TGF-β信號(hào)通路與造血系統(tǒng)腫瘤

王 敏，王立茹

(首都醫(yī)科大學(xué) 附屬?gòu)?fù)興醫(yī)院 血液內(nèi)科， 北京 100038)

TGF-β信號(hào)通路與造血系統(tǒng)腫瘤

王 敏，王立茹*

(首都醫(yī)科大學(xué) 附屬?gòu)?fù)興醫(yī)院 血液內(nèi)科， 北京 100038)

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)是造血細(xì)胞生長(zhǎng)的負(fù)調(diào)控因子，TGF-β/SMAD信號(hào)途徑在造血系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生中起到重要的作用，TGF-β表達(dá)及受體或受體后水平缺陷都可導(dǎo)致造血細(xì)胞的惡性增殖。深入研究該信號(hào)通路對(duì)于探尋造血系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)病機(jī)制及開(kāi)發(fā)以該通路環(huán)節(jié)為靶點(diǎn)的靶向治療具有積極意義。

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β；信號(hào)通路；造血系統(tǒng)；腫瘤

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)是一類功能復(fù)雜的細(xì)胞因子，廣泛參與哺乳動(dòng)物的各種病理生理過(guò)程，包括腫瘤的發(fā)生。多種造血系統(tǒng)腫瘤疾病中存在TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)通路的異常。本文將對(duì)TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)通路及其異常與造血系統(tǒng)腫瘤的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 TGF-β超家族的組成與生物學(xué)作用

TGF-β超家族成員包括TGF-β、活化素、骨形成蛋白、Nodal、抑制素、生長(zhǎng)分化因子和抗苗勒管激素等。在哺乳動(dòng)物中已相繼克隆出TGF-β的3種亞單位，分別為TGF-β1、TGF-β2和TGF-β3，以對(duì)TGF-β1的研究最為深入。TGF-β對(duì)細(xì)胞具有廣泛的生物學(xué)作用，包括調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、分化及細(xì)胞凋亡，另外，它們?cè)诿庖弑O(jiān)督及上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化方面也起著重要的作用。

2 TGF-β的信號(hào)傳導(dǎo)

TGF-β主要經(jīng)SMAD經(jīng)典通路傳遞信號(hào)。該過(guò)程如下：細(xì)胞內(nèi)合成非活化形式的TGF-β，將其分泌至胞外，在適當(dāng)?shù)臈l件下激活，裂解釋放出活性TGF-β?；钚訲GF-β首先與其胞膜TGF-β Ⅱ型受體(TGF-β receptor type Ⅱ, TβRⅡ)相結(jié)合，再募集兩個(gè)TGF-β I型受體(TGF-β receptor type Ⅰ, TβRⅠ)，形成穩(wěn)定的配體-受體復(fù)合體，繼而激活下游的SMAD，作用于靶基因，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄。

該過(guò)程受到多種因素的調(diào)節(jié)，如TGF-β可通過(guò)上調(diào)基質(zhì)金屬蛋白酶的產(chǎn)生，激活前體TGF-β復(fù)合物，產(chǎn)生正性調(diào)節(jié)反饋環(huán)，導(dǎo)致TGF-β信號(hào)通路作用增強(qiáng)[1]。細(xì)胞吞飲泡中存在一些TGF-β信號(hào)通路的正性調(diào)節(jié)因子，如Hrs、Endofin、SARA等，Hrs可與SARA協(xié)同促進(jìn)Activin介導(dǎo)的SMAD2活化，Endofin能與SARA協(xié)同促進(jìn)R-SMAD與TβRI的結(jié)合[2]。

3 TGF-β信號(hào)通路異常與造血系統(tǒng)腫瘤

在造血系統(tǒng)腫瘤疾病中，TGF-β信號(hào)通路遭到破壞，如TGF-β表達(dá)異常、TGF-β受體缺陷、SMAD表達(dá)喪失、染色體改變形成融合蛋白與SMAD作用導(dǎo)致SMAD功能異常等，使得細(xì)胞對(duì)TGF-β產(chǎn)生耐受，逃避TGF-β的生長(zhǎng)抑制效應(yīng)。在TGF-β亞型中，TGF-β1是目前已知的作用最強(qiáng)的造血增殖負(fù)調(diào)控自泌因子。

