Wnt信號(hào)通路在慢性粒細(xì)胞白血病中的作用

魏 巍，李惠民，史明霞

(昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，昆明 650032)

慢性粒細(xì)胞白血病(CML)是一種發(fā)生在早期多能造血干細(xì)胞上的惡性骨髓增生性疾病，目前仍然無法徹底治愈。最近有研究指出，在CML發(fā)生、發(fā)展過程中，在生物進(jìn)化上極為保守的Wnt信號(hào)被異常激活。本文結(jié)合文獻(xiàn)就Wnt信號(hào)通路與CML的關(guān)系作一綜述，以進(jìn)一步探討CML更有效的治療方法。

1 Wnt信號(hào)通路的生物學(xué)特性

Wnt一詞是由非洲果蠅的分節(jié)極性基因wingless和小鼠的一個(gè)原癌基因int-1兩個(gè)詞合成派生而來。Wnt蛋白家族是一個(gè)富含半胱氨酸殘基的分泌信號(hào)糖蛋白大家族，廣泛表達(dá)于多種組織，進(jìn)化上高度保守。迄今為止，至少發(fā)現(xiàn)了19個(gè)Wnt蛋白家族成員，他們通過自分泌或旁分泌得以激活，在胚胎發(fā)育過程中調(diào)節(jié)細(xì)胞的增殖、分化、遷移和死亡。

Wnt信號(hào)通路是一條在生物進(jìn)化上極為保守的通路［1］，可以分為經(jīng)典途徑和非經(jīng)典途徑，即依賴β-catenin途徑和不依賴β-catenin途徑，主要在胚胎發(fā)育過程中參與細(xì)胞類型的分化、前體細(xì)胞的繁殖、體軸的發(fā)育、細(xì)胞的不對(duì)稱分裂等，起到平衡細(xì)胞的增殖、遷移和分化作用，成年以后主要維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，維持機(jī)體各個(gè)器官、系統(tǒng)中干細(xì)胞及周圍環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡。

在未受刺激的細(xì)胞中，沒有 Wnt信號(hào)［2］，胞質(zhì)中的dishevelled(Dsh)蛋白無法將glycogen synthase kinase 3β(GSK-3β)磷酸化。當(dāng)胞質(zhì)內(nèi)新合成的βcatenin與 adenomatous polyposis coli(APC)、GSK-3β、axin、casine kinase 1(CK1)、β-TrCP/Slimb等結(jié)合而被磷酸化后，繼而被β-TrCP識(shí)別并被其泛素化，以蛋白酶體的方式迅速降解，這樣細(xì)胞中游離的β-catenin就會(huì)保持在低水平而不會(huì)過多沉積。因細(xì)胞核內(nèi)無Wnt信號(hào)的轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)錄因子家族的T-cell transcription factor/lymphoid enhancer binding factor(TCF/LEF)通過募集Groucho和/或CtBP共同抑制DNA的轉(zhuǎn)錄。Wnt信號(hào)被激活后，Wnt蛋白與胞膜上蛇根堿受體家族的7次跨膜卷曲蛋白胞外區(qū)結(jié)合，在低密度脂蛋白受體相關(guān)蛋白的協(xié)同作用下，存在于細(xì)胞質(zhì)中的Dsh蛋白被募集至胞膜下，Dsh能夠?qū)SK-3β磷酸化，致GSK-3β從axin上脫落，β-catenin不能被降解，大量游離的β-catenin在胞質(zhì)中聚集，并進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，它本身并不同DNA直接結(jié)合，它的羧基端具有轉(zhuǎn)錄活性和靶基因的結(jié)合位點(diǎn)，進(jìn)入核內(nèi)后能夠與TCF/LEF形成復(fù)合體，TCF/LEF的抑制作用被解除，由轉(zhuǎn)錄抑制劑轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)錄激活劑，特異性的啟動(dòng)激活下游靶基因(如c-myc、cyclinD1)的轉(zhuǎn)錄。

不依賴β-catenin的非經(jīng)典Wnt信號(hào)途徑，即Wnt/Ca2+/nuclear factor of activated T cells(NFAT)途徑，同樣調(diào)控著細(xì)胞的生長(zhǎng)，但起主要作用的仍是Wnt/β-catenin途徑。

2 Wnt信號(hào)與CML

大多數(shù)CML患者白血病細(xì)胞存在異常的染色體，由9、22號(hào)染色體相互易位形成，即Ph染色體，染色體易位使22號(hào)染色體上的BCR基因與9號(hào)染色體上的ABL基因融合，BCR-ABL融合基因編碼的蛋白具有酪氨酸激酶活性，可以影響細(xì)胞內(nèi)的多條信號(hào)，這些信號(hào)的過度激活會(huì)引起細(xì)胞增殖失控、凋亡受阻［3］，機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)失衡，導(dǎo)致CML的發(fā)生、發(fā)展。因此，BCR-ABL融合基因是CML特異性的致病基因，也是引起疾病的起始因素。

