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      肝再生磷酸酶3在惡性血液病中的研究進(jìn)展*

      2018-03-01 18:25:52劉鳳琪徐麗梅王海河童秀珍
      中國(guó)病理生理雜志 2018年2期
      關(guān)鍵詞:髓系骨髓瘤白血病

      劉鳳琪, 徐麗梅, 李 娟, 王海河, 童秀珍△

      (中山大學(xué) 1附屬第一醫(yī)院血液科, 2中山醫(yī)學(xué)院生化系, 廣東 廣州 510080)

      肝再生磷酸酶3(phosphatase of regenerating li-ver-3,PRL-3)是蛋白酪氨酸磷酸酶家族的一員。蛋白酪氨酸磷酸酶家族有107個(gè)成員,它們通過將底物去磷酸化從而參與某些信號(hào)通路,被認(rèn)為在腫瘤的發(fā)生和發(fā)展過程中發(fā)揮了一定的作用。2001年,Saha等[1]通過基因表達(dá)系列分析(serial analysis of gene expression,SAGE)的方法發(fā)現(xiàn),相對(duì)于原發(fā)病灶,PRL-3在結(jié)腸癌患者的肝轉(zhuǎn)移病灶中有著明顯的高表達(dá)。近年來,PRL-3的相關(guān)研究涵蓋了多種實(shí)體腫瘤,包括結(jié)直腸癌、胃癌、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、前列腺癌和黑色素瘤等,發(fā)現(xiàn)其在腫瘤細(xì)胞增殖、免疫逃逸、血管生成、細(xì)胞自噬、細(xì)胞凋亡及耐藥性等方面均有重要作用。在惡性血液病領(lǐng)域的相關(guān)研究認(rèn)為,PRL-3與惡性血液腫瘤的發(fā)生發(fā)展、預(yù)后及治療耐藥性方面均有聯(lián)系,被認(rèn)為是未來極有潛力的治療靶點(diǎn)之一。本文將綜述近年來PRL-3在惡性血液病中的表達(dá)、功能及其相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展。

      1 prl-3基因及其蛋白產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)

      prl-3基因位于人8號(hào)染色體8q24.3上,其蛋白結(jié)構(gòu)與PRL家族其它成員相似性極高,氨基酸序列與PRL-1和PRL-2分別有79%和76%的相似性。PRL家族一般是20 kD左右的小分子蛋白,在體外可以形成同源二聚體、三聚體,其典型結(jié)構(gòu)域有P環(huán)、WPD環(huán)和C末端的CAAX盒,P環(huán)與WPD環(huán)是去磷酸化活性的主要區(qū)域[2]。

      2 PRL-3在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的相關(guān)機(jī)制

      2.1PRL-3相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路 PRL-3的主要生物學(xué)功能之一是促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition,EMT),增強(qiáng)其侵襲和轉(zhuǎn)移能力。在結(jié)直腸癌、胃癌和卵巢癌細(xì)胞中,PRL-3可降低E-鈣粘蛋白(E-cadherin)、整合素-α2/β1、埃茲蛋白[3]和連接黏附分子2(junctional adhesion molecule 2,JAM2)[4]等多種黏附蛋白的表達(dá)。另外, PRL-3可影響基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)家族, 如MMP2、MMP9、MMP10和MMP14的細(xì)胞定位及活性,破壞周圍組織學(xué)屏障,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的侵襲轉(zhuǎn)移[5]。在結(jié)腸癌中,PRL-3通過上調(diào)翻譯調(diào)控腫瘤蛋白(translationally controlled tumor protein,TCTP)促進(jìn)細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[6]。最近發(fā)現(xiàn), PRL-3可通過p65的磷酸化激活核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)-低氧誘導(dǎo)因子1α(hypo-xia-inducible factor-1α,HIF-1α)-miR-210軸,進(jìn)而促進(jìn)胃癌細(xì)胞遷移和侵襲[7],而HIF-1α被證明在人紅白血病HEL細(xì)胞的遷移中也起著重要作用[8]。

