錢 麗 綜述,曾 云 審校
(昆明醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院血液科/云南省血液病研究中心,昆明 650032)作者簡介:錢麗(1992-),在讀碩士,主要從事血液系統(tǒng)疾病的研究。 △ 通信作者,E-mail:zengyun_fyy@sina.com.cn。
慢性髓性白血病(chronic myelogenous leukemia,CML)是一種以髓系增生為主的造血干細胞惡性疾病,占成人白血病的15%,全球年發(fā)病率約為(1.6~2.0)/10萬[1];而在我國CML年發(fā)病率已由20世紀80年代的0.36/10萬發(fā)展至近年的(0.39~0.55)/10萬[2]。CML在臨床上分為慢性期、加速期和急變期,當病程發(fā)展到加速期和急變期,病情往往難以控制。BCR-ABL融合基因的形成是該病的分子學基礎,其表達的相應融合蛋白BCR-ABL(特別是P210蛋白)具有超乎正常的酪氨酸激酶活性,可通過誘導多方位的信號轉(zhuǎn)導通路異常,干擾造血干/祖細胞一系列細胞的增殖和凋亡。而隨著酪氨酸激酶抑制劑(TKI)的臨床應用,尤其是第一代TKI伊馬替尼的問世,使CML患者的緩解率和長期生存率得到很大提高。相關數(shù)據(jù)表明,伊馬替尼作為一線治療藥物,使CML患者的10年生存率達85%~90%[3]。但臨床仍有部分患者出現(xiàn)對該藥原發(fā)或繼發(fā)的耐藥,治療效果不佳,特別是急變期患者。國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn),CML的發(fā)生、發(fā)展及耐藥的產(chǎn)生,往往伴隨著BCR-ABL下游信號傳導通路的異常?,F(xiàn)將近年來研究較熱的Janus激酶(Janus Kinase,JAK)/信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription,STAT)、Hedgehog、Notch等信號通路與CML關系的相關研究綜述如下。
JAK/STAT信號通路是眾多細胞因子信號轉(zhuǎn)導的共同途徑,可使特異性靶細胞上基因表達快速改變,廣泛參與細胞增殖、分化、凋亡以及炎癥等過程; JAK家族是一類非受體型酪氨酸激酶,包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2,受BCR-ABL、細胞因子(如生長因子)激活后發(fā)生磷酸化,作用于STAT蛋白[4]。目前針對JAK2的靶向治療早已成為研究熱點。LUNDBERG等[5]研究證實,JAK2/STAT信號通路在髓系祖細胞及紅細胞生成過程中有促進或調(diào)節(jié)細胞增殖、凋亡的作用。王蜀燕等[6]利用基因芯片雜交技術,在人慢性髓系白血病細胞(K562細胞)中檢測到STAT5的固有激活,且STAT5固有結(jié)合于其特異性結(jié)合位點;而將顯性失活的STAT5轉(zhuǎn)染于K562細胞,檢測到該位點的結(jié)合活性顯著受抑制,隨之K562細胞的增殖受限,提示JAK2/STAT5通路可影響K562細胞的轉(zhuǎn)化,參與CML的發(fā)生。YE等[7]利用STAT基因缺陷小鼠模型,證實JAK2/STAT的缺失,使鼠的CML樣疾病出現(xiàn)誘導和維持障礙;在表達BCR-ABL的慢性髓系白血病干細胞(CML-LSC)和CML患者CD34+細胞中,使用伊馬替尼抑制BCR-ABL激酶活性,通過級聯(lián)反應STAT5通路受到抑制,從而細胞增殖也出現(xiàn)一定程度的抑制。證明對CML患者而言,JAK2/STAT5通路的活化參與了疾病的發(fā)生。
