慢性粒细胞白血病干细胞的微环境及对药物治疗反应的研究进展

贺玲 张小燕 杨雅芝 李剑

[摘要] 慢性粒细胞白血病是一种恶性骨髓增殖性疾病，随着酪氨酸激酶等化疗药物的使用，使其临床缓解率提高，但其耐药性高达15%并逐年上升。最近的研究发现，骨髓微环境（BM）中残留的白血病干细胞（LSCs）在慢性粒细胞白血病患者获得耐药中起着重要作用。LSCs会分泌某些特定的细胞因子，起着重塑BM及建立保护性“壁龛”的作用，其中微环境中细胞因子CCL3可招募Nestin+间充质干细胞（MSCs）组建保护性“壁龛”庇护LSCs;紧接着转化生长因子-β1使MSCs Nestin+转化为α-SMA+MSCs，成为成熟的“壁龛”保护LSCs。从而耐受化疗药物的杀伤，导致疾病复发。另一方面，骨髓微环境能够通过多种机制使LSCs的信号传导途径异常，表观遗传学改变及跨膜运输蛋白的活性增加，导致LSCs逃逸免疫系统的“监察”。本文就BM与LSCs介导的慢性粒细胞白血病耐药作一综述。

[关键词] 慢性粒细胞白血病;白血病干细胞;骨髓微环境;耐药

[中图分类号] R733.7          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）03（b）-0035-04

慢性粒细胞白血病（CML）是由骨髓中的CD34+/CD38-/CD90-祖细胞功能失调引起的一种骨髓抑制性疾病[1]。通过使用酪氨酸激酶抑制剂，使CML患者完全细胞遗传缓解率达85%，但仍然有15%左右的患者会发生耐药，耐药已成为CML治疗失败的主要原因。目前研究主要集中从白血病干细胞（LSCs）上寻找原因，并认为LSCs导致治疗失败的机制有以下几种：如LSCs多药耐药机制、LSCs抗凋亡机制和备受关注的LSCs多亚克隆树枝状演化机制[2]。从以上的机制中寻找减少耐药的方法，至今未获得突破性进展。目前高度关注LSCs和微環境之间的关系，研究[3-5]提示LSCs通过躲藏于微环境中特定的“壁龛”逃避治疗，导致不能清除残留的LSCs，从而导致疾病复发。

1 正常骨髓微环境

近些年来，检测鉴定出了造血干细胞（hematopietic stem cells，HSCs）的各种功能性“壁龛”[5-7]，如：倍受学者们关注的静止性HSCs的保护性“壁龛”。骨髓微环境（BM）中的骨内膜小动脉周围分布大量静止性的HSCs，小动脉血管周细胞Nestin+间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是这种HSCs保护性“壁龛”的重要成员，能够维持HSCs的静止性，调控其功能[7-10]。最近有学者[10-13]发现，巨核细胞也是这种保护性“壁龛”的重要组成成分，其可调控HSCs处于G0期。HSC的BM中各种“壁龛”深入的研究为进一步了解白血病骨髓微环境（CML-BM）提供了理论基础。

2 CML骨髓微环境

目前，关于CML-BM的研究主要集中在两方向。第一个方向，肿瘤细胞在骨髓中无限增殖，破坏和重塑正常的BM，使得微环境中一些“壁龛”更适于LSCs生长，不利于正常造血细胞的生长，破坏骨髓的造血功能，导致治疗失败。第二个方向，关注CML-BM怎样保护LSCs，使其逃避化疗等治疗。CML耐药性的产生通常与位于BM的骨内膜区域内静止的LSCs有关[3，14]。LSCs能够与BM相互作用，影响周围细胞的表型，增加了细胞的增殖潜能并降低对酪氨酸激酶抑制剂（TKIs）的敏感性或产生耐药[15]。Raimondo等[16]研究CML发现，治疗后在BM的骨内膜附近可发现残余的LSCs，大多处于G0期，能抵抗药物的杀伤作用，导致CML的复发。我国洪登礼实验室有同样的发现，利用小鼠做受体，移植人白血病细胞建立“人源性”的白血病小鼠，给这些小鼠进行化疗。在化疗的刺激下，LSCs会分泌某些特定的细胞因子，重塑微环境并建立保护性“壁龛”，其中某些细胞因子可招募Nestin+MSCs到LSCs周围，启动保护性“壁龛”的组建;紧接着转化生长因子-β（TGF-β）使“壁龛”中的MSC细胞上的Nestin+转化为α-SMA+，形成成熟的“壁龛”来保护LSCs。他们将这种“壁龛”命名为治疗诱导性“壁龛”（therapy-induced niche，TI-niche），这种“TI-niche”是首次在世界上报道。该实验室后续研究发现，“壁龛”中的细胞能分泌Furin蛋白酶，能将应激蛋白前体剪切成为成熟的激蛋白，后者刺激LSCs表面转化生长因子-βRⅡ的表达，激活TGF-β信号通路，从而赋予LSCs抗药和抗凋亡的特性。值得关注的是，在不缓解或复发的患者骨髓标本中可检查出TI-niche，而在临床缓解的患者标本中未发现。这说明白血病患者骨髓中的TI-niche的形成是导致其治疗失败的重要原因[17]。

