急性髓系白血病耐藥相關(guān)信號通路的研究進展

張 靜，何 歡，曾雪倩，王曉玲

(天津中醫(yī)藥大學，天津 301617)

據(jù)統(tǒng)計在全球范圍內(nèi)，白血病死亡率處于惡性腫瘤前十位，急性髓系白血病(acute myelocytic leukemia，AML)成人發(fā)病率最高，兒童位居第二，占兒童白血病死亡率50%以上。髓系原始細胞常惡性增殖，具有克隆進化、遺傳異質(zhì)性的特征[1]。癌細胞浸潤骨髓、外周血后，患者產(chǎn)生一系列貧血、出血、感染和骨痛等急性癥狀。目前AML臨床治療手段有造血干細胞移植，化療，放療，免疫治療，靶向藥物治療等，化療是首選方法，但隨著治療進程的不斷推進，治療耐藥性已成為臨床治療難、治療失敗的首因。因此，介導(dǎo)白血病細胞耐藥的機制研究已成為臨床關(guān)注的熱點，耐藥過程中涉及多種信號通路，本文將對AML耐藥相關(guān)信號通路的研究進展加以綜述，以期為臨床的靶向用藥的研究提供新的方向和思路。

1 NF-κB信號通路

核因子kappa B(nuclear factor kappa B，NF-κB)是一種作用廣泛的多功能轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)控機體免疫炎癥反應(yīng)、細胞增殖分化及凋亡等過程。NF-κB由NF-κB1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p65)、RelB和C-Rel 5個家族成員構(gòu)成。通常，NF-κB成員以同源或異源二聚體形式與IκB結(jié)合滯留于細胞質(zhì)中處于失活狀態(tài)。經(jīng)TNF-α、IL-1β等細胞因子受體、Toll樣受體4及抗原受體激活NF-κB經(jīng)典通路，形成p50/p65；或由CD40L、淋巴毒素β，B細胞激活因子及NF-κB配體受體激活因子激活NF-κB非經(jīng)典通路，形成p52/RelB，進入細胞核與靶基因的κB位點結(jié)合，調(diào)控靶基因的表達。該兩通路均需IκB激酶(IκB kinase，IKK)磷酸化IκB，活化釋放被IκB束縛NF-κB分子。

AML發(fā)生發(fā)展的各個階段都存在NF-κB通路異常持續(xù)性活化，與患者化療耐藥關(guān)系密切。DNA損傷激活NF-κB通路參與AML繼發(fā)性耐藥，NF-κB/p65與ADP-核糖聚合酶1(Poly ADP-ribose polymerase 1，PARP1)基因的啟動子結(jié)合促進PARP1表達，調(diào)控DNA修復(fù)過程；若敲低PARP1也降低NF-κB活性，提示NF-κB與PARP1形成正反饋環(huán)，參與癌細胞DNA損傷的修復(fù)，敲低p65或抑制NF-κB均可增強柔紅霉素對AML細胞的損傷，聯(lián)用NF-κB抑制劑BMS-345541和PARP1抑制劑奧拉帕尼進行治療，可顯著殺傷耐藥癌細胞[2]。NF-κB通路還通過調(diào)控多藥耐藥(multidrug resistance，MDR)蛋白基因轉(zhuǎn)錄活性上調(diào)其產(chǎn)物P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gP)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(multidrug resistance related protein，MRP)表達，誘導(dǎo)抗凋亡蛋白BCL2和BCL-X，凋亡抑制蛋白家族成員Survivin的過度表達，參與AML細胞的多藥耐藥。AML細胞HL-60酸性神經(jīng)酰胺酶過表達可激活NF-κB通路，上調(diào)P-gp表達，提高其對阿糖胞苷、米托蒽醌和柔紅霉素耐藥性。阿糖胞苷與TNF-a、NF-κB或BCL-2抑制劑聯(lián)合使用，可提高AML細胞對其的敏感性[3]。

2 PI3K-AKT信號通路

磷脂酰肌醇-3激酶(Phosphatidylinositol-3-kinases，PI3Ks)和其下游分子絲/蘇氨酸蛋白激酶(set-inethreonine kinase，AKT)組成的信號通路活化后，能進一步磷酸化NF-κB、mTOR、Bad、FOXOs、糖原合成酶激酶-3、Caspase 9和p21等蛋白，參與調(diào)控細胞基因轉(zhuǎn)錄、細胞周期進展、凋亡、自噬及代謝等多種功能，影響腫瘤的發(fā)生發(fā)展。高達60%的腫瘤存在該通路過度激活，極易發(fā)生基因組不穩(wěn)、無限制的增殖，腫瘤細胞代謝重編程及化療耐藥性。

