糖酵解水平與急性髓系白血病患者誘導化療療效的相關性研究*

王 春，邱厚兵，全 靜（.瀘州市中醫(yī)醫(yī)院檢驗科，四川646000；2.西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院檢驗科，四川瀘州646000）

90年前，諾貝爾獎得主OTTO WARBURG[1]發(fā)現(xiàn)的惡性腫瘤以糖酵解的代謝方式獲取能量。2011年，HA?NA HAN等[2]在《Cell》雜志上撰文提出能量代謝重編程是腫瘤的重要特征。大量研究證實，惡性腫瘤細胞中普遍存在糖酵解途徑增強，目前的研究多集中于實體腫瘤，對血液系統(tǒng)腫瘤進行的研究較少。急性髓系白血?。ˋML）是一組骨髓造血干細胞惡性克隆增殖性疾病，AML患者預后具有高度異質(zhì)性，可根據(jù)其細胞及分子遺傳學特征將其分為預后良好、中等預后、預后不良三組[3]。然而，仍有約半數(shù)的白血病患者無法進行危險分層。有研究發(fā)現(xiàn)，動物模型中惡性增殖的白血病細胞需通過糖酵解的方式提供能量[4]。最近，JU等[5]從分子水平上發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ms樣酪氨酸激酶3內(nèi)部串聯(lián)重復基因突變可導致白血病糖酵解增強。本研究跟蹤觀察了本院收治的首診AML患者糖代謝情況，探討了初治AML患者糖代謝水平與誘導化療療效的關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2013—2017年本院收治的首次且均未合并糖尿病的AML患者69例，其中42例患者初次誘導化療未獲得緩解（NR）設為預后不良組，27例獲得完全緩解（CR）設為預后良好組。全部患者均經(jīng)臨床特點與骨髓細胞形態(tài)、細胞化學、免疫分型、細胞遺傳學、白血病相關融合基因檢測等確診，并進行FAB。

1.2 方法

1.2.1 檢測方法 于清晨8：00分別采集兩組患者空腹靜脈血3 mL，置于肝素和乙二胺四乙酸二鉀采血管內(nèi)，同時采集2管，室溫存放。肝素管以3 000 r/min離心10 min后分離血清，采用Roche生化分析儀及配套試劑檢測血清乳酸脫氫酶（LDH）、葡萄糖（GLU）和果糖胺（GSP）。乙二胺四乙酸二鉀管采用SYSMEX血液細胞分析儀及配套試劑檢測白細胞（WBC）、血紅蛋白（Hbg）和血小板計數(shù)（Plt）。采集2 mL動脈血，采用Cobas血氣分析儀及配套試劑檢測pH值。采用外周血涂片檢測外周血幼稚細胞百分比（PB），采用骨髓涂片觀察骨髓原始細胞百分比（BM）。

1.2.2 觀察指標 統(tǒng)計兩組患者初治時血清LDH、GLU、GSP水平和動脈血pH值，分析糖酵解水平與初次誘導化療療效的關系。根據(jù)糖代謝指標繪制評價AML療效的受試者工作特征（ROC）曲線，確立其最佳界定值。觀察不同核型AML患者糖代謝水平及化療緩解率的差異。

1.3 統(tǒng)計學處理 應用SPSS19.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)分析，計量資料以表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗；計數(shù)資料以率或構成比表示，組間比較采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結 果

2.1 AML患者 一般資料69例患者中男33例（47.8%），女 36例（52.2%）；年齡 24～67歲，中位年齡 47歲；FAB分型：M0型2例，M1型13例，M2型11例，M3型12例，M4型9例，M5型8例；未分型14例。見表1。

表1 AML患者一般臨床資料情況

2.2 AML患者糖代謝水平與誘導化療效果的關系預后不良組患者中男18例，女24例；年齡小于40歲11例，≥40 歲 31 例；GSP（1.72±0.38）mmol/L。預后良好組患者中男15例，女12例；年齡小于40歲9例，≥40歲18 例；GSP（1.60±0.21）mmol/L。兩組患者性別、年齡、GSP水平比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。預后不良組患者中LDH、GLU升高比例及LDH、GLU水平均明顯高于預后良好組，pH值明顯低于預后良好組，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。見表 2。