3.1TGF-β信號(hào)通路異常與急性髓細(xì)胞白血病(acutemyeloidleukemia,AML)

3.1.1 TGF-β表達(dá)水平異常：在對(duì)AML的研究中，發(fā)現(xiàn)AML中TGF-β1表達(dá)減少，因TGF-β1可通過(guò)SMAD家族傳遞信號(hào)，調(diào)節(jié)靶基因的轉(zhuǎn)錄，抑制細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡，故認(rèn)為TGF-β1表達(dá)減少可能導(dǎo)致細(xì)胞增殖以及腫瘤進(jìn)展[3]。但也有一些研究結(jié)果顯示AML中TGF-β1表達(dá)增多，認(rèn)為白血病細(xì)胞可能通過(guò)分泌大量的TGF-β1，抑制IL-17細(xì)胞的分化及生長(zhǎng)[4]、刺激調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的產(chǎn)生[5]、減少NK細(xì)胞受體的表達(dá)進(jìn)而損傷NK細(xì)胞的活性[6]，從而抑制免疫系統(tǒng)，使得白血病細(xì)胞出現(xiàn)免疫逃避，促使AML的發(fā)生。但是TGF-β1在AML的表達(dá)水平究竟如何尚需要進(jìn)一步研究明確。

3.1.2 TGF-β受體異常：正常造血細(xì)胞中TGF-β受體表達(dá)及SMAD/非SMAD信號(hào)通路的激活依賴于干擾素同源序列結(jié)合蛋白(interferon con-sensus sequenee binding protein, ICSBP)的穩(wěn)定表達(dá)，ICSBP是干擾素調(diào)節(jié)因子家族成員之一。近期研究發(fā)現(xiàn)在急性早幼粒細(xì)胞系(HL-60)中，ICSBP的表達(dá)是缺失的，ICSBP表達(dá)缺失使得HL-60細(xì)胞TGF-β受體表達(dá)下調(diào)，TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)受抑[7]。

3.1.3 SMAD的表達(dá)或功能異常：AML中常存在SMAD的表達(dá)或功能異常，可見(jiàn)SMAD4基因發(fā)生突變，有兩種突變方式：一種是MH1結(jié)構(gòu)域發(fā)生誤義突變，導(dǎo)致SMAD4與特定DNA序列結(jié)合能力減弱，另一種是MH2結(jié)構(gòu)域發(fā)生移碼突變產(chǎn)生不成熟蛋白，不能形成SMAD復(fù)合體，使得SMAD無(wú)法向核內(nèi)轉(zhuǎn)位，從而干擾信號(hào)傳導(dǎo)。此外，在伴有t(8;21)(q22;q22)的AML來(lái)源的Kasumi-1細(xì)胞系中有著較高含量的miR-130a，阻滯了SMAD4的表達(dá)，使得TGF-β介導(dǎo)的造血負(fù)調(diào)控作用減弱[8]。

3.1.4 融合蛋白與TGF-β信號(hào)通路的相互作用：在AML患者中，M2亞型常發(fā)生t(8;21)形成AML1-ETO融合基因，AML1-ETO融合蛋白可與SMAD3發(fā)生相互作用并阻斷TGF-β1的信號(hào)傳導(dǎo)。AML M4/M5亞型常見(jiàn)11q23易位形成MLL融合蛋白，t(11;19)(q23;p13.3)易位形成的MLL-ENL融合基因和t(9;11)(p22;q23) 易位形成的MLL-AF9融合基因可激活EVI-1的轉(zhuǎn)錄，EVI-1蛋白可通過(guò)與SMAD3的MH2區(qū)域結(jié)合，阻止SMAD3結(jié)合至DNA上啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄效應(yīng)，從而阻斷TGF-β/SMAD的信號(hào)傳導(dǎo)[9]。AML中原癌基因HOXA9的表達(dá)較為普遍，HOXA9可與SMAD4形成HOXA9-SMAD4復(fù)合物，阻斷TGF-β/SMAD的信號(hào)傳導(dǎo)[10]。

