急性早幼粒细胞白血病细胞分化的调控机制新进展①

于 丽 吴 静 王 迪 肖 骁 张凤民

(哈尔滨医科大学微生物学教研室，黑龙江省感染与免疫重点实验室,哈尔滨150081)

急性早幼粒细胞白血病(Acute promyelocytic leukemia,APL)是急性髓系白血病的一个常见亚型，占急性髓系白血病的10%～15%[1]。主要表现为未成熟的粒细胞在发育早期分化阻滞[2]，临床上以出血和血细胞减少为典型表现，严重者可发生弥漫性血管内凝血及颅内出血而致死[3]。诱导细胞分化是临床治疗APL的主要策略，目前存在多种诱导APL细胞分化的方法，常用的诱导分化剂包括全反式维甲酸、三氧化二砷、1，25-二羟维生素D3等[4]。而诱导APL细胞分化的机制也很复杂，深入研究影响诱导APL细胞分化的因素及机制将有助于阐明APL的发病机理，为其治疗提供新的思路。本文主要对调控APL细胞分化的分子机制进行总结。

1 基因表达与APL细胞分化

在APL细胞中各种基因的异常表达都会直接或间接影响细胞分化。PML/RARA融合蛋白的形成是APL发生的最主要因素，降低PML/RARα融合蛋白的表达，可促进APL细胞分化[5]；PML/RARA融合蛋白也可以调控其下游靶基因，如抑制CDKN2D、NEAT1、C/EBPβ等的表达从而抑制细胞分化[5-7]。更多基因表达与APL细胞分化的关系见表1、2。

2 自噬与APL细胞分化

自噬(Autophagy)在哺乳动物发育和分化过程中起着重要作用。与APL分化相关的物质主要有自噬相关基因、自噬体、自噬底物等。

表1 APL细胞分化后表达上调的基因

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细胞分化后表达下调的基因

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]

自噬相关基因是自噬的主要分子组成[13]。哺乳动物雷帕霉素靶点(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路是调节自噬发生的中心通路[14]，mTOR位于PI3K/Akt信号的下游，能够激活哺乳动物自噬的关键调控蛋白ULK1，直接抑制自噬进程[15,16]，从而诱导APL细胞分化；而自噬基因Atg7靶向敲除可减少微管相关蛋白1轻链的形成，从而抑制APL细胞分化[17]。

自噬体为双层膜的细胞器。WD-重复蛋白的成员与磷酸肌醇家族相互作用，形成磷脂酰肌醇3磷酸(PI3P)效应，参与自噬体的形成[18]，PI3P依赖磷酸肌醇介导的自噬诱导细胞分化[18]。而抑制mTOR信号通路，激活Atg1-PI3KC3-Atg5依赖性自噬通路，也可促进自噬体形成[19]。核糖核酸酶也与自噬相关，RNaseⅢ类成员DICER1为miRNA加工的关键酶，其高表达可激活自噬，诱导APL细胞向中性粒细胞分化[20]。

p62/SQSTM1为自噬底物，是支架蛋白。有文献表明p62与PML-RARα融合蛋白结合调节PML-RARα融合蛋白降解和APL细胞分化[21]。

3 ROS与APL细胞分化

APL细胞的分化过程也可以通过活性氧(Reactive oxygen species，ROS)调控。过多的ROS生成或氧化的DNA损伤经常发生在造血系统恶性肿瘤中[22,23]。在ROS调控的APL分化过程中，过氧化物酶(Peroxiredoxin,PrdxI)发挥重要作用，PrdxI可作为新的靶点，通过PrdxI/ROS轴诱导APL细胞分化[2]。

ROS可以通过自噬调控细胞存活和死亡的信号分子。一方面，ROS可通过不同的机制包括Atg4过氧化氢酶的激活抑制mETC诱导自噬。另一方面，自噬可以增加肿瘤细胞的氧化应激。高迁移率族蛋白1(High-mobility group box 1,HMGB1)是一种与氧化应激相关的自噬传感器，过氧化氢和HMGB1基因介导的氧化应激的损伤促进HMGB1的胞浆表达和APL细胞分化[21]。

谷胱甘肽(Glutathion,GSH)在ROS引起的细胞分化中也发挥重要作用。在细胞分化初期，ROS和GSH消耗快速增强，通过Nrf2/ARE通路提供GSH和其他抗氧化剂，缓冲ROS和其他亲电分子，调节细胞内氧化还原平衡，从而促进细胞分化。细胞内ROS水平也可由MUC1异二聚体蛋白调控。MUC1含有N-末端胞亚基(muc1-n)，具有黏蛋白的结构特点，可结合在复杂的C端跨膜亚基的细胞表面(muc1-c)。靶向 muc1-c，增加细胞内ROS，可诱导APL细胞分化[24]。

氧化还原敏感的转录因子的调控可改变ROS水平诱发白血病，如Nrf2、Bach1、NF-κB、AP-1和HIF1α[25,26]。激活此类转录因子增加细胞内ROS水平，可稳定RARα蛋白[27]。而RARα蛋白的稳定与表观遗传学关系密切[28]。

4 表观遗传学与APL细胞分化

表观遗传学主要包括甲基化、乙酰化、磷酸化、泛素化、类泛素化、去乙酰化等[29]。表观遗传异常是癌症、遗传性疾病、儿科综合征、自身免疫性疾病和衰老的因素[30]。有研究表明，表观遗传学与APL细胞分化相关。表3对与APL细胞分化相关的表观遗传机制进行总结。

5 APL细胞分化相关的其他因素

5.1细胞因子与APL细胞分化 细胞因子是由免疫系统细胞产生的生物活性蛋白[38]。有研究表明，细胞因子与RA联合应用时可诱导APL细胞的分化。表4对与APL细胞分化相关的细胞因子进行总结。

5.2Toll样受体与APL细胞分化 Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)是与炎症相关的关键受体家族。有研究表明，在TLR8兴奋剂存在的条件下，可通过TLR8/MyD88/p38依赖方式诱导APL细胞分化[43]。

5.3抗体诱导APL细胞分化 目前诱导APL细胞分化的药物主要有全反式维甲酸、三氧化二砷等，虽然其治疗效果甚好，但可引起严重并发症。而基于抗体治疗白血病的方法，主要是针对细胞表面因子，存在的抗体药物基本都是抗体与化疗药物结合应用[44]，且存在毒性，但抗体诱导APL细胞的分化作用至今仍未有研究。本课题组研究发现，全人源单克隆自身抗体因其自体性，能够克服毒性及副作用等缺点，并可显著诱导APL细胞分化，这为开发新的治疗白血病的抗体药物，并发现促进APL细胞分化的新机制提供科学依据。

表3 与APL细胞分化相关的表观遗传机制

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 与APL细胞分化相关的细胞因子

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 结语

急性早幼粒细胞白血病已从成人最致命的急性白血病转变为可治愈的疾病，而诱导分化治疗在白血病治疗中具有重要意义。基因表达异常、自噬、氧化应激、表观遗传学等在调控APL细胞分化过程中发挥重要作用。除此之外，抗体在诱导白血病细胞分化过程中发挥的作用也不可忽视。因此，更深入了解调控APL细胞分化的不同方式及机制，有助于开发更安全、特异的治疗方法。