線粒體質量控制包括線粒體衍生囊泡、融合/裂變和自噬等機制，這些過程依賴線粒體內外膜上多種關鍵蛋白質的協作，共同調節線粒體形態結構與功能完整性，修復線粒體損傷，維持其內環境的穩態。而線粒體質量控制失衡與白血病發生相關。因此該文通過探究各類白血病細胞的線粒體質量控制相關作用機制以及與免疫細胞、免疫微環境的相互作用，尋找白血病治療中的可能靶點，為白血病的免疫治療提供新思路。
引用本文： 魏晶, 陳幸標, 陸紫媛. 線粒體質量控制在白血病中的研究進展. 華西醫學, 2024, 39(12): 1970-1977. doi: 10.7507/1002-0179.202408274 復制
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線粒體作為一種半自主性的細胞器，與其他細胞器之間相互作用，廣泛參與細胞代謝、能量轉換及多種細胞凋亡過程。與核 DNA 相比，線粒體 DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）缺乏組蛋白保護，易受損傷，這可能導致線粒體蛋白質復合體的異常，最終引發線粒體結構和功能的障礙。細胞內存在線粒體質量控制的修復機制，主要通過多種蛋白在線粒體內/外膜上的調控，維持線粒體的形態和功能，以修復損傷并保持線粒體內的穩態。近期研究表明，線粒體質量控制的失衡與白血病的發生密切相關。白血病是一種常見的造血系統惡性腫瘤，表現為血液和/或骨髓中原始細胞數量的異常增加。隨著對白血病相關機制研究的深入及新型藥物的研發和應用，許多白血病患者的生存結局和生活質量顯著改善。然而，仍有部分患者面臨著難治或復發的問題。因此，本文將圍繞線粒體質量控制的各種機制，探討其在不同類型白血病細胞、免疫細胞及骨髓微環境中的相互作用和相關機制，以期發現新的治療靶點，從而提高白血病的治療效果。
1 腫瘤的線粒體結構與功能
1.1 腫瘤和線粒體結構
線粒體存在于大多數真核細胞中，是除細胞核外，動物細胞中唯一含有 DNA 的細胞器。mtDNA 呈現為閉合環狀結構，能夠編碼形成氧化磷酸化復合物所需要的 13 種關鍵蛋白質、22 種轉運 RNA 以及 2 種核糖體 RNA[1-2]。線粒體由 2 層單位膜構成，2 層膜在空間上將線粒體分成多個區室化結構，包括外膜、內膜、膜間隙、嵴和基質。最外層與胞質溶膠直接接觸的部分為外膜，外膜內側的稱為內膜。內膜向內凹陷形成嵴，嵴上有許多有柄小球體，即線粒體基粒。外膜與內膜之間的空隙為膜間隙，包含了一些重要的酶和因子，參與線粒體的多種代謝活動。由內膜包裹的內部空間為線粒體基質，包含了大量的酶和其他的生化反應物，是線粒體進行有氧呼吸的主要場所[3]。線粒體的內外膜結構展現出高度的動態特性，這種動態性不僅體現在膜的形態變化上，還深刻調控著線粒體各亞室內生物大分子的空間分布模式及其催化的生物化學反應網絡。線粒體區室結構的改變與功能障礙緊密相連，此形態學上的變化與細胞信號轉導、凋亡、衰老及癌癥的發生密切相關。在正常細胞中，線粒體形態結構穩定，具有高動力學特點，即融合與分裂過程均受到嚴格的調控。而在白血病細胞中，可以觀察到線粒體發生異常改變，具體表現為形狀不規則、體積的差異性增大，以及整體數量的異常增多[3]。
1.2 腫瘤和線粒體功能
1.2.1 線粒體與能量代謝
細胞執行正常生理功能所需的能量主要來自線粒體能量代謝途徑，如三羧酸循環（tricarboxylic acid cycle, TCA）、氧化磷酸化和脂肪酸代謝。正常細胞主要通過氧化磷酸化進行能量代謝，線粒體氧化磷酸化是一個復雜而精細的生物過程，其中涉及有機物質通過脫氫反應釋放電子，這些電子隨后通過電子傳遞鏈被傳遞給氧分子，最終生成水，并在此過程中釋放能量。這一能量釋放過程同步驅動了腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP）合酶的活動，促使二磷酸腺苷（adenosine diphosphate, ADP）磷酸化轉化為 ATP，成為有氧細胞維持生命活動所需能量的主要來源[4]。在線粒體內部，糖酵解、脂肪酸β-氧化和 TCA 等代謝途徑生成的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和黃素腺嘌呤二核苷酸作為關鍵的電子載體，扮演著向呼吸鏈酶復合物傳遞電子的角色。隨著電子的傳遞，質子被復合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ依次泵出線粒體基質，進入膜間隙，從而在膜兩側建立起一個由質子濃度梯度和膜電位差共同構成的電化學勢能差。此勢能差作為 ATP 合成的核心驅動力，被 ATP 合酶有效利用，催化 ADP 與無機磷酸結合生成 ATP，實現了能量的儲存與轉化[5]。相較于正常細胞，即使在氧氣充足的條件下，白血病細胞也優先選擇通過糖酵解而不是氧化磷酸化來生成 ATP，這個代謝過程被稱為“Warburg 效應”。在 Warburg 效應中，葡萄糖分子經過糖酵解階段被分解為丙酮酸，但是這些丙酮酸并不進入線粒體參與 TCA，而是直接在線粒體外被轉化為乳酸。這一過程在乳酸脫氫酶的催化作用下高效進行，乳酸隨后被細胞作為代謝廢物排出體外或被進一步利用，從而維持白血病細胞的異常增殖與存活[6-7]。
1.2.2 線粒體與細胞凋亡
細胞凋亡是細胞進行有組織的自我毀滅的過程，細胞形態逐漸表現為細胞收縮、核染色質凝聚、細胞核斷裂和染色體 DNA 在核體間位點的分裂，最終產生 DNA 片段的特征階梯模式。細胞凋亡主要包括 2 種途徑，一種是受體介導的凋亡途徑，TNF 家族死亡受體激活上游半胱氨酸蛋白酶 8；另一種是線粒體介導的凋亡途徑，細胞色素 c 從線粒體釋放，激活上游半胱氨酸蛋白酶 8。線粒體介導的細胞凋亡途徑受 B 細胞淋巴瘤（B-cell lymphoma, Bcl）-2 家族抗凋亡蛋白（Bcl-2、Bcl-xl、髓系細胞白血病-1）和促凋亡蛋白（bax、bad 和 bak）的調控[8]。
1.2.3 線粒體與免疫調節
除了參與能量代謝與細胞凋亡過程外，線粒體還能夠調控免疫細胞［T 淋巴細胞、自然殺傷（natural killer, NK）細胞、巨噬細胞］的活化、增殖和分化，mtDNA 不僅能夠觸發內源性免疫信號通路的激活來調控抗腫瘤免疫，而且能誘導免疫原性細胞凋亡來增強宿主抗腫瘤免疫效應[9]。而在腫瘤微環境中，腫瘤細胞競爭性消耗葡萄糖，這一過程伴隨著乳酸的代謝生成，進而形成缺氧乳酸化的微環境。此環境條件的形成，引起了線粒體的功能損傷，并導致了大量活性氧的產生。這使得微環境中的免疫細胞持續暴露于代謝匱乏和高氧化應激環境中，從而阻礙免疫細胞的活化進程，削弱其腫瘤免疫監視功能，最終使腫瘤細胞發生免疫逃逸[10]。
2 線粒體質量控制機制
線粒體質量控制由多種機制控制，根據線粒體的受損程度由輕到重，細胞分別采取線粒體衍生囊泡（mitochondria-derived vesicles, MDV）、線粒體融合/裂變和線粒體自噬的機制進行質量控制[11]。
