T淋巴母细胞淋巴瘤/急性淋巴细胞白血病微环境研究进展

张红玲，白中元，宋鹤，郗彦凤

(1.山西医科大学a.第二临床医学院，b.第一临床医学院，c.基础医学院，太原 030000； 2.山西省肿瘤医院病理科，太原 030000)

T淋巴母细胞淋巴瘤/急性淋巴细胞白血病(T lymphoblastic lymphoma/acute lymphoblastic leukemia，T-LBL/ALL)是T淋巴母细胞来源的高侵袭性肿瘤。在儿童ALL中，T-LBL/ALL约占15%，在成人ALL中，T-LBL/ALL约占25%[1]。目前，强化联合化疗方案使大部分T-LBL/ALL患者获得了长期完全缓解，但复发性难治性患者的预后仍较差[2]，因此，进一步研究T-LBL/ALL的发病机制有助于疾病的早期诊断以及寻找新的治疗策略。目前对于T-LBL/ALL发病机制的研究涉及多个方面，主要包括分子遗传学和肿瘤微环境两个方面，其中关于T-LBL/ALL相关肿瘤微环境的研究已经取得了一定进展。

T细胞是骨髓中的淋巴母细胞在胸腺中逐渐分化、发育、成熟形成。在胚胎发育早期，胸腺前T细胞经血流到达胸腺，并在胸腺中逐渐移行发展，胸腺微环境中多种因素决定T细胞的分化、增殖和选择性发育。因此，骨髓和胸腺微环境研究对于T-LBL/ALL发病机制的研究具有重要意义。研究表明，T-LBL/ALL的发生和发展高度依赖于白血病细胞与非恶性微环境建立的相互作用，这种相互作用最终随着疾病的发展而适应疾病自身的需求[3]。现从骨髓微环境和胸腺微环境两方面阐述T-LBL/ALL发生的微环境进展，以期为发现T-LBL/ALL治疗新靶点提供帮助。

1 T-LBL/ALL相关骨髓微环境

骨髓是高度血管化的组织，而骨髓微环境具有高度异质性，主要由具有特殊功能的不同细胞类型以及细胞外基质、生长因子和趋化因子组成，骨髓微环境各成分通过独特的化学信号和物理作用参与造血干细胞(hematopoietic stem cell，HSC)的增殖和分化，从而维持正常的造血功能。HSC龛指干细胞驻留并维持其多能性的空间结构，其多样性在一定程度上由其解剖学决定[4]。HSC龛内的细胞和细胞因子决定了干细胞的自我更新和定向分化，进而维持组织细胞的动态平衡。根据组成细胞的不同，HSC龛可分为以成骨细胞为主的成骨龛和以内皮细胞为主的血管龛[5]。

1.1成骨细胞 骨髓HSC成骨龛主要由成骨细胞组成，成骨细胞主要通过调节骨组织重塑调控成骨龛的形成和重建，进而调节HSC的功能和活性，参与血液系统肿瘤的形成和发展。既往认为，成骨细胞谱系是控制造血功能的关键细胞。另外，成骨细胞也可能参与调节HSC归巢。成骨细胞通过产生多种细胞因子和生长因子调节HSC的自我更新、扩增和归巢，如CXC趋化因子配体[chemokine (C-X-C motif) ligand，CXCL]12、干细胞因子、骨桥蛋白、粒细胞集落刺激因子、膜联蛋白2、血管生成素1或血小板生成素[6]。而骨巨噬细胞可以与成骨细胞和巨核细胞相互作用，进而调节HSC的功能[7]。成骨细胞表达的骨桥蛋白可以促进白血病进展[8]。骨细胞是终末分化的成骨细胞，骨细胞嵌入骨基质，通过其突起与周围骨细胞及成骨细胞连接，由于解剖位置的因素，推测骨细胞对HSC的影响可能不是直接的，而是通过成骨细胞产生。