表2 AML患者糖代謝水平與誘導化療效果的關系

2.3 糖代謝指標評價AML誘導化療療效的ROC曲線以LDH、GLU、pH作為檢驗變量，AML患者化療緩解情況作為狀態(tài)變量繪制ROC曲線。見圖1。LDH、GLU評價AML療效的ROC曲線下面積均顯著大于參考線下面積，分別為0.934、0.710，差異均有統(tǒng)計學意義（P=0.000、0.003）。根據(jù)ROC曲線確立LDH的最佳臨界值為492.95 U/L，靈敏度為0.786，特異性為0.963；GLU的最佳臨界值為6.23 mmol/L，靈敏度為0.619，特異性為0.741。pH值評價AML療效的ROC曲線下面積為0.552，與參考線下面積比較，差異無統(tǒng)計學意義（P=0.555）。

圖1 糖代謝指標評價AML誘導化療療效的ROC曲線

2.4 不同核型AML患者糖代謝水平比較 69例患者中正常核型31例（44.9%），誘導化療緩解率為35.5%；染色體結構和數(shù)目異常者38例（55.1%），誘導化療緩解率為42.1%。不同核型患者LDH、GLU、GSP、pH值比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。見表 3。12 例 M3 AML患者均為表達17q21的維A酸受體融合基因的異常核型，其中LDH水平高于492.95 U/L、GLU水平高于6.23 mmol/L的M3型AML患者5例，5例患者中僅1例誘導化療獲得CR，其余4例均在短時間內(nèi)死亡。

表3 不同核型AML患者糖代謝水平比較

3 討論

1927 年，WARBURG 等[1]最早提出“Warburg效應”，即腫瘤細胞為滿足快速增殖的需要可進行代謝重編程。糖酵解是相對低效的產(chǎn)能方式，但對腫瘤細胞獲取能量至關重要，即使在氧氣充足的情況下腫瘤細胞仍偏向于采用糖酵解方式攝取并消耗GLU，而不采用可產(chǎn)生更多能量的氧化磷酸化方式。

糖酵解一方面產(chǎn)生能量，另一方面，這一過程中生成的丙酮酸、6?磷酸葡萄等可用于合成脂肪酸和核苷酸，從而調(diào)節(jié)細胞的生物合成[6]。此外，糖酵解過程產(chǎn)生的大量乳酸可刺激腫瘤細胞的浸潤和轉(zhuǎn)移，是腫瘤患者惡病質(zhì)的重要成因[7?8]。

“Warburg效應”普遍存在于各類腫瘤細胞中，被認為是腫瘤細胞的十大特征之一[2]。然而，目前對腫瘤細胞糖代謝的研究主要集中于乳腺癌[9]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤[10]、肝癌[11]等實體腫瘤，在血液腫瘤中的研究較少。

AML是血液系統(tǒng)的惡性腫瘤，臨床和生物學特征具有高度異質(zhì)性，預后個體差異大。有研究發(fā)現(xiàn)，AML細胞也表現(xiàn)出高糖酵解表型特征[12]。本研究旨在探討初治AML患者糖酵解水平與初次誘導化療療效的關系。選取近5年本院收治的未合并糖尿病的初治AML患者69例，設立誘導化療CR的患者為預后良好組，誘導化療NR的患者為預后不良組，觀察兩組患者初治時的糖代謝水平。

LDH是一種糖酵解酶，可催化乳酸脫氫生成丙酮酸，存在于機體所有組織細胞的細胞質(zhì)內(nèi)。陳敏靜等[13]發(fā)現(xiàn)，慢性粒細胞白血病患者急變時血清LDH水平升高，且白血病細胞越多，血清LDH水平越高。本研究觀察了兩組患者LDH水平，結果顯示，預后不良組患者LDH水平明顯高于預后良好組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

GLU是癌細胞能量供應的主要來源，充足的能源供給是癌細胞得以無限增殖的基礎和前提。CHEONG等[14]研究表明，聯(lián)合應用糖酵解抑制劑——2?脫氧葡萄糖和降糖藥——二甲雙胍，對多種腫瘤細胞具有較強的抗腫瘤作用。

GSP水平可反映患者最近2～3周內(nèi)的平均血糖水平。本研究結果顯示，預后不良組患者GLU水平明顯高于預后良好組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；而兩組患者GSP水平比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。腫瘤細胞在大量增殖的過程中通過糖酵解產(chǎn)生的乳酸可使局部pH值降低，而酸性環(huán)境誘發(fā)正常細胞凋亡，并進一步刺激腫瘤向周圍組織浸潤和轉(zhuǎn)移，從而降低患者生存期[7]。本研究結果顯示，預后不良組患者pH值明顯低于預后良好組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

