急性淋巴细胞白血病(ALL)为一种起源于B系或者T系淋巴细胞的恶性血液系统疾病，其发生、发展与骨髓微环境密切相关。骨髓微环境是一个包含成骨细胞、基质细胞、间充质干细胞(MSC)、脂肪细胞、巨噬细胞、调节性T细胞(Treg)的复杂系统。这些细胞的生物学性状改变，而形成的异常骨髓微环境，为ALL细胞提供适宜生长、增殖的空间。为了探究异常骨髓微环境对ALL发生、发展的影响，笔者拟就ALL患者异常骨髓微环境，及其相关细胞与ALL细胞之间相互作用的研究现状进行介绍。
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急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)为一种起源于淋巴细胞的恶性克隆性疾病，其发生、发展与骨髓微环境密切相关。骨髓微环境为一种十分复杂的空间结构，根据其解剖结构及功能的差异，可以将其分为骨内膜龛与血管内皮龛。2种龛决定了造血干细胞(hematopoietic stem cell，HSC)自我更新与多系分化潜能[1]。骨内膜龛位于骨髓腔内表面，由丰富的成骨细胞，骨髓基质细胞，间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC)，脂肪细胞，巨噬细胞及调节性T细胞(regulatory T cell，Treg)等构成，在此龛中这些细胞各司其职，共同维持HSC功能[2]。血管内皮龛主要由血管内的窦状内皮细胞构成，其促进循环中HSC的增殖与分化[3]。白血病发生时，白血病细胞通过释放分泌体或者微泡诱导正常骨髓微环境改变，异常的骨髓微环境进一步支持白血病细胞生长，促进白血病细胞生存与增殖[4]。因此，当2种龛内的细胞及其成分发生异常改变时，对ALL细胞的生长、增殖、分化等方面将产生重要的影响[5]。为了了解异常骨髓微环境对ALL发生、发展的影响，笔者拟就ALL患者异常骨髓微环境中，相关细胞对ALL发生、发展的作用机制进行介绍如下。
成骨细胞作为骨内膜龛的重要组成成分，其不仅可以维持HSC的静止状态，保持后者自我更新及多向分化的特性，对ALL细胞的生长与增殖亦发挥着重要的作用。Krevvata等[6]研究结果表明，在ALL小鼠模型中，成骨细胞的减少能够促进骨髓与脾中ALL细胞的转移，导致小鼠更高的肿瘤负荷与更短的存活时间。LP533401为一种色氨酸羟化酶(tryptophan hydroxylase，TPH)-1抑制剂，其通过抑制5-羟色胺的合成，减轻ALL小鼠成骨细胞的减少，从而延缓ALL细胞在骨髓及脾中的浸润[6]。因此，与空白对照相比，LP533401能够延长ALL小鼠的存活时间(P＝0.017)[6]。该结果说明，在ALL小鼠中，成骨细胞数量的增加，可以抑制ALL细胞的转移、浸润。
有研究发现，在成骨细胞与ALL细胞共培养体系中，成骨细胞可以降低ALL细胞对于化疗药物的敏感度。而这种作用是通过细胞与细胞直接接触的黏附分子，如极迟抗原(very late antigen，VLA)-4，-5，淋巴功能相关抗原(lymphocyte function-associated antigen，LFA)-1，P11等介导的[7]。近年来，研究发现，表观遗传药物，如azacitidine与panobinostat联合应用，能够克服成骨细胞对ALL细胞的保护作用，提高ALL细胞对化疗药物的敏感度[3]。微小RNA(microRNA，miRNA)为一类小非编码RNA，其功能发生异常，可以诱导肿瘤发生。Moses等[8]研究发现，成骨细胞通过调节miRNA-221、-222，导致细胞周期抑制因子依赖性激酶P27的转录能力下降，促进ALL细胞周期发展，提高ALL细胞对细胞毒性药物的敏感度。由此可见，成骨细胞在ALL细胞对化疗药物的敏感度方面发挥重要作用。
