急性早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞分化的調(diào)控機(jī)制新進(jìn)展①

于 麗 吳 靜 王 迪 肖 驍 張鳳民

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)微生物學(xué)教研室，黑龍江省感染與免疫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,哈爾濱150081)

急性早幼粒細(xì)胞白血病(Acute promyelocytic leukemia,APL)是急性髓系白血病的一個(gè)常見亞型，占急性髓系白血病的10%～15%[1]。主要表現(xiàn)為未成熟的粒細(xì)胞在發(fā)育早期分化阻滯[2]，臨床上以出血和血細(xì)胞減少為典型表現(xiàn)，嚴(yán)重者可發(fā)生彌漫性血管內(nèi)凝血及顱內(nèi)出血而致死[3]。誘導(dǎo)細(xì)胞分化是臨床治療APL的主要策略，目前存在多種誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化的方法，常用的誘導(dǎo)分化劑包括全反式維甲酸、三氧化二砷、1，25-二羥維生素D3等[4]。而誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化的機(jī)制也很復(fù)雜，深入研究影響誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化的因素及機(jī)制將有助于闡明APL的發(fā)病機(jī)理，為其治療提供新的思路。本文主要對調(diào)控APL細(xì)胞分化的分子機(jī)制進(jìn)行總結(jié)。

1 基因表達(dá)與APL細(xì)胞分化

在APL細(xì)胞中各種基因的異常表達(dá)都會直接或間接影響細(xì)胞分化。PML/RARA融合蛋白的形成是APL發(fā)生的最主要因素，降低PML/RARα融合蛋白的表達(dá)，可促進(jìn)APL細(xì)胞分化[5]；PML/RARA融合蛋白也可以調(diào)控其下游靶基因，如抑制CDKN2D、NEAT1、C/EBPβ等的表達(dá)從而抑制細(xì)胞分化[5-7]。更多基因表達(dá)與APL細(xì)胞分化的關(guān)系見表1、2。

2 自噬與APL細(xì)胞分化

自噬(Autophagy)在哺乳動物發(fā)育和分化過程中起著重要作用。與APL分化相關(guān)的物質(zhì)主要有自噬相關(guān)基因、自噬體、自噬底物等。

表1 APL細(xì)胞分化后表達(dá)上調(diào)的基因

Tab.1 Up-regulated gene expression after APL cell differentiation

NameExpressionReferenceDEFA4,HP-1,ICAM1,K6HF,PRTN3,PDI2,PENK,MYBL2,CDW52,AAD27764,CYP26A1,CAPN4,CADPS, BM040,BC002447,PSME2,DUSP6,TCIRG1,HOXB7,ITGA2B,OAS1,SH3BGRL,XP03817,CREG,FYB,MAP4K2,ACAA1,HLA-G,IL5RA,KCNC1,IFI41,PRKAR1A,ITGAM,PHTF,IFI17,BPI,FADSD6,SAT,PT-PNS1,SCYA20,SCYA14,PRKCD,PTPN22,DBI,AK3,MAFG,ADD3,MYL4,ITPK1,ITPR2,PPIF F,SUPT3H,CD68,MTMR2,PTMA,CYCL,SCD,TCF2,NIPSNAP1,1-8D,BIK,PLSCR1↑[8]HHEX↑[9]

表2 APL細(xì)胞分化后表達(dá)下調(diào)的基因

Tab.2 Down-regulated gene expression after APL cell differentiation

NameExpressionReferenceNYP,CFL1,TPS1,CDH1,CEP3,GTF2H4,ASS,TP53TG3,P-B,PCYT1B,IGFBP2,MNDA,MAP3K1,EBBP,KI-AA0266,SEMG2,PTD010,CEBPA,RAD53,20D7-FC4,POLH,SECTM1,BAI1,GABRB3,BC10,SPS2,MSF,BCL2, MYO1E,KPNB1,UST,PCYT2,SOX10,FPGT,PCDH2,LY9,INPP4A,WSX-1,PTPN3,TF (F3),PLU-1,HFL-EDDG1,ACVR1↓[8]C-MYC↓[10]PAD4↓[11]CIP2A↓[12]

