XIAP与慢性粒细胞白血病耐药的研究进展

蒋卉男，胡　荣，刘卓刚



XIAP与慢性粒细胞白血病耐药的研究进展

蒋卉男，胡荣，刘卓刚*

XIAP是凋亡抑制蛋白(IAPs)家族中最重要的抗凋亡蛋白，可以通过抑制Caspases活性，参与调节受体介导的信号转导和蛋白泛素化等细胞功能活动，从而对抗细胞凋亡。抗凋亡机制的增强可以使肿瘤细胞产生凋亡逃逸现象，从而诱导多药耐药的发生。慢性粒细胞白血病的靶向药物是研究热点，但随着药物的广泛应用，耐药基因型也逐渐增多。本文综述XIAP在慢性粒细胞白血病耐药过程中的作用及相关机制，为通过调节XIAP表达靶向治疗耐药型慢性粒细胞白血病患者提供理论依据。

XIAP；慢性粒细胞白血病；耐药

0　引言

凋亡链锁蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein，XIAP)是凋亡抑制蛋白(Inhibitor of apoptosis protein，IAPs)家族中作用最强的内源性Caspases抑制因子，与多种肿瘤的不良预后密切相关[1]。细胞内XIAP的高表达可以干扰细胞内源性与外源性死亡通路，提高肿瘤细胞对于多种凋亡前刺激的抑制性[2]。慢性粒细胞白血病(Chronic myeloid leukemia，CML)是一类造血干细胞恶性克隆性疾病，Ph染色体是其特征性细胞遗传学标志，现阶段通过酪氨酸激酶抑制剂(TKI)抑制BCR-ABL酪氨酸激酶活性，阻止相关信号传导是治疗CML的有效方法[3]。但是随着靶向药物的广泛应用，BCR-ABL高负荷扩增、药物前体活化失败、细胞内靶酶质和量的改变、凋亡受抑等问题层出不穷，耐药现象日益恶化。因此，探求耐药机制、寻求新的治疗方案至关重要。

本文针对XIAP抗凋亡机制、XIAP与肿瘤多药耐药(Multi-drug resistance，MDR)及P-gp糖蛋白关系，探讨XIAP表达与CML的关系，为探求新型靶向药物提供可能。

1　XIAP的抗凋亡途径

IAPs家族可抑制Caspase-3、7、9活性调节凋亡，通过其特异性BIR(Baculovirus IAP-like repeat)结构域、锌指泛素酶RING结构域调节细胞分化及存活。其中，BIR结构域含有3个半胱氨酸、1个组氨酸序列的锌结合结构域，是抑制Caspases活性、发挥抗凋亡作用不可或缺的结构；RING锌指结构域有E3泛素连接酶活性，可以催化自身及靶蛋白泛素化降解。XIAP作为IAP家族中最有效的内源性Caspases抑制因子，含有3个BIR结构域和1个RING结构域，并通过以下几种途径对抗凋亡。

1.1直接抑制Caspases蛋白拮抗凋亡XIAP的BIR1和BIR2结构域的连接区可以与效应性Caspase-3、7的活性中心结合[4]，竞争性抑制两者的活性。同时，BIR2可以与其他相关蛋白，如Smac/DIABLO间接结合，并且稳定XIAP-Caspase复合物。BIR3结构域可以结合Caspase-9的启动子形成异源二聚体，使其丧失催化活性。在发生诱导凋亡的细胞中，既往研究发现，XIAP蛋白被切割成两个不同的片段。N端为含有BIR1-连接区-BIR2的结构域，可以拮抗Fas诱导的细胞凋亡；C端为含有高BIR3和RING锌指结构的片段，可以拮抗Bax蛋白诱导的凋亡。XIAP的这种蛋白酶切的作用可以适应各种不同的凋亡刺激，以调节抗凋亡的作用范围。

