骨髓间充质干细胞介导恶性血液病耐药的研究进展

血液肿瘤细胞耐药性的产生是导致恶性血液病治疗失败的重要因素，其中分子机制十分复杂。早期对其耐药机制的研究主要集中于肿瘤细胞本身。随着对骨髓微环境的深入理解，发现骨髓微环境中的各种基质细胞可以通过与肿瘤细胞之间相互作用，促进其存活、增殖、迁移及耐药，从而对肿瘤起到保护作用。骨髓间充质干细胞（BM-MSC）作为骨髓微环境中最重要的细胞组分，在肿瘤细胞耐药过程中发挥关键作用。BM-MSC调控耐药的方式主要包括：以黏附分子为介质与肿瘤细胞直接接触；分泌可溶性因子作用于肿瘤细胞的受体；通过外泌体、隧道纳米管等方式诱导肿瘤细胞耐药。目前多项研究通过干预BM-MSC与肿瘤细胞间相互作用，阻断骨髓微环境的庇护作用，使肿瘤细胞重新对化疗药物敏感，逐渐成为治疗部分恶性血液病的新方法。我们就BM-MSC介导的恶性血液病耐药机制以及靶向干预BM-MSC治疗恶性血液病的最新研究进展综述如下。

一、BM-MSC与恶性血液病

BM-MSC是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的成体干细胞。表达多种间充质细胞表面标志，如CD105、CD166、CD90、CD73等，但不表达如CD45、CD34、CD14等造血细胞表面标志，是成骨细胞、成软骨细胞、脂肪细胞等多种骨髓基质细胞的前体细胞。BM-MSC是构成骨髓微环境的重要细胞组分，通过分泌多种可溶性因子、外泌体以及细胞黏附作用与周围细胞相互联系，调节骨髓微环境，促进造血干/祖细胞（HSPC）的自我更新、归巢、增殖及分化，在体内外均具有支持和调控造血的作用[1]。

越来越多的研究显示，在白血病[2]–[3]、多发性骨髓瘤（MM）[4]、骨髓增生异常综合征（MDS）[5]、骨髓增殖性肿瘤（MPN）[6]等多种恶性血液病中，BM-MSC存在细胞遗传学异常，分化能力（特别是成骨分化），免疫调节，造血支持功能及相关基因、蛋白表达水平也发生改变，提示BM-MSC在恶性血液病发生发展中发挥了重要作用。BM-MSC可以通过多种途径促进肿瘤细胞恶性增殖，并为肿瘤细胞提供了一个抵抗药物杀伤的场所，肿瘤细胞也可以重编程BM-MSC，促使其演变成癌相关成纤维细胞（CAF），进一步推动恶性血液病进展[7]。

二、细胞黏附介导恶性血液病耐药

细胞黏附分子是一类介导细胞与细胞、细胞与细胞外基质间黏附作用的膜表面糖蛋白。肿瘤细胞能通过黏附分子与骨髓基质细胞发生黏附，在此黏附条件下，肿瘤细胞对化疗药物的敏感性降低，即细胞黏附介导的耐药（CAM-DR）[8]。

1．整合素α4：在MM小鼠模型中，Podar等[9]报道了一种能够选择性结合整合素α4的黏附分子抑制剂那他株单抗，通过阻断MM细胞与BM-MSC黏附来增强MM细胞对蛋白酶体抑制剂硼替佐米的敏感性，提供了临床上联用黏附分子抑制剂和硼替佐米治疗MM的可行性。Ariës等[10]检测了256例儿童急性前体B细胞淋巴细胞白血病（BCP-ALL）中上皮膜蛋白1（EMP1）的表达情况，发现患者中对甲泼尼龙抵抗组较敏感组中EMP1明显升高，而下调EMP1可以阻止BCP-ALL细胞向BM-MSC迁移和黏附，同时增加BCP-ALL细胞对甲泼尼龙的敏感性。研究者推测EMP1的促细胞迁移黏附作用也是通过整合素介导的。