2.1 MDV 機制
MDV 目前被視為線粒體質量調控的首要防線，其通過形成直徑約 70～150 nm 的脂質囊泡，包裹受損的線粒體外膜、內膜片段及蛋白質，隨后定向轉運至溶酶體內，完成其降解過程[12]。在腫瘤細胞中，自噬相關基因表達缺失，當線粒體損傷時，細胞會嘗試啟動一種代償機制，即通過線粒體融合途徑來減輕損傷帶來的負面影響。然而，這并不足以彌補線粒體損傷。因此，作為一種代償機制，MDV 的生成變得尤為關鍵，它們能夠將受損成分從線粒體內部有效運輸至溶酶體進行清除[13]，從而維持線粒體的功能。因此，同時抑制線粒體自噬和 MDV 運輸可能是一種比單獨抑制線粒體自噬更有效的癌癥療法。
2.2 線粒體融合/裂變機制
線粒體動力學包括線粒體融合和裂變過程。在融合階段，通過外膜與內膜的緊密接觸與融合，2 個線粒體先形成 1 個更大的線粒體，隨后基質內的成分相互滲透和稀釋，這一過程有效減輕了單個線粒體的損傷負擔[9]。相反，線粒體裂變是一種保護機制，它將受損區域分離，僅保留功能完好的部分，而受損線粒體則進一步通過線粒體自噬被清除[14]。在哺乳動物中，線粒體融合的關鍵調控蛋白包括外膜融合蛋白（mitofusin, MFN）1 與 MFN2 以及視神經萎縮蛋白 1（optic atrophy 1, OPA1）。線粒體融合包括線粒體外膜融合與線粒體內膜（inner mitochondrial membrane, IMM）融合。MFN1 與 MFN2 通過促進線粒體外膜的融合發揮作用[15]，而 OPA1 則在 IMM 融合及嵴重塑中扮演核心角色[16]。MFN1 和 MFN2 的降解受到蛋白水解泛素化途徑的精細調控[17]，MFN1、MFN2 和 OPA1 之間存在復雜的相互作用網絡[18-19]。除了參與線粒體融合，OPA1 還調節腫瘤細胞的細胞凋亡過程、線粒體呼吸功能及細胞增殖能力[20]，OPA1 在許多癌癥中都過表達[21]。融合過程對呼吸鏈活性及線粒體代謝具有促進作用，并能抑制自噬與凋亡的發生。而線粒體分裂則主要依賴于動力相關蛋白 1（dynamin-related protein 1, DRP1）、線粒體分裂蛋白 1（mitochondrial fission 1, FIS1）和線粒體分裂因子（mitochondrial fission factor, MFF）的協同作用[22]。在分裂過程中，DRP1 與 FIS1 結合，形成環狀復合體引起線粒體分裂[23]。此過程往往伴隨著線粒體膜電勢的暫時降低，多數情況下能夠迅速復原。若電勢無法復原，則可能觸發線粒體自噬或凋亡機制[24]。在腫瘤細胞中，DRP1 可通過調控細胞色素 c 的釋放加速細胞凋亡進程。MFN1 和 MFN2 通過與促凋亡蛋白 BAK 相互作用，間接參與并影響細胞凋亡。OPA1 則通過阻斷細胞色素 c 的釋放途徑，保護腫瘤細胞免于凋亡[25]。實驗證據表明，在細胞及動物模型中，通過過表達 MFN 或抑制 DRP1，可抑制腫瘤細胞的增殖能力，這為線粒體動力學在腫瘤治療中的潛在應用提供了科學依據[26]。
2.3 線粒體自噬機制
在哺乳動物中，線粒體自噬根據對 PTEN 誘導性激酶蛋白 1（PTEN induced putative kinase 1, PINK1）和 E3 泛素連接酶（E3 ubiquitin ligases, Parkin）的需求不同，主要分為 2 種途徑：一是 PINK1/Parkin 依賴性線粒體自噬；二是 PINK1/Parkin 非依賴性線粒體自噬。這 2 類機制的差異體現在自噬啟動的觸發條件上，具體表現為是否由線粒體膜電位的缺失所直接引發，以及下游激活的自噬受體蛋白種類的不同[27]。在正常生理條件下，IMM處于負電位。當線粒體功能受損時，這一膜結構的完整性及其電位狀態將發生變化。膜的去極化過程會觸發一個級聯反應，其中 PINK1 與線粒體外膜上的轉位復合物結合，形成功能性復合體，進而招募并激活 Parkin 蛋白。此激活過程促進了外膜蛋白的泛素化修飾，而這些泛素化的外膜蛋白又成為 Parkin 進一步募集的靶點[3]。在 Parkin 蛋白缺失的情況下，一個由 SQSTM1 基因編碼的選擇性自噬受體 P62 蛋白被激活，它能夠識別并結合 Kelch 樣 ECH 關聯蛋白 1。緊接著，隨后，一系列自噬受體，特別是 CALCOCO2（亦稱作 NDP52）與 Optineurin（簡稱 OPTN），被定向到這些泛素化的外膜蛋白上。這些受體分子通過與微管相關蛋白 1A/1B-輕鏈 3 的 相互作用，緊密錨定于自噬體膜上，從而啟動 PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬。
此外，哺乳動物還存在多種 PINK1/Parkin 非依賴性線粒體自噬途徑，如通過促凋亡 BNIP3L 蛋白、X 三體綜合癥相關蛋白 FUNDC1 抗體、凋亡調控蛋白 Bcl-2 樣 13、FK506 結合蛋白 8、抑素 2、自噬相關蛋白 AMBRA1，以及心磷脂、神經酰胺和特定脂質等介導的線粒體自噬機制[27-28]。這些非依賴性途徑并不要求線粒體膜蛋白的泛素化作為先決條件，而是依賴自噬受體直接與或間接與 LC3 蛋白的相互作用，從而觸發線粒體自噬過程[29]。在急性髓系白血病（acute myeloid leukemia, AML）細胞中，可觀察到 BNIP3 和 BNIP3L 的下調，而 BNIP3 和 BNIP3L 作為 Bcl-2 蛋白家族的相關成員，能夠誘導 BNIP3 依賴性自噬，BNIP3 和 BNIP3L 的下調使線粒體自噬異常，使 AML 細胞的凋亡異常，促進 AML 的發生[30]。其余自噬途徑在腫瘤研究中仍有待進一步的探索。
3 線粒體質量控制在白血病中的調控
3.1 線粒體質量控制與 AML
白血病干細胞（leukemia stem cell, LSC）被認為白血病發生和復發的起源，是形成 AML 耐藥性的重要原因。AML-LSC 的線粒體動力學調節失衡，導致形成獨特的線粒體形態。LSC 的大部分線粒體位于單個緊湊的新月形區域；此外，在 LSC 中可觀察到 FIS1 高表達，FIS1 高表達使線粒體自噬活性增加，同時誘導 LSC 細胞周期活性增強，從而使 LSC 自我更新能力增強，促進 AML 的發展[31]。Bcl-2 作為抗凋亡蛋白，在 AML-LSC 高表達，通過與促凋亡蛋白 BAX 和 BAD 的相互作用來減弱線粒體外膜通透性，從而發揮抗凋亡作用，抑制 LSC 凋亡，促進 AML 發展[32]。在 Nguyen 等[33]的研究中，確定了選擇性自噬受體 p62 是 AML 進展所需的關鍵成分。p62 是線粒體自噬清除和線粒體呼吸維持所必需的。p62 缺失可通過線粒體功能受損和能量穩態改變來減少白血病細胞增殖。表現為最大呼吸量減少、線粒體活性氧增加和 PINK1 的上調。另外，p62 缺失介導的自噬功能損傷可引發受損線粒體的積累。液泡膜蛋白（vacuole membrane protein 1, VMP1）作為自噬蛋白[34]，通過參與線粒體質量控制在 AML 的發展中起關鍵作用。在一部分 AML 患者的細胞中可觀察到 VMP1 的表達增加，伴隨線粒體結構數量減少，而溶酶體降解結構數量增加。VMP1 的過表達不影響細胞的增殖和分化，但可增加自噬通量，上調線粒體質量，保護 AML 細胞。除此之外，VMP1 過表達導致 MMP 增加，進而增加維奈托克介導的細胞凋亡的閾值，使凋亡介導的細胞死亡減少，使 AML 的耐藥性增加。在 Xu 等[35]的研究中，果糖-1,6-二磷酸酶 1 改變的碳水化合物代謝及其激活的 P53 可以通過激活 AML 原始細胞的線粒體重編程來啟動白血病細胞死亡。
