骨髓基質(zhì)細胞相關分子在急性髓系白血癥發(fā)生、發(fā)展中的表達及意義*

向茜茜 綜述，張 曦,楊世杰 審校

(全軍血液病中心/第三軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院血液科，重慶 400037)

·綜 述·

骨髓基質(zhì)細胞相關分子在急性髓系白血癥發(fā)生、發(fā)展中的表達及意義*

向茜茜 綜述，張 曦△,楊世杰 審校

(全軍血液病中心/第三軍醫(yī)大學新橋醫(yī)院血液科，重慶 400037)

白血病，髓細胞，急性；黏附分子；細胞外基質(zhì)

造血微環(huán)境是由骨髓基質(zhì)細胞(bone marrow stromal cells，BMSCs)和細胞外基質(zhì)(ECM)構成,其對造血干細胞定居、增殖、分化、發(fā)育和成熟起到重要的支持和調(diào)節(jié)作用[1]。BMSCs是起源于胚胎發(fā)育的間充質(zhì)干細胞，可分化產(chǎn)生成纖維細胞、內(nèi)皮細胞、成骨細胞、脂肪細胞、巨噬細胞等，在造血干/祖細胞的定居、增殖、分化、發(fā)育、成熟、釋放、遷移、凋亡等生理病理過程中發(fā)揮重要作用。正常的造血過程需要造血干細胞和造血微環(huán)境之間復雜的雙向相互作用，一旦微環(huán)境的性質(zhì)和功能發(fā)生改變，將會對造血干細胞的性狀和功能產(chǎn)生較大的影響，導致白血病的發(fā)生。急性髓系白血病(acute myelogenous Leukemia，AML)是造血系統(tǒng)的克隆性疾病，源于造血干細胞的惡性增殖，產(chǎn)生無效造血，具有較強的植入和侵襲能力。較多的研究指出AML患者的BMSCs出現(xiàn)了重要的性質(zhì)和功能的改變，且其數(shù)量有明顯地減少，對未成熟的造血細胞支持能力減弱。BMSCs是造血微環(huán)境的重要組成部分，通過與白血病細胞的黏附作用、分泌細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)，在AML的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。

1 BMSCs與急性白血病細胞的黏附作用

BMSCs 和白血病細胞表面均表達多種黏附分子，根據(jù)黏附分子其編碼基因結構的同源性及產(chǎn)物的功能特點，將其分為6個家族，包括免疫球蛋白家族、鈣黏素家族、選擇素家族、血管附著素家族、整合素家族及CD44等黏附分子家族。這些黏附分子介導了細胞與細胞、細胞與細胞外基質(zhì)的直接接觸，通過這些黏附作用發(fā)揮各自的作用。正是BMSCs和白血病細胞間的相互接觸，使BMSCs對白血病細胞的存活和增殖發(fā)揮了重要的調(diào)節(jié)作用。

血管細胞黏附分子1(VCAM1)是免疫球蛋白超家族中的重要成員，表達于骨髓間質(zhì)細胞、血管內(nèi)皮細胞及一些造血細胞，主要為BMSCs所分泌。VCAM1是整合素家族B1組VLA-4 的配體，VCAM1與VLA-4共同介導了造血細胞對間質(zhì)細胞和細胞外基質(zhì)的黏附，在干細胞的歸巢方面起重要作用。間質(zhì)細胞表面黏附分子的改變，引起了骨髓龕中造血細胞和間質(zhì)細胞的交互作用，導致機制信號的損害，出現(xiàn)腫瘤基因突變和基因的不穩(wěn)定性，從而形成不正常的間質(zhì)微環(huán)境，使造血細胞分化受阻。國內(nèi)外均有報道顯示，在初診AML骨髓基質(zhì)細胞中VCAM1呈低水平表達[2-5]。VCAM-1及VLA-4兩者相互作用后還可能使干細胞不能接受正常的增殖分化信號，從而出現(xiàn)白血病干細胞的無限增生和分化受阻，促進了白血病細胞的惡性增殖[4,6]。國內(nèi)李學剛等[2]研究表明，AML患者復發(fā)期骨髓基質(zhì)細胞培養(yǎng)液中VCAM-1的水平高于緩解期，其在有髓外浸潤患者中表達增高，推測可能與AML的復發(fā)及髓外浸潤具有一定的相關性。

