急性髓系白血病（AML）是造血系统的髓系原始细胞克隆性恶性增殖性疾病。尽管进行积极的联合化疗和造血干细胞移植能改善AML患者的生存，但预后仍不理想。以往研究表明骨髓造血微环境（BMM）对白血病干细胞的异常调节是AML难以完全治愈及复发的重要因素之一。关于AML分子生物学及BMM的研究日益增多，深入探讨急性白血病微环境的改变，靶向干预异常的BMM有望在AML的靶向治疗及改善患者预后方面取得进展。
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急性髓系白血病（AML）以骨髓祖细胞（HPC）在骨髓和外周血中增殖失控无法正常分化或成熟为特征[1]，是最具侵袭性的血液系统恶性肿瘤。根据美国癌症协会（ACS）报道，2020年约有1万人死于AML[2]。尽管强化化疗方案和靶向治疗取得了进展，但由于化疗耐药性和高复发率，AML患者的总生存（OS）率仍然不高，主要是白血病干细胞（LSC）的持续存在，骨髓造血微环境（BMM）为LSC提供避难所并保护它们免受化疗的细胞毒性作用所导致[3]。BMM是造血细胞赖以生存的内环境，通过多种方式支持和调节造血细胞的黏附归巢、自我更新、增殖分化及发育成熟，同时也是LSC产生耐药机制的场所。也有研究证实BMM的改变可能支持恶性克隆，甚至可能是恶性克隆进化的原因[4]。然而目前治疗AML主要集中在根除AML细胞及LSC，较少考虑修复损伤的BMM。深入研究AML在BMM是如何改变的，可能靶向去干预特异的微环境变化小分子、信号通路等，同时恢复正常造血，为更特异的抗白血病治疗带来希望。文章就BMM在正常造血和AML中的调控以及靶向BMM的治疗研究进展进行综述。
BMM是一种柔软的黏性组织，占据骨内的空腔，严密调控血细胞生成的各阶段。Schofield[5]最早在1978年提出利基（niche）这一概念，并表明是造血细胞赖以生存的内环境，通过不同的信号级联影响造血细胞的生物学行为，维持正常造血功能。BMM分为骨内生态位和血管生态位，协同作用于造血干细胞（HSC），调控HSC的功能特性，如自我更新（S）、成熟（M）、凋亡（A）、静息（R）和迁移（T），这些功能特性统称为HSC的"SMART"特性。骨内生态位的主要细胞类型是骨细胞、成骨细胞和破骨细胞，成骨细胞已被证明可以通过调节长期HSC静止来确保造血的长期维持[6]。进一步研究还显示，成骨细胞主要通过N-钙黏蛋白促进HSC静止和维持。此外，成骨细胞通过分泌各种可溶性介质来促进HSC静止和长期维持，例如血小板生成素（TPO）、干细胞因子（SCF）和趋化因子CXC配体（CXCL）12。除了成骨细胞外，破骨细胞在平衡骨内生态位内的造血过程中也是不可或缺的细胞成分，当破骨细胞大量凋亡时，HSC失去正常微环境调控而分化，导致其在骨髓中数量明显减少。血管生态位主要由血管内皮细胞和CXCL-12丰度网状细胞（CAR）组成，CAR释放大量的CXCL-12和SCF，促进HSC的动员和维持。血管内皮生长因子（VEGF）通过自分泌方式与其受体（VEGFR）结合来支持HSC的增殖和存活[7]。另外Notch配体被认为可以维持干细胞库并调节HSC的自我更新等，而包裹交感神经的无髓鞘施旺细胞可与HSC直接接触，通过分泌转化生长因子（TGF）-β而维持HSC的休眠状态。因此，HSC的维持和分化受到BMM的严格调控，通过周围细胞释放或分泌的分子来调控其自我更新、静止、增殖和分化能力。