在正常的造血系統(tǒng)中，造血干細(xì)胞處于最高的層次，具有自我復(fù)制、更新、產(chǎn)生所有成熟血細(xì)胞的能力［4］。目前研究顯示，CML中包含著分化原始的病變細(xì)胞，其所處的層次和造血干細(xì)胞相似。機(jī)體各個(gè)系統(tǒng)的的干細(xì)胞都受Wnt信號(hào)的調(diào)控，并且Wnt信號(hào)可能作為一種保護(hù)因子維持著干細(xì)胞自我更新的狀態(tài)，避免外界有害因素的刺激而致干細(xì)胞數(shù)量減少［5］。由于CML是造血干細(xì)胞上表達(dá)BCRABL融合基因引起的血液系統(tǒng)惡性疾病，因此CML的原始病變細(xì)胞和造血干細(xì)胞一樣受Wnt信號(hào)的調(diào)控，維持著自我更新，保證其數(shù)量的恒定。

在CML急變期中，β-catenin的激活伴隨著GSK-3β 的失活［6］。Sengupta 等［7］認(rèn)為，CML 從慢性期進(jìn)展到急變期的過程中，Wnt信號(hào)通路活性明顯上調(diào)。目前的研究還不能清楚地證明，CML患者檢測(cè)不出BCR-ABL融合基因是否意味著取得完全分子學(xué)緩解或痊愈［8］。一些患者經(jīng)過伊馬替尼治療后，取得完全分子學(xué)緩解，但終止治療后，大部分患者在短期內(nèi)復(fù)發(fā)，繼續(xù)治療又獲得完全的分子學(xué)緩解，并可能更進(jìn)一步殺滅殘留的病變細(xì)胞，甚至檢測(cè)不出融合基因的表達(dá)，但并不能認(rèn)為沒有白血病細(xì)胞克隆。

一系列證據(jù)表明，慢性期CML白血病細(xì)胞的出現(xiàn)是由于正常造血干細(xì)胞表達(dá)BCR-ABL融合基因［9］。將表達(dá)BCR-ABL融合基因的造血干細(xì)胞移植到小鼠體內(nèi)，可以誘導(dǎo)出 CML，相比之下，表達(dá)BCR-ABL融合基因的造血祖細(xì)胞不能誘導(dǎo)出CML，表明慢性期CML白血病細(xì)胞起源于多能造血干細(xì)胞。在CML的原始病變細(xì)胞表面發(fā)現(xiàn)有原始造血干細(xì)胞表面標(biāo)記的表達(dá)。上述內(nèi)容表明，CML是一種干細(xì)胞疾病。

最初認(rèn)為［10］，惡性腫瘤的分子學(xué)發(fā)病機(jī)理是起源于致癌基因的異常激活，如在CML中可檢測(cè)到t(9;22)產(chǎn)生BCR-ABL融合基因，從而引起疾病的發(fā)生和進(jìn)展。CML是第一個(gè)由BCR-ABL融合基因在造血干細(xì)胞水平引起的惡性疾病。最近有研究表明［11］，CML患者體內(nèi)存在Lin-CD－34表型特征的造血干細(xì)胞，通過染色體核型分析及BCR-ABL轉(zhuǎn)錄水平的定量分析發(fā)現(xiàn)，大約1/3的CD－34細(xì)胞是白血病細(xì)胞;體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，在酪氨酸激酶抑制劑的作用下，表達(dá)CD－34的白血病細(xì)胞可以持續(xù)存活，亦說明CML中包含一部分腫瘤干細(xì)胞。最近提出的腫瘤干細(xì)胞理論認(rèn)為［12］，腫瘤干細(xì)胞是腫瘤組織中所占比例很小的一群細(xì)胞，具有很強(qiáng)的致瘤能力;不進(jìn)入細(xì)胞周期，停留在G0期;具有很強(qiáng)的DNA修復(fù)能力;高表達(dá)抗凋亡蛋白;胞膜表面高表達(dá) ATP結(jié)合盒式(ATP-binding cassette)蛋白，能夠?qū)⑺幬锉贸黾?xì)胞;并且認(rèn)為，Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑在維持腫瘤干細(xì)胞的數(shù)量及干細(xì)胞的特性方面發(fā)揮著重要作用。

Correa等［13］認(rèn)為，加速期的 CML患者易對(duì)藥物治療產(chǎn)生耐受，主要與病變細(xì)胞過度表達(dá)ABCB1有關(guān)，ABCB1屬于 ATP-binding cassette家族，是一種多藥耐藥相關(guān)蛋白，存在于細(xì)胞膜表面的一種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，以能量依賴的方式把底物(藥物)排出細(xì)胞，限制細(xì)胞內(nèi)的藥物濃度;疾病進(jìn)展過程中，Wnt/β-catenin途徑異常活躍引起ABCB1的過表達(dá)。

