急性髓系白血病细胞与骨髓基质细胞相互作用的研究进展*

2023-03-10司君齐综述田晨审校

中国肿瘤临床 2023年2期

司君齐综述田晨② 审校

急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）是一种血液系统恶性疾病[1]。近年来，尽管AML 治疗取得了重大进展，但仍有许多患者复发并死于该疾病[2]。骨髓微环境（bone marrow microenvironment，BMM）是骨髓中各种类型细胞的复杂组合。AML 细胞诱导BMM 的各种细胞群发生变化，将正常的BMM 转变为白血病微环境，破坏正常造血，对于白血病细胞存活和逃避化疗药物的杀伤作用至关重要[3]。骨髓基质细胞（bone marrow stromal cells，BMSCs）是BMM 中的重要细胞成分，本文就白血病微环境中AML 细胞与BMSCs 相互作用进行综述，旨在为AML 的基础研究及临床治疗提供思路。

1 BMSCs 生物特性

BMSCs 是骨髓中一类非造血细胞的总称，是具有分泌、免疫调节和归巢特性的细胞群体[4]。通过scRNA-seq 技术，可将小鼠BMSCs 进一步细分为17个不同的细胞亚群，包括新的间充质细胞亚群、周细胞亚群、成纤维细胞亚群和内皮细胞亚群等[5]。BMSCs 可以通过细胞-细胞相互作用、细胞因子等方式调节造血干细胞和祖细胞（hematopoietic stem and progenitor cells，HSPCs）自我更新和分化之间的平衡来调节造血。

2 BMSCs 与AML 相互作用

在白血病微环境中，BMSCs 受到AML 细胞的调控，将其重塑为支持AML 细胞生存和增殖的细胞群体。事实上，BMSCs 与AML 之间的作用是相互的：一方面，AML 细胞改变BMSCs 的生物特性；另一方面，转变后的BMSCs 反过来促进AML 细胞的增殖和生存，导致患者对化疗药物耐药或复发。

2.1 AML 细胞对BMSCs 的作用

2.1.1 调控增殖与凋亡 Desbourdes 等[6]比较19 例初诊AML 患者的BMSCs（AML-BMSCs）与正常供者的BMSCs（HD-BMSCs）发现，前者增殖能力降低，凋亡水平增加，细胞群体倍增时间更长，虽然与诊断时的AML 特征（细胞遗传学或肿瘤负荷）无关，但与患者年龄和较差的生存结局相关。AML-BMSCs 的增殖能力与CXCL12、THPO、ANGPT1 等表达呈正相关，与JAG1 表达呈负相关。Corradi 等[7]将HD-BMSCs 与AML-BMSCs 在相同的条件下进行接种和培养，从P1 至P5 的每次传代中测定细胞计数，发现HDBMSCs 的数量在每次传代时持续增加，而AML-BMSCs 的数量仅在第一次传代时略有上升，之后基本保持不变，提示AML-BMSCs 存在一些固有的增殖缺陷。但Azadniv 等[3]的研究表明，二者之间的凋亡率并无明显差异。由于AML 异质性较强，不同研究的结果并不一致。因此，仍需大量样本进行研究，以获得一致性结果。

2.1.2 调控亚群变化通过scRNA-seq 发现，在小鼠AML 发展进程中，BMSCs 中骨系细胞（osteolineage cells，OLCs）、骨髓内皮细胞（bone marrow-derived endothelial cells，BMECs）、软骨细胞和成纤维细胞等关键亚群发生显著变化，AML 细胞可下调瘦素受体（leptin receptor，LEPR）-MSCs 和OLCs 中调控分化通路的分子，破坏分化过程[5]。通过了解AML细胞对BMSCs 的影响，可对AML 白血病微环境的形成有更为详尽的认识，并为开发针对BMSCs 的靶向治疗提供理论基础。

2.2 BMSCs 对AML 的作用

AML 细胞可通过多种机制诱导BMSCs 功能发生变化，转变后的BMSCs 将正常的造血细胞生态位转变为允许白血病细胞生长并扰乱正常造血的白血病微环境，促进AML 细胞的增殖和生存，并介导耐药[8-9]。

2.2.1 配体-受体作用 BMSCs 与AML 细胞共培养后，AML 细胞中MCL-1 表达升高，使得AML 细胞向BMSCs 的迁移和黏附能力增强，MCL-1 抑制剂AZD5991 可有效抑制AML 细胞线粒体活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生，减少AML 细胞迁移及其与BMSCs 的黏附[10]。此外，BMSCs 可分泌透明质酸（hyaluronic acid，HA），与AML 细胞表面CD44 结合，介导AML 细胞归巢，CD44 抗体可抑制HA 诱导的黏附能力增强[11]。

Abdul-Aziz 等[12]研究发现，将BMSCs 与AML共培养后，AML 细胞中巨噬细胞移动抑制因子（macrophage migration inhibitory factor，MIF）的表达升高，MIF 与BMSCs 上的CD74 结合后激活BMSCs 的PKCβ 信号通路，使BMSCs 分泌更多促炎因子IL-8，与AML 细胞上CXCR1 或CXCR2 结合，促进AML细胞的生长和增殖。CXCR2 拮抗剂SB225002 可诱导AML 细胞停滞在G0/G1 期并降低Akt 磷酸化来抑制信号通路的激活，阻碍其增殖及存活[13]。