      PRL-3通過作用于下游蛋白分子或酶類,進(jìn)而激活多條信號(hào)通路,調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的增殖和凋亡水平。在臨床Duke分期高的結(jié)腸癌患者中,細(xì)胞核內(nèi)的PRL-3表達(dá)水平將影響含Jumonji結(jié)構(gòu)域蛋白(Jumonji domain-containing protein,JMJD)1B/2B的活性,后者作為組蛋白脫甲基酶,能夠促進(jìn)細(xì)胞增殖和腫瘤形成[9]。有研究發(fā)現(xiàn), 高水平的PRL-3與端粒雙鏈 DNA 結(jié)合蛋白R(shí)AP1的細(xì)胞定位相關(guān),能夠影響下游NF-кB信號(hào)通路,調(diào)節(jié)多種基因表達(dá)[10]。在三陰性乳腺癌(triple-negative breast cancer,TNBC)細(xì)胞中下調(diào)PRL-3的表達(dá),可使腫瘤壞死因子受體1(tumor necrosis factor receptor 1,TNF-R1)內(nèi)化增多,同時(shí)增加腫瘤細(xì)胞自分泌腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor,TNF-α),誘導(dǎo)細(xì)胞衰老和凋亡[11]。

      2.2PRL-3的分子調(diào)控機(jī)制 PRL-3的表達(dá)還受到細(xì)胞中多種分子的調(diào)控。通過多種間接刺激, 如血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)等可上調(diào)轉(zhuǎn)錄因子如Snail等的表達(dá)并促進(jìn)它們與prl-3基因啟動(dòng)子相應(yīng)區(qū)域的結(jié)合,從而增加PRL-3在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)[12]。在雌二醇(estra-diol,E2)與白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6)的作用下,子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞內(nèi)PRL-3及Akt含量明顯增加,且E2誘導(dǎo)的PRL-3表達(dá)可被IL-6抗體明顯阻斷[13]。

      在PRL-3轉(zhuǎn)錄后修飾環(huán)節(jié),多聚胞嘧啶結(jié)合蛋白1可以結(jié)合在mRNA上減慢PRL-3的翻譯過程[14]。泛素特異性蛋白酶4可以通過去泛素化過程穩(wěn)定PRL-3蛋白并增加其表達(dá)(但與其mRNA水平無(wú)正相關(guān)),進(jìn)而激活下游Akt信號(hào)通路,被認(rèn)為與結(jié)直腸癌的進(jìn)展有關(guān)[15]。另外,PRL-3還會(huì)受到多種miRNA的調(diào)控[16]。綜上可見,PRL-3在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)受到多種分子在多個(gè)水平的共同調(diào)控。

      3 PRL-3與惡性血液病的關(guān)系

      2003年,Schwering等[17]利用SAGE技術(shù)及RT-PCR 方法,對(duì)霍奇金淋巴瘤L1236細(xì)胞系與正常人生發(fā)中心B細(xì)胞的基因表達(dá)進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)了10 493個(gè)表達(dá)水平不同的SAGE標(biāo)簽,其中有464個(gè)有5倍水平以上的表達(dá)差異,其中prl(ptp4a)基因在L1236細(xì)胞系中的表達(dá)明顯高于正常人生發(fā)中心B細(xì)胞(14∶0),被認(rèn)為可能與霍奇金淋巴瘤的發(fā)生有關(guān)。此后,利用基因分析的方法,在急性淋巴細(xì)胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)、急性髓系白血病(acute myeloid leukemia,AML)、慢性粒細(xì)胞白血病(chronic myeloid leukemia, CML)、多發(fā)性骨髓瘤(multiple myeloma,MM)及漿母細(xì)胞性淋巴瘤(plasmablastic lymphoma,PBL)中均有發(fā)現(xiàn)PRL-3的異常表達(dá),見圖1。近年來,研究主要集中于揭示PRL-3與多發(fā)性骨髓瘤和急性髓系白血病的關(guān)系。

      Figure 1. Major discoveries of PRL-3 in hematological malignancies. This figure summarizes the most achievements of PRL-3 researches in hematological malignancies such as acute myeloid leukemia, multiple myeloma and chronic myeloid leukemia.

