曾曉珍, 盧婕倫, 黎波, 鄒亞偉

廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院兒科(廣東廣州 510120)

癌癥是當(dāng)前人類的主要死亡原因之一。白血病是兒童最常見的惡性腫瘤，占兒童惡性腫瘤病例的30%～40%[1]，其發(fā)生機(jī)制是造血祖細(xì)胞發(fā)生惡性突變，引發(fā)其凋亡受阻、增殖加速和分化異常，同時(shí)損害正常的造血功能。隨著當(dāng)前化學(xué)藥物治療方案的改進(jìn)，急性白血病預(yù)后有了顯著提高，在發(fā)達(dá)國家，急性淋巴細(xì)胞白血病(ALL)的長期生存率接近90%[2]；急性髓系白血病(AML)可達(dá)75%[3]，但仍有相當(dāng)一部分患者對(duì)化療藥物產(chǎn)生耐藥[3]。針對(duì)難治或復(fù)發(fā)的白血病患者，治療失敗的常見原因是對(duì)化療藥物的耐藥。在腫瘤對(duì)細(xì)胞毒性藥物的耐藥機(jī)制探索中，以往的研究[4-7]主要集中在腫瘤細(xì)胞本身的分子生物學(xué)改變,并取得了顯著成果，但化療藥物耐藥仍是成功治療的主要障礙之一。因此，了解耐藥性產(chǎn)生機(jī)制和探尋新的治療靶點(diǎn)克服白血病耐藥性是目前迫切需要解決的問題。愈來愈多的研究證明骨髓微環(huán)境及骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSCS)與白血病耐藥產(chǎn)生相關(guān)，本文將就BMSCS介導(dǎo)白血病耐藥的潛在機(jī)制作一綜述，旨在為探索治療白血病耐藥新的靶點(diǎn)提供思路。

1 骨髓微環(huán)境與白血病耐藥

骨髓作為造血的主要部位，骨髓微環(huán)境是造血細(xì)胞賴以生存的場(chǎng)所，主要由造血細(xì)胞(正常造血細(xì)胞及異常造血細(xì)胞)、非造血細(xì)胞BMSCS、內(nèi)皮細(xì)胞、破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞)、可溶性因子等成分構(gòu)成[8],骨髓微環(huán)境通過高度嚴(yán)格而精密的機(jī)制來調(diào)節(jié)造血干細(xì)胞的自我更新、靜止、增殖、分化[9]，這種調(diào)控機(jī)制的失衡可導(dǎo)致白血病的發(fā)生及白血病耐藥性的產(chǎn)生。而癌細(xì)胞與其生存的微環(huán)境的作用是雙向而復(fù)雜的，有報(bào)道指出，癌細(xì)胞與其周圍微環(huán)境通過交互作用在疾病的發(fā)生、發(fā)展[10-11]、耐藥和疾病復(fù)發(fā)等方面發(fā)揮重要作用。白血病細(xì)胞可通過調(diào)節(jié)骨髓微環(huán)境，使其成為能促進(jìn)和維持白血病干細(xì)胞生存[12]的特殊微環(huán)境，即生態(tài)位[13]，該生態(tài)位可降低白血病細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感度，進(jìn)而產(chǎn)生耐藥性，導(dǎo)致白血病復(fù)發(fā)[14]。而BMSCS可誘導(dǎo)白血病細(xì)胞產(chǎn)生耐藥基因而產(chǎn)生耐藥性[15]。此外，BMSCS作為骨髓微環(huán)境中必不可少的細(xì)胞類型，BMSCS具有多向分化潛能，可分化為脂肪細(xì)胞、成軟骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、組織巨噬細(xì)胞等細(xì)胞群[16]。BMSCS的多向性分化對(duì)白血病耐藥同樣具有重要意義[17]。以往的研究成果表明，白血病細(xì)胞與BMSCS的相互作用介導(dǎo)白血病耐藥，但其具體發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制尚不明確。本文通過以下幾個(gè)方面進(jìn)一步分析可能相關(guān)的機(jī)制。