Mraz等[11]研究发现非霍奇金淋巴瘤中恶性B细胞表达整合素α4β1，又称非常延迟抗原4（VLA-4），可促进与BM-MSC的黏附，诱导恶性B细胞对利妥昔单抗耐药，而那他株单抗可以增强利妥昔单抗对恶性B细胞的诱导凋亡作用。另一项研究发现慢性B淋巴细胞白血病（B-CLL）细胞对利妥昔单抗产生耐药的原因是BM-MSC诱导B-CLL细胞CD20抗原表达下调，从而对利妥昔单抗不敏感[12]。

2．血管细胞黏附分子1（VCAM-1）：Jacamo等[13]研究发现与BCP-ALL细胞共培养后，正常BM-MSC NF-κB信号相关基因转录水平上调，同时BCP-ALL来源的BM-MSC中NF-κB信号也同样高表达，抑制NF-κB信号可以明显阻断BM-MSC诱导的长春新碱耐药。进一步研究发现NF-κB信号的激活是由VCAM-1/VLA-4介导，阻断VCAM-1/VLA-4信号同样可以逆转耐药。

3．细胞间黏附分子1（ICAM-1）：Wang等[14]研究发现急性T淋巴细胞白血病（T-ALL）细胞可以通过ICAM-1黏附于BM-MSC，利用抗体封闭ICAM-1可以降低T-ALL细胞对BM-MSC的黏附，增加化疗药物的诱导凋亡作用。

4．N型钙黏蛋白（N-cadherin）：Zhang等[15]研究表明BM-MSC可以明显抑制酪氨酸激酶抑制剂（TKI）对慢性髓性白血病（CML）细胞的凋亡诱导作用。该研究还发现TKI可以增强CML细胞与BM-MSC的黏附作用，并上调CML细胞中N-cadherin表达，形成胞质内N-cadherin/β-catenin复合物，促进β-catenin核转位及转录活性，激活经典的Wnt/β-catenin信号，提示Wnt/β-catenin信号激活是BM-MSC介导的CML细胞TKI耐药的重要机制。

5．CD44：Malfuson等[16]研究发现BM-MSC与急性髓系白血病（AML）细胞共培养后可以提高AML细胞中侧群细胞比例，进一步研究发现BM-MSC的促侧群细胞作用是通过依赖VLA-4/CD44轴实现的，SP细胞表面含丰富三磷酸腺苷结合盒（ABC）转运体，可以将药物泵出细胞外，从而产生对化疗药物的抵抗。Zhou等[17]发现BM-MSC可以诱导CML细胞β-catenin和CD44表达升高，联合Wnt/β-catenin抑制剂C82和TKI处理对TKI耐药或无BCR-ABL融合基因的CML细胞可以明显降低CML细胞内CD44、c-Myc的表达，并有效杀伤CML细胞。

6．黏附斑激酶（FAK）：一项对套细胞淋巴瘤（MCL）的研究中发现，Hedgehog信号抑制剂LDE225可以选择性抑制MCL细胞中VLA-4介导的FAK活性，同时降低BM-MSC中VCAM-1表达来阻止MCL细胞向BM-MSC迁移黏附[18]。另一项研究发现SOX11在MCL患者中表达升高，而SOX11可以直接刺激MCL细胞CXC趋化因子受体4（CXCR4）和FAK表达，促进MCL细胞与BM-MSC黏附，研究者还发现SOX11可以通过激活FAK/磷脂酰肌醇3激酶（PI3K）信号激活参与硼替佐米耐药[19]。

三、可溶性因子介导恶性血液病耐药

骨髓微环境可通过释放可溶性因子（如细胞因子、趋化因子等）促使HPSC定位于骨髓微环境内，平衡HPSC自我更新与分化状态。同时可溶性因子也能促进肿瘤细胞增殖、迁移、黏附，抑制凋亡并导致肿瘤细胞对药物不敏感，即可溶性因子介导的耐药（SFM-DR）[20]。

