骨髓微環(huán)境研究現(xiàn)況的認識

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正常的造血過程是HSC與微環(huán)境間相互作用的結(jié)果，骨髓干細胞龕的生理狀態(tài)應(yīng)該是低氧的，線粒體進行無氧代謝產(chǎn)生ATP而保持HSC的靜止。HSC對微環(huán)境氧化還原變化特別敏感，并能根據(jù)其變化決定是靜止還是離開龕位開始增殖分化[12]。如龕位異常擾亂了HSC的無氧代謝，活性氧增加可致使HSC離開龕位，增殖失控，導致HSC耗竭，即骨髓衰竭[13]。因此，在MDS中，各種引起活性氧增加的因素，例如鐵過載，均可能在MDS發(fā)生及疾病進展中發(fā)揮重要作用。

骨髓微環(huán)境改變與腫瘤的發(fā)生隨著對腫瘤及干細胞生物學特征研究的深入，腫瘤微環(huán)境即腫瘤干細胞“龕”的概念逐漸被提出，并得到重視[14-15]。目前認為，腫瘤干細胞龕主要由成纖維細胞、肌成纖維細胞、內(nèi)皮細胞及造血支持細胞（淋巴細胞、單核細胞及其所分泌的細胞因子）構(gòu)成[16]。大量研究提示，“龕”的異常在造血系惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[17-18]。如在骨髓瘤中，漿細胞通過細胞-細胞及細胞因子相互作用與微環(huán)境接觸，誘導微環(huán)境功能改變從而支持腫瘤細胞的生長[19]；在白血病動物模型中，白血病細胞的生長干擾了正常CD34細胞的增殖，主要與白血病細胞誘導形成的腫瘤干細胞龕相關(guān)[20]。這些研究似乎表明，腫瘤微環(huán)境的改變僅僅是腫瘤生長繼發(fā)的結(jié)果。但最近幾年，幾種動物模型研究的結(jié)果證實，骨髓微環(huán)境中的重要基因缺陷也可導致血液系腫瘤的發(fā)生。Rupec等在胚胎鼠敲除IκBα（NFκB的抑制子），得到了一個類似MDS/骨髓增殖性腫瘤myeloproliferativeneoplasms，MPN）的動物模型。當IκBα敲除僅限于髓系造血細胞時，MDS/MPN的表型沒有出現(xiàn)，提示骨髓微環(huán)境的改變可能發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。該研究組的另一項實驗得到了直接的證據(jù)，RARγ敲除小鼠發(fā)生了MPN。其將RARγ（-）造血細胞植入正常小鼠時，造血功能并未發(fā)生異常，而當正常的造血細胞植入到微環(huán)境RARγ敲除小鼠中時，所有小鼠均發(fā)生MPN[21]，表明僅骨髓微環(huán)境改變就足以導致血液系腫瘤的發(fā)生[21]。最近報道的一個MDS動物模型進一步驗證了這個結(jié)論。在該小鼠模型中，造血細胞的惡性癌變由造血細胞微環(huán)境中的遺傳變化引起。骨先祖細胞中Dicer1基因（一個參與微RNA處理的基因）的敲除導致一種與MDS相似的表現(xiàn)型，這種狀態(tài)可繼續(xù)發(fā)展成白血病[22]。這項研究也提示,微環(huán)境中Dicer1基因異常可能參與了MDS的發(fā)病。隨后，Santamaría等[23]研究發(fā)現(xiàn)，MDS患者的MSC中Dicer1表達降低，并可能與MDS-MSC中異常的microRNA譜相關(guān)，提示Dicer1可能通過調(diào)控MSC中microRNA表達，參與MDS的發(fā)病。當然，關(guān)于Dicer1如何影響MSC并進一步影響骨髓造血的問題還需進一步研究了解。

MDS-MSC細胞生物學特征

MSC作為非HSC，在干細胞龕中發(fā)揮重要作用。近年來，MDS-MSC的研究已成為熱點，主要集中在以下幾個方面。

一、一般生長特征

MDS患者骨髓中MSC數(shù)量基本正常[24-25]，正常表達CD73、CD90、CD136、CD105、CD29、CD134[26-27]。但也有研究提示，CD90、CD104、CD105在MDS-MSC中表達降低[28-30]。多數(shù)研究表明，MDS-MSC體外增殖、分化正常，但也有少量報道提示MDS-MSC體外增殖、成脂及成軟骨分化減弱[25,30-31]。

