急性髓系白血病耐药相关信号通路的研究进展

张 静，何 欢，曾雪倩，王晓玲

(天津中医药大学，天津 301617)

据统计在全球范围内，白血病死亡率处于恶性肿瘤前十位，急性髓系白血病(acute myelocytic leukemia，AML)成人发病率最高，儿童位居第二，占儿童白血病死亡率50%以上。髓系原始细胞常恶性增殖，具有克隆进化、遗传异质性的特征[1]。癌细胞浸润骨髓、外周血后，患者产生一系列贫血、出血、感染和骨痛等急性症状。目前AML临床治疗手段有造血干细胞移植，化疗，放疗，免疫治疗，靶向药物治疗等，化疗是首选方法，但随着治疗进程的不断推进，治疗耐药性已成为临床治疗难、治疗失败的首因。因此，介导白血病细胞耐药的机制研究已成为临床关注的热点，耐药过程中涉及多种信号通路，本文将对AML耐药相关信号通路的研究进展加以综述，以期为临床的靶向用药的研究提供新的方向和思路。

1 NF-κB信号通路

核因子kappa B(nuclear factor kappa B，NF-κB)是一种作用广泛的多功能转录因子，参与调控机体免疫炎症反应、细胞增殖分化及凋亡等过程。NF-κB由NF-κB1(p50)、NF-κB2(p52)、RelA(p65)、RelB和C-Rel 5个家族成员构成。通常，NF-κB成员以同源或异源二聚体形式与IκB结合滞留于细胞质中处于失活状态。经TNF-α、IL-1β等细胞因子受体、Toll样受体4及抗原受体激活NF-κB经典通路，形成p50/p65；或由CD40L、淋巴毒素β，B细胞激活因子及NF-κB配体受体激活因子激活NF-κB非经典通路，形成p52/RelB，进入细胞核与靶基因的κB位点结合，调控靶基因的表达。该两通路均需IκB激酶(IκB kinase，IKK)磷酸化IκB，活化释放被IκB束缚NF-κB分子。

AML发生发展的各个阶段都存在NF-κB通路异常持续性活化，与患者化疗耐药关系密切。DNA损伤激活NF-κB通路参与AML继发性耐药，NF-κB/p65与ADP-核糖聚合酶1(Poly ADP-ribose polymerase 1，PARP1)基因的启动子结合促进PARP1表达，调控DNA修复过程；若敲低PARP1也降低NF-κB活性，提示NF-κB与PARP1形成正反馈环，参与癌细胞DNA损伤的修复，敲低p65或抑制NF-κB均可增强柔红霉素对AML细胞的损伤，联用NF-κB抑制剂BMS-345541和PARP1抑制剂奥拉帕尼进行治疗，可显著杀伤耐药癌细胞[2]。NF-κB通路还通过调控多药耐药(multidrug resistance，MDR)蛋白基因转录活性上调其产物P-糖蛋白(P-glycoprotein，P-gP)、多药耐药相关蛋白(multidrug resistance related protein，MRP)表达，诱导抗凋亡蛋白BCL2和BCL-X，凋亡抑制蛋白家族成员Survivin的过度表达，参与AML细胞的多药耐药。AML细胞HL-60酸性神经酰胺酶过表达可激活NF-κB通路，上调P-gp表达，提高其对阿糖胞苷、米托蒽醌和柔红霉素耐药性。阿糖胞苷与TNF-a、NF-κB或BCL-2抑制剂联合使用，可提高AML细胞对其的敏感性[3]。

2 PI3K-AKT信号通路

磷脂酰肌醇-3激酶(Phosphatidylinositol-3-kinases，PI3Ks)和其下游分子丝/苏氨酸蛋白激酶(set-inethreonine kinase，AKT)组成的信号通路活化后，能进一步磷酸化NF-κB、mTOR、Bad、FOXOs、糖原合成酶激酶-3、Caspase 9和p21等蛋白，参与调控细胞基因转录、细胞周期进展、凋亡、自噬及代谢等多种功能，影响肿瘤的发生发展。高达60%的肿瘤存在该通路过度激活，极易发生基因组不稳、无限制的增殖，肿瘤细胞代谢重编程及化疗耐药性。

在抗癌药物作用下，癌细胞抑癌基因PTEN-9发生杂合缺失突变，激活PI3K/AKT通路，不仅上调MDR基因产物P-gp表达，PI3K/AKT过度激活还可活化丝裂原激活蛋白激酶(mitogen activated protein kinases，MAPK)通路/JNK-p38，诱发AML细胞产生耐药性。若抑制PI3K/AKT通路可下调P-gp表达，降低AKT与mTOR磷酸化水平，增强细胞的药敏性[4]。当AML细胞低水平表达生长因子非依赖1型转录抑制因子时，激活PI3K-Akt通路，上调血红素氧合酶-1表达水平，对帕比司他产生耐药。白藜芦醇通过调控PI3K/Akt/Nrf2信号通路和MRP1的表达，可逆转耐AML细胞HL60的阿霉素耐药性[5]。