自噬相關(guān)基因是自噬的主要分子組成[13]。哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn)(mammalian target of rapamycin,mTOR)信號通路是調(diào)節(jié)自噬發(fā)生的中心通路[14]，mTOR位于PI3K/Akt信號的下游，能夠激活哺乳動物自噬的關(guān)鍵調(diào)控蛋白ULK1，直接抑制自噬進(jìn)程[15,16]，從而誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化；而自噬基因Atg7靶向敲除可減少微管相關(guān)蛋白1輕鏈的形成，從而抑制APL細(xì)胞分化[17]。

自噬體為雙層膜的細(xì)胞器。WD-重復(fù)蛋白的成員與磷酸肌醇家族相互作用，形成磷脂酰肌醇3磷酸(PI3P)效應(yīng)，參與自噬體的形成[18]，PI3P依賴磷酸肌醇介導(dǎo)的自噬誘導(dǎo)細(xì)胞分化[18]。而抑制mTOR信號通路，激活A(yù)tg1-PI3KC3-Atg5依賴性自噬通路，也可促進(jìn)自噬體形成[19]。核糖核酸酶也與自噬相關(guān)，RNaseⅢ類成員DICER1為miRNA加工的關(guān)鍵酶，其高表達(dá)可激活自噬，誘導(dǎo)APL細(xì)胞向中性粒細(xì)胞分化[20]。

p62/SQSTM1為自噬底物，是支架蛋白。有文獻(xiàn)表明p62與PML-RARα融合蛋白結(jié)合調(diào)節(jié)PML-RARα融合蛋白降解和APL細(xì)胞分化[21]。

3 ROS與APL細(xì)胞分化

APL細(xì)胞的分化過程也可以通過活性氧(Reactive oxygen species，ROS)調(diào)控。過多的ROS生成或氧化的DNA損傷經(jīng)常發(fā)生在造血系統(tǒng)惡性腫瘤中[22,23]。在ROS調(diào)控的APL分化過程中，過氧化物酶(Peroxiredoxin,PrdxI)發(fā)揮重要作用，PrdxI可作為新的靶點(diǎn)，通過PrdxI/ROS軸誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化[2]。

ROS可以通過自噬調(diào)控細(xì)胞存活和死亡的信號分子。一方面，ROS可通過不同的機(jī)制包括Atg4過氧化氫酶的激活抑制mETC誘導(dǎo)自噬。另一方面，自噬可以增加腫瘤細(xì)胞的氧化應(yīng)激。高遷移率族蛋白1(High-mobility group box 1,HMGB1)是一種與氧化應(yīng)激相關(guān)的自噬傳感器，過氧化氫和HMGB1基因介導(dǎo)的氧化應(yīng)激的損傷促進(jìn)HMGB1的胞漿表達(dá)和APL細(xì)胞分化[21]。

谷胱甘肽(Glutathion,GSH)在ROS引起的細(xì)胞分化中也發(fā)揮重要作用。在細(xì)胞分化初期，ROS和GSH消耗快速增強(qiáng)，通過Nrf2/ARE通路提供GSH和其他抗氧化劑，緩沖ROS和其他親電分子，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡，從而促進(jìn)細(xì)胞分化。細(xì)胞內(nèi)ROS水平也可由MUC1異二聚體蛋白調(diào)控。MUC1含有N-末端胞亞基(muc1-n)，具有黏蛋白的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可結(jié)合在復(fù)雜的C端跨膜亞基的細(xì)胞表面(muc1-c)。靶向 muc1-c，增加細(xì)胞內(nèi)ROS，可誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化[24]。

氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子的調(diào)控可改變ROS水平誘發(fā)白血病，如Nrf2、Bach1、NF-κB、AP-1和HIF1α[25,26]。激活此類轉(zhuǎn)錄因子增加細(xì)胞內(nèi)ROS水平，可穩(wěn)定RARα蛋白[27]。而RARα蛋白的穩(wěn)定與表觀遺傳學(xué)關(guān)系密切[28]。

