γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶在急性早幼粒細(xì)胞白血病中升高的研究進(jìn)展

孟 角 隋美娟 張 卓 周 晉

急性早幼粒細(xì)胞白血病(acute promyelocyte leukemia,APL)是急性髓系白血病(acute myeloid leukemia，AML)的一種，約占AML的10%～15%，發(fā)生率約0.23/10萬。APL發(fā)生的主要分子機(jī)制是t(15；17)(q22；q12)染色體異位形成 PML-RARa融合基因，產(chǎn)生的PML-RARα蛋白導(dǎo)致細(xì)胞分化阻滯和凋亡不足[1]。我國自主研發(fā)的亞砷酸(三氧化二砷As2O3，ATO)通過降解PML-RARα蛋白誘導(dǎo)APL細(xì)胞的凋亡，起到靶向治療的作用，隨著ATO持續(xù)緩慢靜脈滴注療法的開發(fā)，為APL治療提供了一種新的治療方法[2]。盡管 APL 的治療獲得了長足進(jìn)步，目前仍存在一些尚未解決的難題，如ATO的肝臟毒性、心臟毒性、分化綜合征等不良反應(yīng)，始終貫穿在 APL 的整個(gè)治療過程中，值得思考并引起重視，其中，ATO導(dǎo)致的肝臟毒性發(fā)生率高，值得進(jìn)一步研究[3，4]。ATO導(dǎo)致肝臟毒性主要表現(xiàn)在酶學(xué)的改變，其中丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶(AST)作為肝細(xì)胞損害的標(biāo)志物已被公認(rèn)。除了AST、ALT的升高，筆者發(fā)現(xiàn)大多數(shù)情況下也伴有γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶(GGT)升高，然而目前尚未明確GGT升高的機(jī)制和意義，也未找到預(yù)測(cè)肝功能損傷的可能指標(biāo)，現(xiàn)就ATO治療APL致GGT升高可能涉及的機(jī)制和可能預(yù)測(cè)肝損傷的指標(biāo)予以綜述。

一、ATO治療APL現(xiàn)狀

20世紀(jì)90年代初，我國自主研發(fā)的ATO首次應(yīng)用于APL患者的治療中。與全反式維甲酸(ATRA)不能誘導(dǎo)分子緩解不同，ATO作為單一藥物，在大多數(shù)情況下能誘導(dǎo)分子緩解。研究證明ATO可通過誘導(dǎo)細(xì)胞分化和凋亡、降解PML-RARα、抑制腫瘤細(xì)胞增殖和抑制血管生成等多條途徑發(fā)揮抗腫瘤作用[5]。大量臨床試驗(yàn)證明ATO對(duì)各階段、各年齡段的APL患者均有顯著療效。針對(duì)ATO單藥治療APL患者，Ghavamzadeh等[6]對(duì)197例初發(fā)APL患者予以ATO單藥誘導(dǎo)+ATO，1～4個(gè)療程的鞏固治療, 完全緩解率(CR)達(dá)85.8%, 5年總生存期(OS)和無病生存期(DFS)分別為64.4%、66.7%, 證明ATO單藥誘導(dǎo)治療初發(fā)APL療效顯著。隨后Mathews等也以ATO單藥誘導(dǎo)為主要治療方案,得出了與前述臨床實(shí)驗(yàn)相似的結(jié)論, 并進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)白細(xì)胞計(jì)數(shù)<5×109/L,血小板計(jì)數(shù)>20×109/L的患者經(jīng)過ATO單藥治療后,無病生存率(EFS)、DFS和OS率均為100%。2014 年開始，美國國立綜合癌癥網(wǎng)絡(luò)(National Comprehensive Cancer Network，NCCN)指南推薦將 ATO 作為低中危 APL患者誘導(dǎo)治療的一線用藥。ATO單藥治療產(chǎn)生較高的CR與相對(duì)較長時(shí)間的緩解，使APL成為AML中最可治愈的急性白血病。目前，APL已經(jīng)進(jìn)入一種具有針對(duì)性的、基于差異治療的模式，以期獲得更好的生存。