1.2间充质干细胞(mesenchymal stem cell，MSC) MSC具有自我复制和多向分化的潜能，能够发育成骨、软骨、脂肪和其他类型的细胞，是HSC龛的重要组成部分，MSC通过CXCL12、干细胞因子、白细胞介素(interleukin，IL)-7、无翅型MMTV整合位点家族成员(Wnt)和骨桥蛋白等蛋白的高表达来参与HSC的维持。表达大量CXCL12的血管网状细胞是MSC的子集之一，因高表达CXCL12而命名，CXCL12是HSC增殖的关键因素[9]。窦状内皮附近的几乎所有HSC都与血管网状细胞接触，且这些血管网状细胞存在于内皮细胞的血管外结构域，表明血管网状细胞是HSC血管龛的关键成分。巢蛋白阳性(Nes+)细胞仅占骨髓细胞的一部分，但仍具有骨髓的所有MSC活性，巢蛋白阳性细胞可以产生与HSC维持有关的CXCL12和干细胞因子等可溶性因子。瘦素受体(leptin receptor，LepR)是MSC新的生物标志，大约0.3%的骨髓细胞为LepR+细胞，其中10%为成纤维集落形成单位，占骨髓总成纤维集落形成单位的94%，LepR+细胞对HSC的维持至关重要，LepR+细胞主要负责成年骨髓中MSC向脂肪细胞、成骨细胞和软骨细胞的分化[10]。

1.3内皮细胞 内皮细胞是HSC血管龛的主要组成成分，主要向细胞输送氧气和营养。内皮细胞通过直接的细胞间接触以及血管分泌因子调节HSC的自我更新。内皮细胞中干细胞因子的特异性缺失并未导致HSC的功能丧失，但CXCL12、血管内皮生长因子A、成纤维细胞生长因子-2、血管生成素1、血小板反应蛋白1和Notch配体已用于维持干细胞池并调节HSC的自我更新。CXCL12是维持HSC静止并保留其在骨髓中的重要因素，且可通过磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)途径上调抗凋亡蛋白Survivin的表达，从而减轻辐射诱导的骨髓基质细胞的损失，促进骨髓再生和移植后早期造血，表明调节HSC微环境中CXCL12可能是增强临床造血细胞移植后造血恢复的一种手段[11]。

2 T-LBL/ALL相关胸腺微环境

Notch是胸腺前体T细胞在胸腺中定向分化为T细胞的关键信号。T细胞胸腺发育可分为两个阶段：首先，在皮质区域分化为双阴性T细胞；随后，双阴性细胞分化为表达T细胞受体的双阳性细胞，其进入髓质后经阳性选择获得主要组织相容性复合体限制性识别能力；经阴性选择获得对自身抗原的耐受性，最终发育为单阳性成熟T细胞，迁出胸腺后到达周围淋巴器官。胸腺为来自骨髓或肝脏的早期T淋巴祖细胞的发育提供了微环境，因此胸腺微环境中的多种因素决定了T细胞的增殖、分化和选择性发育。

2.1胸腺微环境中的趋化信号 趋化因子是一类低分子量(分子量8 000～14 000)趋化性因子，在介导免疫细胞募集和淋巴样组织发育中具有趋化作用。趋化因子家族分为CC、CXC、CX3C和C四个主要亚家族[12]。趋化因子可以直接影响肿瘤微环境中的肿瘤细胞和内皮细胞，以调节肿瘤细胞的生长、增殖、侵袭、转移以及肿瘤血管的生成。基于此，趋化因子已成为癌症免疫治疗新的潜在药物靶标，如Mogamulizumab是一种抗CC趋化因子受体4抗体，已批准用于复发和难治的皮肤T细胞淋巴瘤的治疗[13]。此外，CXC趋化因子受体[chemokine(C-X-C motif) receptor，CXCR]4拮抗剂普乐沙福(也称为AMD3100)已批准用于非霍奇金淋巴瘤或多发性骨髓瘤患者骨髓移植后造血干细胞的动员[14]。

基质细胞衍生因子1(stromal cell derived factor-1，SDF-1/CXCL12)主要来源于骨髓中的内皮细胞、血管周细胞和成骨细胞，最初在小鼠体内发现，人类CXCL12基因位于第10号染色体长臂。趋化因子CXCL12的受体包括CXCR4和CXCR7。在生理条件下，CXCL12/CXCR4轴对HSC在骨髓中的保留以及T细胞和其他成熟造血细胞的定位均至关重要。CXCL12/CXCR4在恶性肿瘤的发生发展以及转移中发挥重要作用，实体和血液肿瘤细胞表面CXCR4的过度表达与疾病进展密切相关。研究表明，CXCL12/CXCR4轴的激活对于白血病细胞在骨髓中的迁移和保留、髓外定植以及微小残留病变的维持至关重要，且所有T-ALL亚型中均可见CXCR4的高表达[15]。Pitt等[16]研究发现，T-ALL细胞与产生CXCL12的骨髓基质细胞直接稳定接触，删除血管内皮细胞中的CXCL12，肿瘤生长受阻，此外，T-ALL细胞中CXCR4的基因靶向可快速、持续地促进疾病发作后小鼠的缓解，且CXCR4信号的丢失直接影响白血病起始细胞的功能，白血病起始细胞需要特殊微环境才能生存，而破坏其微环境可能是一种有效的治疗策略。研究发现，过度活跃的Notch-1和Notch-3均可促进胸腺来源和骨髓来源T细胞中CXCR4的表达，这两个途径的交叉点在T-ALL中起重要作用，在Notch-1诱导的T-ALL细胞中，CXCR4沉默可抑制白血病细胞的扩增，并改变细胞周期进程，在Notch-3诱导的T-ALL细胞中，CXCR4表达增强与Ki67阳性胸腺细胞的高增殖率相关[17]。

