白血病多药耐药与PTEN调控作用的研究进展

林楠　吕鹏　赵欢　吴朝旭　王寅　曾志豪　侯丽　张雅月

[摘要] 逆转白血病的多药耐药是白血病治疗难点，研究表明PTEN基因作为一种具有蛋白磷酸酶及脂质磷酸酶双特性活性的抑癌基因，在白血病干细胞（LSCs）中低表达、突变或缺失，通过多种信号通路介导白血病细胞多药耐药，并参与细胞生长、分化、增殖。PTEN基因作为一种抑癌基因，有望为清除LSCs及逆转白血病多药耐药提供新的靶点。本文将从PTEN基因通过抑制MAPK信号通路、FAK/P130cas信号通路及负调控PI3K/AKt/mToR信号通路等参与调控细胞生长、分化、增殖，以及在白血病多药耐药中的研究进展作一综述。

[关键词] PTEN基因;PI3K/Akt;白血病干细胞;耐药

[中图分类号] R733.71          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2019）05（c）-0048-04

[Abstract] Reversing multidrug resistance in leukemia is challenging. Studies have shown that PTEN gene is a tumor suppressor gene with protein phosphatase and lipid phosphatase activities. PTEN gene participates in cell growth， differentiation and proliferation through various signalling pathways and leukemia stem cells （LSCs） show mutation， deletion or reduction in expression of the PTEN gene. As such， PTEN gene is a potential target for clearing LSCs and reversing multidrug resistance in leukemia. This paper analyzes the regulatory activity of PTEN gene on cell growth， differentiation and proliferation through inhibiting the MAPK， FAK/P130cas and PI3K/AKt/mToR signalling pathways， also reviews the recent advancements in the research on the role of PTEN gene in multidrug resistance in leukemia.

[Key words] PTEN gene; PI3K/Akt; Leukemia stem cells; Drug resistance

白血病是基因突變导致造血干细胞或祖细胞（hematopoietic stem cells or hematopoietic progenitors，HSCs或HPs）恶性增殖、分化障碍及凋亡/坏死阻滞的综合结果。化疗是治疗白血病的有效手段，大部分患者首次化疗后可获得临床完全缓解，但部分被患者经常规化疗方案缓解后易复发，并对化疗药物产生耐药[1]。白血病干细胞（LSCs）被认为在白血病复发及耐药中起重要作用，因生物学特性及自我保护机制，LSCs难以通过传统化疗药物清除，导致LSCs数量相对富集。靶向清除LSCs能提高白血病治疗效果，减少复发，但LSCs与HSCs在生物特性及调控机制上存在相似处，靶向清除LSCs的同时对HSCs存在潜在毒性。TEN对LSCs和HSCs维持不同调节作用，为解决这一难题提供了新思路[2]。PTEN基因具有蛋白磷酸酶活性、脂质磷酸酶活性及核内定位调节为主的非磷酸酶依赖活性，可通过多种信号通路影响细胞生长、分化、黏附及细胞周期进程，抑制肿瘤细胞生长，促进肿瘤细胞凋亡[3-4]。研究显示，在实体肿瘤瘤、造血系统肿瘤中，PTEN的缺失、突变、低表达与肿瘤不良预后及复发耐药相关，从PTEN探讨治疗白血病耐药具有重要意义[5-6]。

1 PTEN结构功能及在各信号通路中的作用概述

1.1 PTEN基因与蛋白的结构功能

PTEN基因是定位于染色体10q23.3区段唯一具有磷酸酯酶活性的肿瘤抑制基因。PTEN蛋白由403个氨基酸残基组成，包括了3个结构功能区：①N端具有磷酸酶活性，使磷脂酰肌醇3磷酸（PIP3）去磷酸化成为磷脂酰肌醇2磷酸（PIP2），负调控PI3k/Akt通路，抑制肿瘤细胞生长;②C2区能保证PTEN蛋白稳定性，介导细胞质内PTEN与细胞膜瞬间结合，保证PTEN发挥生物活性;③C末端为肿瘤易突变区，包含2个PEST序列和1个PDZ结构域，可以被不同的特异性激酶磷酸化，从而使其对PIP3的去磷酸化功能失活，使PTEN蛋白功能失活[5]。

1.2 PTEN负调控PI3K/AKt/mToR信号通路

当生长因子等信号分子与细胞膜上受体结合时，磷酸酰肌醇3激酶（phosphatidylinosito1-3-Kinase，PI3K）活化，作用于膜内表面的PIP2，产生PIP3、PIP3，激活AKt和磷脂酰肌醇依赖性激酶1（phosphoinositide-dependent kinase 1，PDK1），PI3K/AKt通路活化，促进细胞进入细胞周期分裂增殖，抑制细胞凋亡[9]。雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin，mTOR）是G1期细胞周期蛋白合成的重要调节因子，是PI3K/AKt下游效应分子，可通过PI3K/AKt磷酸化被活化，介导下游信号S6K1及4E-BP1调控细胞周期运行、细胞增殖、凋亡。PTEN可去除PIP3上磷酸根，拮抗PI3K，使底物去磷酸化，降低细胞内PIP2及PIP3含量，阻断PI3K/AKt通路，降低AKt活性，抑制mTOR激活。PI3K/AKt/mTOR通路在多种恶性肿瘤中活化，促进肿瘤细胞增殖、分化，而PTEN对PI3K/AKt/mTOR起负调控作用，发挥促进肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤血管生成，逆转肿瘤细胞耐药作用[7]。

