白血病多藥耐藥與PTEN調控作用的研究進展

林楠　呂鵬　趙歡　吳朝旭　王寅　曾志豪　侯麗　張雅月

[摘要] 逆轉白血病的多藥耐藥是白血病治療難點，研究表明PTEN基因作為一種具有蛋白磷酸酶及脂質磷酸酶雙特性活性的抑癌基因，在白血病干細胞（LSCs）中低表達、突變或缺失，通過多種信號通路介導白血病細胞多藥耐藥，并參與細胞生長、分化、增殖。PTEN基因作為一種抑癌基因，有望為清除LSCs及逆轉白血病多藥耐藥提供新的靶點。本文將從PTEN基因通過抑制MAPK信號通路、FAK/P130cas信號通路及負調控PI3K/AKt/mToR信號通路等參與調控細胞生長、分化、增殖，以及在白血病多藥耐藥中的研究進展作一綜述。

[關鍵詞] PTEN基因;PI3K/Akt;白血病干細胞;耐藥

[中圖分類號] R733.71 ? ? ? ? ?[文獻標識碼] A ? ? ? ? ?[文章編號] 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

白血病是基因突變導致造血干細胞或祖細胞（hematopoietic stem cells or hematopoietic progenitors，HSCs或HPs）惡性增殖、分化障礙及凋亡/壞死阻滯的綜合結果。化療是治療白血病的有效手段，大部分患者首次化療后可獲得臨床完全緩解，但部分被患者經常規化療方案緩解后易復發，并對化療藥物產生耐藥[1]。白血病干細胞（LSCs）被認為在白血病復發及耐藥中起重要作用，因生物學特性及自我保護機制，LSCs難以通過傳統化療藥物清除，導致LSCs數量相對富集。靶向清除LSCs能提高白血病治療效果，減少復發，但LSCs與HSCs在生物特性及調控機制上存在相似處，靶向清除LSCs的同時對HSCs存在潛在毒性。TEN對LSCs和HSCs維持不同調節作用，為解決這一難題提供了新思路[2]。PTEN基因具有蛋白磷酸酶活性、脂質磷酸酶活性及核內定位調節為主的非磷酸酶依賴活性，可通過多種信號通路影響細胞生長、分化、黏附及細胞周期進程，抑制腫瘤細胞生長，促進腫瘤細胞凋亡[3-4]。研究顯示，在實體腫瘤瘤、造血系統腫瘤中，PTEN的缺失、突變、低表達與腫瘤不良預后及復發耐藥相關，從PTEN探討治療白血病耐藥具有重要意義[5-6]。

1 PTEN結構功能及在各信號通路中的作用概述

1.1 PTEN基因與蛋白的結構功能

PTEN基因是定位于染色體10q23.3區段唯一具有磷酸酯酶活性的腫瘤抑制基因。PTEN蛋白由403個氨基酸殘基組成，包括了3個結構功能區：①N端具有磷酸酶活性，使磷脂酰肌醇3磷酸（PIP3）去磷酸化成為磷脂酰肌醇2磷酸（PIP2），負調控PI3k/Akt通路，抑制腫瘤細胞生長;②C2區能保證PTEN蛋白穩定性，介導細胞質內PTEN與細胞膜瞬間結合，保證PTEN發揮生物活性;③C末端為腫瘤易突變區，包含2個PEST序列和1個PDZ結構域，可以被不同的特異性激酶磷酸化，從而使其對PIP3的去磷酸化功能失活，使PTEN蛋白功能失活[5]。

1.2 PTEN負調控PI3K/AKt/mToR信號通路

當生長因子等信號分子與細胞膜上受體結合時，磷酸酰肌醇3激酶（phosphatidylinosito1-3-Kinase，PI3K）活化，作用于膜內表面的PIP2，產生PIP3、PIP3，激活AKt和磷脂酰肌醇依賴性激酶1（phosphoinositide-dependent kinase 1，PDK1），PI3K/AKt通路活化，促進細胞進入細胞周期分裂增殖，抑制細胞凋亡[9]。雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin，mTOR）是G1期細胞周期蛋白合成的重要調節因子，是PI3K/AKt下游效應分子，可通過PI3K/AKt磷酸化被活化，介導下游信號S6K1及4E-BP1調控細胞周期運行、細胞增殖、凋亡。PTEN可去除PIP3上磷酸根，拮抗PI3K，使底物去磷酸化，降低細胞內PIP2及PIP3含量，阻斷PI3K/AKt通路，降低AKt活性，抑制mTOR激活。PI3K/AKt/mTOR通路在多種惡性腫瘤中活化，促進腫瘤細胞增殖、分化，而PTEN對PI3K/AKt/mTOR起負調控作用，發揮促進腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤血管生成，逆轉腫瘤細胞耐藥作用[7]。

