Wnt/β-catenin 在成人急性白血病中的表達及相關性研究

李燕 楊濤 楊潔 羅建民 郝洪嶺 王素云 李杰 袁軍 王瑞倉 陳華

白血病是造血系統的惡性克隆性疾病，是多種因素及多種信號轉導參與、發生的復雜的過程。在我國的白血病發病幾率在各種腫瘤中占第6 位。白血病患者往往會出現不同程度的貧血、出血、感染、發熱，同時患者也會出現肝、脾、淋巴結的腫大和骨骼疼痛。在白血病患者中，成人急性白血病患者較多，同時造成成人急性白血病的病因較多，其中有病毒因素、化學因素、放射因素以及遺傳因素等。由于成人急性白血病的特點，起病急、預后差，如果沒有對患者采取及時積極有效的合理的措施對患者進行治療，極有可能對患者各重要臟器功能造成重大影響，甚至危及生命。在以往的對成人急性白血病的研究中我們發現，Wnt/β-catenin 通道在成人急性白血病的發病以及發展過程中有著重要意義及相關性。Wnt/β-catenin 通道在成人急性白血病中的表達異常，往往會對成人急性白血病患者的白血病細胞造成較大影響，從而導致患者發生白血病相關癥狀并且導致癥狀的發展。文章從Wnt/βcatenin 與成人急性白血病之間的關系入手，討論了在成人急性白血病患者發病過程中的Wnt/β-catenin 表達以及相關性。

1 Wnt/β-catenin 的相關概念

Wnt 信號通道是因為啟動了Wnt 蛋白而得名的，這一信號通道主要包括3 條細胞內信號傳導通道:(1)Wnt 經典信號轉導通路，即Wnt/β-catenin 信號轉導通道;(2)Wnt-ca2 +途徑;(3)Wnt 細胞平面極化途徑，也就是JNK 信號途徑。目前研究比較多的是Wnt經典信號轉導途徑。也就是Wnt/β-catenin 信號轉導通道。Wnt 信號轉導通道對正常胚胎發育有非常重要的作用，Wnt/β-catenin 這一信號通道的激活，對于維持多種組織中的干細胞的穩定增殖等方面起著至關重要的作用，已經在人類胚胎干細胞、腸道干細胞、造血干細胞、皮膚干細胞、神經干細胞等中觀察到Wnt/βcatenin 信號轉導通道具有維持干細胞自我更新的作用，同時這一通路具有也抑制細胞分化的作用，促進特定細胞增殖。從而認為Wnt 信號轉導通道在惡性腫瘤的發病過程中發揮著重要作用，在許多惡性腫瘤組織細胞中都發現了Wnt 通路的異常表達，如肺癌、大腸癌、乳腺癌，惡性黑素瘤等，并認為Wnt/β-catenin 信號轉導通道參與了腫瘤發生發展的機制，涉及了信號轉導、細胞周期、細胞增殖、凋亡以及細胞黏附等多個生理過程。除此之外，我們發現Wnt 蛋白在其他各類組織細胞中也有表達，作為Wnt 信號傳導通道中的起始蛋白和細胞信號轉導中非常重要的信號傳導分子，共同調控各種組織細胞的增殖、分化、遷移、凋亡重要的等生命活動［1］。

