陆 荣(综述)，黄慧芳(审校)

(1.福建医科大学协和临床医学院，福州350001;2.福建医科大学附属协和医院血研所，福州350001)

白血病病死率较高，危害较大，是医学研究中的重大课题。白血病是一种克隆性起源，骨髓造血干细胞或早期祖细胞突变所引起的造血系统恶性肿瘤。其异常主要表现在骨髓中白血病细胞增殖失控、凋亡障碍和分化受阻，抑制了骨髓的正常造血。尽管近年来随着新的化疗药物的应用和造血干细胞移植技术的进展，白血病患者的缓解率和无病生存期较前有所提高，但是始终无法解决远期复发的问题，其主要原因在于体内残留的白血病干细胞(leukemia stem cell，LSC)。

LSC约占白血病细胞的百万分之一，具有强大的自我更新能力，能在免疫缺陷型小鼠体内诱发各亚型的白血病 。有文献报道白血病干细胞与骨髓微环境密切联系，相互作用，躲避化疗药物等的杀伤作用，最终导致白血病复发及耐药的产生［2-4］。因此，深入探讨白血病细胞与骨髓微环境的关系将有利于揭示白血病的发病机制并制订相应的治疗方案。

1 白血病细胞的生存——骨髓微环境

Schofield首次提出造血干细胞(hematopoietic stem cell，HSC)增殖、发育需要微环境支持的假说，随后大量研究均证明了干细胞生态位区的存在［5，6］，提出HSC微环境的概念。正常的造血过程需要HSC和微环境之间复杂的双向相互作用，一旦微环境的性质和功能发生改变，将会影响定居于此的HSC的性状。“供体细胞白血病”的发生进一步证实了造血微环境对HSC的重要作用［7，8］。骨髓造血微环境不仅是正常造血细胞发育的微环境，也是LSC赖以生存的基础，对LSC的生存、耐药具有重要意义。

骨髓造血微环境是由骨髓内的基质细胞(如成骨细胞、脂肪细胞、间充质干细胞等)与细胞外物质(如细胞因子、骨桥蛋白、钙离子等)所组成的结构单位，具有解剖和功能上两方面含义，包括骨内膜区和血管周围结构即成骨龛和血管龛。目前对骨髓造血微环境的成分及其功能的研究还不是很透彻，有研究表明骨内膜区的间质细胞是成人骨髓造血微环境的重要成分，对HSC的归巢及维持HSC的静止状态具有关键作用［9］。血管周围结构即血管龛在造血微环境中同样具有重要作用。Passegue等［10］研究提示，血管龛能刺激干细胞的增殖、分化及迁移。此外，血管龛还能协助HSC的跨内皮迁移，这在HSC的归巢和动员过程中起着重要作用。成骨龛和血管龛根据机体生理的需要，相互协调，共同调节HSC的动员和归巢过程，从而维持龛内外HSC的动态平衡。

2 白血病细胞与骨髓微环境相互作用

Ninomiya等［11］应用免疫组化等方法，研究来源于人体的白血病细胞在动物体内的归巢及植入情况，发现白血病细胞最初分布于干骺端的骨内膜区，随后增殖于血管区和骨干中段。移植后8周，干骺端白血病细胞明显增加。给予大剂量化疗药物处理后，发现白血病细胞残留于骨内膜区及血管内皮细胞周围，表明此区域可能为白血病细胞提供抗凋亡信号。Dazzi等［12］的研究结果也提示，骨髓间充质干细胞可通过产生细胞因子或细胞间的直接接触激活LSC中的相关信号通路，促进LSC生存、增殖及对化疗药物的抵抗。以上结果均提示白血病细胞与骨髓造血微环境相互作用，但其机制尚不完全明了，目前所揭示的机制主要有以下几个方面。

2.1 整合素、CD44研究发现白血病细胞通过其表面的β1整合素(如极迟抗原4、5)等与微环境中基质细胞表面的层连蛋白结合，通过细胞间接触激活急性髓系白血病(acute myelogenous leukemia，AML)细胞内的PI3K/AKT/Bcl-2信号通路，对维持微小残留白血病有关键作用［13，14］。Mudry 等［15］发现，急性淋巴白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)细胞先通过与骨髓基质细胞表面的血管细胞黏附分子1作用迁移至微环境，激活ALL细胞内的整合素连接激酶(integrin-linked kinase，ILK)。在ILK的作用下，磷酸化PI3K/AKT，激活ILK/AKT/GSK3β信号通路，使得下游信号分子Notch及STAT3表达增加，提供白血病细胞促生存信号。另外，白血病细胞也能诱导骨髓基质细胞内 AKT、ERK1/2的活化，显著增强Hes1及Bcl-2蛋白的表达。上述研究结果提示，白血病细胞及骨髓基质细胞相互激活ILK/AKT信号，ILK/AKT信号途径可能在维持白血病细胞在骨髓造血微环境中的生存具有重要作用;而这一信号通路可被PI3K及ILK的抑制剂所阻断。因此，运用抑制剂干扰此通路可为根除骨髓微环境中的白血病细胞提供一条新思路。