3.2 線粒體質量控制與急性淋巴細胞白血病
在急性 T 淋巴細胞白血病（T cell acute lymphoblastic leukemia, T-ALL）的骨髓微環境中，骨髓間充質干細胞可通過觸發 DRP1 激活誘導線粒體分裂，使白血病細胞的線粒體形態從伸長轉為片段化，減少化療后白血病細胞凋亡，促進耐藥形成[36]。在 Matthijssens 等[37]的研究中，證明了 Runt 相關轉錄因子 2 在 T-ALL 細胞中表達增加，而其高表達可以誘導腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）的激活，AMPK 磷酸化線粒體裂變因子 MFF，而 MFF 作為 DRP1 的主要受體，使 DRP1 在線粒體上的定位增加，使 T-ALL 細胞凋亡減少，T-ALL 細胞發生遷移，代謝增加。利用透射電子顯微鏡可觀察到小兒 ALL 患者淋巴母細胞中線粒體和嵴橫截面積高于正常人群[38]。所有患者的 mtDNA 拷貝數、線粒體轉錄因子 A、DNA 聚合酶γ和 c-myc 基因表達均高于正常人群。嵴動力學的改變，通過形成更濃縮的網絡來支持白血病細胞的代謝需求。
3.3 線粒體質量控制與慢性髓系白血病
在慢性髓系白血病（chronic myeloid leukemia, CML）細胞中，分化誘導因子 3 通過 AMPK 通路誘導 DRP1 的磷酸化，使線粒體裂變增多，活性氧隨之生成增多，抑制雷帕霉素靶蛋白通路活性，誘導保護性自噬增加，抵抗伊馬替尼的抗白血病效應[39]。CML 細胞的線粒體數量和線粒體總質量較正常細胞明顯增加，Maggi 等[40]的研究發現大麻二酚可通過 TRPV2 離子通道增強鈣超載和氧化應激，造成 CML 細胞的線粒體功能障礙，誘導線粒體自噬，有效降低 CML 細胞的線粒體數量和質量。此外，大麻二酚還通過上調 PINK1、Parkin 的表達促進線粒體自噬。上調的 PINK1 誘導 Parkin 募集，Parkin 促進線粒體融合蛋白 MFN 的泛素化，將受損的線粒體從線粒體網絡中分離出來，最終發生線粒體自噬使受損線粒體的選擇性降解。
3.4 線粒體質量控制與慢性淋巴細胞白血病
通過對來自 9 例慢性淋巴細胞白血病（chronic lymphocytic leukemia, CLL）患者的外周血樣品的 mtDNA 突變進行檢測，發現與正常細胞相比，CLL 細胞的 mtDNA 突變數量更多。mtDNA 突變使 CLL 細胞的線粒體動力學與線粒體自噬過程紊亂，促進 CLL 的發生發展[41]。另外，CLL 細胞異常表達缺氧誘導因子 1α。在細胞對缺氧環境的適應性調控中，缺氧誘導因子 1α 扮演著核心角色，它依賴線粒體產生的活性氧，阻止脯氨酸羥化酶、腫瘤抑制蛋白及間充質基質內蛋白酶體介導的降解。線粒體是活性氧的關鍵來源，升高線粒體活性氧水平可通過增加細胞毒性促進白血病細胞的凋亡[24]。Gavriilidis 等[42]的研究發現，免疫刺激和氧化還原信號通過誘導 CLL 細胞中的炎性細胞因子干細胞因子表達影響 CLL 細胞的線粒體動力學和細胞增殖，且與 CLL 的不良預后有關。
綜上所述，在不同亞型的白血病中，線粒體質量控制失衡的機制可能存在差異，涉及的調控蛋白種類和數量亦各不相同。例如，AML 的 LSC 可觀察到 FIS1 的高表達，導致線粒體過度分裂，同時 Bcl-2 的高表達，使線粒體外膜的通透性降低，二者共同造成線粒體功能異常。在 T-ALL 中，骨髓間充質干細胞中 DRP1 的表達增加，誘導線粒體分裂，使白血病細胞的線粒體形態從伸長轉變為片段化，這一過程減少了化療后白血病細胞的凋亡，促進了耐藥性的形成。在 CML 和 CLL 中，一些細胞因子和物質能夠通過誘導 DRP1 的磷酸化，增加線粒體裂變，同時上調 PINK1 和 Parkin 的表達以促進線粒體自噬。另外，CLL 的線粒體動力學與自噬過程也可能出現紊亂，但具體調控蛋白的作用機制尚待進一步研究。此外，不同白血病亞型對線粒體質量控制機制的敏感性可能存在差異。例如，某些亞型可能更易受到線粒體生物發生或自噬障礙的影響，從而導致線粒體功能障礙及疾病進展。然而，這一領域仍需更多研究以得出明確結論。
因此，針對不同白血病亞型中線粒體質量控制機制的差異，開發個性化的治療策略具有重要意義。對于線粒體融合或裂變過程異常的亞型，可以通過靶向調節相關線粒體調控蛋白的表達來改善線粒體功能；而針對線粒體自噬障礙的亞型，則可通過激活線粒體自噬通路來清除受損線粒體。此外，結合患者具體病情與線粒體質量控制機制的狀態，制定個性化治療方案，能夠提高治療效果并減少不良反應。
4 線粒體質量控制對白血病免疫的調控
4.1 線粒體對白血病中免疫細胞的調控
在白血病骨髓微環境中，免疫細胞的活化、增殖和分化過程伴隨著線粒體動力學和能量代謝的改變，而這些改變也參與以上過程的調控。
首先，線粒體的動態變化及其能量代謝途徑在 T 淋巴細胞活化、增殖及分化的各階段中扮演著核心調控角色。在未受外界信號刺激的初始 T 細胞中，線粒體普遍呈現碎片化與球形的形態特征，此時，氧化磷酸化及脂肪酸β-氧化機制占據主導地位，確保細胞在基礎狀態下維持必要的能量供給。一旦 T 淋巴細胞被激活，有氧糖酵解與脂肪酸合成途徑被顯著激活，這一過程不僅支撐了細胞的增殖與分化潛能，還促進了其相應生物學功能的發揮。伴隨此過程，線粒體進一步分裂，內膜嵴結構變得松弛，導致線粒體數量擴增及內膜重構，以適應增強的代謝需求。線粒體分裂的加劇通過調控糖酵解相關信號傳導，在效應 T 細胞的活化階段扮演了核心角色。而白血病細胞異常依賴糖酵解，此代謝轉變通過競爭葡萄糖和其他資源競爭間接抑制免疫細胞的代謝與功能。白血病微環境內，腫瘤性浸潤 T 細胞長期暴露于高氧化應激，伴隨葡萄糖短缺、缺氧及由蛋白激酶 B-過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子 1α信號介導的線粒體損傷[43]，共同削弱 T 細胞增殖能力，破壞膜結構完整以及抑制相關信號通路活化。這些變化抑制 T 細胞抗腫瘤免疫及相關細胞因子生成，使白血病細胞發生免疫逃逸，加速了腫瘤的發展與轉移[10]。例如，在 CLL 中，CLL 細胞能夠損害 CD8+T 細胞的線粒體適應性，通過抑制線粒體活化與減少葡萄糖攝取，削弱 T 細胞的抗白血病能力[44]。另一方面，在 B 細胞 ALL 中，核酸內切酶 Regnase-1 的缺陷直接作用于轉錄因子 7 的 mRNA 水平，促進了記憶 T 細胞關鍵轉錄因子 TCF-1 的表達，加速了前體 T 細胞的耗竭過程，同時提升了線粒體功能及記憶 T 細胞的分化效率，最大限度發揮 CD8+T 細胞的腫瘤細胞的殺傷能力[45-46]。