二、體外支持造血能力

Soenen-Cornu等[32]首先發(fā)現(xiàn)利用共培養(yǎng)體系體外擴增的MDS-MSC能夠支持自體克隆細胞生長，長期培養(yǎng)也證實MSC支持造血功能正常。隨后有研究者報道，MDS-MSC能夠支持正常CD34+細胞生長[27]。但也有研究表明，MDS-MSC支持造血功能受損[31-33]。

三、細胞遺傳學特征

盡管檢測方法不盡相同，多數(shù)研究均提示部分MDS-MSC存在細胞遺傳學異常[24,27,31]。筆者同時檢測了22例MDS患者的骨髓細胞及體外擴增的MSC染色體核型，發(fā)現(xiàn)64%的MDS患者MSC存在細胞遺傳學畸變，以染色體物質(zhì)缺失多見，骨髓細胞與MSC間沒有出現(xiàn)完全一致的畸變類型，而且骨髓細胞核型正常的患者同樣也可存在MSC畸變，提示MDS患者的骨髓細胞與MSC可能來自不同的克隆[34]。四、免疫抑制功能Han等[35]報道難治性貧血患者的MSC體外抑制T淋巴細胞活化及增殖的能力受損。Zhao等[33]的研究得到了相似的結(jié)果，隨后其還發(fā)現(xiàn)高危MDS患者MSC免疫抑制功能強于低危患者，主要與高危患者MSC高表達TGF-β1相關(guān)[36]。但最近Mirjam等[25]的研究表明，MDS-MSC與正常人來源的MSC免疫抑制功能無明顯差異。MDS-MSC存在一系列的細胞生物學異常。不同實驗室報道不盡相同，究其原因主要可能與MDS廣泛異質(zhì)性有關(guān)。另外，不同的培養(yǎng)方法、傳代次數(shù)、患者所處的疾病狀態(tài)及治療方法可能也會影響實驗結(jié)果。因此，未來大樣本量及高通量（如基因表達芯片、micro-RNA芯片、甲基化芯片、蛋白芯片等）的研究方法可能能更好地闡明MDS-MSC的特征及其在MDS發(fā)病機制中的作用。

MDS骨髓微環(huán)境誘導的細胞凋亡與增殖

一、TNF-α介導的基質(zhì)細胞依賴性細胞凋亡

眾所周知，TNF-α為重要負性造血調(diào)控因子，在低危MDS患者骨髓中高表達，與MDS骨髓衰竭相關(guān)。而事實上，在體外，TNF-α單獨作用并不能誘導MDS患者造血細胞凋亡，只有當基質(zhì)細胞與患者造血細胞通過細胞-細胞接觸的情況下，TNF-α誘導凋亡的效應(yīng)才出現(xiàn)，提示基質(zhì)細胞在MDS凋亡中不可或缺的地位[37]。一方面，在基質(zhì)細胞存在的前提下，TNF-α可上調(diào)MDS細胞中TWIST基因的表達，并到導致DJ-1/PARK-7去磷酸化，兩者均促進了p53的表達，使凋亡增加[38-39]；此外，TNF-α也可上調(diào)MDS造血細胞中PYCARD的表達，進一步促進細胞凋亡[37]；另一方面，對于基質(zhì)細胞，TNF-α也可促進其IL-32的表達，IL-32可上調(diào)VEGF的表達，從而與MDS血管增生相關(guān)[40]。不僅如此，IL-32還可促進基質(zhì)細胞分泌TNF-α，兩者形成放大的反饋回路[41]。甚至有研究表明，TNF-α的分泌需要p38MAPK依賴的基質(zhì)細胞和單核細胞的相互作用，而p38MAPK抑制因子SCIO-469可抑制早期MDS骨髓細胞分泌TNF-α[42]。這些研究揭示了TNF-α及骨髓微環(huán)境基質(zhì)細胞在MDS凋亡中的重要作用，并有可能提供新的治療靶點。