2.2胸腺微环境中调控胸腺细胞的信号转导通路

2.2.1Notch-1信号转导通路 Notch-1信号转导通路对于T细胞谱系定型和造血祖细胞成熟至关重要。前体T细胞表达的Notch-1受体蛋白与胸腺基质细胞表达的Delta样配体4(Notch配体)结合后，诱导构象变化，经双重水解切割Notch-1受体的胞内段由细胞膜释放入细胞质，并进入细胞核与转录因子CSL(CBF1/RBP-Jκ/suppressor of hairless/LAG-1)结合，形成Notch-1受体的胞内段/CSL转录激活复合体，激活发状分裂相关增强子(HES、HEY)、同型半胱氨酸诱导的内质网蛋白等碱性-螺旋-环-螺旋转录抑制因子家族的靶基因，从而促进前体T细胞向T淋巴细胞发育。Notch-1信号转导的异常激活主要包括：①基因突变，60%的T-ALL患者的Notch-1信号转导通路异常激活由Notch-1(9q34.3)基因突变引起；②染色体易位，在很少的T-ALL患者中发生t(7；9)(q34；q34.3)易位，导致Notch-1组成型激活；③Notch-1负调节剂的功能丧失，而10%～15%的T-ALL患者携带F框/WD-40域蛋白7基因突变，该蛋白可促进Notch-1蛋白酶体降解，并导致Notch-1蛋白质稳定性增高；④Notch-1信号转导通路是T细胞代谢的主要驱动力，可通过直接上调核糖体的生物合成、蛋白翻译及核苷酸和氨基酸代谢等促进白血病细胞生长[18]。

2.2.2IL-7受体/Janus激酶(Janus kinase，JAK)/信号转导及转录激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)信号转导通路 IL-7受体/JAK/STAT信号转导对于正常T细胞发育至关重要，IL-7受体是由IL-7受体α(CD127)和γc链(CD132)组成的异二聚体，主要在淋巴细胞中表达，与配体结合后，IL-7受体二聚化并诱导JAK1和JAK3磷酸化，进而使STAT5二聚化并转移到细胞核中，调节多种靶基因[19]。IL-7受体/JAK/STAT信号转导通路的异常激活主要包括：①基因突变，IL-7受体(5p13)/JAK1(1p32)/JAK3(19p13)和(或)STAT5B(17q21)的激活突变存在于20%～30%的T-ALL患者中，且早期前体T-ALL患者的发生率更高，其中JAK3突变约占T-ALL病例的6%，且JAK3突变与HOXA9表达水平密切相关[20]。②负调控因子的单位剂量不足，如发动蛋白(19p13)、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体型(18p11)和蛋白酪氨酸磷酸酶受体C(1q31)[21]。③染色体易位，罕见的t(9,12)(p24；p13)易位编码ETV(Ets variant)-JAK2，进而导致异常JAK信号转导[22]。

2.2.3PI3K/蛋白激酶B(proteinkinase B，PKB/Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)信号转导通路 PI3K分为三类，其中Ⅰ类PI3K研究最广泛，PI3K被细胞表面的受体酪氨酸激酶或G蛋白偶联受体激活，随后将磷脂酰肌醇二磷酸磷酸化为磷脂酰肌醇三磷酸，使Akt活化后通过磷酸化多种酶、激酶和转录因子等下游因子参与细胞功能的调节。而mTOR是PI3K/Akt下游的一种重要的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶。人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因(phosphatatase and tensin homologue deleted on chromosome ten gene，PTEN)(10q23)是一种肌醇脂质磷酸酶，可将磷脂酰肌醇三磷酸去磷酸化生成磷脂酰肌醇二磷酸[23]，因此PI3K信号转导通路在很大程度上受负调节剂PTEN的调节，PTEN的失活在包括T-ALL在内的多种癌症中非常普遍[24]。癌症条件下，PI3K信号通路经常发生刺激性改变，包括上游受体酪氨酸激酶激活、下游Akt和PI3K突变、负调节剂PTEN的功能突变[25]。Yuan等[26]报道，在92%的T-ALL细胞系和81%的原代T-ALL样本中，PI3K信号转导通路被激活；在超过20%的T-ALL患者中，基因突变或缺失导致PTEN功能丧失，进而PI3K及其下游效应分子的过度激活，有助于T-ALL细胞的存活、增殖和迁移。另外，STAT5与PI3K信号转导通路发生串扰，为细胞存活、增殖和摆脱细胞死亡程序提供足够的信号[27]。