在抗癌藥物作用下，癌細胞抑癌基因PTEN-9發(fā)生雜合缺失突變，激活PI3K/AKT通路，不僅上調(diào)MDR基因產(chǎn)物P-gp表達，PI3K/AKT過度激活還可活化絲裂原激活蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPK)通路/JNK-p38，誘發(fā)AML細胞產(chǎn)生耐藥性。若抑制PI3K/AKT通路可下調(diào)P-gp表達，降低AKT與mTOR磷酸化水平，增強細胞的藥敏性[4]。當AML細胞低水平表達生長因子非依賴1型轉(zhuǎn)錄抑制因子時，激活PI3K-Akt通路，上調(diào)血紅素氧合酶-1表達水平，對帕比司他產(chǎn)生耐藥。白藜蘆醇通過調(diào)控PI3K/Akt/Nrf2信號通路和MRP1的表達，可逆轉(zhuǎn)耐AML細胞HL60的阿霉素耐藥性[5]。

3 自 噬

自噬是將細胞內(nèi)受損、變性或衰老的蛋白質(zhì)以及細胞器運輸?shù)饺苊阁w進行消化降解的過程。正常生理情況下，細胞自噬利于細胞保持自穩(wěn)狀態(tài)；在應(yīng)激時，自噬防止有毒或致癌的蛋白質(zhì)、細胞器累積，抑制細胞癌變；然而腫瘤一旦形成，自噬為癌細胞提供更豐富的營養(yǎng)，促進腫瘤生長，逃避藥物或輻射損傷，產(chǎn)生耐藥性[6]。耐藥性自噬主要有熱休克轉(zhuǎn)錄因子1介導(dǎo)自噬、ROS介導(dǎo)自噬以及Met介導(dǎo)自噬三種方式。抗癌藥物與自噬抑制劑聯(lián)用可提高癌細胞對化療藥物的敏感性。

BCR-ABL融合基因及親病毒結(jié)合位點1(Ecotropic viral integration site 1，EVI1)表達蛋白可誘導(dǎo)細胞產(chǎn)生ROS，促進細胞惡性轉(zhuǎn)化、增殖和化療抵抗。EVI1既能與自噬相關(guān)基因ATG7啟動子直接結(jié)合誘導(dǎo)其表達來上調(diào)自噬，也可通過提高細胞內(nèi)ROS上調(diào)ATG7 mRNA水平增加自噬活性，提高髓系白血病細胞的耐藥性[7]。骨髓微環(huán)境(bone marrow microenvironment，BMM)處于缺氧、營養(yǎng)匱乏和化療時，易誘導(dǎo)白血病細胞產(chǎn)生自噬性耐藥。阿糖胞苷、蒽環(huán)類藥物或索拉非尼干預(yù)AML細胞時，自噬通路被激活，癌細胞發(fā)生自噬性化療耐藥，使細胞在面臨代謝或環(huán)境壓力時保持穩(wěn)態(tài)。與基質(zhì)細胞共培養(yǎng)，AML細胞自噬活性增強，ATG7表達增加，對阿糖胞苷和甲氧柔紅霉素的耐受性提高。當化療藥與ATG7抑制劑聯(lián)用時，AML細胞上調(diào)促凋亡分子PMAIP1/NOXA轉(zhuǎn)錄，促進了DNA損傷和細胞凋亡，對化療藥的敏感性增強[8]。SDF-1a-CXCR4通路是骨髓龕基質(zhì)細胞和白血病細胞之間相互作用的關(guān)鍵介質(zhì)，激活A(yù)ML細胞的CXCR4信號可增加其自噬活性，緩解其對阿糖胞苷耐藥性。靶向SDF-1a-CXCR4通路的藥物與自噬抑制劑聯(lián)用可顯著提高AML細胞對阿糖胞苷的體內(nèi)外敏感性。

