骨髓間充質干細胞異常在MDS發病機制中的研究

樓蕓 周永明 朱文偉

摘要：骨髓增生異常綜合征是一種具有高度異質性的源于骨髓造血干細胞的克隆性疾病，免疫失衡和骨髓微環境異常在其發病機制中具有重要地位。骨髓間充質干細胞是骨髓微環境中重要的細胞成分，具有支持和調節造血干細胞的增殖和分化以及免疫調節的作用。骨髓間充質干細胞異常在骨髓增生異常綜合征發病中表現為造血支持缺陷和免疫抑制，本文現就此機制進行綜述。關鍵詞：骨髓增生異常綜合征;間充質干細胞;骨髓微環境;造血支持缺陷;免疫抑制

中圖分類號：R551 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2020.06.008

文章編號：1006-1959（2020）06-0024-04

Abstract：Myelodysplastic syndrome is a highly heterogeneous clonal disease derived from bone marrow hematopoietic stem cells. Immunological imbalance and abnormal bone marrow microenvironment play an important role in its pathogenesis. Bone marrow mesenchymal stem cells are important cellular components in the bone marrow microenvironment， and have the role of supporting and regulating the proliferation and differentiation of hematopoietic stem cells and immune regulation. The abnormality of bone marrow mesenchymal stem cells in the pathogenesis of myelodysplastic syndrome manifests as defects in hematopoietic support and immunosuppression. This article reviews the mechanism.

Key words：Myelodysplastic syndrome;Mesenchymal stem cells;Bone marrow microenvironment;Hematopoietic support defects;Immunosuppression

骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndrome，MDS）是起源于造血干細胞的一組高度異質性克隆性疾病，以一系或多系血細胞病態造血及無效造血，高風險向急性白血病轉化為特征。目前對其發病機制的研究涉及染色體基因突變、表觀遺傳學改變、免疫失衡、骨髓微環境異常等方面。骨髓微環境被稱為造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSCs）的“土壤”，以三維網狀空間結構為HSCs提供生存的細胞和分子微環境，主要由間充質干細胞（mesenchymal stem cells，MSCs）、細胞外基質和各種細胞因子組成，各成分互相作用以維持和調節HSCs的正常造血[1，2]。研究顯示[2]，MDS的無效造血可能與骨髓微環境異常有關。間充質干細胞是骨髓微環境中的重要成分，其異常在MDS的發病和進展中有著重要的作用，本文就近幾年骨髓微環境中的間充質干細胞異常在MDS發病機制中的研究進展進行綜述。

1間充質干細胞

間充質干細胞來源于胚胎發育早期的中胚層，是一類具有自我更新和多向分化潛能的成體干細胞。1968年Friedenstein AJ等[3]從自然貼壁法中獲得了骨髓基質細胞（bone marrow stromal cells，BMSCs），至90年代末，研究者從中成功分離出一種具有成骨、成軟骨和成脂肪能力的細胞，命名為間充質干細胞。其后，諸如脂肪、臍帶、胎盤、肌肉等其他組織中也被分離出間充質干細胞，不同來源的MSCs在蛋白質表達譜系及特性上有所差異，骨髓間充質干細胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BM-MSCs），簡稱MSCs。研究顯示，體內固有的MSCs經體外培養后，其生物學特性發生了根本的變化，又由于其來源于骨髓的支持結構，滋養HSCs的生長，因此又稱為間充質基質細胞（mesenchymal stromal cells，MSCs）。

MSCs有很強的增殖分化潛能，可被誘導分化為中胚層的成骨樣細胞、軟骨樣細胞，外胚層的神經元樣細胞、胰島素分泌細胞、心肌樣細胞和外胚層的肝細胞樣細胞[4，5]，具有組織修復功能的可能性。免疫耐受性是MSCs的另一大特性。研究表明[6，7]，MSCs可以抑制T細胞的增殖從而導致免疫耐受，并且MSCs的分化并未導致其抗原性的增加[8]。另有研究顯示[9]，MSCs可能通過抗原呈遞以及促細胞因子的分泌抑制T細胞從而產生免疫豁免。此外，還有MSCs通過轉分化[10]和細胞融合[11]、旁分泌作用[12]、細胞與細胞接觸依賴[7]、胞外囊泡[13]和線粒體轉移[14]以及表觀遺傳學調控[15]等機制產生大量生物活性物質，具有造血支持、提供營養、激活內源性干/祖細胞、組織損傷修復、免疫調節、促進血管新生、抗細胞凋亡、抗氧化、抗纖維化以及歸巢等多方面的作用的研究報道。目前，MSCs已成為細胞治療領域最具臨床應用價值的干細胞。

2間充質干細胞異常與MDS

2.1造血支持缺陷MDS ?造血支持缺陷MDS是以病態造血和無效造血為特征表現，異常克隆細胞在骨髓中分化、成熟障礙，出現病態造血，在骨髓原位或釋放入血后不久被破壞，導致無效造血。已有研究證實來源于MDS的MSCs（MSCs derived from MDS，MDS-MSCs）在支持造血方面存在缺陷[16]。