細胞間黏附分子1(ICAM-1，CD54)，是目前研究最多的黏附分子，表達于骨髓造血細胞和BMSCs，主要表達于血管內(nèi)皮細胞上，其配體為LFA-1(CD11a)。兩者通過參與BMSCs與腫瘤細胞的黏附和對腫瘤細胞免疫殺傷這兩個過程，影響腫瘤細胞的存活與侵襲力。國內(nèi)有研究報道，通過對AML基質(zhì)細胞上ICAM-1分子進行檢測，結果顯示其陽性率高于正常對照組；且經(jīng)DA方案化療后，ICAM-1陽性率高的患者比陽性率低的患者療效差[7]。ICMA-1這種黏附特性的增強，有利于白血病細胞在受損的微環(huán)境下的增殖、侵襲能力增強，白血病細胞的自我保護及抗藥性提高，可能使殘留白血病細胞重新獲得增殖優(yōu)勢。

黏附分子對誘導白血病細胞耐藥和抑制其凋亡產(chǎn)生了重要的作用[8]。已有研究表明，骨髓中神經(jīng)細胞黏附分子(NCAM，CD56)、ICAM-1、VCAM-1表達的增高，與白血病細胞的髓外浸潤密切相關，AML細胞可能通過黏附機制介導其浸潤的發(fā)生[9-10]。

鈣黏素是介導Ca2+依賴性細胞間黏附的一大類黏附分子，屬于跨膜糖蛋白家族,已知一定類別和分化階段的造血細胞及BMSCs表達E-鈣黏素、N-鈣黏素、VE-鈣黏素。E-鈣黏蛋白(E-cadherin，CDH1)是黏附分子鈣黏蛋白超家族的重要成員，主要表達于上皮細胞，為一種膜糖蛋白，形成關鍵的細胞間黏附。有研究報道E-cadherin在AML的BMSCs中被檢測到，其mRNA水平增高[11]。近期的研究還發(fā)現(xiàn)E-cadherin也表達于幼紅細胞及向下分化的成熟紅細胞，在紅系白血病中出現(xiàn)特征性表達[12-13]。在骨髓造血微環(huán)境中，N-鈣黏蛋白(N-cadherin)表達于正常造血干細胞龕中的成骨細胞，同時也在部分造血干細胞中表達，介導成骨細胞與造血干細胞間的相互作用[14]。在AML發(fā)生時，白血病干細胞定位于骨髓造血干細胞龕中，并處于靜息狀態(tài)，使得白血病干細胞能夠耐受化療藥物的殺傷作用，出現(xiàn)抗藥性[15-16]。

CD44屬于黏附分子大家族，是細胞表面的跨膜糖蛋白，表達于選擇素E的一種透明質(zhì)酸受體。早期已有研究發(fā)現(xiàn)其通過與骨髓微環(huán)境中龕內(nèi)的選擇素和透明質(zhì)酸結合，參與白血病細胞的歸巢、浸潤[17]。近期有研究發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)CD44表達水平增高的白血病干細胞具有較強的侵襲力，且與白血病復發(fā)有關[18]。另外有研究指出CD44可能通過與BMSCs的黏附，從而阻止AML細胞凋亡，增強白血病細胞的增殖、存活能力[19]。

選擇素是血管黏附分子大家族中的一大類成員,屬于跨膜糖蛋白家族,為典型的Ⅰ型穿膜糖蛋白。骨髓內(nèi)皮細胞表達E-選擇素和P-選擇素,而選擇素配體在造血細胞表達。選擇素與其配體結合，形成BMSCs與造血細胞的黏附。在Ca2+的參與下，P選擇素介導造血細胞黏附到內(nèi)皮細胞的表面，從而在腫瘤的轉移中起到的重要作用。有研究報道E-選擇素、P-選擇素在初診AML患者中活性增高，可能與預后相關[8]。

基質(zhì)細胞衍生因子-1(SDF-1，CXCL12)是趨化因子CXC亞家族成員，由BMSCs及內(nèi)皮細胞分泌釋放，又名CXCL12，趨化因子受體(CXCR4)為其受體。SDF-1與骨髓基質(zhì)細胞緊密相連，黏附后為白血病細胞提供生長和耐藥的信號，在白血病發(fā)生和發(fā)展中起了非常重要作用[20]。SDF-1與CXCR4共同介導了AML 細胞黏附至基質(zhì)細胞，與白血病干細胞歸巢、殘留、增殖相關[21]。兩者的共同作用還保護AML細胞免于自身凋亡及藥物誘發(fā)的凋亡[22]。曾東風等[23]報道，CXCR4高表達于AML細胞中，其表達的程度與AML浸潤、耐藥等存在相關性。國外也有研究報道，CXCR4的表達上調(diào)，使BMSCs對化療藥物產(chǎn)生耐藥性[24]。