Hedgehog蛋白是一種分泌性的信號蛋白,主要由Sonic hedgehog(Shh)基因編碼產(chǎn)生,參與控制細胞增殖、調(diào)節(jié)不同類型細胞分化以及保持成體干細胞自穩(wěn)態(tài),其傳遞過程受靶細胞膜上兩種受體Patched(Ptc)和Smoothened(Smo)的控制[8]。該通路的異常活化與包括CML在內(nèi)的血液腫瘤的發(fā)生相關,并參與了正常造血干細胞(HSC)的損傷[9]。Smo作為一種跨膜蛋白,是Hedgehog信號向細胞膜內(nèi)傳遞所必需的受體[8]。SEKE ETET等[10]利用Smo缺陷小鼠,發(fā)現(xiàn)Smo的缺失對白血病干細胞(LSC)的分化并無顯著影響,但可抑制其再生,降低CML的發(fā)生率;而激活Smo則可增加LSC的數(shù)量并加速CML疾病的進展。PIMENTAL等[11]用Smo抑制劑環(huán)靶明(cyclopamine)治療CML小鼠時,發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)CML-LSC數(shù)量明顯減少,且生存期得到延長;用環(huán)靶明處理伊馬替尼耐藥的CML-LSC后,可檢測到CML-LSC克隆能力降低??梢姡种艸edgehog信號通路不僅可清除CML-LSC從而減少CML的發(fā)生、減緩CML病程的進展,對克服伊馬替尼耐藥性也有一定的作用。
Notch信號通路是一個高度保守的信號通路,可調(diào)節(jié)正常造血干細胞(HSC)的分化、增殖和凋亡,維持HSC的特性[12]。有觀點認為,有效活化的Notch信號與骨髓微環(huán)境一起參與調(diào)控HCS和LSC,可能抑制HSC自我更新,相反促進LSC的自我更新和增殖,參與白血病的發(fā)病和疾病進展[13-14]。STIER等[15]研究發(fā)現(xiàn),CML-LSCs中存在Notch1和Notch2表達上調(diào)和Notch信號通路的異常活化。YIN等[16]在K562細胞中同樣檢測到了Notch信號通路的異常活化,且在CML病程中,活化的Notch信號可影響K562細胞分化,而激活Notch信號的同時,其中間產(chǎn)物亦可共同作用于K562細胞,引起細胞凋亡,過度表達活化形式的Notch1和Notch2則可抑制K562細胞的增殖。付偉[17]通過對基因芯片分析和體外實驗驗證后發(fā)現(xiàn),Notch信號相關基因表達與CML存在關聯(lián),在伊馬替尼耐藥CML細胞中表達較高,同時在CML不同病程階段表達水平也不同,加速期、急變期及復發(fā)患者中表達較高。進一步證實Notch信號通路與CML的發(fā)生發(fā)展及伊馬替尼耐藥有關。由此可見,該通路與CML的發(fā)生發(fā)展密切相關,與伊馬替尼耐藥也有一定關聯(lián)。同時該研究者在伊馬替尼處理的CML細胞中檢測到Notch信號表達的變化,提出伊馬替尼可能通過調(diào)控BCR-ABL酪氨酸激酶活性來調(diào)控Notch信號,為CML伊馬替尼耐藥機制的研究指出了新的方向。
Wnt/β-catenin信號通路是Wnt通路中最重要且研究最為深入的部分。β-catenin是一種細胞骨架蛋白,作為Wnt通路中重要的信號傳遞因子,參與調(diào)節(jié)細胞的生長、增殖和細胞間的黏附,與血液系統(tǒng)惡性疾病的發(fā)生密切相關[18]。ZHAO等[19]通過建立造血系統(tǒng)中缺乏β-catenin的小鼠模型,發(fā)現(xiàn)β-catenin的缺失使小鼠向CML轉(zhuǎn)化的能力顯著減弱,且這些小鼠形成的HSC在長期生長和維持中存在缺陷。JAMIESON等[20]證實Wnt/β-catenin信號通路的激活,可促進CML-LSCs的自我更新和分化為白血病細胞的潛能,并參與了在CML的急性變及伊馬替尼的耐藥的發(fā)生。HEIDEL等[21]研究顯示,β-catenin在急變期患者體內(nèi)的表達量隨著BCR-ABL基因的擴增而增高,藥物或其他基因抑制β-catenin表達能夠明顯降低CML的耐藥,并延緩其進入急變期。因此可推斷Wnt/β-catenin信號通路的存在與CML的發(fā)生相關,該通路的異常激活,可能會增加CML的發(fā)病率,并且加快CML疾病的進展,誘導K562細胞耐藥,而此條件下的急變及耐藥,與BCR-ABL酪氨酸激酶有密切聯(lián)系。