其次，線粒體能調控 NK 細胞活化。NK 細胞，作為一類固有的細胞毒性免疫細胞，其細胞活性與葡萄糖代謝效率之間存在著密切關系。隨著葡萄糖濃度的提升，NK 細胞被激活，這一過程伴隨著其糖酵解效率的增強、基礎氧化磷酸化速率的提升以及最大呼吸能力的提高。在 NK 細胞向記憶狀態轉化的關鍵時期，線粒體自噬調控因子 BNIP3-BNIP3L 發揮核心作用，它通過觸發線粒體自噬機制，有效清除受損線粒體并抑制活性氧的過量產生，推動形成記憶性 NK 細胞。在低氧的白血病微環境中，相比于正常 NK 細胞，腫瘤浸潤 NK 細胞表現為高度的碎片化分裂狀態。此形態變化往往伴隨著 NK 細胞活化水平的下降，以及針對腫瘤細胞的殺傷效能和免疫監視功能的喪失[10]。
巨噬細胞可以極化為 M1 和 M2 表型。一方面，M1 巨噬細胞可以募集細胞毒性 T 淋巴細胞攻擊白血病細胞，抑制血管生成。另一方面，腫瘤相關巨噬細胞可以表型轉化為免疫抑制的 M2 巨噬細胞從而有利于白血病血管生成和轉移[47]。在酸性、低酸化白血病微環境中，線粒體呈現出融合變長狀態[10]，使巨噬細胞向 M2 型極化，導致白血病細胞的免疫逃逸。有研究顯示，在 AML 患者骨髓微環境中，存在 M2 型巨噬細胞的異常活化與表達，這些細胞可能通過自分泌途徑，或結合旁分泌途徑，參與并促進白血病的惡性克隆性增殖、抗凋亡以及侵襲性增強等病理過程，從而促進疾病的發生[48]。
4.2 線粒體質量控制系統誘導白血病免疫抑制微環境形成
骨髓微環境由非造血細胞、造血干細胞和細胞外基質以及多種細胞因子等組成。線粒體通過調控白血病的骨髓微環境中的各種免疫細胞（T 細胞、NK 細胞和巨噬細胞等）的活化，使白血病細胞逃避免疫細胞對其的殺傷作用，從而形成免疫抑制微環境，對白血病的發生、發展、轉移和復發中起保護作用。在白血病免疫抑制微環境中，LSC 葡萄糖代謝增加和 Warburg 效應引起的乳酸生成增加，以及 LSC 消耗的氫離子增加，使微環境酸化，這有利于 LSC 的侵襲，但對免疫細胞有害。乳酸生成的增加抑制了 T 細胞分泌糖酵解產生的乳酸，導致 T 細胞胞內環境酸化，從而抑制單核細胞巨噬細胞分化[49]。此外，巨噬細胞對乳酸攝取增加激活精氨酸酶-1，從而抑制 T 細胞功能和繁殖。在酸性骨髓微環境中，樹突狀細胞的成熟和細胞因子分泌均受到抑制，細胞毒性 T 細胞的功能也受到抑制。輔助型 T（type helper, Th）細胞向 Th2 細胞的轉化，Th2 細胞通過抑制抗腫瘤 M1 巨噬細胞的成熟而有利于腫瘤的發展[49]。此外，酸性微環境會損害 NK 細胞的細胞毒性，破壞 M1 巨噬細胞產生的干擾素-γ的穩定性[49]。然而，調節性 T 細胞（regulatory T cell, Treg）主要依賴于脂質代謝，對代謝競爭的影響并不敏感。鑒于 Treg 細胞的代謝特性，使得微環境中抗腫瘤的效應性 T 細胞功能減弱，而免疫抑制的 Treg 細胞功能相對增強，有利于白血病的發展[50]。
4.3 線粒體質量控制和免疫治療的關系
在免疫細胞的活化過程中，線粒體的能量代謝機制與生物合成路徑扮演著至關重要的調控角色。腫瘤細胞一方面通過高強度的葡萄糖競爭攝取與乳酸的持續產生，形成了一個缺氧且酸性的微環境促進腫瘤生長；另一方面由于線粒體功能受損，伴隨著活性氧的過量累積，加劇了腫瘤微環境的氧化應激水平，還導致免疫細胞長期承受能量匱乏與高氧化應激的雙重壓力，進而抑制了免疫細胞的活化潛能，削弱了其腫瘤免疫監視功能。
因此，將代謝療法和免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint blockade, ICB）結合，是目前控制腫瘤生長的一種新策略[51]。目前免疫治療的常用手段有：利用 ICB，抑制作為免疫抑制信號分子的免疫檢查點對 T 細胞的耗竭，削弱 T 細胞對腫瘤的殺傷能力，重新激活并增強 T 細胞的抗腫瘤活性，這在實體瘤及淋巴瘤的治療中展現出顯著的臨床效益[52]。腫瘤細胞有氧糖酵解的增強不僅會消耗 T 細胞所需的關鍵營養物質，從而抑制糖酵解，而且還會刺激免疫抑制途徑，如程序性死亡受體1（programmed death-1, PD1）信號，促進代謝重編程抑制糖酵解和增加脂肪酸氧化，從而增強腫瘤免疫逃避。而 ICB 抗 PD1/程序性死亡配體1（programmed death ligand 1, PDL1）能夠阻斷 PD1 信號傳導來增強 T 細胞的線粒體活性，抑制腫瘤細胞的代謝[51]。此外，還可以采用嵌合抗原受體 T 細胞（chimeric antigen receptor T-cell, CAR-T）療法，借助體外 mtDNA 編輯技術，促進 CAR-T 細胞的線粒體生物合成效率與氧化磷酸化過程，來彌補腫瘤微環境中效應 T 細胞的逐漸耗竭，以此增強免疫細胞對腫瘤的免疫應答能力。目前已將 CAR-T 療法應用于 CLL 和急性 B 淋巴細胞白血病患者的治療中，均取得了良好的預后效果[53-55]；NK 細胞免疫療法在 CLL 患者的治療中也有顯著的治療效果。除了 PD1/PDL1 外，其他代謝檢查點（如細胞毒性 T 淋巴細胞相關蛋白 4、雷帕霉素靶蛋白、轉錄激活因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α、吲哚胺 2,3-雙加氧酶-1、乳酸脫氫酶）已被確定影響腫瘤和浸潤性免疫細胞之間對營養物質和代謝物的競爭[56-58]。因此，了解腫瘤細胞和免疫細胞的代謝重編程將有助于尋找更多的潛在藥物作用靶點，為代謝-免疫療法的臨床應用提供理論支撐。
5 小結
線粒體作為真核細胞中重要的細胞器，參與多種生物過程，包括能量代謝、細胞凋亡和免疫調節等。線粒體質量控制包括 MDV、線粒體融合/裂變和線粒體自噬的機制。線粒體質量控制對于維持線粒體和細胞的穩態和生理功能起著重要作用。而線粒體質量控制的失衡導致異常線粒體的累積和活性氧的大量生成，細胞的能量代謝紊亂，免疫細胞的免疫殺傷功能受損，最終引發白血病細胞免疫逃避和免疫抑制微環境的形成。通過深入探究各類白血病的線粒體質量調控機制，有望尋找和確定更多的白血病細胞的線粒體結構和功能上的缺陷和相應靶向治療藥物，提高抗白血病治療效果和抑制白血病的復發。目前，針對白血病細胞中線粒體的研究涵蓋了線粒體的多種代謝通路、具體的質量控制機制及其在白血病細胞中的信號轉導作用等方面，但仍顯不足。迄今為止，大部分關于線粒體質量控制的研究集中于 AML，而對其他 3 種白血病亞型的研究則相對較少。與此同時，已確定的與免疫治療相關的靶點更是寥寥無幾，因此亟需開展更多深入的研究。未來的研究將聚焦于線粒體質量控制在不同白血病亞型中的具體調控通路，以期發現更多潛在的治療靶點，從而開發出更為有效的白血病治療方案。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
