骨髓微环境研究现况的认识

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正常的造血过程是HSC与微环境间相互作用的结果，骨髓干细胞龛的生理状态应该是低氧的，线粒体进行无氧代谢产生ATP而保持HSC的静止。HSC对微环境氧化还原变化特别敏感，并能根据其变化决定是静止还是离开龛位开始增殖分化[12]。如龛位异常扰乱了HSC的无氧代谢，活性氧增加可致使HSC离开龛位，增殖失控，导致HSC耗竭，即骨髓衰竭[13]。因此，在MDS中，各种引起活性氧增加的因素，例如铁过载，均可能在MDS发生及疾病进展中发挥重要作用。

骨髓微环境改变与肿瘤的发生随着对肿瘤及干细胞生物学特征研究的深入，肿瘤微环境即肿瘤干细胞“龛”的概念逐渐被提出，并得到重视[14-15]。目前认为，肿瘤干细胞龛主要由成纤维细胞、肌成纤维细胞、内皮细胞及造血支持细胞（淋巴细胞、单核细胞及其所分泌的细胞因子）构成[16]。大量研究提示，“龛”的异常在造血系恶性肿瘤的发生、发展中发挥重要作用[17-18]。如在骨髓瘤中，浆细胞通过细胞-细胞及细胞因子相互作用与微环境接触，诱导微环境功能改变从而支持肿瘤细胞的生长[19]；在白血病动物模型中，白血病细胞的生长干扰了正常CD34细胞的增殖，主要与白血病细胞诱导形成的肿瘤干细胞龛相关[20]。这些研究似乎表明，肿瘤微环境的改变仅仅是肿瘤生长继发的结果。但最近几年，几种动物模型研究的结果证实，骨髓微环境中的重要基因缺陷也可导致血液系肿瘤的发生。Rupec等在胚胎鼠敲除IκBα（NFκB的抑制子），得到了一个类似MDS/骨髓增殖性肿瘤myeloproliferativeneoplasms，MPN）的动物模型。当IκBα敲除仅限于髓系造血细胞时，MDS/MPN的表型没有出现，提示骨髓微环境的改变可能发挥了至关重要的作用。该研究组的另一项实验得到了直接的证据，RARγ敲除小鼠发生了MPN。其将RARγ（-）造血细胞植入正常小鼠时，造血功能并未发生异常，而当正常的造血细胞植入到微环境RARγ敲除小鼠中时，所有小鼠均发生MPN[21]，表明仅骨髓微环境改变就足以导致血液系肿瘤的发生[21]。最近报道的一个MDS动物模型进一步验证了这个结论。在该小鼠模型中，造血细胞的恶性癌变由造血细胞微环境中的遗传变化引起。骨先祖细胞中Dicer1基因（一个参与微RNA处理的基因）的敲除导致一种与MDS相似的表现型，这种状态可继续发展成白血病[22]。这项研究也提示,微环境中Dicer1基因异常可能参与了MDS的发病。随后，Santamaría等[23]研究发现，MDS患者的MSC中Dicer1表达降低，并可能与MDS-MSC中异常的microRNA谱相关，提示Dicer1可能通过调控MSC中microRNA表达，参与MDS的发病。当然，关于Dicer1如何影响MSC并进一步影响骨髓造血的问题还需进一步研究了解。

MDS-MSC细胞生物学特征

MSC作为非HSC，在干细胞龛中发挥重要作用。近年来，MDS-MSC的研究已成为热点，主要集中在以下几个方面。

一、一般生长特征

MDS患者骨髓中MSC数量基本正常[24-25]，正常表达CD73、CD90、CD136、CD105、CD29、CD134[26-27]。但也有研究提示，CD90、CD104、CD105在MDS-MSC中表达降低[28-30]。多数研究表明，MDS-MSC体外增殖、分化正常，但也有少量报道提示MDS-MSC体外增殖、成脂及成软骨分化减弱[25,30-31]。

二、体外支持造血能力

Soenen-Cornu等[32]首先发现利用共培养体系体外扩增的MDS-MSC能够支持自体克隆细胞生长，长期培养也证实MSC支持造血功能正常。随后有研究者报道，MDS-MSC能够支持正常CD34+细胞生长[27]。但也有研究表明，MDS-MSC支持造血功能受损[31-33]。

三、细胞遗传学特征

尽管检测方法不尽相同，多数研究均提示部分MDS-MSC存在细胞遗传学异常[24,27,31]。笔者同时检测了22例MDS患者的骨髓细胞及体外扩增的MSC染色体核型，发现64%的MDS患者MSC存在细胞遗传学畸变，以染色体物质缺失多见，骨髓细胞与MSC间没有出现完全一致的畸变类型，而且骨髓细胞核型正常的患者同样也可存在MSC畸变，提示MDS患者的骨髓细胞与MSC可能来自不同的克隆[34]。四、免疫抑制功能Han等[35]报道难治性贫血患者的MSC体外抑制T淋巴细胞活化及增殖的能力受损。Zhao等[33]的研究得到了相似的结果，随后其还发现高危MDS患者MSC免疫抑制功能强于低危患者，主要与高危患者MSC高表达TGF-β1相关[36]。但最近Mirjam等[25]的研究表明，MDS-MSC与正常人来源的MSC免疫抑制功能无明显差异。MDS-MSC存在一系列的细胞生物学异常。不同实验室报道不尽相同，究其原因主要可能与MDS广泛异质性有关。另外，不同的培养方法、传代次数、患者所处的疾病状态及治疗方法可能也会影响实验结果。因此，未来大样本量及高通量（如基因表达芯片、micro-RNA芯片、甲基化芯片、蛋白芯片等）的研究方法可能能更好地阐明MDS-MSC的特征及其在MDS发病机制中的作用。