2.2.4Hedgehog(HH)信号转导通路 除刺激胚胎发育过程多种细胞生长和增殖外，HH信号转导通路还在胸腺发育的早期阶段起调节作用，特别是双阴性细胞1-双阴性细胞2和双阴性细胞-双阳性细胞转变时期。哺乳动物中存在3个Hedgehog同源基因：Sonic Hedgehog(SHH)、Indian Hedgehog(IHH)和Desert Hedgehog(DHH)，分别编码SHH、IHH和DHH蛋白。HH信号转导受靶细胞膜上两种受体Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)的控制，Ptc对HH信号转导起负调控作用，Smo是HH信号转导的必需受体，在无HH、Ptc的情况下，激活Smo可导致HH靶基因的活化；而Smo基因突变的表征与HH基因突变相同。因此，Ptc与Hedgehog配体相互作用激活Smo，激活的Smo将信号转导至胶质瘤相关癌基因同源蛋白(glioma-associated oncogene homolog，GLI)家族(GLI1、GLI2和GLI3)，导致其核易位[28]。Burns等[29]发现，16%(17/109)的T-ALL儿童病例发生了Hedgehog信号转导通路的异常激活，以影响负调控因子Ptch1最常见，并在诱导化疗耐药的T-ALL病例中发现了HH信号转导通路的高频突变，此外，Ptch1突变加速了Notch-1诱导的T-ALL的发作。在T-ALL病例中，HH信号转导通路中出现罕见突变，包括Smo中的两个截短突变以及GLI1和GLI3的错义突变[30]。

2.2.5Wnt信号转导通路 Wnt信号转导通路在正常的造血过程中起着重要作用，并且常在血液系统恶性肿瘤中失调。在经典Wnt信号转导通路中，由于不存在Wnt配体，β联蛋白(β-catenin)通过破坏复合物的组成型磷酸化和降解而保持在较低的水平，这种所谓的破坏复合物由两个负调节激酶糖原合成酶激酶3β和酪蛋白激酶1，以及至少两个锚蛋白 Axin1或Axin2和腺瘤性息肉病蛋白组成。腺瘤性息肉病蛋白和Axin在细胞质中螯合β-catenin，Wnt配体与Frizzled蛋白受体和低密度脂蛋白受体相关蛋白6结合后，破坏复合物失活，从而使去磷酸化的β-catenin积累并定位于细胞核，随后通过基因转导以及T细胞因子/淋巴增强因子(Tcf/Lef)转录因子诱导Wnt最终作用的目标基因转录[31]。胸腺微环境和白血病起始细胞均极大地影响肿瘤细胞中正常Wnt信号转导通路的调控，最终可能导致恶变[32]。T-ALL中Wnt信号转导通路的失调主要包括：①表观遗传改变，包括Wnt拮抗剂或Wnt5a异常甲基化；②β-catenin的活化突变或腺瘤性息肉病蛋白或Axin的失活突变；③研究表明，Tcf1通常在胸腺细胞中抑制Lef1蛋白水平，删除Tcf1后导致Lef1蛋白水平异常升高，进而使胸腺细胞易于发生白血病转化[33]。另外，T细胞系淋巴瘤需要高水平的Lef1蛋白才能存活，因此，Tcf1的缺失和Notch信号转导通路的异常激活使Lef1蛋白表达失调会加速淋巴瘤的发生。β-catenin水平下降会严重降低白血病起始细胞(白血病起始细胞)的频率，而缺氧会导致β-catenin转录水平上调，因此缺氧反应介质——缺氧诱导因子-1α的缺失会降低白血病起始细胞的频率[34]。