研究表明過度表達的β-catenin 因子作為Wnt/βcatenin 信號傳導通道中的重要轉錄因子之一，在腫瘤發生發展中起到極其關鍵的作用［2］。鄒外一等［3］認為，β-catenin 是一種原癌基因，同時這種原癌基因擁有著較多種功能的細胞骨架蛋白，并且能夠與E-鈣黏蛋白相互作用，從而使同種類型的細胞進行黏附，并且能夠在患者的腫瘤轉移以及對患者進行侵襲的過程中起到重要作用。同時也能夠作為Wnt/β-catenin 細胞之間信號傳遞的一種傳導通路，通過這種方式能夠讓一種重要的信號分子參與到細胞的異常增殖的過程中，從而導致患者腫瘤的形成。在正常人體中的βcatenin 表達往往會在細胞膜上，行使一種細胞之間的黏附作用。對于成人急性白血病患者而言，能夠通過β-catenin 的異常表達，導致患者出現腫瘤細胞核內的胞漿發生表達異常的情況，同時這種表達也能夠參與到細胞的異常增殖過程中，并且通過使細胞的異常增殖，導致在患者腫瘤的發展。當β-catenin 基因不論是發生特異的突變還是是發生異常降解受阻時，那么細胞質內的β-catenin 基因會導致高表達的情況，使其酪氨酸磷酸化后，便和鈣黏蛋白-catenin 復合體解離，然后進入細胞核內，它作為信號傳導分子，通過Wnt 傳導通路使下游c-myc 等基因異常激活，并發生一些列的信號轉導活動，進而促進細胞的惡性轉化與腫瘤的產生。目前研究wnt/β-catenin 信號傳導通道在多種惡性血液病的發生發展中有重要的促進作用，并且βcatenin 異常高表達與急性髓性白血病的低緩解率、預后較差緊密關聯。

在很多的惡性血液腫瘤中，如急性白血病、多發性骨髓瘤、慢性髓細胞白血病、急性淋巴細胞白血病等均發現了Wnt/β-catenin 通道的異常激活的現象。這一通路對腫瘤細胞具有重要的促進增殖作用［4］。尤其對于成人急性白血病患者而言，Wnt/β-catenin 的表達也會在疾病的發生以及疾病發展過程中起到重要的作用。研究表明Wnts 蛋白是一系列含量豐富的半胱氨酸殘基的分泌性糖蛋白的總稱，具有高度保守的特點，而且發現約有19 種Wnt 蛋白成員存在于人和鼠類的組織細胞里［4］。它的長度350 ～380 個氨基酸，能夠與細胞表面受體卷曲蛋白(frizzled，FZ)結合在一起，并同時結合低密度脂蛋白受體相關蛋白(LRP5/6)家族，這兩種重要的相關蛋白同時結合Wnt 蛋白，一起發揮作用，啟動了Wnt 通道［5］。淋巴樣增強因子(lymphoid enhancer factor，LEF)/T 細胞因子(T-cell factor，TCF)作為一個重要的信號轉錄因子，被認為是Wnt/β-catenin 通道的下游轉錄因子之一。即β-catenin 因子進入細胞核后，然后與細胞因子TCF 上的高遷移族(high mobilitygroup，HMG)盒和轉錄因子LEF 緊密結合，并和細胞內的其他轉錄因子共同作用而解除LEF/TCF因子的抑制作用，使β-catenin 因子高表達，從而特異地啟動并且激活眾多相關下游靶基因的轉錄，并進一步調控細胞的增殖、分化等。

2 Wnt/β-catenin 在成人急性白血病患者中的表達

目前研究發現β-catenin 因子在一些實體腫瘤的細胞中的細胞核內的異常定位及高表達與惡性腫瘤細胞的增殖、分化、黏附、轉移等密切關聯［6］。它的作用機制在實體腫瘤中(如結腸癌、肝癌、黑色素瘤等)得到了廣泛研究。我們發現β-catenin 的異常高表達及其Wnt/β-catenin 通道的異常激活與實體腫瘤的發病有密切聯系［7－9］。但是β-catenin 因子在惡性血液腫瘤細胞中異常表達情況的相關研究較少，有些研究也證實了Wnt 信號通道參與了造血細胞的發育、分化、增殖等過程［10］。因此，我們認為惡性血液腫瘤細胞中可能存在β-catenin 因子的異常定位及異常高表達，并且存在Wn 信號通道的異常激活。Wn 信號通道的激活在造血干細胞的生長發育中也起到非常重要的作用［11］。因此推測在白血病中可能也有β-catenin 的異常表達。