骨髓基质细胞来源于胚胎时期发育的MSC，其为骨内膜龛中极其重要的细胞成分之一，在造血调控中发挥关键作用。骨髓基质细胞发生异常改变对ALL细胞的增殖、分化、迁移、抗凋亡等方面均产生重要影响。文献报道，骨髓基质细胞分泌的白细胞介素(interleukin，IL)-6通过与IL-6受体结合，活化Ras/MAP与JAK/STAT信号通路，抑制B细胞淋巴瘤/白血病(B cell lymphoma/leukemia，BCL)-2，BCL-xl等凋亡基因的表达，从而抑制ALL细胞凋亡[9]。基质细胞衍生因子(stromal cell-derived factor，SDF)-1，又被称为CXC基序趋化因子配体(CXC motif chemokine ligand，CXCL)12，也是由骨髓基质细胞分泌的一种重要细胞因子，其与相应CXC基序趋化因子受体(CXC motif chemokine receptor，CXCR)4结合后，激活PI3K信号通路，促使ALL细胞迁移及增殖[10]。此外，基质细胞通过细胞间线粒体交换，为ALL细胞提供能量代谢支持，促进ALL细胞存活[11]。并且有体外研究结果表明，ALL细胞的存活率与CXCL12表达水平成正相关关系(rs＝0.542，P＝0.009 2)，敲除CXCL12基因后，ALL细胞存活率下降[11]。加入CXCL12/CXCR4信号通路抑制剂plerixafor，可以使ALL细胞依附于骨髓基质细胞的能力下降，使ALL细胞存活率下降(P<0.05)[11]。
此外，骨髓基质细胞能够在ALL细胞化疗耐药中发挥重要作用[12]。骨髓基质细胞上的血管细胞黏附分子(vascular cell adhesion molecule，VCAM)-1与ALL细胞表面的整合素结合，介导ALL细胞的生长与增殖。干扰VCAM-1与整合素之间的结合，可阻断核因子-κB信号通路，从而阻碍ALL细胞增殖相关信号通路的转导，导致ALL细胞凋亡[13]。在急性T淋巴细胞白血病(T cell acute lymphocytic leukemia，T-ALL)中，骨髓基质细胞间的黏附分子(intercellular cell adhesion molecule，ICAM)-1与T-ALL细胞的淋巴细胞功能相关分子(lymphocyte function associated antigen，LAF)-1相互作用，介导ALL细胞的耐药。对于急性B淋巴细胞白血病(B cell acute lymphocytic leukemia，B-ALL)，B-ALL细胞主要通过VLA-4与骨髓基质细胞表面的纤维连接蛋白(fibronectin，Fn)相互作用，激活PI3K/AKT/BCL-2信号通路，促使ALL细胞对化疗药物耐药[14]。
MSC是基质细胞、脂肪细胞等的前体细胞，具有自我更新与多向分化潜能，能够支持造血与促进HSC植入。文献报道，MSC分泌的部分可溶性因子，可以抑制多柔比星诱导的ALL细胞凋亡，使其停滞在G0/G1期，并且上调ALL细胞BCL-2基因的表达水平，从而介导ALL细胞耐药[15]。Portale等[16]研究发现，骨髓MSC是促白血病因子活化素A的重要来源，尤其是与ALL细胞共培养后，MSC分泌活化素A的能力获得提高。活化素A通过介导细胞迁移的相关途径，如PI3K/AKT信号通路、RAS信号通路的激活，参与调节ALL细胞的迁移与浸润。活化素A亦可以调节CXCL12诱导的ALL细胞迁移，与未处理的ALL细胞相比，采用活化素A处理后的ALL细胞对CXCL12介导的迁移率显著增高(15.6%比22.9%，P<0.001)，并且活化素A增强了ALL细胞对低水平CXCL12的反应能力。