1.3 PTEN對NF-κB信號通路作用

NF-κB是一類具有多向轉錄調節作用的核蛋白因子。靜息狀態下，與抑制蛋白IκB結合形成復合體固于胞漿內，當受到如腫瘤壞死因子-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時，IKK激酶復合物磷酸化IκB，NF-κB從NF-κB-IκB中釋放進入細胞核內，與DNA上的κB基序列相結合從而發揮轉錄調控作用，促進細胞增殖及抗細胞凋亡。PTEN可拮抗IKK，減少IκB降解，使NF-κB牢固結合于NF-κB-IκB復合物，對NF-κB信號引起的腫瘤細胞增殖及凋亡逃逸起負調控作用[8]。

1.4 PTEN抑制FAK/P130cas信號通路

聚集黏附激酶（FAK）是整合素介導信號傳導途徑中重要分子，抑制FAK可引起細胞失巢性凋亡，激活FAK可引起相關激酶活化，促進腫瘤細胞生長。P130cas是FAK下游信號分子，與FAk結合后，可介導FAK促進細胞遷移。野生型PTEN可通過使FAK去磷酸化下調P130cas，抑制腫瘤細胞侵襲、增殖、遷移，此外PTEN還可通過使FAK去磷酸化抑制PI3K活性，阻斷PI3K/PKB通路發揮抗腫瘤作用[9]。

1.5 PTEN抑制MAPK信號通路

整合素可激活絲裂原激活蛋白激酶（MAPK），尤其是細胞外信號調節激酶（ERK）與生長因子協同作用，參與細胞生長、分化、遷移。PTEN可選擇性抑制ERK激活，對ERK/MAPK起負性調節作用[10]。

1.6 PTEN與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，進入細胞核與p53結合，抑制p53轉錄活性。PTEN可抑制AKt活化，促使mdm2降解，促進p53活化。而當細胞損傷及發生突變時，p53可誘導PTEN表達，兩者相互作用可發揮促進細胞凋亡作用[10]。

2 PTEN與白血病

2.1 PTEN在白血病中異常表達

研究發現在乳腺癌、肺癌、前列腺癌等實體瘤中均存在PTEN基因的突變、低表達或缺失，與部分腫瘤不良預后相關。在造血系統腫瘤中，PTEN基因及蛋白的突變與實體瘤相比發生較少，PTEN基因及蛋白的低表達及缺失常見[2-4]。Zayed等[11]研究證實，初治AML患者PTEN mRNA表達量明顯低于正常人。Roman-Gomez等[12]對251例兒童ALL患者進行研究，發現20%的患者存在PTEN基因甲基化，引起PTEN基因沉默，認為PTEN基因甲基化是評估患者預后的重要指標。Cheong等[6]分離61例未經治療的AMl患者的白血病細胞，應用Western blot檢測，發現其中45例（73.8%）患者PTEN C末端調控區存在磷酸化。pPTEN的磷酸化與年齡、白細胞計數、FAB亞型或核型無關。PTEN的表達與總體生存率（OS）呈負相關。有pPTEN表達的患者OS低于無pPTEN患者。在12個月生存期中，AML pPTENt陽性表達患者生存率為0.38個月，pPTEN陰性表達患者生存率為0.96個月。孫巨勇等[13]采用Real-time PCR和Western blot法檢測80例AML（包括56例初治患者、16例緩解患者、8例復發患者）及30例非血液病患者骨髓中PTEN及BCL-2的mRNA及蛋白表達水平，發現初治組和復發組患者骨髓細胞PTEN mRNA及蛋白表達水平均顯著低于對照組及緩解組，BCL-2 mRNA及蛋白表達量均顯著高于對照組及緩解組，PTEN及BCL-2參與AML的發生發展，對AML的化療效果起重要作用。

2.2 LSCs是白血病復發的根源

白血病細胞由LSCs、白血病祖細胞（leukemia progenitors，LPs）和相對較成熟的白血病細胞（leukemia blasts，LBs）組成。LSCs具有自我更新及多向分化特征，產生的LPs可增殖分化成白血病原始細胞，阻滯于不同分化階段，能被化療藥物作用。但大部分LSCs處于相對靜止的G0期，可通細胞膜表面分子、Wnt信號通路、PI3K/AKt信號通路及定位于特定的干細胞微環境，逃逸大多數細胞周期特異性細胞毒藥物的殺生，導致白血病干細胞對化療藥物產生耐藥。因此LSCs目前被認為是白血病耐藥和復發的根源，靶向清除LSCs對白血病治療具有重要意義。但LSCs與HSCs在生物特性、調控機制上相似處，靶向清除LSCs的同時對HSCs存在潛在毒性。而PTEN基因對LSCs和HSCs維持不同調節作用，為解決這一難題提供了新思路[11-15]。