3.2TGF-β信號(hào)通路異常與急性淋巴細(xì)胞白血病(acutelymphocyticleukemia，ALL)

在人T細(xì)胞急性白血病病毒I型(human T-cell leukemia virus-1, HTLV-I)感染的T細(xì)胞系中，HTLV-I編碼的病毒蛋白Tax通過(guò)NF-κB及CREB信號(hào)通路介導(dǎo)囊泡素1(caveolin-1)基因表達(dá)，caveolin-1與TβRI相結(jié)合，抑制TGF-β誘導(dǎo)的SMAD2/3磷酸化，這在T-ALL的發(fā)病中有重要作用[11]。另有研究表明，HTLV-I互補(bǔ)鏈編碼的HTLV-1 bZIP因子(HBZ)可抵抗Tax對(duì)TGF-β的抑制作用，HBZ與SMAD2/3相互作用，以P300依賴性方式增強(qiáng)TGF-β/SMAD的轉(zhuǎn)錄性應(yīng)答，誘導(dǎo)幼稚T細(xì)胞FOXP3表達(dá)，使得HTLV-1將感染的T細(xì)胞轉(zhuǎn)化為調(diào)節(jié)T細(xì)胞，促進(jìn)T-ALL細(xì)胞的增殖[12]。

3.3TGF-β信號(hào)通路異常與慢性髓細(xì)胞白血病(chronicmyeloidleukemia，CML)

CML患者血清TGF-β水平常升高，這與患者骨髓纖維化發(fā)生密切相關(guān)。約95%的CML患者體內(nèi)可檢測(cè)到特征性Ph染色體及其所產(chǎn)生的BCR/ABL融合基因，BCR/ABL融合蛋白可通過(guò)TGF-β信號(hào)通路介導(dǎo)CML的發(fā)病。BCR/ABL融合蛋白誘導(dǎo)TGF-β的產(chǎn)生，TGF-β繼而激活PI3/Akt/NF-κB/MMP9信號(hào)通路，增強(qiáng)基質(zhì)金屬蛋白酶9的產(chǎn)生，導(dǎo)致可溶性Kit配體和胞內(nèi)黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1, ICAM-1)的合成增加，進(jìn)一步動(dòng)員CML細(xì)胞進(jìn)入外周循環(huán)和使得T淋巴細(xì)胞和NK細(xì)胞免疫識(shí)別受阻。因此，BCR/ABL融合蛋白誘導(dǎo)產(chǎn)生TGF-β促進(jìn)了CML疾病進(jìn)展[13-14]。當(dāng)CML向急性期轉(zhuǎn)化時(shí)，可出現(xiàn)t(3;21)(q26;q22)平衡易位，形成AML1/EVI1融合基因，AML1/EVI1融合蛋白可募集C末端結(jié)合蛋白及組蛋白去乙酰酶從而抑制SMAD3的MH2區(qū)域，阻礙SMAD3與DNA結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)錄活性，從而中斷TGF-β信號(hào)途徑，此為CML發(fā)生急變的重要機(jī)制之一[15]。此外，阻滯TGF-β信號(hào)通路激活可減少酪氨酸激酶成員Lyn的活性，最終使得CML細(xì)胞對(duì)伊馬替尼介導(dǎo)細(xì)胞死亡的敏感性增加[16]。