3 自 噬

自噬是将细胞内受损、变性或衰老的蛋白质以及细胞器运输到溶酶体进行消化降解的过程。正常生理情况下，细胞自噬利于细胞保持自稳状态；在应激时，自噬防止有毒或致癌的蛋白质、细胞器累积，抑制细胞癌变；然而肿瘤一旦形成，自噬为癌细胞提供更丰富的营养，促进肿瘤生长，逃避药物或辐射损伤，产生耐药性[6]。耐药性自噬主要有热休克转录因子1介导自噬、ROS介导自噬以及Met介导自噬三种方式。抗癌药物与自噬抑制剂联用可提高癌细胞对化疗药物的敏感性。

BCR-ABL融合基因及亲病毒结合位点1(Ecotropic viral integration site 1，EVI1)表达蛋白可诱导细胞产生ROS，促进细胞恶性转化、增殖和化疗抵抗。EVI1既能与自噬相关基因ATG7启动子直接结合诱导其表达来上调自噬，也可通过提高细胞内ROS上调ATG7 mRNA水平增加自噬活性，提高髓系白血病细胞的耐药性[7]。骨髓微环境(bone marrow microenvironment，BMM)处于缺氧、营养匮乏和化疗时，易诱导白血病细胞产生自噬性耐药。阿糖胞苷、蒽环类药物或索拉非尼干预AML细胞时，自噬通路被激活，癌细胞发生自噬性化疗耐药，使细胞在面临代谢或环境压力时保持稳态。与基质细胞共培养，AML细胞自噬活性增强，ATG7表达增加，对阿糖胞苷和甲氧柔红霉素的耐受性提高。当化疗药与ATG7抑制剂联用时，AML细胞上调促凋亡分子PMAIP1/NOXA转录，促进了DNA损伤和细胞凋亡，对化疗药的敏感性增强[8]。SDF-1a-CXCR4通路是骨髓龛基质细胞和白血病细胞之间相互作用的关键介质，激活AML细胞的CXCR4信号可增加其自噬活性，缓解其对阿糖胞苷耐药性。靶向SDF-1a-CXCR4通路的药物与自噬抑制剂联用可显著提高AML细胞对阿糖胞苷的体内外敏感性。

4 BMP信号通路

骨形态发生蛋白(Bone Morphogenetic Proteins，BMPs)属于转化生长因子β(Transforming growth factor beta，TGF-β)超家族蛋白成员，有BMP2/4、BMP5/6/7/8、BMP9/10和GDF5/6/7等多种活性蛋白形式，形成同源或异源复合物与其受体结合进行信号转导，具有与TGF-β相反的细胞调控作用，调节干细胞增殖分化及凋亡过程。BMP经典活化通路是指BMPs与BMPI型受体结合后，被BMPR210磷酸化，继而磷酸化SMAD1/5/8，获得转录因子活性的过程。BMP非经典活化通路则是通过BMPs激活PI3K、APK、ERK、JUNK、p38和PKC等通路实现的。

急性早幼粒细胞白血病是一种经全反式维甲酸治疗后完全缓解率较高的AML，但仍有部分患者出现耐药，机制可能与调控分化阻滞基因的BMP4/BMP6分子有关，当BMP4与BMPI型受体结合后，激活SMAD5信号，诱导癌细胞表达抗凋亡MIXL1基因参与耐药过程，且与诱导耐药的PML/RARα融合致癌基因也有关，而且异常激活BMPs通路可使BMM由正常向白血病化转变，促进白血病干细胞(leukemic stem cells，LSC)自我更新和分化，LSC是复发和耐药的原因之一。骨髓间充质干细胞的形态和功能可随AML BMM的改变而改变，间充质细胞成骨转化时激活BMP通路，引起结缔组织生长因子、黏附分子表达的异常改变，也可促进LSC长期存活并提高ALL细胞的耐药性[9]。