在鄒外一等［3］的研究中我們發現急性粒細胞白血病細胞株、急性T 淋巴母細胞白病細胞株以及彌散性大B 細胞淋巴瘤的細胞株都會存在有β-catenin 表達豐富的情況，但β-catenin 蛋白在慢粒急變細胞細胞株以及Burkiit 淋巴瘤細胞細胞株的表達較好。通過這種情況我們可以發現β-catenin 和TCF 在失活的狀態下能夠明顯的抑制急性T 淋巴母細胞白病細胞株的克隆增殖以及分化。而王韞秀等［12］的研究也證明了這一點。同時對于成人急性白血病患者而言，白血病細胞中的β-catenin 蛋白發生增多的情況極有可能是由于出現了在Wnt/β-catenin 通道上表達出現了異常。在急性髓系白血病中發現了β-catenin 及cyclin D1 轉錄水平的表達，胞漿內異常高表達的β-catenin因子可能轉移至細胞核內，發生異常定位，通過一系列其他轉導因子的協同作用，進而促進了此通道下游靶基因cyclinD1 的表達，從而導致細胞的異常調控，并參與調節了細胞的異常增殖與分化。加速了細胞從G1期向S 期的進展。我們認為β-catenin 因子在急性髓系白血病細胞中轉錄水平的增高，進而使其蛋白水平也同時增高，幫助我們進一步揭示β-catenin 因子在急性髓系白血病發病機制中的作用。

國內對4 種血液腫瘤細胞株進行研究，結果表明Wnt 異常信號的激活可能在Jurkat、Thp-1 這兩種血液腫瘤細胞株的發生、發展中起到重要的作用［13］。Jurkat、Thp-1 細胞株的細胞核中有β-catenin 的表達，而在細胞膜及細胞漿中均未發現表達。而Daudi、K562 這兩種細胞株的細胞膜、細胞漿中均發現有βcatenin 基因的表達，但在細胞核中卻沒有β-catenin 的表達。從而認為在前兩種血液腫瘤細胞株中，β-catenin 基因在細胞核中有異常高表達，并通過特定的信號轉導因子等的共同作用，使β-catenin 在細胞漿內過度聚集導致過表達，從而使細胞異常調節、并發生異常定位，進一步引起的下游靶基因的轉錄而導致血液腫瘤發生。牛長春［14］的研究表明，β-catenin 蛋白質數量若沒有在正常的范圍內，均會影響到正常細胞的凋亡，導致出現骨髓以及其他的造血組織中大量的白血病增殖并且積累，出現成人急性白血病的情況。

據研究表明，在一些急性白血病細胞株中，檢測到了β-catenin 基因的異常高表達，并進一步說明了βcatenin 因子可能在急性白血病細胞中異常激活了Wnt/β-catenin 通道，從而引起急性白血病的發生發展等［15］。

而另一份研究證實，Wnt 基因可以廣泛地表達在多種組織中，且具有高度的保守性，Wnt 信號一般不表達在正常的成熟細胞中，而表達在早期的細胞如干、祖細胞或腫瘤細胞中［16］。在Wnt 這一家族中，發現有Wnt1、Wnt2b、Wnt3a、Wnt5a 及Wnt10b 等因子與血液系統關系最為緊密。這些Wnt 家族中的重要家族成員，大部分可能具有癌基因的作用，如在泌尿腫瘤細胞株、白血病細胞株等中發現有異常高表達的情況。其中認為Wnt5a 是Wnt 蛋白家族中至關重要的成員之一，它不僅參與了胚胎的發育過程，而且對細胞增殖、分化調控等生理過程有很重要的影響。另一份研究發現，Wnt5a 基因極其特殊，它既可能起到癌基因的作用，又可能起到抑癌基因的作用［16］。在急性淋巴細胞白血病細胞株Jurkat 中Wnt5a 基因有高表達的現象，而在髓系白血病細胞株中，Wnt5a 基因的表達水平普遍較低。在髓系白血病細胞株中，如K562 及HL-60這兩種細胞株中并沒有檢測到Wnt5a 基因的表達，即有表達缺失，因此可以得出結論，Wnt5a 的低表達或表達缺失與髓系白血病的發病可能密切相關。那么Wnt5a 可能在髓系白血病中有抑癌基因的作用，并進一步參與了急性髓系白血病的發生、發展。