已有研究證明，Wnt信號(hào)通路的異常調(diào)節(jié)在CML的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用［14］。小鼠實(shí)驗(yàn)表明［10］，在CML 模型中，β-catenin 缺失會(huì)使BCR-ABL融合基因陽性的病變細(xì)胞致病能力降低。一項(xiàng)研究［15］發(fā)現(xiàn)，伊馬替尼雖然對(duì)CML慢性期患者有效，但要取得完全分子學(xué)緩解是很困難的，原因是殘留的分化原始的病變細(xì)胞不僅仍然存在，而且不斷刺激骨髓產(chǎn)生病變細(xì)胞，伊馬替尼僅可以殺滅分化較成熟的病變細(xì)胞，而對(duì)分化原始的病變細(xì)胞無作用，Wnt信號(hào)通路中β-catenin對(duì)原始病變細(xì)胞的生存和自我更新是必需的。有報(bào)道［16］指出，在惡性腫瘤及腫瘤干細(xì)胞中起重要作用的sonic hedgehog信號(hào)，通過Wnt信號(hào)下游因子β-catenin來維持CML干/祖細(xì)胞的存活和增殖。有實(shí)驗(yàn)［17］指出，一種Wnt信號(hào)通路抑制劑AV65，可以抑制CML細(xì)胞的增殖，降低CML細(xì)胞中β-catenin的表達(dá)，誘導(dǎo)其凋亡，而且AV65可以抑制原始的CML細(xì)胞β-catenin的過表達(dá)，和伊馬替尼聯(lián)合應(yīng)用可更有效地抑制CML細(xì)胞的增殖。

3 Wnt信號(hào)與CML治療

CML的傳統(tǒng)治療藥物是白消安，自從羥基脲應(yīng)用于臨床后，由于其毒性低且應(yīng)用方便，目前已代替白消安成為治療CML的主要藥物，但其維持時(shí)間短，僅能使患者的臨床癥狀和異常體征得到控制，無法達(dá)到細(xì)胞遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的完全緩解，對(duì)患者的生存期無明顯改善;干擾素作為一種天然的細(xì)胞因子，具有抑制細(xì)胞增殖、免疫調(diào)節(jié)、誘導(dǎo)分化及癌基因調(diào)控功能，成為初發(fā)CML有效的單一治療藥物，自靶向BCR-ABL融合基因的酪氨酸激酶抑制劑廣泛應(yīng)用以來，很大一部分患者在分子生物學(xué)水平上得到緩解，但仍有一小部分白血病細(xì)胞出現(xiàn)耐藥，并引起疾病復(fù)發(fā)，且目前仍無證據(jù)說明該藥能治愈CML;造血干細(xì)胞移植是一種公認(rèn)的可以治愈CML的方法，但移植物抗宿主病等移植相關(guān)危險(xiǎn)因素引起的病死率和晚期復(fù)發(fā)率使這一方法在一定程度上受限。因此，需要進(jìn)一步尋找更有效的治療方法。

有報(bào)道［18］指出，Wnt/β-catenin 信號(hào)通路控制著造血細(xì)胞的增殖、分化，Wnt信號(hào)的過度刺激引起造血干細(xì)胞的腫瘤性增殖，惡性血液腫瘤患者已經(jīng)檢測(cè)到異常的Wnt信號(hào)及相關(guān)蛋白。因此，白血病的發(fā)生與Wnt信號(hào)途徑的激活有很大關(guān)系，CML急變期存在β-catenin的異常激活，Wnt信號(hào)途徑的調(diào)節(jié)異常在CML的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。因而，靶向Wnt信號(hào)通路可能是治療腫瘤的一個(gè)方法。有研究［19］認(rèn)為，在 CML的小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)BCR-ABL(+)分化原始的病變細(xì)胞上有腫瘤壞死因子受體家族成員CD27的表達(dá)，CD27異常表達(dá)激活Wnt信號(hào)，胞核內(nèi)的β-catenin增加，致原始的病變細(xì)胞不斷增殖和分化，抑制CD27表達(dá)，會(huì)延緩疾病進(jìn)展，延長(zhǎng)患者的生存期;而且CML患者骨髓干/祖細(xì)胞上也有CD27的表達(dá)，CD27信號(hào)通過激活Wnt信號(hào)途徑促進(jìn)BCR-ABL(+)人白血病細(xì)胞的生長(zhǎng)。Gregory等［20］認(rèn)為，在酪氨酸激酶抑制劑的作用下，Wnt/Ca2+/NFAT途徑維持著Ph(+)白血病細(xì)胞的存活，針對(duì)這條信號(hào)途徑抑制其活性，并聯(lián)合酪氨酸激酶抑制劑，可以進(jìn)一步殺滅BCR-ABL(+)白血病細(xì)胞。

CML作為一種血液系統(tǒng)的惡性疾病，嚴(yán)重威脅著患者的生命，從干擾素到現(xiàn)在的酪氨酸激酶抑制劑，以及造血干細(xì)胞移植，雖然產(chǎn)生了明顯的療效，但都存在一些相應(yīng)的問題，使疾病不能完全治愈。從Wnt信號(hào)通路入手，抑制其活性，并聯(lián)合應(yīng)用酪氨酸激酶抑制劑可能控制疾病發(fā)生及進(jìn)展［21］，根除耐藥及引起疾病復(fù)發(fā)的腫瘤干細(xì)胞，進(jìn)而治愈CML。對(duì)Wnt信號(hào)途徑的研究仍在研究中，有望成為CML治療的方向。

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