4 表觀遺傳學(xué)與APL細(xì)胞分化

表觀遺傳學(xué)主要包括甲基化、乙?；⒘姿峄?、泛素化、類泛素化、去乙酰化等[29]。表觀遺傳異常是癌癥、遺傳性疾病、兒科綜合征、自身免疫性疾病和衰老的因素[30]。有研究表明，表觀遺傳學(xué)與APL細(xì)胞分化相關(guān)。表3對與APL細(xì)胞分化相關(guān)的表觀遺傳機(jī)制進(jìn)行總結(jié)。

5 APL細(xì)胞分化相關(guān)的其他因素

5.1細(xì)胞因子與APL細(xì)胞分化 細(xì)胞因子是由免疫系統(tǒng)細(xì)胞產(chǎn)生的生物活性蛋白[38]。有研究表明，細(xì)胞因子與RA聯(lián)合應(yīng)用時(shí)可誘導(dǎo)APL細(xì)胞的分化。表4對與APL細(xì)胞分化相關(guān)的細(xì)胞因子進(jìn)行總結(jié)。

5.2Toll樣受體與APL細(xì)胞分化 Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)是與炎癥相關(guān)的關(guān)鍵受體家族。有研究表明，在TLR8興奮劑存在的條件下，可通過TLR8/MyD88/p38依賴方式誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化[43]。

5.3抗體誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化 目前誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化的藥物主要有全反式維甲酸、三氧化二砷等，雖然其治療效果甚好，但可引起嚴(yán)重并發(fā)癥。而基于抗體治療白血病的方法，主要是針對細(xì)胞表面因子，存在的抗體藥物基本都是抗體與化療藥物結(jié)合應(yīng)用[44]，且存在毒性，但抗體誘導(dǎo)APL細(xì)胞的分化作用至今仍未有研究。本課題組研究發(fā)現(xiàn)，全人源單克隆自身抗體因其自體性，能夠克服毒性及副作用等缺點(diǎn)，并可顯著誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化，這為開發(fā)新的治療白血病的抗體藥物，并發(fā)現(xiàn)促進(jìn)APL細(xì)胞分化的新機(jī)制提供科學(xué)依據(jù)。

表3 與APL細(xì)胞分化相關(guān)的表觀遺傳機(jī)制

Tab.3 Epigenetic mechanism associated with APL cell differentiation

EpigeneticclassificationNameAPLdifferentiationReferenceDNA methylationUNCX+[31]AcetylationBTG2RARβ2+[32][33]PhosphorylationSTAT1+[34]SumoylationSENP+[36]DeacetylationSIRT2-[37]

Note：+.Promote cell differentiation；-.Inhibit cell differentiation.

表4 與APL細(xì)胞分化相關(guān)的細(xì)胞因子

Tab.4 Cytokine associated with APL cell differentiation

CytokineWayAPL differentiationReferenceG-CSFERK/MAPK+[39]Extracellular DNA trap[40]TNF-αDIF2 promoter RNA polym-erase Ⅱ phosphorylation+[41]IL-6Extracellular DNA trap+[40]IFN-γRIP1/RIP3-[42]

Note：+.Promote cell differentiation，-.Inhibit cell differentiation.

6 結(jié)語

急性早幼粒細(xì)胞白血病已從成人最致命的急性白血病轉(zhuǎn)變?yōu)榭芍斡募膊。T導(dǎo)分化治療在白血病治療中具有重要意義。基因表達(dá)異常、自噬、氧化應(yīng)激、表觀遺傳學(xué)等在調(diào)控APL細(xì)胞分化過程中發(fā)揮重要作用。除此之外，抗體在誘導(dǎo)白血病細(xì)胞分化過程中發(fā)揮的作用也不可忽視。因此，更深入了解調(diào)控APL細(xì)胞分化的不同方式及機(jī)制，有助于開發(fā)更安全、特異的治療方法。