二、ATO的肝臟毒性

肝臟是ATO的主要靶器官之一，臨床使用ATO時(shí)，肝功能異常發(fā)生率可達(dá)75%?；钚匝?ROS)的產(chǎn)生在ATO誘導(dǎo)的肝臟毒性中起著重要作用。ATO暴露于肝臟中可產(chǎn)生活性氧ROS，ROS的積累可誘導(dǎo)線粒體跨膜電位的破壞，隨后產(chǎn)生大量的ROS，釋放細(xì)胞色素C并導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[7]。針對(duì)ATO在肝臟中的代謝，研究者們對(duì)ATO治療APL的治療劑量與肝臟毒性做了相關(guān)研究，砷甲基化能力下降，肝臟出現(xiàn)短暫性損傷，數(shù)據(jù)顯示ATO治療APL第10天血清酶(ALT、AST)水平較0天明顯升高，分別升高4.57倍和3.81倍，但第20天時(shí)LAT、AST分別降至第10天的36%和46%。肝臟酶學(xué)的短暫升高和近期內(nèi)下降表明ATO的肝臟毒性是可逆的，一般停用ATO 或者加用保肝藥物后，這種肝損傷可以恢復(fù)正常[8]。研究顯示，肝臟毒性的出現(xiàn)對(duì)CR、OS、EFS、DFS等的影響差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Hao等[9]研究則證實(shí)肝損傷發(fā)生率以輕、中度為主，肝損傷主要表現(xiàn)為ALT、AST、GGT的升高，時(shí)間集中在用藥1～3周內(nèi)，第4周及以后逐漸恢復(fù)到正常水平。 誘導(dǎo)緩解治療的第1～3周是監(jiān)測(cè)的重要時(shí)期，應(yīng)高度重視，因?yàn)槠淇赡艹霈F(xiàn)肝臟毒性惡化導(dǎo)致死亡。

三、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶在APL中升高的機(jī)制

GGT是N端親核酶水解酶超家族成員的一種Ⅱ型跨膜蛋白，廣泛分布于細(xì)菌和哺乳動(dòng)物之間的胞外酶，具有多種生理功能，在谷胱甘肽(GSH)代謝中起關(guān)鍵作用。成熟的GGT是一個(gè)由L-和S-亞基組成的雜二聚體，主要由肝臟產(chǎn)生，廣泛分布于人體的許多組織中，腎臟內(nèi)最多，其次為胰腺和肝臟，胚胎期則以肝臟內(nèi)最多，在肝臟內(nèi)主要分布于肝細(xì)胞質(zhì)和肝內(nèi)膽管上皮中。正常值為3～50U/L。GGT常見的臨床意義一方面用來檢測(cè)肝臟疾病，如急性肝炎GGT中度升高；若GGT持續(xù)升高，提示病變活動(dòng)或病情惡化，肝癌時(shí)可達(dá)參考值上限的10倍以上。急性或慢性酒精性肝炎、藥物性肝炎，GGT可明顯或中度以上升高，脂肪肝時(shí)GGT亦可輕度升高。另一方面用來檢測(cè)膽道阻塞。膽道阻塞時(shí)，膽道阻塞可達(dá)正常水平的5～30倍，如原發(fā)性膽汁性肝硬化、硬化性膽管炎等。 GGT不僅是肝功能異常、膽管疾病和飲酒的良好血清標(biāo)志物，此外，它的升高也增加了其他多種疾病風(fēng)險(xiǎn)，包括心血管疾病、糖尿病、代謝綜合征等疾病[10]。

GGT還參與機(jī)體的氧化應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生大量氧自由基，影響細(xì)胞、組織和器官的結(jié)構(gòu)與功能。其中，GGT的促氧化活性可能導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，增加癌細(xì)胞突變風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)報(bào)道GGT在人類多種癌細(xì)胞中表達(dá)，其中已經(jīng)觀察到GGT在白血病、肝癌、卵巢癌、結(jié)腸癌中升高，并且經(jīng)過多種癌癥實(shí)驗(yàn)研究，GGT作為腫瘤標(biāo)志物的可能性越來越大[11]。然而GGT在ATO治療APL升高的機(jī)制尚未明確，本文針對(duì)ATO治療APL致GGT升高可能涉及的機(jī)制予以研究，總結(jié)如下。