2.1.1 MDS-MSCs生長、增殖能力降低 ?Geyh S等[17]的研究顯示，MDS所有亞型的MSCs在結構、功能以及表觀遺傳學方面都存在改變，表現為生長和增殖能力顯著降低，同時伴隨細胞克隆能力受損的提早衰老。MDS-MSCs特定的甲基化模式減低了其成骨分化能力，MDS-MSCs中的長期培養起始細胞（long-termculture-initiatingcell，LTC-IC）支持CD34+造血干/祖細胞（haemopoietic stem progenitor cell，HSPC）的能力顯著降低，而LTC-IC則與細胞周期活性降低密切相關，二者共同作用導致HSPC的基質支持受損，從而影響其造血功能。而Zhao ZG等[18]的研究排除了巨噬細胞的干擾，在單細胞水平對MDS患者骨髓的MSCs（MDS-MSCs）進行分離和體外擴增，結果顯示具有正常功能的LTC-IC在擴增的克隆MDS-MSC中的生長顯著低于正常對照組。此外，與正常MSCs相比，SCF、G-CSF和GM-CSF等造血因子在MDS-MSCs的表達降低，且有研究證實MSCs能夠通過分泌上述細胞因子來支持長期培養的骨髓基質細胞（long-term bone marrow cultured stromal cells，LTBMC）中的造血作用[19]。

2.1.2 MDS-MSCs成骨分化能力減弱 ?費成明等[20]研究了MSCs異常導致造血缺陷的機制，發現低危組MDS患者骨髓MSCs成骨分化能力明顯減弱，高危組則相對正常，進而推測MSCs成骨分化能力的減弱使得成骨細胞數量的減少，造成作為造血龕的重要組成部分的成骨細胞龕結構異常，最終導致造血支持能力減弱。Falconi G等[21]研究顯示，經典的Wnt/β-連環蛋白信號通路可促進MSCs的增殖并抑制其成骨分化，并且在分化的成骨細胞中則需要β-連環蛋白的持續穩定表達來誘導骨保護素的表達并抑制破骨細胞分化。另有較多研究表明，MSCs通過CXCR4/CXCL12信號傳導[22，23]以及各種分泌因子如SCF、TPO、IGF1等在HSC龕中維持造血功能[17，23-27]。

2.1.3 MDS-MSCs對治療反應的影響 ?Poon Z等[28]對MDS-MSCs造成的造血異常在治療反應中的研究發現，在接觸MDS-MSCs后損害了健康的CD34+HSPCs的造血功能，表明MDS基質所產生的造血功能異常可以被誘導并且在HSPCs中自主持續相當長一段時間，導致接受正常造血干細胞移植治療的失敗。而低甲基化療法可逆轉MDS-MSCs成骨分化、增殖、基因表達等特性的異常，并且對經移植的正常造血干細胞的支持能力有明顯提升。

2.1.4 MDS-MSCs與AML-MSCs的差異 ?急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）的MSC（AML-MSCs）同樣以無效造血為主要特征，但與MDS-MSCs有所不同。Corradi G等[29]的研究顯示，MDS-MSCs和AML-MSCs在表型、分化能力、白血病特異性遺傳異常的缺乏、維持AML細胞活力的能力等方面并無顯著差異，但相比MDS-MSCs和健康供者的MSC（healthy donor-derived MSCs，HD-MSCs），AML-MSCs難以從患者體內分離，可能與其體內存在少量前體有關，而MDS-MSCs則顯示出更低的增殖潛力。關于PI3K/AKT信號通路的研究亦證明了上述觀點，該通路中GSK3b、SOS1、RASA1和MTCP1基因在MDS-MSCs中顯著下調，而在AML中并無明顯異常[21]，可能與微環境紊亂在MDS和AML的發病機制中的權重不同有關。白血病造血細胞的遺傳和表觀遺傳學異常足以導致AML的發生，而骨髓增生異常的造血功能異常則更多地取決于異常的骨髓基質。

2.2免疫抑制 ?MDS是一種骨髓衰竭性疾病，其發病與免疫應答的失調密切相關[30，31]。

2.2.1 MDS-MSCs抑制T細胞增殖 ?Epperson DE等[32]的研究顯示，T細胞介導的免疫過程是MDS的特征之一，MDS患者TCR Vβ和Jβ使用模式代表了導致全血細胞減少的MDS骨髓中對特定抗原的T細胞反應。在MDS-MSCs相關的免疫異常中，以其對T細胞增殖的抑制最為關鍵。Zhao ZG等[33]的研究表明，MDS-MSCs以可溶性因子為介質抑制有絲分裂原或混合淋巴細胞反應（mixed lymphocyte reaction，MLR）刺激T細胞增殖，然而這種抑制作用較健康成人及其他血液系統惡性疾病表現明顯減弱，可能與轉化生長因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）的表達異常或T細胞凋亡減少有關。

2.2.2 MDS-MSCs ?有研究以TGF-β1為介質抑制免疫應答，結果顯示MSCs通過分泌TGF-β1和干細胞生長因子（hepatocyte growth factor，HGF）來抑制T細胞的增殖，且抑制作用與TGF-β1和HGF的表達呈正相關[34]。Wang Z等[35]發現MDS-MSCs以TGF-β1為介質抑制DCs的內吞作用、IL-12的分泌和T細胞的增殖，并且低風險MDS-MSCs對DCs功能的抑制作用弱于高風險MDS-MSCs，表明免疫應答的失調在MDS發病過程中具有顯著作用，進而研究者認為MSCs通過抑制樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）的分化和成熟的方式在免疫應答的初始環節調節免疫系統。

3總結

骨髓增生異常綜合征的發病機制目前尚不明確，但研究顯示其與造血微環境和免疫系統的異常密切相關。骨髓間充質干細胞是骨髓微環境中重要的細胞成分，在支持和調節造血干細胞的增殖和分化以及免疫調節中起到重要作用。MSCs的異常在MDS的發病機制中主要表現為造血支持的缺陷和免疫調節的抑制，涉及不同信號通路的多種基因的表達。對于MDS-MSCs的研究不僅可以闡明MDS的部分發病機制，對疾病的進展、治療方法和療效評估亦有重大的意義，有待于進一步的深入探索。

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收稿日期：2020-01-01;修回日期：2020-01-22

編輯/肖婷婷