2.2.6核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信号转导通路 NF-κB家族成员与反转录病毒癌蛋白v-Rel具有结构同源性，因此被称为NF-κB/Rel蛋白。在哺乳动物中，NF-κB/Rel蛋白家族包括RelA(p65)、RelB、c-Rel、p50和p52五种蛋白。NF-κB信号转导通路不仅参与胸腺细胞的早期发育，促进T细胞受体诱导的双阴性细胞3与双阴性细胞4之间的转化，还参与抗原依赖性T细胞的选择、谱系定型和成熟[35]。在静止状态下，无活性的NF-κB二聚体通过NF-κB抑制蛋白在细胞质中保留，在被抗原、Toll样受体和炎症细胞因子等免疫信号激活后，NF-κB抑制蛋白激酶复合物磷酸化NF-κB抑制蛋白，以进行蛋白质降解，使NF-κB二聚体易位至细胞核并结合DNA。超过半数的T-ALL病例发生Notch-1突变，而Notch-1可以通过转录激活RelB和p52表达或通过间接激活NF-κB抑制蛋白激酶复合物激活T-ALL细胞系和Notch-1诱导的小鼠模型细胞内的NF-κB信号转导通路[36]。除Notch-1外，T-ALL的ETV6-JAK2、Tal1和NOTCH3小鼠模型中也出现了NF-κB的体内组成型激活，此外，NF-κB通过促进白血病T细胞与微环境基质细胞之间的相互作用而在T-ALL白血病中发挥促癌作用[37]。组成型NF-κB激活通常由NF-κB基因或编码信号转导通路上游成分的基因重排和突变引起，NF-κB也可通过持续的自分泌或旁分泌信号转导来激活，且与血液系统恶性肿瘤相关的病毒株的蛋白也具有激活NF-κB信号转导通路的能力[38]。

3 针对T-LBL/ALL相关肿瘤微环境的治疗靶点

T-ALL在治疗方面选择范围有限，尤其是对于复发/难治性患者，因此，更好地了解T-ALL的发病机制有助于开发分子靶向疗法。CXCL12/CXCR4在T-ALL发病机制中具有重要作用，可成为T-ALL治疗的有效靶点，CXCR4抑制剂(如AMD3100)主要通过动员白血病细胞进入循环系统，使其对化学疗法的细胞毒性作用敏感而发挥作用。在T-ALL患者中高频率的Notch-1信号转导通路的异常激活使其成为可能的治疗靶点，由于γ分泌酶抑制剂的胃肠道毒性作用，其临床应用受限，但该胃肠道毒性作用可能通过类固醇来降低[39]。此外，针对Notch-1信号转导通路的其他治疗策略还包括Notch转录复合物抑制剂或Notch-1抗体。JAK抑制剂(如Ruxolitinib和Tofacitinib)作为针对IL-7受体/JAK/STAT信号转导通路异常激活的靶向治疗策略，已在具有IL-7受体/JAK/STAT信号转导通路异常激活的临床前模型中进行了研究[40]。PI3K/Akt/mTOR信号转导通路的异常激活也可以成为一种靶向治疗策略，PI3K抑制剂在T-ALL细胞系中显示出抗白血病作用，而mTOR抑制剂对T-ALL细胞系的治疗反应不同，可能与代偿性通路的激活有关[41]。PI3K/mTOR双重抑制剂NVP-BEZ235在T-ALL细胞系中具有抗增殖和促凋亡作用，且其相关临床试验已开展。一项临床试验中，BKM120/Buparlisib表现出适度的疗效，并可用于晚期急性白血病[42]。HH信号转导通路的激活在T-ALL发病机制中起致癌驱动作用，且与T-ALL的化疗耐药有关，因此针对HH信号转导通路的治疗策略有望改善T-ALL患者的预后，如Smo抑制剂在以HH信号转导通路激活改变的T-ALL病例中具有明显的临床益处[43]。通过NF-κB抑制蛋白激酶抑制剂或蛋白酶体抑制剂硼替佐米治疗的T-ALL细胞系对细胞凋亡的敏感性适度增加，且硼替佐米联合多药化疗的疗效被证明比单药更有效[44]。

4 小 结

近年来，随着T-LBL/ALL发病机制研究的逐步深入，T-LBL/ALL相关肿瘤微环境的研究取得了巨大进展。T-LBL/ALL相关肿瘤微环境的组成复杂，深入研究T-LBL/ALL相关肿瘤微环境的改变为T-LBL/ALL个体精准靶向治疗奠定了坚实基础。目前，已有靶向药物应用于T-LBL/ALL并取得了不错的疗效。随着对T-LBL/ALL相关肿瘤微环境的进一步研究，在现有治疗手段的基础上配合使用针对微环境中基因突变、信号转导异常的靶向药物将可能进一步改善复发难治性T-LBL/ALL患者的预后。