2 BMSCS介導(dǎo)白血病細(xì)胞耐藥的潛在機(jī)制

2.1 依賴BMSCS的促生存效應(yīng):可溶性因子和細(xì)胞黏附 最近的研究表明，骨髓環(huán)境尤其是BMSCS能促進(jìn)白血病細(xì)胞生存，保護(hù)白血病細(xì)胞免受化療影響[18]。有證據(jù)表明，BMSCS可通過可溶性因子[19]和細(xì)胞黏附[20]兩種途徑觸發(fā)腫瘤細(xì)胞耐藥。對(duì)于前者，BMSCS通過分泌細(xì)胞因子、趨化因子、生長因子[19, 21]、外泌體[22]等觸發(fā)耐藥，后者通過黏附分子(如整合素、鈣黏附素、選擇素、免疫球蛋白樣超家族和細(xì)胞表面的其他黏附分子等)黏附于癌細(xì)胞誘導(dǎo)耐藥。在BMSCS介導(dǎo)白血病耐藥中，這兩條途徑并不是孤立存在的，可溶性因子和黏附分子總是相互作用、互相影響，共同介導(dǎo)耐藥。關(guān)于可溶性因子介導(dǎo)白血病耐藥的方面，在體外培養(yǎng)中，Zhu等[23]發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞介素-7(IL-7)可以保護(hù)白血病細(xì)胞不受化療藥物誘導(dǎo)的凋亡，同時(shí)有報(bào)道指出IL-7可通過Janus激酶(JAK)信號(hào)通路產(chǎn)生耐藥[24]；此外，越來越多的研究表明趨化因子CXCL12及其受體CXCR4在白血病發(fā)生及進(jìn)展中的占重要地位，CXCL12/CXCR4軸可參與白血病細(xì)胞遷移、生存繁殖[25]等過程。近年來，有報(bào)道指出，靶向抑制BMSCS中CXCL12的表達(dá)，慢性髓系白血病(CML)對(duì)酪氨酸激酶抑制劑(TKI)藥物敏感度明顯上升，因此CXCL12表達(dá)上調(diào)在白血病耐藥中具有重要作用[26]。另外，CXCR4與白血病的黏附[27]，可減少白血病細(xì)胞的凋亡。除了直接參與細(xì)胞黏附作用介導(dǎo)耐藥外，CXCL12/CXCR4軸還可增強(qiáng)整合素-極遲現(xiàn)抗原(vla4)[28]的作用，通過血管細(xì)胞黏附分子(VCAM-1)/vla4通路在基質(zhì)細(xì)胞和白血病細(xì)胞相互作用中至關(guān)重要，從而促進(jìn)耐藥[29]。近年來，隨著基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及臨床研究的發(fā)展，CXCR4抑制劑(包括小分子、多肽和單克隆抗體)陸續(xù)在臨床中得到應(yīng)用，但仍需大量的臨床數(shù)據(jù)分析，進(jìn)一步評(píng)估該靶向藥物的安全性和有效性[30]。

作為另一種骨髓微環(huán)境介導(dǎo)的促生存機(jī)制，白血病細(xì)胞和BMSCS通過黏附分子接觸，這一過程在白血病耐藥，即細(xì)胞黏附耐藥(CAM-DR)中扮演重要角色。在CAM-DR方面，整合素是目前研究最多的一類黏附分子。整合素是由細(xì)胞表面的α鏈和β鏈組成，經(jīng)過不同的亞基搭配以及亞基的選擇性剪接，整合素可與細(xì)胞表面的各種配體及可溶性配體結(jié)合。整合素通過與配體的結(jié)合，可激活細(xì)胞內(nèi)不同的信號(hào)通路產(chǎn)生不同的效應(yīng)，如細(xì)胞存活、細(xì)胞遷移或細(xì)胞增殖和分化。整合素α4β1/VLA-4已被廣泛認(rèn)為可介導(dǎo)化療耐藥發(fā)生[28],同時(shí)體內(nèi)研究表明，以vla4為靶點(diǎn)的人源化抗體(natalizumab)和整合素α4的小分子抑制劑(TBC3486)能明顯增強(qiáng)ALL對(duì)化療藥物的敏感度，并延長小鼠的壽命[31-32]。此外，最近研究表明，整合素α6介導(dǎo)化療耐藥中同樣具有重要作用，在體內(nèi)和體外實(shí)驗(yàn)中，以整合素α6為靶點(diǎn)的人源化抗體(P5G10)均能誘導(dǎo)ALL凋亡，及增強(qiáng)白血病細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感度[20],因此整合素α6有望成為下一個(gè)靶標(biāo)。

目前，直接針對(duì)基質(zhì)分子及其靶向藥物的臨床研究仍在進(jìn)行中，鑒于白血病細(xì)胞的遺傳多樣性和骨髓架構(gòu)的復(fù)雜性，不同靶點(diǎn)藥物的開發(fā)可能更有利于解決當(dāng)前的化療耐藥問題。