線粒體作為一種半自主性的細胞器，與其他細胞器之間相互作用，廣泛參與細胞代謝、能量轉換及多種細胞凋亡過程。與核 DNA 相比，線粒體 DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）缺乏組蛋白保護，易受損傷，這可能導致線粒體蛋白質復合體的異常，最終引發線粒體結構和功能的障礙。細胞內存在線粒體質量控制的修復機制，主要通過多種蛋白在線粒體內/外膜上的調控，維持線粒體的形態和功能，以修復損傷并保持線粒體內的穩態。近期研究表明，線粒體質量控制的失衡與白血病的發生密切相關。白血病是一種常見的造血系統惡性腫瘤，表現為血液和/或骨髓中原始細胞數量的異常增加。隨著對白血病相關機制研究的深入及新型藥物的研發和應用，許多白血病患者的生存結局和生活質量顯著改善。然而，仍有部分患者面臨著難治或復發的問題。因此，本文將圍繞線粒體質量控制的各種機制，探討其在不同類型白血病細胞、免疫細胞及骨髓微環境中的相互作用和相關機制，以期發現新的治療靶點，從而提高白血病的治療效果。
1 腫瘤的線粒體結構與功能
1.1 腫瘤和線粒體結構
線粒體存在于大多數真核細胞中，是除細胞核外，動物細胞中唯一含有 DNA 的細胞器。mtDNA 呈現為閉合環狀結構，能夠編碼形成氧化磷酸化復合物所需要的 13 種關鍵蛋白質、22 種轉運 RNA 以及 2 種核糖體 RNA[1-2]。線粒體由 2 層單位膜構成，2 層膜在空間上將線粒體分成多個區室化結構，包括外膜、內膜、膜間隙、嵴和基質。最外層與胞質溶膠直接接觸的部分為外膜，外膜內側的稱為內膜。內膜向內凹陷形成嵴，嵴上有許多有柄小球體，即線粒體基粒。外膜與內膜之間的空隙為膜間隙，包含了一些重要的酶和因子，參與線粒體的多種代謝活動。由內膜包裹的內部空間為線粒體基質，包含了大量的酶和其他的生化反應物，是線粒體進行有氧呼吸的主要場所[3]。線粒體的內外膜結構展現出高度的動態特性，這種動態性不僅體現在膜的形態變化上，還深刻調控著線粒體各亞室內生物大分子的空間分布模式及其催化的生物化學反應網絡。線粒體區室結構的改變與功能障礙緊密相連，此形態學上的變化與細胞信號轉導、凋亡、衰老及癌癥的發生密切相關。在正常細胞中，線粒體形態結構穩定，具有高動力學特點，即融合與分裂過程均受到嚴格的調控。而在白血病細胞中，可以觀察到線粒體發生異常改變，具體表現為形狀不規則、體積的差異性增大，以及整體數量的異常增多[3]。
1.2 腫瘤和線粒體功能
1.2.1 線粒體與能量代謝
細胞執行正常生理功能所需的能量主要來自線粒體能量代謝途徑，如三羧酸循環（tricarboxylic acid cycle, TCA）、氧化磷酸化和脂肪酸代謝。正常細胞主要通過氧化磷酸化進行能量代謝，線粒體氧化磷酸化是一個復雜而精細的生物過程，其中涉及有機物質通過脫氫反應釋放電子，這些電子隨后通過電子傳遞鏈被傳遞給氧分子，最終生成水，并在此過程中釋放能量。這一能量釋放過程同步驅動了腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine triphosphate, ATP）合酶的活動，促使二磷酸腺苷（adenosine diphosphate, ADP）磷酸化轉化為 ATP，成為有氧細胞維持生命活動所需能量的主要來源[4]。在線粒體內部，糖酵解、脂肪酸β-氧化和 TCA 等代謝途徑生成的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸和黃素腺嘌呤二核苷酸作為關鍵的電子載體，扮演著向呼吸鏈酶復合物傳遞電子的角色。隨著電子的傳遞，質子被復合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ依次泵出線粒體基質，進入膜間隙，從而在膜兩側建立起一個由質子濃度梯度和膜電位差共同構成的電化學勢能差。此勢能差作為 ATP 合成的核心驅動力，被 ATP 合酶有效利用，催化 ADP 與無機磷酸結合生成 ATP，實現了能量的儲存與轉化[5]。相較于正常細胞，即使在氧氣充足的條件下，白血病細胞也優先選擇通過糖酵解而不是氧化磷酸化來生成 ATP，這個代謝過程被稱為“Warburg 效應”。在 Warburg 效應中，葡萄糖分子經過糖酵解階段被分解為丙酮酸，但是這些丙酮酸并不進入線粒體參與 TCA，而是直接在線粒體外被轉化為乳酸。這一過程在乳酸脫氫酶的催化作用下高效進行，乳酸隨后被細胞作為代謝廢物排出體外或被進一步利用，從而維持白血病細胞的異常增殖與存活[6-7]。
1.2.2 線粒體與細胞凋亡
細胞凋亡是細胞進行有組織的自我毀滅的過程，細胞形態逐漸表現為細胞收縮、核染色質凝聚、細胞核斷裂和染色體 DNA 在核體間位點的分裂，最終產生 DNA 片段的特征階梯模式。細胞凋亡主要包括 2 種途徑，一種是受體介導的凋亡途徑，TNF 家族死亡受體激活上游半胱氨酸蛋白酶 8；另一種是線粒體介導的凋亡途徑，細胞色素 c 從線粒體釋放，激活上游半胱氨酸蛋白酶 8。線粒體介導的細胞凋亡途徑受 B 細胞淋巴瘤（B-cell lymphoma, Bcl）-2 家族抗凋亡蛋白（Bcl-2、Bcl-xl、髓系細胞白血病-1）和促凋亡蛋白（bax、bad 和 bak）的調控[8]。
1.2.3 線粒體與免疫調節
除了參與能量代謝與細胞凋亡過程外，線粒體還能夠調控免疫細胞［T 淋巴細胞、自然殺傷（natural killer, NK）細胞、巨噬細胞］的活化、增殖和分化，mtDNA 不僅能夠觸發內源性免疫信號通路的激活來調控抗腫瘤免疫，而且能誘導免疫原性細胞凋亡來增強宿主抗腫瘤免疫效應[9]。而在腫瘤微環境中，腫瘤細胞競爭性消耗葡萄糖，這一過程伴隨著乳酸的代謝生成，進而形成缺氧乳酸化的微環境。此環境條件的形成，引起了線粒體的功能損傷，并導致了大量活性氧的產生。這使得微環境中的免疫細胞持續暴露于代謝匱乏和高氧化應激環境中，從而阻礙免疫細胞的活化進程，削弱其腫瘤免疫監視功能，最終使腫瘤細胞發生免疫逃逸[10]。
2 線粒體質量控制機制
線粒體質量控制由多種機制控制，根據線粒體的受損程度由輕到重，細胞分別采取線粒體衍生囊泡（mitochondria-derived vesicles, MDV）、線粒體融合/裂變和線粒體自噬的機制進行質量控制[11]。
2.1 MDV 機制