脂肪细胞是由MSC定向分化而形成的一种细胞，在骨髓微环境中发挥负向调控作用，抑制骨髓造血功能与HSC的植入。脂肪细胞通过分泌各种细胞因子，促进ALL细胞的生长与增殖。Pramanik等[17]研究发现，将ALL细胞经小鼠眼窝注射至眼部脂肪组织10 d后，ALL细胞的浸润程度与注射至脾与肝等部位相当，说明脂肪细胞对ALL细胞的迁移发挥支持作用。亦有文献报道，脂肪细胞分泌SDF-1α，介导ALL细胞向脂肪组织的迁移，与消瘦小鼠比较，肥胖小鼠的白血病负荷明显增高(P<0.001)[17]。脂肪细胞亦可以通过分泌SDF-1α与瘦素，促进ALL细胞向骨髓的迁移[17]。Cahu等[18]研究发现，脂肪细胞可以影响T-ALL细胞的浸润及生长。研究者通过观察注射T-ALL细胞小鼠骨髓不同部位T-ALL细胞的生长情况发现，脂肪细胞丰富的尾部脊椎骨骨髓中T-ALL细胞发育缓慢，T-ALL细胞表面标志物CD3、CD4、CD8、CD49d、CXCR4等表达能力下降，细胞代谢及细胞周期进程减少，呈现休眠状态[18]。这与在性腺脂肪组织共培养中T-ALL细胞表现出的特征一致。相比之下，脂肪细胞匮乏的胸椎骨骨髓中T-ALL细胞的浸润与表达呈现正常状态[18]。这说明，骨髓中存在大量脂肪细胞抑制T-ALL细胞的浸润及相关基因表达。但是脂肪细胞对ALL细胞的负向调控是通过分泌细胞因子介导负向调控信号，或是因其高营养摄取，均有待进一步研究。此外，ALL细胞的快速迁移，需要消耗大量的能量与营养成分，而脂肪细胞可以提供游离脂肪酸满足ALL细胞的能量需求，是ALL细胞的能量来源[19]。
巨噬细胞为一种免疫细胞，其在肿瘤免疫、抵抗微生物、炎症反应及维持组织稳态等方面，均发挥重要的作用。正常机体中巨噬细胞可以有效杀伤肿瘤细胞，但是恶性肿瘤患者的巨噬细胞在各种细胞因子及信号通路的作用下发生极化，形成肿瘤相关巨噬细胞(tumor-associated macrophage，TAM)，反而能够促进血管生成，增强肿瘤细胞的增殖、迁移与浸润能力[20]。
Chen等[21]利用NOTCH-1诱导的T-ALL小鼠模型，系统地研究了小鼠脾与骨髓中白血病相关巨噬细胞(leukemia-associated macrophage，LAM)的表型与功能特点。该研究结果表明，无论是脾或是骨髓来源的LAM，均可以促进T-ALL细胞的生长、增殖，并且具有强大的促T-ALL细胞迁移的能力，而脾来源的LAM比骨髓来源的LAM具有更强的促迁移能力。Chen等[22]研究T-ALL小鼠模型腹膜来源LAM的表型与功能特点发现，腹膜来源的LAM与脾、骨髓来源的LAM功能不同，前者的精氨酸酶-1与诱导型一氧化氮合酶表达水平更高(P<0.05)。上述研究结果表明，T-ALL小鼠模型不同部位来源的LAM具有不同表型与功能特点，这可能与T-ALL的发生、发展相关。
Treg为一种调节免疫应答的细胞，属于CD4＋ T细胞亚群，其主要功能是发挥免疫抑制效应。Treg与效应T细胞，自然杀伤(natural killer，NK)细胞直接接触，抑制效应T细胞与NK细胞对ALL细胞的杀伤作用。Treg可以分泌抑制性细胞因子，如IL-10与转化生长因子(transforming growth factor，TGF)-β，抑制效应T细胞的增殖与分化，并且降低其免疫功能[23]。大量研究结果显示，在ALL患者中，CD4＋ CD25＋ Fox3＋ Treg与IL-10＋ Treg比例较健康个体增高，并且抑制性细胞因子IL-10、TGF-β与CTLA-4表达水平亦高于健康个体(P<0.01)[24]。这表明，Treg通过调节抑制性细胞因子，发挥对ALL免疫抑制作用。ALL恶性程度越高，ALL患者的Treg数量越多，并且Treg数量较多的ALL患者复发率较高(P＝0.047)[25]。