1.γ-谷氨酰循環(huán)：指γ谷氨酰循環(huán)組織攝取氨基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制。在機(jī)體組織上，指細(xì)胞膜外側(cè)GGT催化GSH的γ谷氨酰基與膜外氨基酸結(jié)合而帶入細(xì)胞內(nèi)釋放的過程。谷氨?；鶆t重新生成GSH再進(jìn)行循環(huán)。催化上述反應(yīng)中GGT位于細(xì)胞膜上，是γ-谷氨酰循環(huán)的關(guān)鍵酶。GSH不能在大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸，GSH和半胱氨酸在胞質(zhì)和胞外空間中的濃度由高效運(yùn)轉(zhuǎn)的γ-谷氨酰循環(huán)調(diào)節(jié)，由GGT催化的胞外水解可使細(xì)胞內(nèi)半胱氨酸返回和GSH再合成[12]。這一過程還發(fā)揮了氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)、保護(hù)和調(diào)節(jié)膜氧化還原電位的作用，同時(shí)也維持細(xì)胞和細(xì)胞外間隙的生理半胱氨酸水平。正常生理?xiàng)l件下，U937細(xì)胞內(nèi)外GSH被γ-谷氨?；h(huán)有效調(diào)節(jié)，細(xì)胞外的GSH不能通過膜，不能將GSH轉(zhuǎn)運(yùn)入細(xì)胞,而是經(jīng)GGT水解后在細(xì)胞內(nèi)重新合成。既往有研究表明耐藥B淋巴細(xì)胞腫瘤細(xì)胞株在烷化劑后GGT活性增高與GSH濃度密切相關(guān)，在多種腫瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)GGT增高可能增加GSH向細(xì)胞的運(yùn)輸并伴有細(xì)胞內(nèi)GSH升高[13]。GSH 含量較高的患者出現(xiàn)耐藥的概率大于 GSH 含量較低的患者，其肝損傷發(fā)生的概率也相對(duì)較低[14]。

2.白血病細(xì)胞：研究者證實(shí)，在惡性血液病的發(fā)展中GGT起著不同的作用。GGT在白血病細(xì)胞中的水平升高[15]。應(yīng)用流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)正常人外周血單核細(xì)胞(PBMC)中GGT的表達(dá)，在未受刺激的PBMC中，28%的細(xì)胞呈GGT陽性。單核細(xì)胞表達(dá)率最高(CD14/GGT細(xì)胞：60%)。T淋巴細(xì)胞亞群也可見表達(dá)(CD3/GGT細(xì)胞：18%)，B淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞和活化細(xì)胞則為低表達(dá)(約10%)。在GSH和N-乙酰半胱氨酸(NAC)存在下，GGT細(xì)胞會(huì)迅速增加，特別是在單核細(xì)胞、B細(xì)胞和NK細(xì)胞上。免疫組化顯示GGT還存在于漿細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及毛細(xì)血管中[16]。在B、T淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等活躍免疫細(xì)胞中，GGT活性增加。幾項(xiàng)研究均證明了GGT在淋巴細(xì)胞上的表達(dá)，而且強(qiáng)調(diào)了GGT在調(diào)節(jié)T細(xì)胞活化和免疫反應(yīng)中的重要性[17]。對(duì)于單核細(xì)胞白血病，化療后GGT表達(dá)明顯下降。在白血病分型上有研究表明，GGT活性在急性髓系白血病(AML)高于急性淋巴細(xì)胞白血病(ALL)。此外發(fā)現(xiàn)白血病細(xì)胞株HL-60和K562細(xì)胞表達(dá)GGT6基因,GGT6基因位于人類17號(hào)染色體17p13.2。

3.砷劑：砷是治療人類白血病和其他實(shí)體腫瘤的一種化療藥物。此外，砷在環(huán)境中普遍存在，這種元素在地下水和植物中的積累對(duì)人類和動(dòng)物的健康都構(gòu)成威脅。各種形式的砷在環(huán)境和生物中循環(huán)，砷的毒性與無機(jī)砷有關(guān)，特別是三價(jià)砷化合物。砷中毒引起的氧化應(yīng)激增加導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷。研究表明，砷誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激與細(xì)胞內(nèi)GSH水平的變化有關(guān)，GSH在多種細(xì)胞過程中起著重要的作用，包括細(xì)胞的分化、增殖和凋亡，而GSH缺乏會(huì)導(dǎo)致與癌癥進(jìn)展有關(guān)的氧化應(yīng)激的易感性增加，GSH水平的升高提高了癌細(xì)胞抗氧化能力[18]。某些腫瘤細(xì)胞中的GSH含量通常與GSH相關(guān)酶有關(guān)，如γ-谷氨酰半胱氨酸連接酶(GCL)和GGT。研究結(jié)果表明，ATO誘導(dǎo)GSH增加的機(jī)制與GCL、GGT等GSH周轉(zhuǎn)酶有關(guān)，ATO誘導(dǎo)的GSH升高在24h后可以觀察到GCL活性增加，在72h后觀察到GGT活性增加。在胰腺癌細(xì)胞系中砷劑作用過后GGT活性增高，抑制腫瘤血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖[19]。