目前研究已經證實，Wnt5a 不僅可以激活Wnt/βcatenin 信號傳導通道，又能夠激活Wnt/Ca2+信號傳導通道，但是Wt5a/Ca2+信號傳導通道的研究目前不太清楚，存在很多的爭議，如Wnt5a 基因是否可以進一步釋放Ca2+離子、Wnt5a 因子是否可以下調β-catenin 表達等。所以，Wnt5a 在不同的惡性腫瘤細胞中有不同的表達及其作用。我們研究發現在惡性血液病中，除了急性T 淋巴細胞白血病以外，Wnt5a 基因表達降低或是缺失，而在非惡性血液病中有廣泛的表達。所以Wnt5a 基因在不同的惡性血液病中的發揮著不同的作用機制，通過不同的傳導通路起作用，其確切的作用機制值得深入研究。

在髓細胞白血病細胞株中Wnt5a 基因大部分表達缺失，而外源性Wnt5a 還能夠激活K562 細胞株的Wnt5a/Ca2+傳導通道，誘導K562 細胞株向成熟的單核細胞分化。但是外源性Wnt5a 基因與K562 細胞W nt/β-catenin 作用關系不明確，需要進一步研究并深入探討。

3 Wnt/β-catenin 與成人急性白血病的關聯性

成人急性白血病是我國一種較為常見的血液惡性腫瘤，主要是由于克隆性的白血病細胞因增殖失控以及分化障礙和凋亡受阻等情況，在患者的骨髓中以及其他的造血組織中大量的增殖并且積累，同時浸潤到患者的其他組織以及器官，并對患者的正常造血造成了抑制。急性白血病的發病機制是通過一系列特異的信號轉導因子及其一些特定的轉錄因子的激活，使一些特定的信號通道異常激活導致白血病的發生。因此找到并研究成人急性白血病的相關發病機制就顯得尤為重要。Wnt/β-catenin 通道是在Wnt 通路中研究的較為清楚的路徑，它和眾多的實體瘤中的發生、發展密切相關。最近國內外的相關報道，Wnt/β-catenin 通道可能參與了惡性血液病的發病，尤其是在成人急性白血病的發病機制中起到了重要作用［16－18］。

眾所周知，白血病的發病機制非常復雜，需要腫瘤細胞內的多種信號傳導因子的共同參與，并且通過眾多的不同的基因轉錄調控等活動，然后異常激活一些特定的信號通道。研究發現Wnt/β-catenin 通路中的一些信號轉導因子的異常與白血病的發病密切相關［18］。一般在正常生理狀態下，機體組織內的Wnt/β-catenin 通道是處于靜止狀態，基本沒有Wnt 信號，而腫瘤發生時，機體內的信號轉導因子等會異常激活Wnt/β-catenin 這一通道，并導致β-catenin 因子的過度積累、聚集，進而進入細胞核內，異常激活Wnt/β-catenin 通道，并進一步調控靶基因的轉錄，從而最終導致腫瘤的發生。我們發現Wnt 信號傳導通道主要由經典的傳導通道與非經典的傳導通道組成，經典的Wnt信號傳導通道，指的就是Wnt/β-catenin 傳導途徑，在此通道中，我們知道β-catenin 因子是非常重要的組成部分，如果機體組織內出現β-catenin 因子的表達異常增高，一般會導致惡性腫瘤的發生。非經典Wnt 信號傳導通道一般有9 條傳導通道，在非經典的Wnt 信號傳導通道中，Wnt/Ca2+信號傳導通道是最主要的，是由Wnt5a 及Wnt11b 來啟動，此傳導通道一般是不依賴于β-catenin 因子的作用，也是一個非常復雜的信號傳導網絡系統。

