UPA系統(tǒng)與白血病的關(guān)系研究進(jìn)展

趙松穎 柳 嘉 (河北大學(xué)附屬醫(yī)院血液科，河北 保定 071000)

白血病中惡變的造血干細(xì)胞是血液和免疫系統(tǒng)的起始細(xì)胞，而血液和免疫系統(tǒng)分布全身，故白血病不僅危害整個(gè)血液和免疫系統(tǒng)，還會(huì)影響全身各系統(tǒng)。白血病與實(shí)體腫瘤不同，不是生長(zhǎng)在局部的贅生物，而是全身播散，侵犯各系統(tǒng)、器官和組織的惡性血液病。白血病細(xì)胞趨化、黏附、遷移、降解基質(zhì)、異地生存、惡性增殖、抗凋亡等一系列髓外浸潤(rùn)過(guò)程由細(xì)胞因子嚴(yán)格調(diào)節(jié)，如：趨化因子受體家族、纖溶酶原激活系統(tǒng)、整合素、基質(zhì)金屬蛋白酶、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子及其受體、E-鈣黏蛋白基因、nm23-H1等〔1〕，其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是尿激酶型纖溶酶原激活因子(UPA)系統(tǒng)。UPA系統(tǒng)由尿激酶型纖溶酶原激活劑、尿激酶型纖溶酶原激活劑受體(UPAR或CD87)、纖溶酶原激活劑(PA)及其受體抑制劑(PAI-1及PAI-2)。該系統(tǒng)不僅激活纖溶酶、促進(jìn)血管生成〔2〕，還參與白血病細(xì)胞全身播散及侵犯各系統(tǒng)等一系列過(guò)程。

1 UPA系統(tǒng)的概述

1.1 UPA的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)特性 相關(guān)學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)UPA基因定位于人類第10號(hào)染色體上，長(zhǎng)度6.5 kb〔3〕。UPA是由前尿激酶原經(jīng)切除信號(hào)肽后形成單鏈無(wú)活性尿激酶原(pro-UPA)，然后再經(jīng)纖溶酶、組織蛋白酶等催化成為有活性的多功能絲氨酸蛋白酶UPA〔4〕，UPA分子量大約50 kD，是由2個(gè)二硫鍵橋聯(lián)的多肽鏈連接組成，形成A鏈(輕鏈)及B鏈(重鏈)，A鏈中有1個(gè)氨基末端片段，包含N-端由kringle區(qū)和生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)域組成，該段區(qū)域可以介導(dǎo)UPA和UPAR的結(jié)合。UPA主要通過(guò)以下兩各個(gè)方面起到生理作用：①通過(guò)C-端蛋白酶活性區(qū)發(fā)揮蛋白水解作用，來(lái)降解細(xì)胞外基質(zhì)和層黏連蛋白、纖維連接蛋白、纖維蛋白聚糖等組織成分，從而起到調(diào)節(jié)纖溶活性、組織重構(gòu)、細(xì)胞黏附遷移等作用〔5〕。②除降解基質(zhì)外，UPA還可以通過(guò)N-端的生長(zhǎng)因子結(jié)構(gòu)域與UPAR結(jié)合，刺激細(xì)胞增生，加強(qiáng)細(xì)胞的分化、運(yùn)動(dòng)、黏附、凋亡等多個(gè)功能〔6，7〕。

1.2 UPAR的結(jié)構(gòu)與生物學(xué)特性 UPAR(又稱CD87)為尿激酶受體，是一種由三個(gè)同源結(jié)構(gòu)域(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)通過(guò)二硫鍵連接組成的50～60 kD的糖化磷脂酰肌醇(GPI)-錨膜蛋白，它是細(xì)胞表面的一個(gè)多功能受體，主要是通過(guò)與其配體UPA結(jié)合來(lái)發(fā)揮生理功能。UPAR基因定位于人第19號(hào)染色體上，基因大小23 kb，UPAR基因經(jīng)轉(zhuǎn)錄和翻譯形成包括313個(gè)氨基酸殘基組成的多肽和22個(gè)氨基酸殘基組成的信號(hào)肽;然后經(jīng)過(guò)翻譯后修飾形成由283個(gè)氨基酸殘基組成的糖蛋白。UPAR在體內(nèi)主要是通過(guò)UPAR以GPI錨定形式結(jié)合在細(xì)胞表面，可以有效識(shí)別細(xì)胞膜上的纖溶酶，進(jìn)而可以與UPA及pro-UPA結(jié)合。UPA與UPAR結(jié)合可激活胞內(nèi)的信號(hào)傳遞途徑，介導(dǎo)尿激酶催化的纖溶酶原活化與纖溶過(guò)程，參與細(xì)胞外基質(zhì)代謝。除此之外，UPAR還可以與細(xì)胞胞外及細(xì)胞膜上其他一些分子結(jié)合，例如玻璃體黏連蛋白(VN)、整合素等，這些功能使UPAR在腫瘤的增殖、侵襲及轉(zhuǎn)移等過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。