MDS骨髓微环境诱导的细胞凋亡与增殖

一、TNF-α介导的基质细胞依赖性细胞凋亡

众所周知，TNF-α为重要负性造血调控因子，在低危MDS患者骨髓中高表达，与MDS骨髓衰竭相关。而事实上，在体外，TNF-α单独作用并不能诱导MDS患者造血细胞凋亡，只有当基质细胞与患者造血细胞通过细胞-细胞接触的情况下，TNF-α诱导凋亡的效应才出现，提示基质细胞在MDS凋亡中不可或缺的地位[37]。一方面，在基质细胞存在的前提下，TNF-α可上调MDS细胞中TWIST基因的表达，并到导致DJ-1/PARK-7去磷酸化，两者均促进了p53的表达，使凋亡增加[38-39]；此外，TNF-α也可上调MDS造血细胞中PYCARD的表达，进一步促进细胞凋亡[37]；另一方面，对于基质细胞，TNF-α也可促进其IL-32的表达，IL-32可上调VEGF的表达，从而与MDS血管增生相关[40]。不仅如此，IL-32还可促进基质细胞分泌TNF-α，两者形成放大的反馈回路[41]。甚至有研究表明，TNF-α的分泌需要p38MAPK依赖的基质细胞和单核细胞的相互作用，而p38MAPK抑制因子SCIO-469可抑制早期MDS骨髓细胞分泌TNF-α[42]。这些研究揭示了TNF-α及骨髓微环境基质细胞在MDS凋亡中的重要作用，并有可能提供新的治疗靶点。

二、SDF-1/CXCR4信号通路在MDS凋亡中的作用

SDF-1／CXCR4轴是介导骨髓微环境和造血细胞发育的关键枢纽。骨髓基质细胞及造血干(祖)细胞表面均有CXCR4的表达。CXCR4特异性配体SDF-1由骨髓基质细胞分泌，两者特异性结合后，在HSC／造血祖细胞的归巢、骨髓定居、正常造血的维持及由骨髓动员至外周血的过程种发挥起着重要作用。目前已在很多种肿瘤中发现CXCR4高表达，并与肿瘤转移及预后不良密切相关。近年来，SDF-1/CXCR4在MDS中的作用也得到了实验证实。研究表明，MDS患者中SDF-1/CXCR4信号通路异常，导致患者CD34+及Treg细胞不能归巢到骨髓，甚至影响到下游某些重要基因的表达，其原因可能与SDF-1/CXCR4下游PI3K、Rac激活受损及激酶B磷酸化受阻有关[43-46]。笔者最近的研究也发现，MDS患者CD34+细胞表面CXCR4表达与细胞凋亡呈高度的负相关，提示SDF-1/CXCR4信号在高危MDS中发挥抗凋亡作用[47]，与Zhang等[48]课题组的报道相似。在骨髓中，还存在着一类裂解SDF-1的蛋白，即基质金属蛋白酶（MMP），其通过裂解SDF-1使较成熟的细胞从骨髓中释放出来。有研究者发现，MDS患者中MMP-9表达异常，并与骨髓原始细胞及克隆细胞比例呈负相关，表明SDF-1/CXCR4信号在MDS克隆细胞增殖中也发挥作用[49-50]。随着CXCR4拮抗剂在血液疾病中的广泛应用，SDF-1/CXCR4信号通路可能成为MDS的治疗新靶点。

三、骨髓微环境调控的MDS克隆增殖

B7-H1，即CD274，为免疫分子B7家族成员，主要表达于抗原提呈细胞。在MDS，在肿瘤抗原刺激下活化的的T细胞表达PD-1分子，同时这些活化的T细胞和基质细胞产生大量的IFN-γ和TNF-α,后两者通过活化NF-κB，诱导MDS原始细胞表达B7-H1。B7-H1与PD-1结合产生了双向效应，一方面介导T细胞的凋亡，另一方面促进MDS原始细胞增殖，从而使得MDS克隆细胞逐渐占优势，参与疾病的进展[51]。MDS继发性骨髓纤维化胶原纤维组织是骨髓微环境的重要组成部分。据报道，不同程度的骨髓纤维化可见于12%～50%MDS患者。按照欧洲骨髓纤维化组织制定的评价标准，MDS伴轻中度的骨髓纤维化较常见，但无明显特异性临床特征。中到重度的骨髓纤维化可见于10%～20%的MDS患者，与多系发育不良、重度全血细胞减少及不良染色体核型密切相关[52]。这类患者短期内进展为骨髓衰竭及急性白血病的风险增加，提示预后不良[53]。最近甚至有报道伴中重度骨髓纤维化的MDS患者异基因移植后植入时间延长，并且复发风险增加[54]。因此，有学者提出，按照临床病理特征，这些患者应划归为独立的亚型。MDS继发骨髓纤维化的机制主要涉及骨髓原始细胞和基质细胞分泌的TGF-β。TGF-β刺激成纤维细胞胶原合成，促进骨髓纤维化的发生[55]。另外，其他促进血管新生的因子如VEGF可能也与骨髓纤维化相关。总结与展望总之，骨髓微环境在维持正常骨髓造血过程中发挥关键作用。骨髓微环境异常在MDS中的作用可能并非仅仅是从属或辅助作用，很有可能是致病的主导因素。由于疾病本身的异质性，进一步分型研究MDS骨髓微环境改变，探讨其致病机制，有可能为MDS治疗提供新的靶点。

作者：常春康赵佑山单位：上海交通大学附属第六人民医院血液科