MDV 目前被視為線粒體質量調控的首要防線，其通過形成直徑約 70～150 nm 的脂質囊泡，包裹受損的線粒體外膜、內膜片段及蛋白質，隨后定向轉運至溶酶體內，完成其降解過程[12]。在腫瘤細胞中，自噬相關基因表達缺失，當線粒體損傷時，細胞會嘗試啟動一種代償機制，即通過線粒體融合途徑來減輕損傷帶來的負面影響。然而，這并不足以彌補線粒體損傷。因此，作為一種代償機制，MDV 的生成變得尤為關鍵，它們能夠將受損成分從線粒體內部有效運輸至溶酶體進行清除[13]，從而維持線粒體的功能。因此，同時抑制線粒體自噬和 MDV 運輸可能是一種比單獨抑制線粒體自噬更有效的癌癥療法。
2.2 線粒體融合/裂變機制
線粒體動力學包括線粒體融合和裂變過程。在融合階段，通過外膜與內膜的緊密接觸與融合，2 個線粒體先形成 1 個更大的線粒體，隨后基質內的成分相互滲透和稀釋，這一過程有效減輕了單個線粒體的損傷負擔[9]。相反，線粒體裂變是一種保護機制，它將受損區域分離，僅保留功能完好的部分，而受損線粒體則進一步通過線粒體自噬被清除[14]。在哺乳動物中，線粒體融合的關鍵調控蛋白包括外膜融合蛋白（mitofusin, MFN）1 與 MFN2 以及視神經萎縮蛋白 1（optic atrophy 1, OPA1）。線粒體融合包括線粒體外膜融合與線粒體內膜（inner mitochondrial membrane, IMM）融合。MFN1 與 MFN2 通過促進線粒體外膜的融合發揮作用[15]，而 OPA1 則在 IMM 融合及嵴重塑中扮演核心角色[16]。MFN1 和 MFN2 的降解受到蛋白水解泛素化途徑的精細調控[17]，MFN1、MFN2 和 OPA1 之間存在復雜的相互作用網絡[18-19]。除了參與線粒體融合，OPA1 還調節腫瘤細胞的細胞凋亡過程、線粒體呼吸功能及細胞增殖能力[20]，OPA1 在許多癌癥中都過表達[21]。融合過程對呼吸鏈活性及線粒體代謝具有促進作用，并能抑制自噬與凋亡的發生。而線粒體分裂則主要依賴于動力相關蛋白 1（dynamin-related protein 1, DRP1）、線粒體分裂蛋白 1（mitochondrial fission 1, FIS1）和線粒體分裂因子（mitochondrial fission factor, MFF）的協同作用[22]。在分裂過程中，DRP1 與 FIS1 結合，形成環狀復合體引起線粒體分裂[23]。此過程往往伴隨著線粒體膜電勢的暫時降低，多數情況下能夠迅速復原。若電勢無法復原，則可能觸發線粒體自噬或凋亡機制[24]。在腫瘤細胞中，DRP1 可通過調控細胞色素 c 的釋放加速細胞凋亡進程。MFN1 和 MFN2 通過與促凋亡蛋白 BAK 相互作用，間接參與并影響細胞凋亡。OPA1 則通過阻斷細胞色素 c 的釋放途徑，保護腫瘤細胞免于凋亡[25]。實驗證據表明，在細胞及動物模型中，通過過表達 MFN 或抑制 DRP1，可抑制腫瘤細胞的增殖能力，這為線粒體動力學在腫瘤治療中的潛在應用提供了科學依據[26]。
2.3 線粒體自噬機制
在哺乳動物中，線粒體自噬根據對 PTEN 誘導性激酶蛋白 1（PTEN induced putative kinase 1, PINK1）和 E3 泛素連接酶（E3 ubiquitin ligases, Parkin）的需求不同，主要分為 2 種途徑：一是 PINK1/Parkin 依賴性線粒體自噬；二是 PINK1/Parkin 非依賴性線粒體自噬。這 2 類機制的差異體現在自噬啟動的觸發條件上，具體表現為是否由線粒體膜電位的缺失所直接引發，以及下游激活的自噬受體蛋白種類的不同[27]。在正常生理條件下，IMM處于負電位。當線粒體功能受損時，這一膜結構的完整性及其電位狀態將發生變化。膜的去極化過程會觸發一個級聯反應，其中 PINK1 與線粒體外膜上的轉位復合物結合，形成功能性復合體，進而招募并激活 Parkin 蛋白。此激活過程促進了外膜蛋白的泛素化修飾，而這些泛素化的外膜蛋白又成為 Parkin 進一步募集的靶點[3]。在 Parkin 蛋白缺失的情況下，一個由 SQSTM1 基因編碼的選擇性自噬受體 P62 蛋白被激活，它能夠識別并結合 Kelch 樣 ECH 關聯蛋白 1。緊接著，隨后，一系列自噬受體，特別是 CALCOCO2（亦稱作 NDP52）與 Optineurin（簡稱 OPTN），被定向到這些泛素化的外膜蛋白上。這些受體分子通過與微管相關蛋白 1A/1B-輕鏈 3 的 相互作用，緊密錨定于自噬體膜上，從而啟動 PINK1/Parkin 介導的線粒體自噬。
此外，哺乳動物還存在多種 PINK1/Parkin 非依賴性線粒體自噬途徑，如通過促凋亡 BNIP3L 蛋白、X 三體綜合癥相關蛋白 FUNDC1 抗體、凋亡調控蛋白 Bcl-2 樣 13、FK506 結合蛋白 8、抑素 2、自噬相關蛋白 AMBRA1，以及心磷脂、神經酰胺和特定脂質等介導的線粒體自噬機制[27-28]。這些非依賴性途徑并不要求線粒體膜蛋白的泛素化作為先決條件，而是依賴自噬受體直接與或間接與 LC3 蛋白的相互作用，從而觸發線粒體自噬過程[29]。在急性髓系白血病（acute myeloid leukemia, AML）細胞中，可觀察到 BNIP3 和 BNIP3L 的下調，而 BNIP3 和 BNIP3L 作為 Bcl-2 蛋白家族的相關成員，能夠誘導 BNIP3 依賴性自噬，BNIP3 和 BNIP3L 的下調使線粒體自噬異常，使 AML 細胞的凋亡異常，促進 AML 的發生[30]。其余自噬途徑在腫瘤研究中仍有待進一步的探索。
3 線粒體質量控制在白血病中的調控
3.1 線粒體質量控制與 AML
白血病干細胞（leukemia stem cell, LSC）被認為白血病發生和復發的起源，是形成 AML 耐藥性的重要原因。AML-LSC 的線粒體動力學調節失衡，導致形成獨特的線粒體形態。LSC 的大部分線粒體位于單個緊湊的新月形區域；此外，在 LSC 中可觀察到 FIS1 高表達，FIS1 高表達使線粒體自噬活性增加，同時誘導 LSC 細胞周期活性增強，從而使 LSC 自我更新能力增強，促進 AML 的發展[31]。Bcl-2 作為抗凋亡蛋白，在 AML-LSC 高表達，通過與促凋亡蛋白 BAX 和 BAD 的相互作用來減弱線粒體外膜通透性，從而發揮抗凋亡作用，抑制 LSC 凋亡，促進 AML 發展[32]。在 Nguyen 等[33]的研究中，確定了選擇性自噬受體 p62 是 AML 進展所需的關鍵成分。p62 是線粒體自噬清除和線粒體呼吸維持所必需的。p62 缺失可通過線粒體功能受損和能量穩態改變來減少白血病細胞增殖。表現為最大呼吸量減少、線粒體活性氧增加和 PINK1 的上調。另外，p62 缺失介導的自噬功能損傷可引發受損線粒體的積累。液泡膜蛋白（vacuole membrane protein 1, VMP1）作為自噬蛋白[34]，通過參與線粒體質量控制在 AML 的發展中起關鍵作用。在一部分 AML 患者的細胞中可觀察到 VMP1 的表達增加，伴隨線粒體結構數量減少，而溶酶體降解結構數量增加。VMP1 的過表達不影響細胞的增殖和分化，但可增加自噬通量，上調線粒體質量，保護 AML 細胞。除此之外，VMP1 過表達導致 MMP 增加，進而增加維奈托克介導的細胞凋亡的閾值，使凋亡介導的細胞死亡減少，使 AML 的耐藥性增加。在 Xu 等[35]的研究中，果糖-1,6-二磷酸酶 1 改變的碳水化合物代謝及其激活的 P53 可以通過激活 AML 原始細胞的線粒體重編程來啟動白血病細胞死亡。