泛素化蛋白降解是细胞发挥功能、维持正常细胞周期、激活各种转录因子、清除折叠错误蛋白及聚合的大分子蛋白的必要环节。XIAP通过RING锌指结构介导的E3泛素连接酶作用催化自身泛素化和靶分子的泛素化降解[5]。基于此泛素化作用，XIAP还可以特异性靶向降解Caspases蛋白，产生保护性作用，维持细胞存活。

1.2通过参与信号转导通路抑制凋亡XIAP可以在受体介导的信号通路中参与凋亡。XIAP的BIR结构域介导与成骨蛋白(Bone morphogenic protein，BMP)的相互作用，并通过RING锌指结构下调TAK1蛋白，阻止TGF-β蛋白激活JNK1(c-jun N-terminal kinase1，MAPK信号通路激酶)[6]。JNK1蛋白主要参与细胞对应激状态的生长与增殖，抑制该蛋白的激活，抑制凋亡。

同时，XIAP可以促进NF-κB亚单位p65转移至细胞核，从而诱导NF-κB通路的活化，保护细胞免受TNFα、IL-1、LPS等炎症因子介导的细胞凋亡[7]。XIAP参与的其他抗凋亡机制还包括：与PI3K/Akt信号通路相互作用[8]；抑制TNF、Fas/CD95和TRAIL等受体，调节死亡受体通路介导的细胞凋亡；还可以通过细胞周期的调节，使细胞处于休眠状态，从而逃避凋亡。

2　XIAP与肿瘤多药耐药及P-gp的关系

肿瘤多药耐药(Multidrug resistance，MDR)是指一种药物作用于肿瘤细胞而产生耐药性后，肿瘤细胞对未接触过的、分子结构和作用机制各不相同的其他化疗药物也产生交叉耐药的现象。MDR的产生机制非常复杂，研究表明，凋亡逃逸即细胞抗凋亡能力提高是其重要机制之一。目前对MDR产生机制的研究最深入的是对耐药细胞表达的药物转运泵P-gp功能的研究。P-gp是嵌插在细胞膜上、具有药物转运泵功能、能将疏水亲脂性的药物泵出细胞外的糖蛋白。通过降低肿瘤细胞内抗癌药的浓度，导致细胞毒作用减弱或丧失，产生MDR。同样，XIAP的质和量的异常表达都可能作用于肿瘤细胞，拮抗化疗药物毒性，诱导MDR的产生。尽管P-gp与MDR、XIAP与MDR的相关研究已得到证实，但是关于XIAP与P-gp的关系仍尚未明确。Shi等[9]研究发现，人表皮癌细胞系KBv200和乳腺癌耐药细胞系MCF-7/Adr相对于两者敏感株细胞，同时高表达P-gp和XIAP，并且对多柔比星、多西紫杉醇、长春新碱高度耐药。而且，利用质粒转染技术上调或者下调XIAP表达，均不影响P-gp的表达。Nakagawa等[10]研究发现，利用MM细胞株RPMI8226和其多柔比星耐药细胞株DRR比较，耐药株MDR1及XIAP的表达均高于敏感株，且两者表达趋于平行，共同提示不良预后。Bao等[11]以阿霉素诱导耐药的肝细胞癌耐药细胞系HepG2/ADM为研究对象，利用丝氨酸蛋白酶HtrA1质粒转染方法，发现高表达HtrA1的细胞系可以通过靶向降低XIAP的表达而逆转耐药，而利用HtrA1逆转剂NVP-LEB748的对照组细胞则高表达XIAP蛋白并发生耐药。综上所述，XIAP的表达量和活性异常对MDR的产生均有明显影响，但其与P-gp的关系尚无统一定论。