總之，本研究結果顯示，兩組患者LDH、GLU、pH水平比較，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；為進一步明確糖代謝水平評價AML患者預后的價值，本研究繪制了ROC曲線，結果顯示，LDH、GLU評價AML療效的ROC曲線下面積分別為0.934、0.710，顯著大于參考線下面積，差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），通過此曲線發(fā)現(xiàn)，初治時LDH、GLU評價預后的最佳臨界值分別為492.95 U/L、6.23 mmol/L。XU 等[15]研究表明，LDH 水平與血液中WBC數(shù)量相關，是可用于評價腫瘤負荷情況的指標之一，該結論與本研究結果一致。而pH評價AML療效的ROC曲線下面積為0.552，與參考線下面積比較，差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），說明pH在評價AML療效方面無意義。

本研究比較了不同核型AML患者的糖代謝水平，結果顯示，正常核型患者LDH、GLU、GSP、pH值與異常核型患者比較，差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），提示糖代謝水平與核型表達無明顯相關性。而5例高糖代謝水平M3患者中僅1例誘導化療獲得CR，其余4例均在短時間內(nèi)死亡，是否提示糖代謝水平在評估M3化療療效方面具有更明顯的臨床意義，后續(xù)將繼續(xù)深入進行相關方面的臨床研究。

綜上所述，初治糖酵解水平在評價白血病患者誘導化療療效方面具有重要價值，初治時LDH水平高于492.95 U/L、GLU水平高于6.23 mmol/L可分別用于評價AML患者初次誘導化療的療效。但仍需大樣本多中心收集病例進行進一步的研究，從治療措施及基因突變著手，探討糖酵解水平與白血病患者誘導化療療效的關系。

[1]WARBURG O，WIND F，NEGELEIN E.The metabolism of tumors in the body[J].J Gen Physiol，1927，8（6）：519?530.

[2]HANAHAN D，WEINBERG RA.Hallmarks of cancer：the next genera?tion[J].Cell，2011，144（5）：646?674.

[3]VARDIMAN JW，THIELE J，ARBER DA，et al.The 2008 revision of the World Health Organization（WHO）classification of myeloid neo?plasms and acute leukemia：rationale and important changes[J].Blood，2009，114（5）：937?951.

[4]GAUTIER EL，WESTERTERP M，BHAGWAT N，et al.HDL and Glut1 inhibition reverse a hypermetabolic state in mouse models of myelopro?liferative disorders[J].J Exp Med，2013，210（2）：339?353.

[5]JU HQ，ZHAN G，HUANG A，et al.ITD mutation in FLT3 tyrosine kinase promotes Warburg effect and renders therapeutic sensitivity to glycolytic inhibition[J].Leukemia，2017，31（10）：2143?2150.

[6]VANDER HEIDEN MG，CANTLEY LC，THOMPSON CB.Understanding the warburg effect：the metabolic requirements of cell proliferation[J].Science，2009，324（5930）：1029?1033.

[7]HSUPP，SABATINIDM.Cancercellmetabolism：Warburgandbeyond[J].Cell，2008，134（5）：703?707.

[8]ESTRELLA V，CHEN T，LLOYD M，et al.Acidity generated by the tumor microenvironment drives local invasion[J].Cancer Res，2013，73（5）：1524?1535.

[9]MARTEL F，GUEDES M，KEATING E.Effect of polyphenols on glucose and lactate transport by breast cancer cells[J].Breast Cancer Res Treat，2016，157（1）：1?11.

[10]MIRANDA?GON?ALVES V，REIS RM，BALTAZAR F.Lactate trans?porters and pH regulation：potential therapeutic targets in glioblastomas[J].Curr Cancer Drug Targets，2016，16（5）：388?399.

[11]WANG M，KEOGH A，TREVES S，et al.The metabolomic profile of gamma?irradiated human hepatoma and muscle cells reveals metabolic changes consistent with the Warburg effect[J].Peer J，2016，4：e1624.

[12]BASAK NP，BANERJEE S.Mitochondrial dependency in progression of acute myeloid leukemia[J].Mitochondrion，2015，21：41?48.

[13]陳敏靜，葉瑞興，邱秀梅.慢性粒細胞白血病患者血清LDH和a?HBDH 的變化及意義[J].實用醫(yī)學雜志，2013，29（5）：842?843.

[14]CHEONG JH，PARK ES，LIANG J，et al.Dual inhibition of tumor ener?gy pathway by 2?Deoxyglucose and metformin is effective against a broad spectrum of preclinical cancer models[J].Mol Cancer Ther，2011，10（12）：2350?2362.

[15]XU J，CHEN T，LIU Y，et al.Easily manageable prognostic factors in 152 Chinese elderly acute myeloid leukemia patients：a single?center retrospective study[J].J Biomed Res，2014，28（5）：396?405.