2.2 MSC與線粒體調(diào)節(jié) 紫杉醇、蒽環(huán)類、阿糖胞苷(Ara-C)和甲氨蝶呤(MTX)等化療藥物主要通過提高細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)水平誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡，其中活性氧主要在線粒體中產(chǎn)生[33]。有研究表明，化療藥物可刺激線粒體轉(zhuǎn)移[34]，這一機(jī)制在白血病耐藥性產(chǎn)生中具有一定作用。在ALL中，白血病細(xì)胞可將線粒體轉(zhuǎn)移至BMSCS，從而獲得耐藥性[35]。但目前線粒體轉(zhuǎn)移相關(guān)機(jī)制尚不明確，目前可能介導(dǎo)線粒體轉(zhuǎn)移的途徑主要有3種：(1)穿隧納米管(TNT)[35]，TNT是在細(xì)胞和組織之間形成的膜管，通過電信號(hào)的改變調(diào)節(jié)細(xì)胞器的轉(zhuǎn)移。(2)微囊泡(MVs)，MVs是細(xì)胞外直徑在100 nm和1 μm之間的囊泡，MVs將母體細(xì)胞中的蛋白、糖蛋白、脂類、核酸和細(xì)胞因子等轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中，促進(jìn)受體細(xì)胞的表型改變，在細(xì)胞間通訊中發(fā)揮重要作用。BMSCS的微囊泡使白血病細(xì)胞免于藥物誘導(dǎo)的凋亡，產(chǎn)生耐藥[36]。(3)縫隙連接，縫隙鏈接是由連接蛋白(Cxs)構(gòu)成，通過調(diào)控離子、代謝物和細(xì)胞器的轉(zhuǎn)移，可介導(dǎo)白血病耐藥的發(fā)生[34]。當(dāng)在共培養(yǎng)體系中，加入縫隙連接阻斷劑卡伯諾酮(CBX)，可降低生態(tài)位中AML細(xì)胞的耐藥性，促進(jìn)白血病細(xì)胞凋亡。令人興奮的是，CBX對(duì)正常的造血祖細(xì)胞沒有不良作用，因此對(duì)CBX的進(jìn)一步研究，可為新的靶向藥物的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)[37]。同時(shí)，煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶-2(NOX-2)抑制劑有望成為抑制線粒體轉(zhuǎn)移的另一靶向治療藥物。NOX-2可產(chǎn)生超氧化物，在AML中，刺激線粒體由BMSCS向白血病細(xì)胞轉(zhuǎn)移，進(jìn)而介導(dǎo)耐藥。當(dāng)加入煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶抑制劑后，線粒體轉(zhuǎn)移減少，白血病細(xì)胞凋亡增加；此外NOX-2抑制劑對(duì)正常細(xì)胞存活無明顯影響,該途徑可能主要通過抑制AML細(xì)胞的線粒體氧化呼吸鏈實(shí)現(xiàn)[38]。

2.3 MSC與氧化還原穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié) 除了通過線粒體轉(zhuǎn)移活性氧介導(dǎo)耐藥，BMSCS在調(diào)節(jié)白血病細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)方面也具有重要作用，可通過調(diào)整缺氧誘導(dǎo)因子-1α亞基(HIF-1α)水平和促進(jìn)抗氧化劑產(chǎn)生等發(fā)揮作用。最新數(shù)據(jù)表明低氧狀態(tài)更有利于白血病細(xì)胞生存[39]，ALL細(xì)胞可通過向BMSCS轉(zhuǎn)移線粒體，創(chuàng)造低氧環(huán)境，從而減少對(duì)化療藥物誘導(dǎo)的凋亡。在缺氧條件下，HIF-1α是調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)缺氧的反應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵因素,它通過控制基因的表達(dá)參與能量代謝、血管生成、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期等方面發(fā)揮重要作用。在不同的微環(huán)境中，HIF-1α可通過不同的信號(hào)通路參與白血病對(duì)藥物的抵抗。在T-ALL中，HIF-1α通過激活Notch1信號(hào)通路，在細(xì)胞增殖和藥物耐藥性中發(fā)揮重要作用[40]，而在B-ALL中，HIF-1α可能通過蛋白激酶B/雷帕霉素靶體蛋白(AKT/mTOR)信號(hào)通路介導(dǎo)對(duì)化療的耐藥性[41]。無論在何種通路，總的效應(yīng)可能是通過增加抗凋亡信號(hào)，如B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)、髓樣細(xì)胞白血病-1(Mcl-1)和X連鎖凋亡抑制蛋白(XIAP)等，從而免受化療藥物誘導(dǎo)的凋亡[39]。另外，有報(bào)道表明，HIF-1α在激活和維持CXCL12/CXCR4通路的穩(wěn)定性可能發(fā)揮一定作用[42]。同時(shí)BMSCS還能促進(jìn)底物生成抗氧化劑進(jìn)而逃避化療藥物誘導(dǎo)的凋亡。BMSCS可通過攝取胱氨酸[43]及半胱氨酸[44]，并將其轉(zhuǎn)化為谷胱甘肽等抗氧化物質(zhì)，使白血病細(xì)胞躲避活性氧導(dǎo)致的細(xì)胞損傷。體外研究表明，HIF-1α抑制劑或胱氨酸抑制劑等聯(lián)合傳統(tǒng)化療藥物可增加白血病細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感度，但需要進(jìn)一步評(píng)估相關(guān)抑制劑是否對(duì)正常細(xì)胞具有殺傷作用，因此需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究探索聯(lián)合化療的可行性。