在髓系恶性肿瘤中常伴随BMM的改变，最终导致骨髓增生异常和LSC的功能异常。AML发生时，BMM中各种细胞、非细胞成分以及细胞间相互作用共同构成白血病原始细胞的支持性生态位，驱动AML疾病进展。与正常BMM相比，AML在BMM发生的突出变化包括细胞因子分泌、黏附能力、血管的差异重塑，对缺氧微环境的适应性和低活性氧的维持，从而导致AML对化疗的耐药性。如在AML中，LSC可通过上调CXCR4、VLA-4和CD44的表达来阻断健康HSC的黏附机制[8]；CD44还可通过与BMM中透明质酸结合快速触发VLA-4亲和力，从而支持AML细胞在BMM中保留。有研究表明，LSC分泌的炎症介质在调节内皮黏附分子（E-选择素）的表达和启动白血病-内皮相互作用中起关键作用，其在AML中上调5~10倍并介导血管龛中的耐药性[9]。当白血病发生时，LSC通过影响BMM中成骨细胞和血管成分来重塑BMM，促进LSC生长及免疫逃逸，并抑制正常造血，而血管微环境在白血病发病的过程中同样也起到了促进作用。研究发现，AML患者初诊时BMM中间充质干细胞（MSC）和祖细胞失去静止状态，同时扩增和分化能力显著增强[10]。同时LSC分泌VEGF-A，可激活内皮细胞，有助于增加血管生态位对白血病细胞的保护，促进白血病细胞增殖和肿瘤支持血管生成以及免疫逃逸[11]。此外，在成骨细胞中，Notch配体Jagged-1的表达增加，通过组成活跃的β-catenin信号通路诱导AML。此外，AML细胞的骨髓浸润可调控交感神经系统的神经病变并加速AML进展，导致骨髓MSC的成骨细胞分化，从而促进白血病细胞的增殖。这些证据均表明BMM除了提供正常造血的场所以外，还为LSC的增殖、耐药和免疫逃逸提供了丰富的生态系统。
随着分子生物学研究的深入BMM可能成为AML潜在的治疗靶点，如靶向抑制CXCR4-CXCL12信号通路、缺氧诱导因子1α（HIF-1α）-VEGF信号通路、Wnt-β-catenin信号通路、Notch信号通路途径等可能在AML中显示出某些治疗优势[12]。
BMSC是BMM的基本元素，对调节HSC的数量以及维持正常的造血功能至关重要。MSC可以分化为多种细胞，包括成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等。大多数MSC可分泌HSC支持因子，如CXCL12、TPO、SCF等[13]。在AML中，MSC的形态和功能随BMM的改变而改变，MSC功能障碍与促进白血病发展的BMM受损有关[14]，LSC有可能通过骨形态发生蛋白（BMP）信号重塑MSC，使其成为支持AML的成骨细胞和巨噬细胞，进而导致AML的进展。此外，另一个重要的成分为骨髓脂肪细胞（BMA），其为一种造血负调节因子，在BMM中随着BMA的增加，骨髓粒细胞数量会相应地减少，并促进白血病的进展，使LSC产生化疗耐药性[15]。同时，MSC的恶化还伴随着NRAS基因突变诱导的白血病的发展，髓腔内注射正常骨髓可部分恢复骨髓造血平衡并激活巨核细胞生成，减轻肿瘤负荷，提高白血病小鼠的存活率[16]。实验研究表明在髓腔内原位输注健康供者MSC，供体MSC可短暂释放趋化因子（CCL）-7和CXCL-12等组织修复因子，并重编程宿主巨噬细胞，进而修复宿主的MSC，进一步分泌更高水平的CCL-7和CXCL-12促进BMM修复，从而改善正常造血并抑制白血病的发展[17]。有研究也表明，AML发生改变了BMM中的MSC，利于疾病进展。新型AML-MSC选择性钙通道阻滞剂药物来卡尼地平能够延缓白血病进展[18]。综上，MSC通过微环境修复，能够提供长期的造血功能改善，同时减轻肿瘤负荷。