3.4 TGF-β信號(hào)通路異常與其他血液腫瘤疾病

研究發(fā)現(xiàn)在慢性淋巴細(xì)胞白血病(chronic lymphocytic leukemia, CLL)和多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma, MM)患者中TGF-β的水平明顯高于正常人。SMAD4功能受抑在彌漫大B細(xì)胞淋巴瘤及濾泡性淋巴瘤中見(jiàn)報(bào)道，在這兩種常見(jiàn)的非霍奇金淋巴瘤中，序列特異性轉(zhuǎn)錄抑制子BCL6可與SMAD4相互作用，抑制SMAD4與共激活子形成復(fù)合物，從而抑制TGF-β的信號(hào)傳導(dǎo)。

4 TGF-β信號(hào)通路在造血系統(tǒng)腫瘤治療方面的研究進(jìn)展

人參皂甙Rh2對(duì)多種腫瘤細(xì)胞具有抗增殖作用，有研究發(fā)現(xiàn)Rh2通過(guò)作用于TGF-β1信號(hào)通路誘導(dǎo)早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞系(HL-60)的生長(zhǎng)停滯及分化，Rh2通過(guò)增加TGF-β1mRNA的表達(dá)，激活SMAD/FOXO3A信號(hào)通路，介導(dǎo)白血病細(xì)胞周期的G1-S轉(zhuǎn)化[17]。在CML中，BCR/ABL融合蛋白上調(diào)TGF-β的產(chǎn)生，伊馬替尼可抑制TGF-β的產(chǎn)生，有效地減少CML細(xì)胞，抑制疾病進(jìn)展[18]。人類集中核苷轉(zhuǎn)運(yùn)體3(Human concentrative nucleoside transporter-3, hCNT3)可介導(dǎo)大多數(shù)核苷類藥物的攝取及增強(qiáng)藥物的細(xì)胞毒作用。在CLL淋巴細(xì)胞樣細(xì)胞系MEC1中，全反式維甲酸(all-trans-retinoic acid, ATRA)通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)hCNT3蛋白至胞膜上增加了hCNT3相關(guān)的活性，該過(guò)程通過(guò)TGF-β1介導(dǎo)，ATRA以P38依賴的方式轉(zhuǎn)錄性激活TGF-β1，TGF-β1通過(guò)激活的ERK1/2及小GTP酶PhoA促進(jìn)hCNT3蛋白的胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)[19]。該研究結(jié)果使ATRA治療CLL成為可能，hCNT3轉(zhuǎn)運(yùn)至胞膜上使得化療藥如福達(dá)拉濱更易于進(jìn)入細(xì)胞、細(xì)胞毒性作用增強(qiáng)。

5 展望

TGF-β是造血細(xì)胞生長(zhǎng)的負(fù)調(diào)控因子，TGF-β/SMAD信號(hào)途徑在造血系統(tǒng)惡性腫瘤的發(fā)生中起到重要的作用，深入研究該通路的信號(hào)傳遞對(duì)于開(kāi)發(fā)以TGF-β信號(hào)通路中的環(huán)節(jié)為靶點(diǎn)的靶向治療具有積極意義。

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TGF-β signaling and hematopoietic malignancies

WANG Min, WANG Li-ru*

(Dept. of Hematology, Fuxing Hospital, Capital Medical University, Beijing 100038, China)

Transforming growth factor β (TGF-β) is a negative regulated cytokine for growth of hematopoietic cells. TGF-β/SMAD signaling pathway plays an important part in pathogenesis of hematopoietic malignance diseases. The deficiencies of TGF-β expression and mutations of TGF-β receptors or downstream signaling pathways can cause malignant proliferation of hematopoietic cells. To study the signaling pathway of TGF-β may attribute to the recognize of the pathogenesis of hematopoietic malignances and the development of therapy targeting at the TGF-β pathway.

TGF-β; signaling; hematopoietic; malignance

2013-05-29

2013-10-09

北京市優(yōu)秀人才培養(yǎng)項(xiàng)目(20071D0900700341)；首都醫(yī)學(xué)發(fā)展科研基金(2009-3192)

*通信作者(correspondingauthor)： wanglirumail@126.com

1001-6325(2014)03-0426-04

短篇綜述

R 733.3

A