1.3 PA抑制劑 PA抑制物1(Plasminogen activator inhibitor，PAI-1)和PAI-2作為絲氨酸蛋白酶抑制劑的超家族成員，其發(fā)揮生理功能主要是通過(guò)與UPA-UPAR復(fù)合物結(jié)合到一起并發(fā)揮對(duì)UPA功能的抑制作用〔8～10〕。PAI-1和 PAI-2在結(jié)構(gòu)上與UPA具有一定的相似性，除了起到抑制UPA功能外，還可以與玻璃黏連蛋白的結(jié)合，從而能夠有效調(diào)節(jié)細(xì)胞的附著和遷移活動(dòng)。目前研究結(jié)果顯示PAI-2則并未顯示出與細(xì)胞附著遷移作用有關(guān)〔11〕。

2 UPA系統(tǒng)與白血病的關(guān)系

2.1 UPA系統(tǒng)與各類白血病的關(guān)系 相關(guān)學(xué)者〔12〕對(duì)收治的74例急性髓細(xì)胞性白血病(AML)、24例急性淋巴細(xì)胞性白血病(ALL)、3例雙表型白血病(BAL)患者分別采用流式細(xì)胞儀對(duì)各組患者的白血病細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞膜表面 CD87表達(dá)豐度分析，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)與正常健康的對(duì)照組相比M5的CD87表達(dá)豐度最高，而M0的CD87表達(dá)豐度最低。該學(xué)者在隨后發(fā)表的研究中發(fā)現(xiàn)血漿及細(xì)胞勻漿中PAI-2表達(dá)水平可以作為白血病進(jìn)展分子標(biāo)志〔12〕。在M3、M4、M5及T-ALL的細(xì)胞提取物中可檢測(cè)到升高的PAI-1 mRNA，而在M0、M1、M2、M4、M5及T-ALL的細(xì)胞提取物中可檢測(cè)到增加的PAI-2 mRNA，其中在 M4、M5及 T-ALL細(xì)胞提取物中，PAI-2 mRNA水平最高〔13〕。在粒系白血病的細(xì)胞質(zhì)中，PA及其抑制物水平升高〔14〕，而且粒系白血病細(xì)胞內(nèi)的 PAI-1表達(dá)水平最高〔9〕。有學(xué)者〔15〕檢測(cè)了110例初治急性髓系白血病病人CD87表達(dá)情況。通過(guò)流式細(xì)胞技術(shù)檢測(cè)到其中80例(72.7%)患者骨髓液表達(dá)CD87，并且單核細(xì)胞白血病患者的CD87表達(dá)高于其他髓系白血病。因此，CD87、PAI-2可能是單核細(xì)胞白血病活躍階段(初發(fā)及復(fù)發(fā))高度特異的分子標(biāo)志。目前研究發(fā)現(xiàn)UPA系統(tǒng)不僅與急性白血病有關(guān)，而且在慢性白血病患者中也檢測(cè)到其表達(dá)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)慢性淋巴細(xì)胞白血病患者的PAI-1水平高于正常人群，提示PAI-1于慢性淋巴細(xì)胞白血病發(fā)生發(fā)展有關(guān)〔16，17〕。

2.2 UPA系統(tǒng)與白血病細(xì)胞浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移的關(guān)系 牙齦腫脹、肝脾淋巴結(jié)腫大、皮膚黏膜浸潤(rùn)及中樞神經(jīng)系統(tǒng)白血病等都是白血病細(xì)胞常見(jiàn)的髓外浸潤(rùn)表現(xiàn)。在有關(guān)外周血及骨髓原始細(xì)胞在診斷于復(fù)發(fā)時(shí)的CD87表達(dá)分析結(jié)果提示，在復(fù)發(fā)時(shí)，原始細(xì)胞的CD87表達(dá)量較診斷時(shí)明顯增加，這表明CD87表達(dá)量增加與AML的浸潤(rùn)特性呈現(xiàn)明顯的相關(guān)性〔15〕;并且在AML患者中CD87的高表達(dá)往往伴隨著皮膚黏膜浸潤(rùn)、肝脾淋巴結(jié)腫大和中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤(rùn)〔12〕。PAI可抑制白血病細(xì)胞的浸潤(rùn)與轉(zhuǎn)移。在白血病患者中，正常的單核細(xì)胞及M4、M5細(xì)胞都具有從原位置遷移到炎癥發(fā)生區(qū)域或浸潤(rùn)到髓外組織的能力，而且這種浸潤(rùn)行為在表達(dá)UPA的細(xì)胞中表現(xiàn)得比表達(dá)人組織型PA(t-PA)細(xì)胞更明顯。在白血病細(xì)胞膜表面檢測(cè)到UPA、UPAR、PAI-1及 PAI-2，且 UPA及 UPAR的含量增高程度比PAI-1及PAI-2明顯，這說(shuō)明纖溶的活化可以促進(jìn)白血病細(xì)胞浸潤(rùn)〔18〕。