2 BMSCs的ECM與AML細胞的相互作用

BMSCs有豐富的胞漿，并產(chǎn)生ECM。BMSCs分泌到細胞表面的ECM部分為一些蛋白多糖和氨基葡聚糖。BMSCs及其ECM多與造血細胞的黏附有關。整合素的大部分配體是細胞外基質(zhì)成分,如纖維連接蛋白、層黏連蛋白及膠原等。

纖維蛋白1(FN1)是一種重要的基質(zhì)蛋白，與細胞黏附、遷徙及信號轉導有關。有研究報道與健康人群的BMSCs比較，初診AML的BMSCs中FN1的表達下調(diào)[25]。細胞黏附分子緩慢抗原-4(VLA-4)是一種重要的黏附分子，它屬于整合素家族，大量表達于白血病細胞。VLA-4通過與BMSCs表面的FN1相互作用，激活PI3K/AKT/BCL-2信號通路，提高bcl-2的表達，從而保護白血病細胞免于失巢凋亡及藥物誘導的凋亡，誘導白血病細胞產(chǎn)生抗藥性[26-27]。

Ⅳ型膠原纖維(collagen Ⅳ)是構成細胞外基質(zhì)的主要成分，而變性的Ⅳ型膠原纖維促進了AML細胞的遷移和黏附[28]?；|(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)有助于ECM的更新，對腫瘤的侵襲和轉移起了關鍵作用。MMP-2是降解Ⅳ型膠原的主要酶，屬于鋅離子依賴性內(nèi)肽酶家族成員。Wang等[29]研究證實MMP-2及其抑制物TIMP-2在AML中出現(xiàn)異常表達。朱希山等[30]報道在AML細胞和BMSCs共培養(yǎng)中，AML細胞的高侵襲力和MMP-2及TIMP-2高表達相關。MMP-7是MMPs家族中重要成員之一，亦稱基質(zhì)溶素，其主要作用底物為層黏連蛋白(LN)、纖維蛋白、蛋白多糖和核心蛋白。MMP-7與腫瘤脈管生成可能有關[31]。組織金屬蛋白酶抑制因子3(TMP3)能拮抗MMP活性，抑制腫瘤的生長、血管形成、浸潤和轉移。國內(nèi)有研究報道正常BMSCs表達較高水平的TMP3，但在AML的BMSCs中出現(xiàn)其表達缺失[25]。

死亡關聯(lián)蛋白激酶1(DAPK1)是一種細胞凋亡前鈣調(diào)蛋白介導的絲氨酸/蘇氨酸鈣調(diào)蛋白激酶，從細胞外基質(zhì)中分離出來，參與數(shù)個由IFN-γ、IFN-α、活化的Fas蛋白啟動的細胞凋亡途徑[32]。有研究報道在AML中DAPK1被大量、頻繁地甲基化，從而可能導致在白血病的轉化中出現(xiàn)成熟受損及髓外浸潤[33]。

3 間隙連接細胞間通訊(GJIC)及連接蛋白43(Cx43)

Cx43是存在于細胞膜上的一種連接蛋白，是GJIC的主要成分。Cx43在急性白血病BMSCs間的GJIC表達是缺失的，可在有效的化療后恢復。GJIC在白血病BMSCs中，對細胞的增殖、細胞凋亡及共培養(yǎng)白血病細胞的藥物敏感性等方面起了重要的作用。目前大量的研究表明Cx43表達的強弱及GJIC功能的高低與腫瘤細胞的增殖能力成負相關。正常BMSCs可通過GJIC抑制白血病細胞增殖，且使白血病細胞停滯在G0期[34]。國內(nèi)外的研究均表明AML的BMSCs中Cx43的水平較健康對照組及化療后達到完全緩解的患者明顯減低，并出現(xiàn)定位異常，其GJIC亦明顯減弱[35-36]。

4 展 望

AML的發(fā)生、發(fā)展與造血微環(huán)境的功能及性質(zhì)的改變密切相關。BMSCs作為造血微環(huán)境的主要組成部分，通過與白血病細胞的黏附作用、分泌細胞外基質(zhì)，在AML的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。BMSCs作為目前研究的熱點，其功能及作用還有很多尚不明確，本文僅對其中部分機制和功能做了綜述。對其進一步的研究有望為急性白血病的治療提供更多科學依據(jù)及方法。

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國家自然科學基金資助項目(81270569)。

：向茜茜(1985-)，碩士，主治醫(yī)師，主要從事造血微環(huán)境、急性白血病的基礎及臨床研究?！?/p>

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2015-04-07

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