3　XIAP与CML

近年来，CML已从致死性疾病转变为仅需终身口服药物即可长期生存的疾病。CML是一种克隆造血干细胞疾病，其特征为9号染色体和22号染色体长臂易位，产生BCR-ABL融合基因，经底物磷酸化影响细胞活性，增强增殖能力，使基质黏附力减弱、抗凋亡能力提高而发病。TKIs的产生阻碍了ATP与Abl1酪氨酸激酶结合，诱导凋亡，从而靶向治疗CML。尽管CML目前在治疗方面成效显著，但仍存在目前无法攻克的问题：①微小残留病灶在大部分治疗有效的患者中仍可检出，提示体内仍存在静止期的白血病细胞；②怎样清除残留的干细胞，如何延长患者长期生存和无病生存；③目前仍有10%～15%的患者对TKIs抵抗，怎样有效避免这些高危患者过渡到加速期和急变期[12]。

王术国等[13]收集2008-2010年的71例CML患者，经过RT-PCR技术检测发现，XIAP在CML中表达高于正常人；XIAP在加速期、急变期表达高于慢性期；XIAP在加速期和急变期表达差异无统计学意义。根据染色体核型将患者分为Ph易位组、Ph染色体阴性组、变异异位组，利用RTPCR技术检测发现，三组间XIAP表达无明显差异，说明XIAP的表达与Ph染色体无关。李治国等[14]收集42例CML初诊患者、21例非恶性血液病患者、28例初诊急性白血病(Acute leukemia，AL)患者，比较XIAP及其相关因子1(XAF1)在CML中的表达。结果显示，XIAP 在CML进展期高于慢性期，而进展期表达与AL组无显著差异；CML慢性期组XIAP表达高于非血液病组，而显著低于AL组。CML进展期组的XAF1表达低于非恶性血液病组及CML慢性期组，而与AL组表达无显著差异；CML慢性期组XAF1的表达低于非恶性血液病组，高于AL组。后续对比CML化疗前后患者XIAP、XAF1的表达，结果显示，达到CR的CML患者化疗后，XIAP的表达显著降低，而未获得缓解的患者与化疗前无显著差异；而XAF1的表达结果相反。上述结果表明，XIAP与XAF1表达呈负相关，且两者均可作为CML临床辅助诊断、分期及预后判断的指标之一。Silva等[15]研究显示，XIAP与P-gp共同表达提示CML进展程度，进展期的双表达阳性显著高于慢性期，可以评估预后；但XIAP与P-gp的表达互不相关。其将K562细胞及其耐药细胞系加入伊马替尼后发现，两者均存在不同程度的细胞凋亡，但耐药细胞系的凋亡率更低，且利用Annexin V/PI流式细胞术证实，耐药细胞系的低凋亡率与P-gp的高表达密切相关。Airiau等[16]通过嵌合Bcl-2和Bcl-XL BH3结构域的拮抗剂ABT-737联合TKI制剂，结果显示，两者联合应用可以通过介导线粒体丝氨酸蛋白酶HtrA2/Omi降低XIAP的表达，同时提高CML细胞及其祖细胞的凋亡，进而提高TKI制剂的药效并逆转耐药。上述结果表明，XIAP对于CML的进展及预后起到了重要作用，同时，抑制XIAP表达可以逆转耐药。

