)。
为了克服放疗的免疫抑制作用，已经提出并测试了免疫疗法和放疗的各种组合。在pacific研究中，标准放化疗后加入durvalumab可延长iii期nsclc患者的无进展生存期和总生存期。pacific研究的巨大成功不仅改变了iii期非小细胞肺癌的临床指南，也引起了其他免疫疗法与rt结合的极大兴趣。
mdscs的积累和激活在免疫抑制的建立中起关键作用。rt对mdscs的确切影响是复杂的。大分割照射(20gy)抑制mdscs的积累和浸润，而较低剂量的照射往往会促进mdscs募集到肿瘤中。此外，临床前和临床研究表明，胃肠道肿瘤，包括结直肠癌和肝癌，在放疗后相对容易出现mdscs水平降低，而在其他肿瘤模型和临床环境中，如胶质瘤、肺癌、乳腺癌、头颈部鳞癌、前列腺癌和宫颈癌，导致mdsc数量持续增加。蔡等人首次报道mdscs的pd-l1表达被辐照上调。然而，关于mdscs的确切作用，尤其是其潜在机制，在辐照后塑造tme方面知之甚少。
mdscs是一组具有强大免疫抑制能力的异质髓细胞。根据表型和形态，mdscs又可分为多形核mdscs(pmn-mdscs，又称粒细胞型mdscs)和单核型mdscs(m-mdscs)。
免疫抑制活性是mdscs的关键标志。mdscs的抑制机制包括诱导型一氧化氮合酶(inos)、精氨酸酶1(arg1)和吲哚胺2，3-双加氧酶(ido)的表达，以及一氧化氮(no)和活性氧(ros)的产生。这些不同的机制不会同时起作用。人们普遍认为pmn-mdscs和m-mdscs通过不同的机制调控tme。此外，pd-l1的上调也被认为是辐射招募mdscs的免疫抑制机制之一。目前，对于辐照诱导的mdscs对tme的影响及放疗的治疗效果尚无一致的结论。
磷酸二酯酶-5(pde5)抑制剂，如西地那非和他达拉非，可以阻断环磷酸鸟苷(cgmp)的水解。最新数据表明，pde5抑制剂能够通过抑制荷瘤(tb)小鼠和患者mdsc中inos和arg1的活性和表达来促进抗肿瘤免疫。然而，pde5抑制剂如何影响mdsc的亚群以及rt和pde5抑制剂的组合是否会延迟辐射后的肿瘤再生尚未得到测试。
我们最近的研究表明，消除招募的mdsc会延迟放疗后路易斯肺癌(llc)的再生。在这里，我们报告了局部照射通过促进pmn-mdsc的增殖及其随后向tme的募集而削弱了抗肿瘤免疫力。arg1的上调和激活是照射后pmn-mdscs介导的t细胞抑制的主要机制。西地那非与放疗的组合通过抑制arg1过表达和pmn-mdsc募集消除了辐射衍生的免疫抑制。
在tb小鼠和癌症患者中，mdscs随着肿瘤的生长而扩增。mdscs的两个亚群之间的比例取决于特定的肿瘤模型和微环境。为了监测同源llc模型中mdsc的丰度，我们通过免疫表型分析确定了接种后肿瘤的生长以及llc小鼠中不同时间点的总体mdsc及其亚群。
如图1c所示，肿瘤组织中总mdscs的百分比随着肿瘤的发展而稳步增加，从接种后第一周肿瘤浸润淋巴细胞的不到10%（5.84±1.22%）上升到第四周超过20%（21.71±3.22%）（p<0.01）。在我们的llc模型中，pmn-mdscs占总mdscs的94.94±8.47%，并且与总mdscs具有相同的肿瘤发展趋势（p<0.05）。对亚群进行分析，虽然m-mdscs增加了大约5倍，但差异没有统计学意义。
为了更好地了解mdscs的全身分布，我们还研究了mdscs在外周血、脾脏和骨髓中的比例。仅在接种llc细胞一周后，tb小鼠外周血中的mdsc百分比是无瘤小鼠的两倍(27.33±4.62%vs.12.48±0.93%，p<0.05)，3周后的mdsc百分比是无瘤小鼠的5倍(27.33±4.62%vs.12.48±0.93%，p<0.05)。tb小鼠外周血中pmn-mdscs的比例也增加，而m-mdscs的比例与肿瘤大小无关。
pd-l1是肿瘤细胞、mdscs、巨噬细胞和树突状细胞表达的最重要的检查点分子之一。为了确定tb小鼠mdscs的pd-l1表达是否与健康小鼠不同，我们通过流式细胞术测试了mdscs的pd-l1表达。结果表明，tme中mdscs上pd-l1的平均荧光强度（mfi）从在llc细胞接种后的第一周386.8±100.9a.u逐渐增加到第四周的1，068.0±121.8a.u（p<0.01），这表明pd-l1在我们模型中的mdsc中具有潜在作用。
在脾脏和骨髓中，随着肿瘤的发展，mdscs的比例也显著增加，其模式与肿瘤组织和外周血中的mdscs相同。此外，我们在tb小鼠中观察到明显的脾肿大，这与我们观察到的mdscs在脾内聚集一致。
为了确定局部照射对肿瘤生长和mdscs的影响，当肿瘤直径达到7.5mm时，我们使用大分割rt(20gy/f)治疗皮下llc肿瘤。放疗导致肿瘤进展延迟长达一周，在第7至第10天的最小体积约为500mm3，但此后肿瘤开始再生。根据放疗前后肿瘤生长曲线，我们选择放疗后第3天为再生前生长，放疗后1周为肿瘤体积最小时为再生开始，放疗后2周和3周为再生阶段。肿瘤组织苏木精-伊红染色显示，与未治疗的肿瘤相比，放疗后的肿瘤中有更多的浸润性炎症细胞。随后的cd11b特异性免疫组化染色显示，大多数炎症细胞是cd11b+髓系细胞，这表明局部照射可能导致mdscs的积累。为了证实我们的假设，我们在局部照射后的不同时间点对总mdscs和这两个亚群进行了流式细胞术分析。局部照射后，放疗后肿瘤浸润mdscs的比例比未治疗肿瘤高2倍(ctrlvs.rt=21.33±3.29%vs.44.10±3.00%，p<0.001)。pmn-mdscs与总mdscs具有相同的增加趋势(ctrlvs.rt=16.37±2.47%vs.38.66±4.24%，p<0.001)，而m-mdsc比例保持在约0.1%，且与肿瘤大小和治疗无关。外周血情况同肿瘤组织。