AML 细胞通过上调BMSCs 中p16INK4a 的表达而诱导其衰老。衰老后的BMSCs 反过来促进AML 细胞的存活和增殖，在体内选择性消除衰老的BMSCs 可提高AML 小鼠的存活率[14]。

组织型基质金属蛋白酶抑制因子1（tissue inhibitor of metalloproteinase-1，TIMP-1）是炎症家族的一员，AML 患者血浆TIMP-1 水平明显升高，可促进AML细胞的增殖和迁移[15]。AML 来源的BMSCs 中TGFβ1 高表达，下调TGF-β1 可抑制AML 细胞中基质细胞诱导的乙醛脱氢酶2（aldehyde dehydrogenase 2，ALDH2）活性，从而提高AML 细胞对化疗药物的敏感性。因此，可以通过阻断TGF-β1/ALDH2 途径杀死AML 细胞，提高AML 患者的生存[16]。

2.2.2 间隙连接间隙连接（gap junctions，Gjs）是一种介导相邻细胞间传递信号的特殊结构，由连接蛋白质（connexin，Cx）构成[17]，Cx43 和Cx45 可介导BMSCs 分泌功能性CXCL12，促进AML 细胞归巢[18]。AML 细胞中Cx25、Cx31.9 和Cx59 高表达，且这3种Cxs 的表达不受AML 细胞遗传学或分子状态的影响。Cxs 作为调控因子，介导AML 与BMSCs 之间的接触，保护AML 细胞免受化疗药物的杀伤。CBX 是一种Gjs 阻断剂，可以降低AML 细胞对BMSCs 的黏附作用，并阻断其对AML 细胞的保护作用，提高AML 细胞对化疗药物的敏感性。体内实验证实，CBX 提高了白血病小鼠的存活率，并限制了白血病细胞在肝和脾中的侵袭[19]。

目前，关于Gjs 介导AML 与BMSCs 相互作用的研究并不多，但CBX 可在不影响正常造血的情况下，降低BMSCs 介导的AML 细胞耐药，是未来研究的方向。

2.2.3 细胞外囊泡细胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）是指由细胞释放的具有膜结构的囊泡。根据其直径和发生方式的不同，分为4 个亚群：外泌体、微泡、凋亡小体和癌小体[20]。AML 患者血浆中EVs均处于较高水平。此外，EVs 中miRNA 含量可以预测AM 患者复发和死亡风险[21]。

除了参与肿瘤细胞间的信息交流，EVs 还在肿瘤细胞与基质细胞间进行信息传递。AML 细胞来源的EVs 转移到BMSCs 后，上调了IL-8 表达，促进AML细胞对依托泊苷耐药[22]。BMSCs 来源的外泌体可诱导AML 细胞中S100A4 mRNA 的上调，增加AML细胞的干细胞特性及迁移和侵袭能力，使其对化疗药物耐药，表明S100A4 是AML 的潜在治疗靶点，并受外泌体的调节[23]。RT-qPCR 表明，AML-BMSCs 来源的外泌体中MIR155 和MIR375 水平较AML-BMSCs 明显升高[24]。也有研究发现，BMSCs 来源的外泌体Hsa-miR-124-5p 含量增加，导致G0/G1 期细胞比例增加，抑制AML 细胞增殖，促进其凋亡[25]。AMLBMSCs 来源外泌体中的miR-23b-5p 通过与TRIM14的3'UTR 区域结合，抑制其表达，显著促进AML 细胞的凋亡[26]。

BMSCs 衍生的外泌体可作为AML 潜在的治疗靶标。BMSCs 通过外泌体传递miR-222-3p，负调控IRF2/INPP4B 信号转导途径，抑制AML 细胞增殖，促进其凋亡[27]。BMSCs 衍生的外泌体miR-425-5p 通过靶向WTAP 抑制AML 细胞的增殖、侵袭和迁移，并诱导AML 细胞的凋亡[28]。目前，EVs 作为载体如何介导AML 细胞产生耐药的研究甚少，未来需要更多的研究探索EVs 在白血病耐药方面的机制。

2.2.4 代谢重编程大多数癌细胞通过有氧糖酵解进行代谢，但肿瘤干细胞或耐药细胞则更依赖线粒体氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS），从而发生代谢重编程，以满足AML 中高能量物质的代谢需求。Nestin 为第Ⅵ类中间丝蛋白家族成员，在癌细胞中的表达与肿瘤生长、侵袭和化疗抵抗等恶性表型相关，其表达增高可体现肿瘤的恶性程度。

与正常人相比，AML 患者骨髓活检组织中Nestin表达增加4～5 倍。AML 患者和小鼠的BMSCs 中Nestin 高表达，与HD-BMSCs 相比，其自我更新能力更强，对HSC 的支持作用也更强。Nestin+BMSCs 通过增强三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle，TCA）和OXPHOS 促进白血病干细胞（leukemia stem cells，LSC）能量代谢。与Nestin+BMSCs 共培养的AML 细胞经阿糖胞苷处理后ROS 水平降低，谷胱甘肽水平升高，说明其可增强LSC 的抗氧化能力，介导化学抵抗[9]。此外，线粒体可通过内吞作用从BMSCs 转移至AML细胞内，为其提供额外能量，且这种转移在化疗后增加，使AML 细胞更易存活，靶向二者之间的线粒体转移很有可能成为未来AML 的治疗靶点[29]。