1.3 PTEN对NF-κB信号通路作用

NF-κB是一类具有多向转录调节作用的核蛋白因子。静息状态下，与抑制蛋白IκB结合形成复合体固于胞浆内，当受到如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）等炎性分子，Bcl2、TRAF1、TRAF2等抗死亡基因外源刺激时，IKK激酶复合物磷酸化IκB，NF-κB从NF-κB-IκB中释放进入细胞核内，与DNA上的κB基序列相结合从而发挥转录调控作用，促进细胞增殖及抗细胞凋亡。PTEN可拮抗IKK，减少IκB降解，使NF-κB牢固结合于NF-κB-IκB复合物，对NF-κB信号引起的肿瘤细胞增殖及凋亡逃逸起负调控作用[8]。

1.4 PTEN抑制FAK/P130cas信号通路

聚集黏附激酶（FAK）是整合素介导信号传导途径中重要分子，抑制FAK可引起细胞失巢性凋亡，激活FAK可引起相关激酶活化，促进肿瘤细胞生长。P130cas是FAK下游信号分子，与FAk结合后，可介导FAK促进细胞迁移。野生型PTEN可通过使FAK去磷酸化下调P130cas，抑制肿瘤细胞侵袭、增殖、迁移，此外PTEN还可通过使FAK去磷酸化抑制PI3K活性，阻断PI3K/PKB通路发挥抗肿瘤作用[9]。

1.5 PTEN抑制MAPK信号通路

整合素可激活丝裂原激活蛋白激酶（MAPK），尤其是细胞外信号调节激酶（ERK）与生长因子协同作用，参与细胞生长、分化、迁移。PTEN可选择性抑制ERK激活，对ERK/MAPK起负性调节作用[10]。

1.6 PTEN与p53通路相互作用

原癌基因mdm2蛋白是PI3K/AKt下游分子，被AKt磷酸化激活，进入细胞核与p53结合，抑制p53转录活性。PTEN可抑制AKt活化，促使mdm2降解，促进p53活化。而当细胞损伤及发生突变时，p53可诱导PTEN表达，两者相互作用可发挥促进细胞凋亡作用[10]。

2 PTEN与白血病

2.1 PTEN在白血病中异常表达

研究发现在乳腺癌、肺癌、前列腺癌等实体瘤中均存在PTEN基因的突变、低表达或缺失，与部分肿瘤不良预后相关。在造血系统肿瘤中，PTEN基因及蛋白的突变与实体瘤相比发生较少，PTEN基因及蛋白的低表达及缺失常见[2-4]。Zayed等[11]研究证实，初治AML患者PTEN mRNA表达量明显低于正常人。Roman-Gomez等[12]对251例儿童ALL患者进行研究，发现20%的患者存在PTEN基因甲基化，引起PTEN基因沉默，认为PTEN基因甲基化是評估患者预后的重要指标。Cheong等[6]分离61例未经治疗的AMl患者的白血病细胞，应用Western blot检测，发现其中45例（73.8%）患者PTEN C末端调控区存在磷酸化。pPTEN的磷酸化与年龄、白细胞计数、FAB亚型或核型无关。PTEN的表达与总体生存率（OS）呈负相关。有pPTEN表达的患者OS低于无pPTEN患者。在12个月生存期中，AML pPTENt阳性表达患者生存率为0.38个月，pPTEN阴性表达患者生存率为0.96个月。孙巨勇等[13]采用Real-time PCR和Western blot法检测80例AML（包括56例初治患者、16例缓解患者、8例复发患者）及30例非血液病患者骨髓中PTEN及BCL-2的mRNA及蛋白表达水平，发现初治组和复发组患者骨髓细胞PTEN mRNA及蛋白表达水平均显著低于对照组及缓解组，BCL-2 mRNA及蛋白表达量均显著高于对照组及缓解组，PTEN及BCL-2参与AML的发生发展，对AML的化疗效果起重要作用。