5 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt通路由多达19种以上的富含半胱氨酸分泌性糖蛋白构成的一个大家族，进化上高度保守，调控着细胞增殖、分化、凋亡、迁移、遗传稳定性和干细胞更新等重要功能。Wnt通路分为经典的依赖β-连环蛋白(β-catenin)的途径和非经典的不依赖β-catenin的途径，在血液系统疾病中仍以经典的Wnt通路发挥作用为主。在无Wnt配体的情况下，胞质中的β-catenin被由APC、Axin、GSK-3β和GK1形成“β-catenin降解复合体”磷酸化，进而泛素化快速降解。入核的游离β-catenin减少，DNA转录被抑制。当Wnt配体激活wnt通路，β-catenin降解复合体解聚，β-catenin在胞质中大量积累并转位至胞核内，与LEF/TCF家族转录因子的结合成复合体，激活Wnt下游靶基因的转录。因突变或外源性异常激活的Wnt通路与各类型白血病发生发展都相关。过度刺激Wnt通路可诱导LSC转化，并促进LSC存活及形成耐药性等[10]。LSCs能驱动AML的发生发展，是疾病进展、复发及耐药的主要因素及临床治疗干预的关键靶点。最新研究显示，非编码RNA参与AML的MDR机制，并与wnt通路有交互作用。miR-29b/Sp1/FUT4轴可通过CD44异常岩藻糖基化部分激活Wnt/β-catenin通路，促进LSCs发生药物抵抗。miR-29b上调控LSCs岩藻糖转移酶4(Fucosyltransferases 4，FUT4)启动子Sp1介导的转录活性，过表达Sp1促进FUT4转录，推动AML LSCs发展。抑制FUT4表达可显著抑制LSCs增殖并诱导凋亡，增强其对化疗敏感性。改变或调节CD44，miR-29b，Sp1均可影响Wnt/β-catenin通路主要蛋白的表达[11]。下调lnc RNA HOTAIRM1可增强阿糖胞苷对AML细胞的杀伤作用，与HOTAIRM1基因的表达下调显著抑制Wnt/β-catenin通路有关；激活Wnt/β-catenin通路可提高AML细胞对阿糖胞苷的耐药性。在AML患者中，LncRNA CRNDE上调与MDRI的表达水平呈正相关，下调CRNDE可抑制Wnt/B-catenin通路，抑制P-gp介导的阿霉素耐药，进而抑制AML细胞增殖并诱导凋亡，增加AML细胞的药敏性[12]。

6 Notch信号通路

Notch蛋白是一个高度保守的跨膜受体家族，有Notch1-4 4个受体和Dll1、Dll3、Dll4、jagged 1、2共5个配体，受体和配体之间相互作用激活Notch通路，触发金属蛋白酶介导的蛋白水解反应，释放Notch的活化形式-Notch胞内结构域(Notch intracellular domain，NICD)，NCID转移到细胞核中形成复合物，并与特定的DNA蛋白结合，激活靶基因的转录。Notch通路在调控干细胞增生、分化、凋亡、黏附以及肿瘤耐药等方面均具有重要作用。研究证实，抑制Notch通路可缓解由骨髓基质介导的化疗耐药。AML患者来源的骨髓基质细胞高表达Notch1、Jagged1以及靶基因HES1，激活AML细胞Notch通路，促进AML细胞增殖及耐药，可能与AKT、STAT3及NF-κB通路调控的促凋亡、抑凋亡基因表达的失衡有关。若使用Notch抑制剂GSI-IX或GSI-XII，AML细胞明显提高了Bax/Bcl-2的比例，降低了caspase3的水平，即激活Bax/caspase3轴促进其对化疗药物的敏感性[13]。

7 MAPK信号通路

MAPK通路主要有细胞外信号调节激酶(Extracellular signal-regulated kidnase，ERK)、c-jun N末端激酶(c-jun N-terminal kidnase，JNK)及p38 3条通路，每条通路都具有高度特异性，有其独立的功能。MAPK通路与白血病的发生发展密切相关，参与白血病细胞凋亡、耐药、自噬、分化等功能活动。研究显示，这些通路的异常激活或阻断与肿瘤耐药产生有关[14]。实验表明，AML耐药细胞中circRNA上调与MAPK通路有关[15]。AML患者中，若存在IDH2突变，则会对BCL2产生瘤原性依赖，即对IDH2抑制剂产生耐药性，与激活MAPK通路有关。ERK抑制剂Cobimetinib和Bcl-2通路抑制剂venetoclax联用可抑制AML细胞增殖并促进其凋亡，增加细胞药敏性[16]。

8 小 结

白血病严重地危害着患者的生命健康，治疗耐药性使其治疗愈发困难。目前，有关白血病的耐药发生机制涉及多个层面，如基因突变和损伤，非编码RNA(micorRNA、lncRNA)的调控，肿瘤耐药相关蛋白质(P-gp、MDR相关蛋白等)的表达，肿瘤微环境以及LSCs等均发挥着重要作用。AML耐药相关通路涉及广泛，各通路之间还存在着相互关联性，错综复杂。PI3k/Akt/mTOR通路与NF-κB通路、自噬及Notch信号通路之间；NF-κB通路与自噬，MAPK通路及Notch通路之间，存在着交互或是线性关系，但通路之间更深层次的研究较少，如：各通路之间相互促进或抑制的具体关系；相互关联的通路中是否存在关键节点，抑制或激活此关键节点是否可以对其他通路产生级联作用；各关联通路中是否存在着治疗药物药效最强、副作用最小的最优靶点。基于此，今后就耐药相关基因突变、各信号通路、非编码RNA等之间的关系可继续开展深入研究，解析明确各信号通路激活的先后顺序，以期对AML临床靶向用药及药物的增效减毒提供参考。