3.2 線粒體質量控制與急性淋巴細胞白血病
在急性 T 淋巴細胞白血病（T cell acute lymphoblastic leukemia, T-ALL）的骨髓微環境中，骨髓間充質干細胞可通過觸發 DRP1 激活誘導線粒體分裂，使白血病細胞的線粒體形態從伸長轉為片段化，減少化療后白血病細胞凋亡，促進耐藥形成[36]。在 Matthijssens 等[37]的研究中，證明了 Runt 相關轉錄因子 2 在 T-ALL 細胞中表達增加，而其高表達可以誘導腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）的激活，AMPK 磷酸化線粒體裂變因子 MFF，而 MFF 作為 DRP1 的主要受體，使 DRP1 在線粒體上的定位增加，使 T-ALL 細胞凋亡減少，T-ALL 細胞發生遷移，代謝增加。利用透射電子顯微鏡可觀察到小兒 ALL 患者淋巴母細胞中線粒體和嵴橫截面積高于正常人群[38]。所有患者的 mtDNA 拷貝數、線粒體轉錄因子 A、DNA 聚合酶γ和 c-myc 基因表達均高于正常人群。嵴動力學的改變，通過形成更濃縮的網絡來支持白血病細胞的代謝需求。
3.3 線粒體質量控制與慢性髓系白血病
在慢性髓系白血病（chronic myeloid leukemia, CML）細胞中，分化誘導因子 3 通過 AMPK 通路誘導 DRP1 的磷酸化，使線粒體裂變增多，活性氧隨之生成增多，抑制雷帕霉素靶蛋白通路活性，誘導保護性自噬增加，抵抗伊馬替尼的抗白血病效應[39]。CML 細胞的線粒體數量和線粒體總質量較正常細胞明顯增加，Maggi 等[40]的研究發現大麻二酚可通過 TRPV2 離子通道增強鈣超載和氧化應激，造成 CML 細胞的線粒體功能障礙，誘導線粒體自噬，有效降低 CML 細胞的線粒體數量和質量。此外，大麻二酚還通過上調 PINK1、Parkin 的表達促進線粒體自噬。上調的 PINK1 誘導 Parkin 募集，Parkin 促進線粒體融合蛋白 MFN 的泛素化，將受損的線粒體從線粒體網絡中分離出來，最終發生線粒體自噬使受損線粒體的選擇性降解。
3.4 線粒體質量控制與慢性淋巴細胞白血病
通過對來自 9 例慢性淋巴細胞白血病（chronic lymphocytic leukemia, CLL）患者的外周血樣品的 mtDNA 突變進行檢測，發現與正常細胞相比，CLL 細胞的 mtDNA 突變數量更多。mtDNA 突變使 CLL 細胞的線粒體動力學與線粒體自噬過程紊亂，促進 CLL 的發生發展[41]。另外，CLL 細胞異常表達缺氧誘導因子 1α。在細胞對缺氧環境的適應性調控中，缺氧誘導因子 1α 扮演著核心角色，它依賴線粒體產生的活性氧，阻止脯氨酸羥化酶、腫瘤抑制蛋白及間充質基質內蛋白酶體介導的降解。線粒體是活性氧的關鍵來源，升高線粒體活性氧水平可通過增加細胞毒性促進白血病細胞的凋亡[24]。Gavriilidis 等[42]的研究發現，免疫刺激和氧化還原信號通過誘導 CLL 細胞中的炎性細胞因子干細胞因子表達影響 CLL 細胞的線粒體動力學和細胞增殖，且與 CLL 的不良預后有關。
綜上所述，在不同亞型的白血病中，線粒體質量控制失衡的機制可能存在差異，涉及的調控蛋白種類和數量亦各不相同。例如，AML 的 LSC 可觀察到 FIS1 的高表達，導致線粒體過度分裂，同時 Bcl-2 的高表達，使線粒體外膜的通透性降低，二者共同造成線粒體功能異常。在 T-ALL 中，骨髓間充質干細胞中 DRP1 的表達增加，誘導線粒體分裂，使白血病細胞的線粒體形態從伸長轉變為片段化，這一過程減少了化療后白血病細胞的凋亡，促進了耐藥性的形成。在 CML 和 CLL 中，一些細胞因子和物質能夠通過誘導 DRP1 的磷酸化，增加線粒體裂變，同時上調 PINK1 和 Parkin 的表達以促進線粒體自噬。另外，CLL 的線粒體動力學與自噬過程也可能出現紊亂，但具體調控蛋白的作用機制尚待進一步研究。此外，不同白血病亞型對線粒體質量控制機制的敏感性可能存在差異。例如，某些亞型可能更易受到線粒體生物發生或自噬障礙的影響，從而導致線粒體功能障礙及疾病進展。然而，這一領域仍需更多研究以得出明確結論。
因此，針對不同白血病亞型中線粒體質量控制機制的差異，開發個性化的治療策略具有重要意義。對于線粒體融合或裂變過程異常的亞型，可以通過靶向調節相關線粒體調控蛋白的表達來改善線粒體功能；而針對線粒體自噬障礙的亞型，則可通過激活線粒體自噬通路來清除受損線粒體。此外，結合患者具體病情與線粒體質量控制機制的狀態，制定個性化治療方案，能夠提高治療效果并減少不良反應。
4 線粒體質量控制對白血病免疫的調控
4.1 線粒體對白血病中免疫細胞的調控
在白血病骨髓微環境中，免疫細胞的活化、增殖和分化過程伴隨著線粒體動力學和能量代謝的改變，而這些改變也參與以上過程的調控。
首先，線粒體的動態變化及其能量代謝途徑在 T 淋巴細胞活化、增殖及分化的各階段中扮演著核心調控角色。在未受外界信號刺激的初始 T 細胞中，線粒體普遍呈現碎片化與球形的形態特征，此時，氧化磷酸化及脂肪酸β-氧化機制占據主導地位，確保細胞在基礎狀態下維持必要的能量供給。一旦 T 淋巴細胞被激活，有氧糖酵解與脂肪酸合成途徑被顯著激活，這一過程不僅支撐了細胞的增殖與分化潛能，還促進了其相應生物學功能的發揮。伴隨此過程，線粒體進一步分裂，內膜嵴結構變得松弛，導致線粒體數量擴增及內膜重構，以適應增強的代謝需求。線粒體分裂的加劇通過調控糖酵解相關信號傳導，在效應 T 細胞的活化階段扮演了核心角色。而白血病細胞異常依賴糖酵解，此代謝轉變通過競爭葡萄糖和其他資源競爭間接抑制免疫細胞的代謝與功能。白血病微環境內，腫瘤性浸潤 T 細胞長期暴露于高氧化應激，伴隨葡萄糖短缺、缺氧及由蛋白激酶 B-過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子 1α信號介導的線粒體損傷[43]，共同削弱 T 細胞增殖能力，破壞膜結構完整以及抑制相關信號通路活化。這些變化抑制 T 細胞抗腫瘤免疫及相關細胞因子生成，使白血病細胞發生免疫逃逸，加速了腫瘤的發展與轉移[10]。例如，在 CLL 中，CLL 細胞能夠損害 CD8+T 細胞的線粒體適應性，通過抑制線粒體活化與減少葡萄糖攝取，削弱 T 細胞的抗白血病能力[44]。另一方面，在 B 細胞 ALL 中，核酸內切酶 Regnase-1 的缺陷直接作用于轉錄因子 7 的 mRNA 水平，促進了記憶 T 細胞關鍵轉錄因子 TCF-1 的表達，加速了前體 T 細胞的耗竭過程，同時提升了線粒體功能及記憶 T 細胞的分化效率，最大限度發揮 CD8+T 細胞的腫瘤細胞的殺傷能力[45-46]。