而對于成人急性白血病患者而言，王慧涵等［17］研究顯示，Wnt/β-catenin 通路對于HSC 的自我更新有著極高的重要性，同時Wnt/β-catenin 通路發生失控也很有可能是白血病干細胞發生的一個潛在機制。比較經典的Wnt 信號通道通過信號轉導、轉錄等一系列活動，激活了因子β-catenin ，并且激活了下游的相關靶基因而發揮作用，據研究，相關的靶基因有c-myc、CCND1、MMP-7 和WISPI 等，這些相關基因參與了相關腫瘤的形成與發展［18－20］。李招權等［21］的研究表明，在成人急性白血病患者發病過程中，最主要經歷的發病時期為急性變期，在患者急性變期中，β-catenin 在患者的粒-巨噬系統前體祖細胞中的表達呈現出一種明顯的增加趨勢，而李增軍等［22］研究發現，β-catenin的異常高表達可能是CML(慢性粒細胞白血病)急性變中的重要機制之一。實時定量PCR 檢測了bcr/abl的表達，發現在急性變期的細胞株中bcr/abl 基因呈現高表達現象。進一步對β-catenin 及bcr/abl 基因的表達量進行軟件分析，結論是β-catenin 及bcr/abl 基因之間存在一定的相關性。結論為β-catenin 與bcr/abl可能在CML 急性變中起協同作用，共同參與白血病的急性變。例如在麥玉潔［23］的研究中發現，Notch 以及sonic hedgehog 等信號的傳導通路，同時對于Flt-3 信號的異常強化也能夠將wnt 通路進行激活，同時將βcatenin 通路進行相應的穩定。但若Flt-3 信號發生了突變，也會導致β-catenin 信號的表達發生增強，同時會影響到信號下游的一些生物學相關活動。

經典Wnt 的通道激活的結果就是引發細胞核中β-catenin 的聚集，最終使β-catenin 與TCF/LEF 結合而激活TCF/LEF 的轉錄［24］，目前研究發現Wnt/βcatenin 通道的異常激活和許多惡性腫瘤的發生發展密切相關，常見于白血病、結腸癌、乳腺癌、前列腺癌、直腸癌、多發性骨髓瘤、肝癌等，這些腫瘤中均發現異常的Wnt/β-catenin 通道。由此可見，成人急性白血病的來源主要是由于白血病干細胞引起的，同時對于白血病干細胞而言，會有著和正常造血干細胞相似的分化增殖以及自我更新能力，但是白血病干細胞又有其自身獨特的細胞以及分子生物學的相關特點。從理論上而言，白血病干細胞是一種正常干細胞不正常擴增導致的，而Wnt/β-catenin 通路正是白血病干細胞能夠產生以及增殖發展的重要因素之一。由此可見Wnt/β-catenin 與成人急性白血病有著極為重要的相關性，Wnt/β-catenin 就是成人急性白血病發生的主要條件。

惡性腫瘤一直困擾著人類的生產和生活，隨著惡性腫瘤發病率的逐年遞增，它的治療問題引起了人們的廣泛重視。成人急性白血病在惡性血液病中較為常見，同時也會對患者各臟器造成極大的危害，甚至威脅到患者的生命。我們知道腫瘤細胞具有自我更新和多向分化等一系列干細胞特點，進而造成了腫瘤細胞轉移、復發、耐藥等一些列情況的出現。如何抑制腫瘤細胞干細胞特性，從而消滅腫瘤干細胞，進而治愈腫瘤，人們做了大量的研究。研究發現，Wnt 信號轉導途徑在維持腫瘤干細胞的干細胞特性方面有著重要作用，不僅在實體瘤中起到了至關重要的作用，而且近些年的研究表明在惡性血液病中，Wnt 信號轉導通道可能在血液腫瘤中的發生發展、增殖、分化、轉移等起到的關鍵作用［24］，故Wnt 信號轉導通道可能會成為針對腫瘤細胞治療的新靶點，為惡性腫瘤的治療提供了嶄新的前景。

本文通過對Wnt/β-catenin 通路的概念以及特點進行了分析，討論了對于成人急性白血病患者而言，Wnt/β-catenin 是如何表達的，一并討論了Wnt/β-catenin 通路與急性白血病發生、發展之間的關系，對于急性白血病的發病機制的進一步了解，并進行靶向治療以及疾病的預防都有非常重要意義。綜上，白血病作為一種遺傳異質性惡性腫瘤，它的惡性增殖可以因多種生存信號傳導，并同時抑制白血病細胞中異常活化的Wnt /β-catenin 等多種信號具有潛在的靶向治療前景［25］。

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