PI3K/AKT信號通路是BCR-ABL下游的關鍵信號通路之一,通過激活下游mTOR、核因子(NF)-κB等通路,滅活caspase凋亡相關基因,誘導細胞的增殖、分化,避免細胞發(fā)生凋亡,在維持細胞惡性生物學特性中起重要作用,其持續(xù)激活貫穿于CML病程中的各個時期[22-23]。KANG等[24]通過對K562細胞逆轉(zhuǎn)錄的研究,發(fā)現(xiàn)PI3K/AKT信號通路的活化,可通過改變體外K562細胞內(nèi)caspase-3、caspase-8及NF-κB蛋白活性,促進K562細胞增殖,同時抑制其凋亡。劉張玲等[25]通過采用不同濃度的PI3K/AKT信號通路靶向抑制劑AKTi Ⅳ處理K562細胞,發(fā)現(xiàn)隨著PI3K/AKT通路抑制時間的延長,K562細胞的增殖也受到了不同程度的抑制。其機制可能為AKT受抑制后,β-catenin表達下降,通過抑制Wnt/β-catenin信號通路阻礙細胞的生長信號傳導,從而影響細胞生長。可推斷PI3K/AKT信號通路的異?;罨?,與CML的進展相關,也同樣提醒CML的發(fā)生發(fā)展并非某一信號通路的單獨作用,復雜信號網(wǎng)中不同通路間的相互影響,共同調(diào)節(jié)慢粒細胞增殖及克隆形成能力,影響疾病進展。
絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)是一組能被不同的細胞外刺激,如細胞因子、神經(jīng)遞質(zhì)、激素、細胞應激及細胞黏附等激活的絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶,參與細胞的生長、分化、對環(huán)境的應激適應、炎性反應等多種重要的細胞生理/病理過程[26]。MAPK信號通路是信號從細胞表面?zhèn)鲗У郊毎藘?nèi)部的重要部分之一,可分為不同的亞族,其中c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)通路、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)通路及p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)通路已被證實與CML相關,且上述通路主要通過誘導K562細胞的凋亡參與CML的發(fā)展[27-29]。張進芳等[30]利用基因芯片數(shù)據(jù)庫分析并得到與CML加速期和急變期相關的基因集,對這兩組基因集進一步進行信號通路分析發(fā)現(xiàn),在CML加速期和急變期存在MAPK信號通路、Wnt信號通路、JAK/SATA信號通路的異常激活,而這些信號通路可能通過調(diào)控CML-LSC的分化與凋亡,參與疾病進展。
對于CML而言,長期緩解或臨床治愈是追求的治療目標。繼第一代TKI伊馬替尼之后,尼洛替尼、達沙替尼等第二代TKI因其能夠獲得更快、更深的分子學反應,逐步成為CML患者的一線治療方案之一[31-32]。2017年歐洲血液學年會上,ENESTfreedom和ENESTOP兩項臨床試驗負責人提交了其最新數(shù)據(jù),表明約有50%的慢性期費城染色體陽性慢性骨髓性白血病(CML)的成年人患者,在一線使用尼洛替尼治療或從伊馬替尼轉(zhuǎn)換為使用尼洛替尼治療至少3年以上(在停藥前1年維持深度的分子反應)后,即使停止治療2年后,依舊能夠維持無治療緩解狀態(tài)。這一里程碑式的發(fā)現(xiàn)在CML的疾病管理方面邁出了巨大的一步。隨著對CML研究的深入,CML病程中信號通路的異常同樣成為研究的重點和熱點,信號級聯(lián)的水平或垂直封鎖組合是否比阻斷通路中某個單一節(jié)點更有效,相關信號通路中是否存在有效且不良反應最小的靶點,以及是否可利用不同通路間的相互抑制或激活來協(xié)同治療CML,這些均是需要進一步探尋的問題。隨著分子靶向治療的持續(xù)發(fā)展,加上CML中相關信號通路機制的研究,尋找新的適宜的靶向藥,或聯(lián)合其他重要信號通路靶向藥物,將會幫助更好地實現(xiàn)CML長期緩解或臨床治愈的目標。