4　展望

XIAP可以导致白血病细胞耐药，因此，通过抑制XIAP的作用，可以诱导Caspase介导的凋亡，从而逆转耐药。Hu等[17]利用CML细胞株K562及其耐药株K562/D研究发现，XIAP小分子抑制剂Embelin能够剂量-时间依赖性地导致细胞失活，抑制细胞增殖，而且能够使线粒体膜去极化、抑制XIAP的表达，诱导Caspase-9的激活。表明抑制XIAP表达水平，可以提高凋亡并有效逆转CML耐药。目前已知的XIAP抑制剂大致包括2种类型：①在核酸水平抑制XIAP，应用反义技术、RNA干扰技术等将XIAP mRNA互补的核苷酸导入恶性肿瘤细胞，抑制蛋白翻译，从而诱导降解。与以腺病毒为媒介转导反义XIAP比较，反义寡核苷酸更安全，且易于使用。在膀胱癌、乳腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌、急性髓细胞白血病、前列腺癌等多种肿瘤细胞系研究中[18-19]，XIAP反义寡核苷酸作用于耐药细胞，均可以下调XIAP mRNA水平，导致细胞对药物增敏。另外，双链RNA在体内被加工成的小片段干扰RNA(siRNA)可以与胞内RNA诱导沉默复合物蛋白结合，识别并降解目的RNA。Seca等[20]利用siRNA下调K562及其耐药株K562/D细胞中XIAP和P-gp的表达，结果显示，靶向降低XIAP及P-gp会增加K562/D细胞对伊马替尼的疗效。另外，XIAP的5′IRES序列可以诱导XIAP mRNA在化疗、放疗等应激反应下的翻译表达而抵抗凋亡，有待开发为逆转MDR的有力工具。②在蛋白水平抑制XIAP。XIAP天然存在3种负调节因子：XAF1、Smac/DIABLO、Omi/HtrA2，三者均可以抑制XIAP的表达、诱导凋亡、逆转耐药。Maia等[21]研究显示，LQB-118在长春新碱敏感的K562细胞及其耐药株K562-Lucena细胞中，均可以诱导凋亡、逆转耐药，并且与其显著抑制XIAP、survivin、P-gp密切相关。另外，一些小分子天然生物提取物有抑制XIAP的作用，且不良反应较小。牛角瓜苷是从马利筋中提取的一种药物成分，Wang等[22]将其作用于K562细胞，发现牛角瓜苷可以剂量-时间依赖性抑制K562细胞增殖，并使其停留于G2/M期，下调XIAP、survivin表达和抑制p-Akt、NF-κB等生存通路，从而诱导凋亡起到抗肿瘤作用。Embelin也是一种中药提取物，可以特异性抑制XIAP而提高K562细胞及其耐药细胞K562/D细胞的凋亡。硼替佐米作为一种蛋白酶体抑制剂现已广泛应用于多发性骨髓瘤患者，并得到了较好的疗效。赵洁等[23]利用硼替佐米作用于CML急变期原代细胞，结果显示，耐伊马替尼CML急变期原代细胞高表达XIAP基因，硼替佐米可以抑制XIAP的表达而增加凋亡、逆转耐药。考虑硼替佐米可能通过抑制NF-κB通路，使其激活产物不能转移到核内上调XIAP的表达，间接降低XIAP。

XIAP作为IAPs家族中最强的抗凋亡因子，在多种肿瘤细胞中呈高度表达，且与MDR密切相关。本文就XIAP的抗凋亡机制、与MDR及P-gp关系两个方面引出XIAP与CML的关系，探讨通过抑制XIAP表达提高CML细胞逆转耐药的抑制剂的作用。期待随着对XIAP研究的不断进展，XIAP的靶向抑制治疗可以进入到临床治疗阶段，为逆转肿瘤细胞多药耐药提供新的前景和希望。

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Advances of research on XIAP and chronic myeloid leukemia

JIANG Hui-nan,HU Rong,LIU Zhuo-gang*

(Department of Hematology,Shengjing Hospital of China Medical University,Shenyang 110004,China)

XIAP,as the most important anti-apoptotic protein,can inhibit the Caspases to confront apoptosis by regulating signal pathways and ubiquitination.It can induce the multidrug resistance via enhancing anti-apoptotic mechanisms.Chronic myeloid leukemia (CML) is well known by its plenty of targeting drugs,and the drug-resistant types will increase when being largely used.This paper reviews the corresponding mechanisms of XIAP in drug-resistance of CML,providing evidence for rational application of XIAP targeting treatment according to the various mechanisms.

XIAP;Chronic myeloid leukemia;Drug-resistance

2015-12-09

中国医科大学附属盛京医院血液科，沈阳 110004

10.14053/j.cnki.ppcr.201608031