2.2 LSCs是白血病复发的根源

白血病细胞由LSCs、白血病祖细胞（leukemia progenitors，LPs）和相对较成熟的白血病细胞（leukemia blasts，LBs）组成。LSCs具有自我更新及多向分化特征，产生的LPs可增殖分化成白血病原始细胞，阻滞于不同分化阶段，能被化疗药物作用。但大部分LSCs处于相对静止的G0期，可通细胞膜表面分子、Wnt信号通路、PI3K/AKt信号通路及定位于特定的干细胞微环境，逃逸大多数细胞周期特异性细胞毒药物的杀生，导致白血病干细胞对化疗药物产生耐药。因此LSCs目前被认为是白血病耐药和复发的根源，靶向清除LSCs对白血病治疗具有重要意义。但LSCs与HSCs在生物特性、调控机制上相似处，靶向清除LSCs的同时对HSCs存在潜在毒性。而PTEN基因对LSCs和HSCs维持不同调节作用，为解决这一难题提供了新思路[11-15]。

2.3 PTEN介导的信号通路白血病多药耐药

Hales等[16]发现，在PTEN缺失的T-ALL患者中，50%患者存在Notch1激活突变，突变型的Notch1可活化活cMyc和PI3K/AKt/mTOR1，GSIs（γ-分泌酶抑制剂）可逆转这一情况，从而达到对T-ALL治疗的作用。抑制miRNA-21表达能诱导白血病细胞凋亡，增强白血病细胞对化疗药敏感性，Meng等[17]证实PTEN为miRNA-21的靶基因之一，PTEN能抑制白血病细胞增殖、迁移和侵袭。吴共发等[18]发现Western blot结果提示PTEN蛋白表达升高，而AKt表达水平降低，认为抑制miRNA-21表达能抑制白血病细胞K562迁移和增殖功能，诱导细胞凋亡，增加对化疗药物敏感性，这一作用可能是通过PTEN/AKt通路实现的。臧玉柱等[19]研究PTEN对急性T淋巴细胞白血病细胞增殖凋亡的影响，发现PTEN能抑制急性T淋巴细胞白血病细胞增殖，促进急性T淋巴细胞白血病细胞凋亡，Wnt信号通路及ROS水平可能是其作用机制之一。NF-κB在多种类型的血液系统恶性肿瘤中均有持续活化，Bueso-Ramos等[20]研究证明，由于CML的幼稚细胞中内在NF-κB的持续活化，导致了用酪氨酸激酶抑制剂STI571治疗的8位CML患者耐药和疾病的复发，所以NF-κB的活化也是部分患者白血病细胞对化疗药物耐药的直接原因。在B-CLL中。Furman等[21]的研究均发现，NF-κB信号在B-CLL患者的淋巴细胞中持续活化研究表明NF-κB抑制剂可降低白血病细胞HL60AR对AS2O3耐药。

2.4 PTEN在LSCs中的作用

Yilmaz等[22]通過敲除成人造血干细胞中PTEN基因，发现PTEN基因的缺失可引起LSCs的增殖，在数周内出现可移植性白血病，而造血干细胞在PTEN缺失后不能长期存活，而正常造血干细胞在PTEN缺失后不能长期存活。其后Zhang等[23]证实骨髓HSCs中PTEN失活可通过引起HSC活化水平升高，促进HSCs在细胞短期增殖，长期下降。因此PTEN基因作为抑癌基因对LSCs与正常HSC为双向调节。Peng等[24]通过DNA微整列分析HSCs与LSCs全局基因表达，发现BCR-ABL可下调PTEN表达，对Pten基因条件敲除小鼠转录BCR-ABL-iCRE-GFP和BCR-ABL-GFP，予以小鼠致死性辐照射，发现PTEN缺失会加速CML的发展，将伴有逆转录病毒BCR-ABL-PTEN-GFP及BCR-ABL-GFP野生型小鼠的骨髓细胞移植到受体小鼠，发现PTEN高表达可导致细胞周期阻滞，促进白血病细胞凋亡，进一步分离由BCR-ABL-PTEN-GFP及BCR-ABL-GFP诱导的CML小鼠的LSCs，发现PTEN的高表达可减少LSCs诱导的CML的发生。Huang等[25]研究发现PTEN基因的缺失可引起LSCs中SP细胞比例增加，ABCG2（ATP-binding cassette subfamily G member 2）蛋白的下调，在CML中，PTEN可抑制慢性粒细胞白血病干细胞的产生，PTEN可通过抑制PI3K/Akt/mTor通路活化，下调SP细胞表达 。

3 展望

PTEN是一种作为抑癌基因，广泛参与细胞生长、分化、增殖，大量研究证实PTEN可负调控多种信号通路抑制肿瘤细胞增殖、迁移。LSCs是白血病复发的根源，彻底清除患者体内LSCs是防止白血病复发的最终目标。PTEN对于LSCs和HSC持不同调节作用，为靶向清除LSCs提供了可能性，通过对PTEN作用的信号通路深入研究及PTEN与LSCs的相互作用，有望为白血病的预防、疗效的提高提供更新、更有效的靶点。

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（收稿日期：2018-09-28  本文编辑：张瑜杰）