二、SDF-1/CXCR4信號通路在MDS凋亡中的作用

SDF-1／CXCR4軸是介導骨髓微環(huán)境和造血細胞發(fā)育的關(guān)鍵樞紐。骨髓基質(zhì)細胞及造血干(祖)細胞表面均有CXCR4的表達。CXCR4特異性配體SDF-1由骨髓基質(zhì)細胞分泌，兩者特異性結(jié)合后，在HSC／造血祖細胞的歸巢、骨髓定居、正常造血的維持及由骨髓動員至外周血的過程種發(fā)揮起著重要作用。目前已在很多種腫瘤中發(fā)現(xiàn)CXCR4高表達，并與腫瘤轉(zhuǎn)移及預后不良密切相關(guān)。近年來，SDF-1/CXCR4在MDS中的作用也得到了實驗證實。研究表明，MDS患者中SDF-1/CXCR4信號通路異常，導致患者CD34+及Treg細胞不能歸巢到骨髓，甚至影響到下游某些重要基因的表達，其原因可能與SDF-1/CXCR4下游PI3K、Rac激活受損及激酶B磷酸化受阻有關(guān)[43-46]。筆者最近的研究也發(fā)現(xiàn)，MDS患者CD34+細胞表面CXCR4表達與細胞凋亡呈高度的負相關(guān)，提示SDF-1/CXCR4信號在高危MDS中發(fā)揮抗凋亡作用[47]，與Zhang等[48]課題組的報道相似。在骨髓中，還存在著一類裂解SDF-1的蛋白，即基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP），其通過裂解SDF-1使較成熟的細胞從骨髓中釋放出來。有研究者發(fā)現(xiàn)，MDS患者中MMP-9表達異常，并與骨髓原始細胞及克隆細胞比例呈負相關(guān)，表明SDF-1/CXCR4信號在MDS克隆細胞增殖中也發(fā)揮作用[49-50]。隨著CXCR4拮抗劑在血液疾病中的廣泛應(yīng)用，SDF-1/CXCR4信號通路可能成為MDS的治療新靶點。

三、骨髓微環(huán)境調(diào)控的MDS克隆增殖

B7-H1，即CD274，為免疫分子B7家族成員，主要表達于抗原提呈細胞。在MDS，在腫瘤抗原刺激下活化的的T細胞表達PD-1分子，同時這些活化的T細胞和基質(zhì)細胞產(chǎn)生大量的IFN-γ和TNF-α,后兩者通過活化NF-κB，誘導MDS原始細胞表達B7-H1。B7-H1與PD-1結(jié)合產(chǎn)生了雙向效應(yīng)，一方面介導T細胞的凋亡，另一方面促進MDS原始細胞增殖，從而使得MDS克隆細胞逐漸占優(yōu)勢，參與疾病的進展[51]。MDS繼發(fā)性骨髓纖維化膠原纖維組織是骨髓微環(huán)境的重要組成部分。據(jù)報道，不同程度的骨髓纖維化可見于12%～50%MDS患者。按照歐洲骨髓纖維化組織制定的評價標準，MDS伴輕中度的骨髓纖維化較常見，但無明顯特異性臨床特征。中到重度的骨髓纖維化可見于10%～20%的MDS患者，與多系發(fā)育不良、重度全血細胞減少及不良染色體核型密切相關(guān)[52]。這類患者短期內(nèi)進展為骨髓衰竭及急性白血病的風險增加，提示預后不良[53]。最近甚至有報道伴中重度骨髓纖維化的MDS患者異基因移植后植入時間延長，并且復發(fā)風險增加[54]。因此，有學者提出，按照臨床病理特征，這些患者應(yīng)劃歸為獨立的亞型。MDS繼發(fā)骨髓纖維化的機制主要涉及骨髓原始細胞和基質(zhì)細胞分泌的TGF-β。TGF-β刺激成纖維細胞膠原合成，促進骨髓纖維化的發(fā)生[55]。另外，其他促進血管新生的因子如VEGF可能也與骨髓纖維化相關(guān)。總結(jié)與展望總之，骨髓微環(huán)境在維持正常骨髓造血過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。骨髓微環(huán)境異常在MDS中的作用可能并非僅僅是從屬或輔助作用，很有可能是致病的主導因素。由于疾病本身的異質(zhì)性，進一步分型研究MDS骨髓微環(huán)境改變，探討其致病機制，有可能為MDS治療提供新的靶點。

作者：常春康趙佑山單位：上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院血液科