近年研究发现，CD44几乎表达于所有AML细胞表面，作为黏附分子参与AML-LSC归巢至骨髓造血微环境，影响 LSC的生长发育、增殖分化及凋亡等［16，17］。CD44属于黏附分子家族的Ⅰ型跨膜糖蛋白，介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间的信号转导，在AML细胞与微环境的相互作用中扮演重要角色。据所含外显子类型不同，CD44可分为两类:标准型CD44(CD44s)和变异型CD44(CD44v)。CD44s广泛分布于正常组织细胞中，CD44v仅分布于几种特定的细胞中，尤其是肿瘤细胞。高表达CD44v的AML患者第一次缓解后有较高的复发率，这可能是因为CD44v可特异性地激活某些生长因子受体，上调抗凋亡蛋白如Mcl-1和Bcl-xL的表达，活化Akt激酶，并使促凋亡蛋白Bad磷酸化而失活。A3D8、H90是目前较常用的CD44v特异性单克隆抗体。Jin等［18］利用针对CD44的单克隆抗体H90，能在体外诱导AML细胞分化，使移植到NOD/SCID小鼠的白血病细胞数明显降低，但相同剂量的H90对正常HSC不产生影响。H90处理过的AML细胞不能进行二次移植，提示H90抗体改变了AML干细胞的命运。CD44与LSC的归巢和自我更新能力之间存在密切的关系，因而，CD44有望成为清除LSC的重要靶点。

2.2 CXCR4/CXCL12途径 基质细胞衍生因子1(stromal cell-derived factor-1，SDF-1)又称CXCL12，属于CXC趋化蛋白超家族，SDF-1在多种细胞和组织表达分泌，骨髓基质细胞是SDF-1产生的主要来源之一，其高度特异性受体为 CXCR4。CXCL12与CXCR4相互作用构成了一个与细胞间信息传递、细胞迁移有密切关系的耦联分子对，是实现其生物学功能的基础。Jin等［19］研究发现，CXCR4的上调能促进慢性髓系白血病细胞迁移至骨髓微环境，并与之相互作用，使慢性髓系白血病细胞周期阻滞于G0/G1期，从而维持慢性髓系白血病细胞的生存。另有研究证实，SDF-1可促进CXCR4高表达的AML细胞与基质细胞的黏附和迁移，并通过激活PI3K通路加强这一作用［20］。SDF-1还可活化其他多种与细胞黏附、迁移等相关的信号分子，如 Rho［21］、Rac［22］等，且这些分子的作用大多与PI3K相关。Colmone等［23］还发现，白血病细胞最先通过SDF-1/CXCR4耦联迁移至骨髓造血前体细胞的微环境中并大量增殖，建立起更适合自己的微环境，下调微环境中SDF-1的表达，同时高表达SCF(stem cell factor)因子，在SCF的诱导下移植至小鼠体内的细胞迁移至此微环境中，其正常的造血功能被扰乱，结果提示白血病细胞通过改变正常骨髓造血微环境的信号通路，“劫持”了归巢的HSC。目前针对CXCR4/CXCR12的靶向治疗研究主要集中于抑制白血病细胞向骨髓微环境黏附、迁移，从而降低微环境对白血病细胞的保护作用［24，25］，因此有可能为体内残留白血病细胞的清除提供新的治疗策略。

2.3 低氧诱导因子1α/血管内皮生长因子途径 低氧诱导因子1(hypoxia-inducible factor-1，HIF-1)是一种氧依赖激活地转录因子，通过与低氧反应元件结合，从而引发下游基因的转录。HIF-1α既是HIF-1的调节亚基又是活性亚基，其蛋白稳定性和转录活性均受细胞内氧浓度的调节。研究发现，骨髓微环境低氧可诱导HIF-1α合成增加，HIF-1α调节下游血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表达，促进白血病微环境中血管的生成。随着白血病细胞大量增殖及继发性贫血的发生，可能使骨髓内处于更加缺氧的状态。与正常造血细胞相比，白血病细胞更能适应低氧环境，能在低氧环境中生长增殖。Wellmann等［26］研究发现，儿童ALL骨髓组织处于缺氧状态且高表达HIF-1α，阳性细胞主要集中于成簇存在的ALL细胞且HIF-1α阳性的白血病细胞存在VEGF的共表达。VEGF作为生理和病理状态下血管生成的关键调节因子，在白血病细胞的生长中发挥着重要作用。Okuyama等［27］报道，HIF-1α是诱导骨髓间充质细胞中VEGF表达必不可少的。在严重缺氧的骨髓组织内，白血病细胞可能通过HIF-1α调控血管生成因子VEGF的转录与表达，促进骨髓组织中异常血管的新生，以适应快速生长的白血病细胞对氧和养分的需要。

2.4 其他 骨髓造血微环境也为白血病细胞提供其他促生存信号，如 Notch/Hes、Wnt/β-catenin等信号分子通路，维持LSC的静止状态、抑制其凋亡。

3 结语

白血病是一个复杂的多基因的疾病，至今还不能完全治愈。LSC是白血病难以治愈及复发的根源。随着研究手段的日新月异，众多学者对LSC的特性、信号转导机制及其与造血微环境的相互作用等进行深入研究，已取得较大进展，但仍有许多机制尚不明了。目前已研制出针对LSC及其微环境为靶点的药物，在动物实验及体外实验中取得较理想效果，而对正常HSC影响较小，使得临床应用成为可能。随着研究方法的不断革新，有理由相信对LSC将有更进一步的认识，新的治疗靶点也会不断被发现，为最终清除LSC、治愈白血病开辟新的途径。

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