2.3 UPA系統(tǒng)對(duì)白血病細(xì)胞凋亡的影響 在生理及病理狀態(tài)下，UPA都是控制細(xì)胞分解及引起細(xì)胞遷移及侵襲的重要物質(zhì)。UPA的蛋白水解活性主要體現(xiàn)在可激活并釋放多種生長(zhǎng)因子，同時(shí)可以通過(guò)對(duì)細(xì)胞基質(zhì)動(dòng)態(tài)控制，調(diào)節(jié)細(xì)胞的生存與凋亡的比率。UPAR通過(guò)胞膜相關(guān)的蛋白水解及信號(hào)傳導(dǎo)作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞的遷移、黏附及細(xì)胞支架。UPA/UPAR系統(tǒng)與細(xì)胞的生長(zhǎng)和凋亡有著密切的聯(lián)系〔19〕。PAI-1抑制纖溶酶的形成和纖溶酶介導(dǎo)的蛋白水解作用。過(guò)度表達(dá)PAI-1可增加細(xì)胞的存活，并且可通過(guò)降低細(xì)胞的黏附性及影響細(xì)胞內(nèi)信號(hào)肽抑制其凋亡。這一作用機(jī)制包括抑制纖溶酶的形成、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(caspase-3)、抑制VN介導(dǎo)的細(xì)胞黏附作用。通過(guò)抑制細(xì)胞的caspase-3，可以使其由凋亡轉(zhuǎn)變?yōu)樵鲋场?0〕。細(xì)胞內(nèi)PAI-2裂解產(chǎn)物是細(xì)胞發(fā)生凋亡的分子標(biāo)志，并已在白血病患者骨髓中檢測(cè)到PAI-2的裂解，但機(jī)制仍不十分清楚。研究表明，在人類早幼粒細(xì)胞白血病細(xì)胞株(NB4)胞漿中檢測(cè)到有活性的PAI-2裂解物，并且證實(shí)了細(xì)胞內(nèi)PAI-2裂解產(chǎn)物是NB4細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡的分子標(biāo)志〔18〕。

2.4 UPA系統(tǒng)與白血病治療的關(guān)系 目前針對(duì)UPAR的靶向治療的試驗(yàn)是一個(gè)研究熱點(diǎn)，方法有以下4種：①白血病病人高表達(dá)UPAR，找到封閉其功能的靶向藥物。②UPA與UPAR結(jié)合后發(fā)揮其作用，那么阻止兩者結(jié)合的藥物同樣可使UPA系統(tǒng)功能減低。③通過(guò)合成 siRNA，shRNA手段達(dá)到抑制UPAR表達(dá)的目的。④UPAR內(nèi)化，減少白血病細(xì)胞表面的UPAR數(shù)量，進(jìn)而抑制白血病細(xì)胞的功能。上述4種方法，臨床上具有一定的可操作性，但前3種手段到目前為止的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)并未達(dá)到預(yù)期效果，最后一種方案是UPAR的靶向治療最新思路，這一方法的最大優(yōu)點(diǎn)是真正的高選擇性-針對(duì)腫瘤細(xì)胞的UPAR表達(dá)，而對(duì)正常組織無(wú)明顯影響〔21〕。UPA系統(tǒng)價(jià)值一方面體現(xiàn)在其作為靶向治療的一個(gè)靶點(diǎn)，另一方面體現(xiàn)在其治療相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)上。眾所周知，在兒童ALL治療中，激素是化療方案組合中幾乎必不可少的藥物，但隨著激素使用量的增加，兒童骨壞死的情況日趨嚴(yán)峻，如何預(yù)防及早期發(fā)現(xiàn)這一嚴(yán)重并發(fā)癥，顯得非常棘手。最近研究人員發(fā)現(xiàn)PAI-1多肽現(xiàn)象與其有關(guān)，提示PAI-1遺傳變異可能為激素相關(guān)兒童骨壞死的危險(xiǎn)因素〔22〕。

3 結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于UPA系統(tǒng)與白血病的關(guān)系做了大量的研究，并給予了UPA系統(tǒng)與白血病的發(fā)生、發(fā)展及治療有密切關(guān)系的結(jié)論;但是在很多文獻(xiàn)中可以看出，UPA系統(tǒng)在白血病發(fā)生、發(fā)展中的具體作用機(jī)制仍然有待進(jìn)一步闡明與探討，以便更好地為臨床上預(yù)防和治療提供理論依據(jù)。

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