相关文献报道，儿童急性前体B淋巴细胞白血病(precursor B-cell acute lymphoblastic leukemia，pre-B ALL)免疫调控与转录因子helios显著相关。helios在Treg中异常表达，阻碍Treg的免疫调节功能[26]。在Pre-B ALL患儿体内，与辅助性T细胞(T helper cell, Th)相比，Treg的helios mRNA表达水平升高(P＝0.03)，同时免疫抑制性细胞因子TGF-β1表达水平亦显著升高(P＝0.011)，而IL-10、IL-35、IL-2、CTLA-4的表达水平变化，差异无统计学意义(P>0.05)[26]。这表明，helios可通过直接调控使TGF-β1表达水平升高。helios调控Treg免疫功能的机制，可能是通过TGF-β1途径介导[26]。Li等[27]研究发现，helios与肿瘤血管生成密切。helios过表达促使血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)A分泌水平增加，促进了VEGF受体(VEGF receptor，VEGFR)2磷酸化，而敲除helios基因则减弱VEGFR2的磷酸化程度[27]。helios影响VEGFA水平与VEGFR2活性，通过激活VEFGA/VEGFAR2信号通路，诱导ALL细胞的浸润与迁移，因此helios＋ Treg可能为一种潜在的促进血管生成的细胞。
目前，国内、外对血管内皮龛中的各类细胞研究甚少。已有研究发现，在HSC分化过程中，血管内皮细胞发挥屏障作用，阻止未分化成熟的HSC进入血液循环[28]。肿瘤细胞的生长、增殖与新生毛细血管形成直接联系。血管内皮细胞是肿瘤细胞浸润与迁移的必需保障。肿瘤细胞分泌VEGF，通过旁分泌的方式作用于内皮细胞。VEGF与内皮细胞表面高表达的VEGFR-2结合，促进内皮细胞的增殖，增加血管通透性，从而促进肿瘤新生血管生成。大量研究结果表明，在急性白血病患者的血清中，尤其是在初诊与复发患者中，可以观察到VEGF高水平表达[29,30]。这提示，急性白血病患者血清中VEGF表达水平，有助于预测患者的治疗效果与白血病复发风险。血管生成素(angiopoiethin，Ang)及其受体Tie2的功能为稳定新生血管，促进血管内皮细胞成熟。Ang-1主要是由内皮细胞分泌，而Tie2受体是一种酪氨酸激酶受体。Ang/Tie2在白血病(包括ALL与急性髓细胞白血病)中主要是通过激活PIK3信号通路，活化丝氨酸-苏氨酸激酶AKT，发挥抗凋亡作用，促进血管内皮细胞的生长，从而为ALL细胞生长提供营养需求[31]。除内皮细胞外，位于血管内皮龛中的巢蛋白阳性细胞(nestin)与ALL细胞的增殖与迁移也密切相关[32]。
异常骨髓微环境在ALL发生、发展中发挥重要作用，尤其是骨内膜龛中的基质细胞、巨噬细胞、Treg等，在ALL的发病、进展、耐药等方面发挥不可或缺的作用，但是目前针对血管内膜龛内细胞的研究仍有不足。对骨髓微环境中的各类细胞与ALL细胞之间相互作用开展深入探究，有利于为ALL的治疗、改善患者预后提供新的思路。
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