1．CXC趋化因子配体12（CXCL12）/CXCR4：CXCL12又称基质细胞衍生因子1α（SDF1α），在骨髓中主要有由基质细胞分泌，其受体CXCR4在造血细胞表面广泛表达。CXCL12/CXCR4轴与肿瘤细胞迁移、黏附、耐药等过程密切相关[21]。Kojima等[22]研究发现BM-MSC与Fms样酪氨酸激酶3（FLT3）突变型AML细胞共培养后，能够通过CXCL12/CXCR4轴削弱FLT3抑制剂FI-700对AML细胞的杀伤作用。进一步研究发现鼠双微体基因2（MDM 2）抑制剂Nutlin-3a可以通过激活p53下调低氧诱导因子1α（HIF-1α），抑制BM-MSC中CXCL12分泌，减弱其对AML细胞的保护作用。在一项治疗难治复发AML的Ⅰ/Ⅱ期临床试验中，CXCR4拮抗剂普乐沙福可以明显增强患者对化疗的敏感性[23]。Tabe等[24]发现TKI可以促进CML细胞内CXCR4与活化的Src家族酪氨酸激酶Lyn共定位，并从胞内重新分布在胞膜脂筏（lipid raft）上，使CML细胞对CXCL12所介导的趋向性迁移变得敏感。通过破坏脂筏或阻断Lyn都可以抑制TKI诱导的CML细胞迁移，而Src/Abl双重激酶抑制剂达沙替尼同样可以抑制CML细胞向BM-MSC迁移。

在MM中，BM-MSC分泌的CXCL12能够促进MM细胞向BM-MSC迁移黏附，而CXCL12抑制剂可以阻止MM细胞归巢及增殖，进而抑制MM疾病进展，同时还可以增强MM细胞对硼替佐米的敏感性[25]。Chen等[26]研究还发现，BM-MSC提供的CXCL12/CXCR4信号同样可以支持MCL细胞生长，促进其向BM-MSC迁移黏附，并对硼替佐米耐药。其耐药机制是MCL细胞内活性氧（ROS）蓄积，CXCR表达上调，诱导MCL细胞形成保护性自噬，阻滞凋亡，导致MCL细胞对药物的敏感性降低。这一研究提示MCL骨髓浸润时骨髓微环境能为其提供耐药保护作用。

2．白细胞介素（IL）：Mallampati等[27]研究发现BM-MSC在TKI作用后趋化因子、黏附分子等表达升高，可促使BCR-ABL融合基因阳性ALL细胞向BM-MSC迁移。TKI阻断了BCR-ABL信号，ALL细胞转而依赖BM-MSC介导的IL-7/IL-7R信号继续生存，从而对TKI产生耐药。抑制IL-7/IL-7R信号后，BCR-ABL融合基因阳性ALL细胞可以重新对TKI敏感。Zhang等[28]发现BM-MSC通过分泌IL-7激活CML细胞下游酪氨酸激酶1/信号传导与转录激活因子5（JAK1/STAT5）信号，从而保护CML细胞免受TKI诱导的细胞凋亡。另外，Carter等[29]还发现带有caspase富集功能域的凋亡抑制因子（ARC）可以诱导AML细胞分泌IL-1β，BM-MSC通过共培养也可以诱导AML细胞IL-1β表达，并进一步刺激BM-MSC中CCL2、CCL4、CXCL12等趋化因子表达，引起AML细胞向BM-MSC迁移黏附以及对阿糖胞苷的凋亡抵抗。阻断IL-1β分泌可以消除BM-MSC对AML细胞的耐药保护作用。

3．成纤维细胞生长因子（FGF）：Traer等[30]检测了FLT3-ITD突变型AML患者在FLT3抑制剂AC200治疗前后BM-MSC中FGF2表达情况，发现经AC200治疗后，FGF2表达明显增高，在出现耐药时达到峰值。进一步研究发现FGF2通过激活FGFR1及下游丝裂素蛋白激酶（MARK）信号促进FLT3-ITD⁺ AML细胞对AC200耐药。

4．其他可溶性分子：Yang等[31]利用芯片检测了FLT3-ITD⁺AML中BM-MSC的细胞因子表达情况，发现CXCR4、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、多种血管生成素（angiopoietin）、多种IL、血管内皮生长因子（VEGF）、表皮生长因子（EGF）、胰岛素样生长因子（IGF）等明显升高，这些细胞因子作用于FLT3-ITD⁺ AML细胞，可激活其下游细胞外信号调节激酶（ERK）信号，引起对FLT3抑制剂的耐药。在MPN中，JAK2抑制剂阿替莫德可以诱导JAK2V617突变阳性MPN细胞凋亡，而与BM-MSC共培养后诱导凋亡作用减弱，进一步研究表明BM-MSC分泌的IL-6、FGF、CXCL10、干扰素γ（IFN-γ）等细胞因子作用于MPN细胞，削弱了阿替莫德的抑制JAK2磷酸化作用，从而启动耐药[32]。