2.4 MSC和免疫逃逸 已有證據(jù)表明，在實(shí)體腫瘤中，基質(zhì)環(huán)境介導(dǎo)的免疫抑制有助于癌細(xì)胞生長[45]。白血病干細(xì)胞(LSC)能夠逃避免疫監(jiān)視可能導(dǎo)致白血病治療失敗和復(fù)發(fā)。但白血病細(xì)胞免疫逃逸機(jī)制尚不明確，有研究表明，腫瘤細(xì)胞可通過免疫檢查點(diǎn)分子的異常表達(dá)和激活，腫瘤壞死因子(TNF)超家族和受體的解除，免疫調(diào)節(jié)酶[46]如吲哚胺-2，3-加雙氧酶(IDO)等機(jī)制介導(dǎo)免疫逃逸。而BMSCS介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)是多個(gè)分子同時(shí)發(fā)揮作用，共同調(diào)節(jié)的過程。一方面，BMSCS可通過調(diào)節(jié)效應(yīng)T細(xì)胞的功能，在免疫逃逸方面發(fā)揮作用，從而介導(dǎo)耐藥。在AML中，白血病細(xì)胞IDO-1的高表達(dá)與不良預(yù)后相關(guān)[47-48]。IDO酶介導(dǎo)催化色氨酸降解的第一步限速反應(yīng)，通過降低局部色氨酸濃度，抑制T細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)T細(xì)胞死亡，進(jìn)而誘導(dǎo)免疫抑制。同時(shí)，IDO能夠激活調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)并誘導(dǎo)Treg的分化，從而增強(qiáng)腫瘤微環(huán)境中的免疫抑制[49]。有報(bào)道稱，STAT1-O-GlcNAcylation(轉(zhuǎn)錄激活因子1-O-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶)信號(hào)通路可能在BMSCS介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)中具有重要地位，當(dāng)抑制O-乙酰氨基葡萄糖轉(zhuǎn)移酶的活性，STAT1的活性喪失，同時(shí)IDO表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而抑制T細(xì)胞的功能介導(dǎo)免疫逃逸[50]。另一方面，炎癥因子也可參與腫瘤細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)。白細(xì)胞介素-10(IL-10)、轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β)和白細(xì)胞介素-4(IL-4)通過調(diào)節(jié)和抑制主要組織相容性復(fù)合體(MHC Ⅱ)的表達(dá)幫助白血病細(xì)胞逃避免疫監(jiān)視，進(jìn)而介導(dǎo)耐藥。這一過程可能通過JAK信號(hào)通路介導(dǎo)[51]。因此，微環(huán)境中，間充質(zhì)干細(xì)胞的炎性因子與免疫調(diào)節(jié)因子共同參與免疫調(diào)節(jié)，并可能導(dǎo)致腫瘤進(jìn)展和耐藥性。

3 小結(jié)與展望

目前越來越多研究表明白血病的耐藥除了白血病基因變異等自身原因外，骨髓微環(huán)境及BMSCS在介導(dǎo)的白血病耐藥的方面具有舉足輕重的作用。白血病細(xì)胞與骨髓微環(huán)境通過雙向相互作用，促進(jìn)白血病發(fā)生及進(jìn)展。此外，在耐藥情況下，針對(duì)微環(huán)境的治療可作為傳統(tǒng)治療的補(bǔ)充，可能有利于提高白血病細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感度。然而目前骨髓微環(huán)境及BMSCS介導(dǎo)的白血病耐藥相關(guān)機(jī)制尚不完全明確，及相應(yīng)的靶向藥物缺乏臨床試驗(yàn)的應(yīng)用依據(jù)。所以仍然需要更多的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和臨床研究去探索其發(fā)生、發(fā)展的具體作用機(jī)制，及進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)耐藥細(xì)胞的靶向藥物的研發(fā)，對(duì)提高白血病細(xì)胞治愈率，降低病死率具有重要意義。