4 BMP信號通路

骨形態(tài)發(fā)生蛋白(Bone Morphogenetic Proteins，BMPs)屬于轉(zhuǎn)化生長因子β(Transforming growth factor beta，TGF-β)超家族蛋白成員，有BMP2/4、BMP5/6/7/8、BMP9/10和GDF5/6/7等多種活性蛋白形式，形成同源或異源復(fù)合物與其受體結(jié)合進行信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，具有與TGF-β相反的細胞調(diào)控作用，調(diào)節(jié)干細胞增殖分化及凋亡過程。BMP經(jīng)典活化通路是指BMPs與BMPI型受體結(jié)合后，被BMPR210磷酸化，繼而磷酸化SMAD1/5/8，獲得轉(zhuǎn)錄因子活性的過程。BMP非經(jīng)典活化通路則是通過BMPs激活PI3K、APK、ERK、JUNK、p38和PKC等通路實現(xiàn)的。

急性早幼粒細胞白血病是一種經(jīng)全反式維甲酸治療后完全緩解率較高的AML，但仍有部分患者出現(xiàn)耐藥，機制可能與調(diào)控分化阻滯基因的BMP4/BMP6分子有關(guān)，當BMP4與BMPI型受體結(jié)合后，激活SMAD5信號，誘導(dǎo)癌細胞表達抗凋亡MIXL1基因參與耐藥過程，且與誘導(dǎo)耐藥的PML/RARα融合致癌基因也有關(guān)，而且異常激活BMPs通路可使BMM由正常向白血病化轉(zhuǎn)變，促進白血病干細胞(leukemic stem cells，LSC)自我更新和分化，LSC是復(fù)發(fā)和耐藥的原因之一。骨髓間充質(zhì)干細胞的形態(tài)和功能可隨AML BMM的改變而改變，間充質(zhì)細胞成骨轉(zhuǎn)化時激活BMP通路，引起結(jié)締組織生長因子、黏附分子表達的異常改變，也可促進LSC長期存活并提高ALL細胞的耐藥性[9]。

5 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt通路由多達19種以上的富含半胱氨酸分泌性糖蛋白構(gòu)成的一個大家族，進化上高度保守，調(diào)控著細胞增殖、分化、凋亡、遷移、遺傳穩(wěn)定性和干細胞更新等重要功能。Wnt通路分為經(jīng)典的依賴β-連環(huán)蛋白(β-catenin)的途徑和非經(jīng)典的不依賴β-catenin的途徑，在血液系統(tǒng)疾病中仍以經(jīng)典的Wnt通路發(fā)揮作用為主。在無Wnt配體的情況下，胞質(zhì)中的β-catenin被由APC、Axin、GSK-3β和GK1形成“β-catenin降解復(fù)合體”磷酸化，進而泛素化快速降解。入核的游離β-catenin減少，DNA轉(zhuǎn)錄被抑制。當Wnt配體激活wnt通路，β-catenin降解復(fù)合體解聚，β-catenin在胞質(zhì)中大量積累并轉(zhuǎn)位至胞核內(nèi)，與LEF/TCF家族轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合成復(fù)合體，激活Wnt下游靶基因的轉(zhuǎn)錄。因突變或外源性異常激活的Wnt通路與各類型白血病發(fā)生發(fā)展都相關(guān)。過度刺激Wnt通路可誘導(dǎo)LSC轉(zhuǎn)化，并促進LSC存活及形成耐藥性等[10]。LSCs能驅(qū)動AML的發(fā)生發(fā)展，是疾病進展、復(fù)發(fā)及耐藥的主要因素及臨床治療干預(yù)的關(guān)鍵靶點。最新研究顯示，非編碼RNA參與AML的MDR機制，并與wnt通路有交互作用。miR-29b/Sp1/FUT4軸可通過CD44異常巖藻糖基化部分激活Wnt/β-catenin通路，促進LSCs發(fā)生藥物抵抗。miR-29b上調(diào)控LSCs巖藻糖轉(zhuǎn)移酶4(Fucosyltransferases 4，F(xiàn)UT4)啟動子Sp1介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄活性，過表達Sp1促進FUT4轉(zhuǎn)錄，推動AML LSCs發(fā)展。抑制FUT4表達可顯著抑制LSCs增殖并誘導(dǎo)凋亡，增強其對化療敏感性。改變或調(diào)節(jié)CD44，miR-29b，Sp1均可影響Wnt/β-catenin通路主要蛋白的表達[11]。下調(diào)lnc RNA HOTAIRM1可增強阿糖胞苷對AML細胞的殺傷作用，與HOTAIRM1基因的表達下調(diào)顯著抑制Wnt/β-catenin通路有關(guān)；激活Wnt/β-catenin通路可提高AML細胞對阿糖胞苷的耐藥性。在AML患者中，LncRNA CRNDE上調(diào)與MDRI的表達水平呈正相關(guān)，下調(diào)CRNDE可抑制Wnt/B-catenin通路，抑制P-gp介導(dǎo)的阿霉素耐藥，進而抑制AML細胞增殖并誘導(dǎo)凋亡，增加AML細胞的藥敏性[12]。