其次，線粒體能調控 NK 細胞活化。NK 細胞，作為一類固有的細胞毒性免疫細胞，其細胞活性與葡萄糖代謝效率之間存在著密切關系。隨著葡萄糖濃度的提升，NK 細胞被激活，這一過程伴隨著其糖酵解效率的增強、基礎氧化磷酸化速率的提升以及最大呼吸能力的提高。在 NK 細胞向記憶狀態轉化的關鍵時期，線粒體自噬調控因子 BNIP3-BNIP3L 發揮核心作用，它通過觸發線粒體自噬機制，有效清除受損線粒體并抑制活性氧的過量產生，推動形成記憶性 NK 細胞。在低氧的白血病微環境中，相比于正常 NK 細胞，腫瘤浸潤 NK 細胞表現為高度的碎片化分裂狀態。此形態變化往往伴隨著 NK 細胞活化水平的下降，以及針對腫瘤細胞的殺傷效能和免疫監視功能的喪失[10]。
巨噬細胞可以極化為 M1 和 M2 表型。一方面，M1 巨噬細胞可以募集細胞毒性 T 淋巴細胞攻擊白血病細胞，抑制血管生成。另一方面，腫瘤相關巨噬細胞可以表型轉化為免疫抑制的 M2 巨噬細胞從而有利于白血病血管生成和轉移[47]。在酸性、低酸化白血病微環境中，線粒體呈現出融合變長狀態[10]，使巨噬細胞向 M2 型極化，導致白血病細胞的免疫逃逸。有研究顯示，在 AML 患者骨髓微環境中，存在 M2 型巨噬細胞的異常活化與表達，這些細胞可能通過自分泌途徑，或結合旁分泌途徑，參與并促進白血病的惡性克隆性增殖、抗凋亡以及侵襲性增強等病理過程，從而促進疾病的發生[48]。
4.2 線粒體質量控制系統誘導白血病免疫抑制微環境形成
骨髓微環境由非造血細胞、造血干細胞和細胞外基質以及多種細胞因子等組成。線粒體通過調控白血病的骨髓微環境中的各種免疫細胞（T 細胞、NK 細胞和巨噬細胞等）的活化，使白血病細胞逃避免疫細胞對其的殺傷作用，從而形成免疫抑制微環境，對白血病的發生、發展、轉移和復發中起保護作用。在白血病免疫抑制微環境中，LSC 葡萄糖代謝增加和 Warburg 效應引起的乳酸生成增加，以及 LSC 消耗的氫離子增加，使微環境酸化，這有利于 LSC 的侵襲，但對免疫細胞有害。乳酸生成的增加抑制了 T 細胞分泌糖酵解產生的乳酸，導致 T 細胞胞內環境酸化，從而抑制單核細胞巨噬細胞分化[49]。此外，巨噬細胞對乳酸攝取增加激活精氨酸酶-1，從而抑制 T 細胞功能和繁殖。在酸性骨髓微環境中，樹突狀細胞的成熟和細胞因子分泌均受到抑制，細胞毒性 T 細胞的功能也受到抑制。輔助型 T（type helper, Th）細胞向 Th2 細胞的轉化，Th2 細胞通過抑制抗腫瘤 M1 巨噬細胞的成熟而有利于腫瘤的發展[49]。此外，酸性微環境會損害 NK 細胞的細胞毒性，破壞 M1 巨噬細胞產生的干擾素-γ的穩定性[49]。然而，調節性 T 細胞（regulatory T cell, Treg）主要依賴于脂質代謝，對代謝競爭的影響并不敏感。鑒于 Treg 細胞的代謝特性，使得微環境中抗腫瘤的效應性 T 細胞功能減弱，而免疫抑制的 Treg 細胞功能相對增強，有利于白血病的發展[50]。
4.3 線粒體質量控制和免疫治療的關系
在免疫細胞的活化過程中，線粒體的能量代謝機制與生物合成路徑扮演著至關重要的調控角色。腫瘤細胞一方面通過高強度的葡萄糖競爭攝取與乳酸的持續產生，形成了一個缺氧且酸性的微環境促進腫瘤生長；另一方面由于線粒體功能受損，伴隨著活性氧的過量累積，加劇了腫瘤微環境的氧化應激水平，還導致免疫細胞長期承受能量匱乏與高氧化應激的雙重壓力，進而抑制了免疫細胞的活化潛能，削弱了其腫瘤免疫監視功能。
因此，將代謝療法和免疫檢查點抑制劑（immune checkpoint blockade, ICB）結合，是目前控制腫瘤生長的一種新策略[51]。目前免疫治療的常用手段有：利用 ICB，抑制作為免疫抑制信號分子的免疫檢查點對 T 細胞的耗竭，削弱 T 細胞對腫瘤的殺傷能力，重新激活并增強 T 細胞的抗腫瘤活性，這在實體瘤及淋巴瘤的治療中展現出顯著的臨床效益[52]。腫瘤細胞有氧糖酵解的增強不僅會消耗 T 細胞所需的關鍵營養物質，從而抑制糖酵解，而且還會刺激免疫抑制途徑，如程序性死亡受體1（programmed death-1, PD1）信號，促進代謝重編程抑制糖酵解和增加脂肪酸氧化，從而增強腫瘤免疫逃避。而 ICB 抗 PD1/程序性死亡配體1（programmed death ligand 1, PDL1）能夠阻斷 PD1 信號傳導來增強 T 細胞的線粒體活性，抑制腫瘤細胞的代謝[51]。此外，還可以采用嵌合抗原受體 T 細胞（chimeric antigen receptor T-cell, CAR-T）療法，借助體外 mtDNA 編輯技術，促進 CAR-T 細胞的線粒體生物合成效率與氧化磷酸化過程，來彌補腫瘤微環境中效應 T 細胞的逐漸耗竭，以此增強免疫細胞對腫瘤的免疫應答能力。目前已將 CAR-T 療法應用于 CLL 和急性 B 淋巴細胞白血病患者的治療中，均取得了良好的預后效果[53-55]；NK 細胞免疫療法在 CLL 患者的治療中也有顯著的治療效果。除了 PD1/PDL1 外，其他代謝檢查點（如細胞毒性 T 淋巴細胞相關蛋白 4、雷帕霉素靶蛋白、轉錄激活因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1α、吲哚胺 2,3-雙加氧酶-1、乳酸脫氫酶）已被確定影響腫瘤和浸潤性免疫細胞之間對營養物質和代謝物的競爭[56-58]。因此，了解腫瘤細胞和免疫細胞的代謝重編程將有助于尋找更多的潛在藥物作用靶點，為代謝-免疫療法的臨床應用提供理論支撐。
5 小結
線粒體作為真核細胞中重要的細胞器，參與多種生物過程，包括能量代謝、細胞凋亡和免疫調節等。線粒體質量控制包括 MDV、線粒體融合/裂變和線粒體自噬的機制。線粒體質量控制對于維持線粒體和細胞的穩態和生理功能起著重要作用。而線粒體質量控制的失衡導致異常線粒體的累積和活性氧的大量生成，細胞的能量代謝紊亂，免疫細胞的免疫殺傷功能受損，最終引發白血病細胞免疫逃避和免疫抑制微環境的形成。通過深入探究各類白血病的線粒體質量調控機制，有望尋找和確定更多的白血病細胞的線粒體結構和功能上的缺陷和相應靶向治療藥物，提高抗白血病治療效果和抑制白血病的復發。目前，針對白血病細胞中線粒體的研究涵蓋了線粒體的多種代謝通路、具體的質量控制機制及其在白血病細胞中的信號轉導作用等方面，但仍顯不足。迄今為止，大部分關于線粒體質量控制的研究集中于 AML，而對其他 3 種白血病亞型的研究則相對較少。與此同時，已確定的與免疫治療相關的靶點更是寥寥無幾，因此亟需開展更多深入的研究。未來的研究將聚焦于線粒體質量控制在不同白血病亞型中的具體調控通路，以期發現更多潛在的治療靶點，從而開發出更為有效的白血病治療方案。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。