2.3 PTEN介導的信號通路白血病多藥耐藥

Hales等[16]發現，在PTEN缺失的T-ALL患者中，50%患者存在Notch1激活突變，突變型的Notch1可活化活cMyc和PI3K/AKt/mTOR1，GSIs（γ-分泌酶抑制劑）可逆轉這一情況，從而達到對T-ALL治療的作用。抑制miRNA-21表達能誘導白血病細胞凋亡，增強白血病細胞對化療藥敏感性，Meng等[17]證實PTEN為miRNA-21的靶基因之一，PTEN能抑制白血病細胞增殖、遷移和侵襲。吳共發等[18]發現Western blot結果提示PTEN蛋白表達升高，而AKt表達水平降低，認為抑制miRNA-21表達能抑制白血病細胞K562遷移和增殖功能，誘導細胞凋亡，增加對化療藥物敏感性，這一作用可能是通過PTEN/AKt通路實現的。臧玉柱等[19]研究PTEN對急性T淋巴細胞白血病細胞增殖凋亡的影響，發現PTEN能抑制急性T淋巴細胞白血病細胞增殖，促進急性T淋巴細胞白血病細胞凋亡，Wnt信號通路及ROS水平可能是其作用機制之一。NF-κB在多種類型的血液系統惡性腫瘤中均有持續活化，Bueso-Ramos等[20]研究證明，由于CML的幼稚細胞中內在NF-κB的持續活化，導致了用酪氨酸激酶抑制劑STI571治療的8位CML患者耐藥和疾病的復發，所以NF-κB的活化也是部分患者白血病細胞對化療藥物耐藥的直接原因。在B-CLL中。Furman等[21]的研究均發現，NF-κB信號在B-CLL患者的淋巴細胞中持續活化研究表明NF-κB抑制劑可降低白血病細胞HL60AR對AS2O3耐藥。

2.4 PTEN在LSCs中的作用

Yilmaz等[22]通過敲除成人造血干細胞中PTEN基因，發現PTEN基因的缺失可引起LSCs的增殖，在數周內出現可移植性白血病，而造血干細胞在PTEN缺失后不能長期存活，而正常造血干細胞在PTEN缺失后不能長期存活。其后Zhang等[23]證實骨髓HSCs中PTEN失活可通過引起HSC活化水平升高，促進HSCs在細胞短期增殖，長期下降。因此PTEN基因作為抑癌基因對LSCs與正常HSC為雙向調節。Peng等[24]通過DNA微整列分析HSCs與LSCs全局基因表達，發現BCR-ABL可下調PTEN表達，對Pten基因條件敲除小鼠轉錄BCR-ABL-iCRE-GFP和BCR-ABL-GFP，予以小鼠致死性輻照射，發現PTEN缺失會加速CML的發展，將伴有逆轉錄病毒BCR-ABL-PTEN-GFP及BCR-ABL-GFP野生型小鼠的骨髓細胞移植到受體小鼠，發現PTEN高表達可導致細胞周期阻滯，促進白血病細胞凋亡，進一步分離由BCR-ABL-PTEN-GFP及BCR-ABL-GFP誘導的CML小鼠的LSCs，發現PTEN的高表達可減少LSCs誘導的CML的發生。Huang等[25]研究發現PTEN基因的缺失可引起LSCs中SP細胞比例增加，ABCG2（ATP-binding cassette subfamily G member 2）蛋白的下調，在CML中，PTEN可抑制慢性粒細胞白血病干細胞的產生，PTEN可通過抑制PI3K/Akt/mTor通路活化，下調SP細胞表達 。

3 展望

PTEN是一種作為抑癌基因，廣泛參與細胞生長、分化、增殖，大量研究證實PTEN可負調控多種信號通路抑制腫瘤細胞增殖、遷移。LSCs是白血病復發的根源，徹底清除患者體內LSCs是防止白血病復發的最終目標。PTEN對于LSCs和HSC持不同調節作用，為靶向清除LSCs提供了可能性，通過對PTEN作用的信號通路深入研究及PTEN與LSCs的相互作用，有望為白血病的預防、療效的提高提供更新、更有效的靶點。

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（收稿日期：2018-09-28 ?本文編輯：張瑜杰）