6 Notch信號通路

Notch蛋白是一個高度保守的跨膜受體家族，有Notch1-4 4個受體和Dll1、Dll3、Dll4、jagged 1、2共5個配體，受體和配體之間相互作用激活Notch通路，觸發(fā)金屬蛋白酶介導(dǎo)的蛋白水解反應(yīng)，釋放Notch的活化形式-Notch胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(Notch intracellular domain，NICD)，NCID轉(zhuǎn)移到細胞核中形成復(fù)合物，并與特定的DNA蛋白結(jié)合，激活靶基因的轉(zhuǎn)錄。Notch通路在調(diào)控干細胞增生、分化、凋亡、黏附以及腫瘤耐藥等方面均具有重要作用。研究證實，抑制Notch通路可緩解由骨髓基質(zhì)介導(dǎo)的化療耐藥。AML患者來源的骨髓基質(zhì)細胞高表達Notch1、Jagged1以及靶基因HES1，激活A(yù)ML細胞Notch通路，促進AML細胞增殖及耐藥，可能與AKT、STAT3及NF-κB通路調(diào)控的促凋亡、抑凋亡基因表達的失衡有關(guān)。若使用Notch抑制劑GSI-IX或GSI-XII，AML細胞明顯提高了Bax/Bcl-2的比例，降低了caspase3的水平，即激活Bax/caspase3軸促進其對化療藥物的敏感性[13]。

7 MAPK信號通路

MAPK通路主要有細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal-regulated kidnase，ERK)、c-jun N末端激酶(c-jun N-terminal kidnase，JNK)及p38 3條通路，每條通路都具有高度特異性，有其獨立的功能。MAPK通路與白血病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，參與白血病細胞凋亡、耐藥、自噬、分化等功能活動。研究顯示，這些通路的異常激活或阻斷與腫瘤耐藥產(chǎn)生有關(guān)[14]。實驗表明，AML耐藥細胞中circRNA上調(diào)與MAPK通路有關(guān)[15]。AML患者中，若存在IDH2突變，則會對BCL2產(chǎn)生瘤原性依賴，即對IDH2抑制劑產(chǎn)生耐藥性，與激活MAPK通路有關(guān)。ERK抑制劑Cobimetinib和Bcl-2通路抑制劑venetoclax聯(lián)用可抑制AML細胞增殖并促進其凋亡，增加細胞藥敏性[16]。

8 小 結(jié)

白血病嚴重地危害著患者的生命健康，治療耐藥性使其治療愈發(fā)困難。目前，有關(guān)白血病的耐藥發(fā)生機制涉及多個層面，如基因突變和損傷，非編碼RNA(micorRNA、lncRNA)的調(diào)控，腫瘤耐藥相關(guān)蛋白質(zhì)(P-gp、MDR相關(guān)蛋白等)的表達，腫瘤微環(huán)境以及LSCs等均發(fā)揮著重要作用。AML耐藥相關(guān)通路涉及廣泛，各通路之間還存在著相互關(guān)聯(lián)性，錯綜復(fù)雜。PI3k/Akt/mTOR通路與NF-κB通路、自噬及Notch信號通路之間；NF-κB通路與自噬，MAPK通路及Notch通路之間，存在著交互或是線性關(guān)系，但通路之間更深層次的研究較少，如：各通路之間相互促進或抑制的具體關(guān)系；相互關(guān)聯(lián)的通路中是否存在關(guān)鍵節(jié)點，抑制或激活此關(guān)鍵節(jié)點是否可以對其他通路產(chǎn)生級聯(lián)作用；各關(guān)聯(lián)通路中是否存在著治療藥物藥效最強、副作用最小的最優(yōu)靶點。基于此，今后就耐藥相關(guān)基因突變、各信號通路、非編碼RNA等之間的關(guān)系可繼續(xù)開展深入研究，解析明確各信號通路激活的先后順序，以期對AML臨床靶向用藥及藥物的增效減毒提供參考。