小细胞外囊泡（sEV）是重要的细胞间通讯介质。外泌体是sEV的一种特殊类型，由多种细胞分泌，长径为30~100 nm。研究表明LSC可通过外泌体与BMM沟通，促进癌细胞的迁移、增殖和凋亡来调节BMM；促进血管生成以及抑制骨髓造血[19]，其机制可能是通过充当LSC和BMM间的信使以及诱导致癌因子（如c-myc）促进白血病的进展[20]。Kumar等[21]研究证明，LSC通过外泌体介导RNA运输可将BMM转化为一个适合白血病细胞增殖的微环境，从而促进AML的进展。虽然使用DKK1抑制剂（AML来源的外泌体诱导DKK1的表达）可延缓AML进展，减少内皮细胞分泌的外泌体不会影响正常造血，但可显著地延缓AML小鼠的发病进程，延长存活时间[22]。BMSC分泌的外泌体中miRNA-7-5p（miR-7-5p）通过靶向OSBPL11抑制PI3K-AKT-mTOR信号通路磷酸化来抑制增殖活性并促进AML的凋亡，调节BMSC释放外泌体中miR-7-5p的表达可能是AML的治疗方案[23]。另外，BMSC分泌的外泌体还可通过上调S100A4促进白血病细胞的增殖、侵袭和化疗耐药性，故S100A4可能是AML治疗的有效靶标[24]。越来越多的证据表明BMSC分泌的外泌体可抑制LSC的增殖和细胞周期进程且促进细胞凋亡，已被鉴定为BMSC抗肿瘤作用的重要参与者[25,26]。因此，干扰AML基质细胞外泌体的产生、分泌，或直接靶向其衍生外泌体诱导的因子，可能为靶向微环境治疗AML提供新的思路。
BMM可改变AML的能量代谢。尽管BMM血管化程度高，但含氧量低是BMM的特征之一。有研究表明，骨髓中的氧含量水平为1%~4%，它与肿瘤侵袭性增加、免疫抑制和对放化疗的敏感性降低有关，低氧BMM通过调节LSC的沉默、自我更新能力和细胞归巢来支持白血病转化和进展[27]。在AML模型中进行的实验结果表明低氧激活前药（TH-302）能够清除缺氧微环境中的癌细胞，并靶向化疗后存活的AML细胞，从而提高小鼠的存活率[28]，同时也在复发难治AML患者中进行了Ⅰ期研究。HSC利用糖酵解产生较少的能量来保持静止，与之相反，LSC依赖氧化磷酸化（OXPHOS）这一代谢过程来增加能量提高生存。IACS-010759是线粒体电子传递链复合物Ⅰ的小分子抑制剂，可抑制OXPHOS。临床前研究表明，IACS-010759抑制白血病细胞的增殖并诱导其凋亡，从而减少AML小鼠肿瘤生长。目前，IACS-010759已被应用到复发难治AML患者的Ⅰ期临床评估中[27]。另外有研究表明，过氧化氢或柔红霉素诱导NADPH氧化酶2（NOX2）衍生的活性氧，可能增强线粒体从BMSC向AML细胞的转移，促进AML细胞的代谢活动，从而可以通过抑制NOX2阻止线粒体转移，增加LSC凋亡率，延长生存时间[29]。最新研究发现，2-羟基戊二酸在LSC中通过靶向肥胖相关蛋白来调控关键代谢靶基因mRNA上的m6A水平，抑制LSC的有氧糖酵解，从而抑制AML进展[30]。这些研究表明，BMM的代谢特征支持了AML的发生、发展，从调节BMM的代谢入手给我们带来消除白血病细胞和平衡BMM生态平衡的可能。
近年来，AML靶向微环境治疗研究已取得了一定成果。然而BMM在调节正常和恶性造血中具有双重作用，在针对肿瘤微环境治疗的同时需保持和重建正常的造血功能。因此需要精准化治疗技术的改进和新兴技术的发展，加强对LSC和BMM相互作用的了解，开发新的治疗策略，这可能为治愈白血病或改善患者预后带来希望。
所有作者均声明不存在利益冲突