4.骨髓增殖分化:GGT基因以一種特定的方式在多個(gè)組織中表達(dá)，許多血細(xì)胞和它們的造血前體細(xì)胞表達(dá)GGT，GGT的表達(dá)受細(xì)胞因子、生長因子、糖皮質(zhì)激素等多種因素的調(diào)節(jié)。研究證明，GGT在造血細(xì)胞因子誘導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中具有新的作用，特別是集落刺激因子。GGT的表面定位和其活性相對(duì)較容易的測(cè)定特性，使該酶在分化的各個(gè)階段可作為正常和腫瘤淋巴樣細(xì)胞的表面標(biāo)志物。在造血生長因子刺激的白血病細(xì)胞(KG-1)中也誘導(dǎo)了GGT的活性，支持GGT在髓系細(xì)胞對(duì)造血生長因子反應(yīng)中發(fā)生細(xì)胞事件的最終作用。GGT在骨髓白三稀C4(LTC4)→白三稀D4(LTD4)中也發(fā)揮重要作用。LTD4是骨髓增殖、中性粒細(xì)胞分化所必需的，而GGT是轉(zhuǎn)化過程中的關(guān)鍵酶；GGT還是骨髓增殖分化過程中被調(diào)控的眾多酶之一。有研究報(bào)道，全反式維甲酸處理急性粒細(xì)胞白血病細(xì)胞(HL-60)和人組織細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞(U937)分化為成熟細(xì)胞的同時(shí)，也誘導(dǎo)GGT活性，表明該酶在分化過程中具有典型的調(diào)節(jié)作用。

四、巰 基

巰基化合物與機(jī)體許多機(jī)能活動(dòng)、藥物及毒物的作用以及某些疾病的發(fā)生、發(fā)展有著密切關(guān)系。根據(jù)血中巰基含量的變化可反映出機(jī)體的某些生理狀況,判斷某些疾病的嚴(yán)重性和轉(zhuǎn)歸以及作為觀察某些疾病治療效果的指標(biāo)。Quatrehomme等報(bào)道，砷迅速分布到含有巰基蛋白質(zhì)的組織器官中，如肝臟、腎臟、脾臟和腎上腺。巰基通過與金屬中心的螯合作用，迅速逆轉(zhuǎn)了砷(Ⅲ)的毒性作用[20]。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)巰基在肝臟降低使得ATO易于在肝臟積聚，誘導(dǎo)肝細(xì)胞膜損傷產(chǎn)生肝臟毒性。 巰基易與ATO結(jié)合，使ATO更易更快排至體外，在一定程度上減輕亞砷酸對(duì)肝臟的不良反應(yīng)，可能成為亞砷酸肝臟毒性預(yù)測(cè)的重要因素。

五、展 望

通過前期回顧性研究結(jié)果顯示ATO治療APL患者時(shí)，肝功能異常發(fā)生率高，治療過程中ALT和AST的升高與GGT的升高是不相關(guān)的，ALT、AST因肝細(xì)胞破壞釋放增多，而導(dǎo)致GGT升高的機(jī)制尚未見報(bào)道。本文結(jié)合GGT的產(chǎn)生、作用及分布提出ATO治療APL導(dǎo)致GGT升高可能與γ-谷氨酰循環(huán)、白血病細(xì)胞、砷劑及骨髓增殖分化等機(jī)制有關(guān)，上述可能機(jī)制尚需實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證。研究GGT升高的機(jī)制有助于探討其與肝臟毒性之間的相關(guān)性，協(xié)助預(yù)測(cè)肝臟毒性發(fā)生概率及評(píng)估肝損傷程度，以期在不抑制ATO療效的前提下降低肝臟毒性，為臨床是否預(yù)防性應(yīng)用保肝藥物提供參考，為未來ATO個(gè)體化用藥打下基礎(chǔ)。