除了LSCs与BM相互作用之外，BM还可以通过释放外泌体及特异性转移许多信号的微小囊泡（包括DNA，细胞因子、蛋白和miRNA）来促进白血病的存活和耐药[18-19]。Corrado等[20]提出，肿瘤来源的外泌体可以重新编程BM，抑制抗白血病免疫和介导耐药性。研究证实，白血病细胞释放的外泌体内含有膜相关TGF-β1，其能够降低NK细胞破坏LSCs的能力，随后诱导免疫抑制效应，从而帮助白血病细胞逃避免疫反应[21]。研究[22-23]发现CML衍生的外泌体中通过配体-受体相互作用激活抗凋亡途径，促进肿瘤细胞的增殖和存活。同样，从CML细胞释放的外泌体可以刺激BM基质细胞产生白介素（IL-8），反过来，IL-8能够在体外和体内积极调节白血病细胞的恶性表型和生存[24]。此外，在CML和基质细胞中检测到IL-8和/或其受体的表达增加，这表明IL-8具有调节肿瘤微环境的能力。不仅外泌体中的细胞因子能调节肿瘤微环境，外泌体中的miRNA同样可以重塑微环境。Taverna等[25]在对LAMA84细胞系的外泌体研究发现，miR-126过表达的外泌体，可诱导人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中CXCL12和VCAM1表达的减少，并且负性调节LAMA84细胞的迁移性和粘附性，表明外泌体中的miRNA在BM中具有重要作用，可能影响疾病进展。Taverna研究团队[26]发现LAMA84细胞系和CML患者血浆的外泌体都含有表皮生长因子家族的成员AREG，该因子具有几种功能，其中包括：①激活基质细胞中的EGF受体信号传导，②增加SNAIL及其靶向的MPP9和IL-8的表达，③过度表达膜联蛋白A2，促进黏附、生长和侵袭白血病细胞。

3 LSCs和微環境对TKIs耐药性的影响

临床实践中引入TKI显著改善了CML患者的预后。尽管如此，对于某些人来说，由于耐药性的出现，治疗必须停止或改变。在CML患者中，除了继发性BCR-ABL1突变的机制，耐药性的出现还与以下一些因素有关，如：维持LSC生长的信号传导途径异常激活，表观遗传学改变及跨膜运输蛋白的活性增加。其中跨膜转运蛋白功能的改变是耐药性的主要原因之一，即ATP结合盒（ABC）转运蛋白家族的几个成员通过微环境释放几种因子在肿瘤细胞中表达增加[27]。事实上，ABC转运蛋白的表达受到BM复杂的信号网络调控，获得多药耐药（multidrug resistance MDR）表型[28-30]。由于跨膜转运蛋白的过度表达，白血病细胞具有增加将药物泵出细胞的能力。研究最为广泛的ABC转运蛋白成员包括ABCB1/Pgp、ABCC1/MRP1和ABCG2/BCRP。在正常的HSCs中，这些转运蛋白通过调节细胞信号保护细胞免受有毒物质的损伤，并参与HSC的静止，分化和自我更新。已有研究[31-32]报道，对伊马替尼耐药的K562细胞中，ABCB1阳性细胞数量增多，表明TKI治疗导致选择以跨膜转运蛋白过表达为特征的LSC以及表达其他ABC成员如ABCC1和ABCG2的细胞增多。而在AP-CML患者在治疗期间ABCB1阳性细胞数量增多，表明TKI治疗导致CML-LSC的MDR表型不仅可以通过ABC转运蛋白的作用产生，还可以通过其他一些现象发生，如药物通量减少和细胞生长失衡、增殖和凋亡信号。除药物外，一些TKIs摄入细胞还依赖于膜转运蛋白（如OCT1、OCTN2）。这些转运蛋白的低表达导致TKIs胞质浓度的降低，在治疗失败中起重要作用[33]。尽管这些数据增强了转运蛋白对TKIs反应或抗性的作用，但转运蛋白，LSCs和TKIs抗性之间关系仍然是一个未解决的问题。

4 结论

尽管各种新药不断出现，CML的治疗效果已经有了显著的提高。但由于LSCs的存在， CML依然存在难治愈、易复发的问题。一方面，LSCs会分泌CCL3、TGF-β等细胞因子，重塑微环境并建立保护性“壁龛”来保护LSCs，耐受化疗药物的杀伤作用，导致疾病复发。另一方面，BM能够通过多种机制将LSCs隐藏到免疫系统中。在疾病发作时，骨髓衍生的抑制细胞降低自然杀伤细胞的数量以及阻止LSCs的免疫消除。因此特异性地干扰LSCs与其干细胞微环境间的相互作用，对CML的治疗具有重大意义。

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（收稿日期：2018-06-19  本文編辑：封   华）