四、其他途径介导恶性血液病耐药

1．外泌体：外泌体是细胞分泌的囊性小泡，内含蛋白、核酸（包括DNA、mRNA、miRNA及其他非编码RNA等）、脂类等生物活性分子，是细胞间通信的重要媒介。有研究显示外泌体参与肿瘤细胞耐药过程，其机制主要包括通过外泌体将药物排出细胞外，中和单克隆抗体类靶向药物以及传递内容物调控靶基因耐药等[33]。其中，BM-MSC也可以分泌大量外泌体调控肿瘤细胞，参与恶性血液病耐药。研究表明MM来源BM-MSC分泌的外泌体中富含各种细胞因子及趋化因子（包括SDF-1、IL-6、IL-13等），可以被MM细胞所摄取，进而促进MM细胞迁移、归巢、增殖及细胞活力，并通过上调MM细胞抗凋亡蛋白Bcl-2表达，导致MM细胞对硼替佐米的敏感性降低[34]。Crompot等[35]研究还发现BM-MSC释放的外泌体进入B-CLL细胞后可以引起靶细胞自发性凋亡减少，并能增加其对氟达拉滨、依鲁替尼等药物的抵抗，SDF-1α诱导的B-CLL细胞迁移能力也随之增加。该研究进一步发现，B-CLL细胞摄取外泌体后有805个基因表达发生变化，其中B细胞受体信号分子表达上调，包括CCL3/4、早期生长反应因子1/2/3（EGR1/2/3）和MYC。提示这些信号分子异常可能参与BM-MSC来源外泌体介导的耐药过程。

2．隧道纳米管（TNT）：TNT是一种新型细胞间通信方式，而呈细长的精密管状结构，不但可以直接交换胞质小分子，还能够远距离运输细胞膜成分甚至细胞器。研究证实，TNT在骨髓微环境细胞间调控中也起到重要作用[36]。Polak等[37]研究发现BCP-ALL细胞通过TNT作用BM-MSC，诱导其分泌促生长细胞因子（如IFN-γ诱导因子10、CXCL10、IL-8、MCP-1、CXCL2等），进一步研究发现TNT可以维持BCP-ALL细胞活性并诱导BM-MSC介导的激素抵抗。阻断TNT可以明显抑制白血病进展及增强BCP-ALL细胞对甲泼尼龙的敏感性。还有研究人员发现T-ALL细胞和BM-MSC之间甚至可以通过TNT直接交换线粒体，引起肿瘤细胞耐药，而阻断细胞之间黏附可以减少线粒体传输，进而增加化疗药物的杀伤作用[14]。

3．其他途径：还有一些研究证实了BM-MSC与肿瘤细胞共培养后，相关miRNA、线粒体功能发生改变，引发肿瘤细胞耐药。Tian等[38]就发现AML细胞与BM-MSC共培养后，miR-494表达降低，进一步引起C-myc上调，而C-myc表达升高会上调多种耐药相关蛋白表达，使AML细胞不再对化疗药物敏感。Cai等[39]研究表明BM-MSC可引起T-ALL细胞内动力相关蛋白1（Drp1）激活，导致T-ALL细胞内线粒体形态改变，线粒体ROS水平降低，糖代谢发生变化，进而对化疗药物产生耐药。

五、总结

目前，对于BM-MSC介导骨髓微环境耐药的研究主要集中在白血病及MM中，而对MDS、MPN、淋巴瘤等其他恶性血液病研究相对较少，而BM-MSC在这些疾病耐药机制中的作用同样不容忽视。对于骨髓微环境中BM-MSC与恶性血液病耐药关系研究的深入，将有助于进一步探索肿瘤细胞耐药的机制，并为靶向干预BM-MSC及骨髓微环境治疗恶性血液病提供更多的理论依据。

Funding Statement

基金项目：国家自然科学基金（81770121、81600095、81570108）