      圖1PRL-3在惡性血液病中的主要進(jìn)展

      3.1PRL-3在多發(fā)性骨髓瘤中的作用 多發(fā)性骨髓瘤是一類惡性漿細(xì)胞增殖性疾病,其中位生存期僅有3~4年。Fagerli等[18]收集了44例意義未明的單克隆免疫球蛋白血癥(monoclonal gammopathy of undetermined significance,MGUS)、12例冒煙型骨髓瘤(smoldering multiple myeloma,SMM)及256例MM患者骨髓標(biāo)本,檢測(cè)發(fā)現(xiàn)其骨髓漿細(xì)胞中prl-3基因表達(dá)水平與正常人相比均有升高:MGUS 48%,SMM 67%,MM 63%,正常漿細(xì)胞(normal plasma cells,NPCs)5%,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性;其中,MM患者的升高水平較為明顯,且常與高增生度和t(4;14)(p16;q32)染色體異位相伴發(fā)生,二者均屬于高危因素,提示預(yù)后不良。

      Broyl等[19]搜集320例初治MM患者的骨髓標(biāo)本,通過基因表達(dá)譜聚類分析方法發(fā)現(xiàn)有9例患者PRL-3表達(dá)明顯升高,且無(wú)法歸入U(xiǎn)AMS骨髓瘤分型系統(tǒng)的7個(gè)亞型中,因此命名其為PRL-3型。綜合以上信息,提示PRL-3可能與骨髓瘤細(xì)胞增殖及疾病危險(xiǎn)分級(jí)及預(yù)后有一定的聯(lián)系,但尚不明確。

      多種細(xì)胞因子如IL-6、IL-21、胰島素樣生長(zhǎng)因子1和胰高血糖素等能夠誘導(dǎo)PRL-3在多種骨髓瘤細(xì)胞系中的表達(dá)。在骨髓瘤INA-6細(xì)胞系中,通過IL-6誘導(dǎo)PRL-3表達(dá),可引起細(xì)胞周期分布發(fā)生變化,G2/M期細(xì)胞增多;而PRL-3通過調(diào)節(jié)Src-家族酪氨酸激酶(Src-family tyrosine kinase,SFK),如Src、LYN、HCK的總水平和活化水平,導(dǎo)致抗凋亡蛋白Mcl-1表達(dá)升高,進(jìn)而抑制骨髓瘤細(xì)胞凋亡;下調(diào)PRL-3表達(dá)或PRL-3抑制劑會(huì)使Mcl-1表達(dá)下調(diào),同時(shí)蛋白酶caspase-9、caspase-3和ADP-核糖聚合酶含量升高,啟動(dòng)自然凋亡信號(hào)通路[20]?;|(zhì)細(xì)胞衍化因子1α(stromal cell-derived factor-1α,SDF-1α)是介導(dǎo)骨髓瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移的細(xì)胞因子之一,但在OH-2、INA-6、ANBL-6、RPMI-8226和U266等骨髓瘤細(xì)胞系中并未發(fā)現(xiàn)SDF-1α能夠誘導(dǎo)PRL-3的表達(dá),有意思的是,在INA-6細(xì)胞系中下調(diào)PRL-3表達(dá),卻可以明顯抑制SDF-1α介導(dǎo)的骨髓瘤細(xì)胞的遷移,提示我們SDF-1α可能在PRL-3信號(hào)下游介導(dǎo)骨髓瘤細(xì)胞的遷移[18]。由此可見,PRL-3能夠影響骨髓瘤細(xì)胞的增殖、凋亡及遷移過程。

      進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn),在無(wú)IL-6誘導(dǎo)條件下,過表達(dá)prl-3仍可通過促進(jìn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(singnal transclucer and activaror of transcription 3,STAT3)去磷酸化過程及激活SFK,提高骨髓瘤細(xì)胞的存活率,抑制細(xì)胞的凋亡[21]。綜上所述,PRL-3和SFKs是骨髓瘤細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵介質(zhì),可能為治療多發(fā)性骨髓瘤的潛在靶標(biāo)。

      3.2PRL-3在急性髓系白血病中的作用 在急性髓系白血病研究中,PRL-3的高表達(dá)被認(rèn)為與疾病的預(yù)后相關(guān)。Park等[22]在內(nèi)部串聯(lián)重復(fù)的FMS樣酪氨酸激酶 3(internal tandem duplication of FMS-like tyrosine kinase 3,F(xiàn)LT3-ITD)突變陽(yáng)性的AML病人中發(fā)現(xiàn),F(xiàn)LT3可以通過Src通路誘導(dǎo)STAT5活化,后者可與prl-3啟動(dòng)子結(jié)合, 誘導(dǎo)prl-3的轉(zhuǎn)錄表達(dá),這被認(rèn)為與FLT3-ITD突變介導(dǎo)的不良預(yù)后相關(guān)。而Qu等[23]證實(shí),PRL-3在112例FLT3-ITD突變陰性的AML患者中同樣可作為獨(dú)立的預(yù)后因素,通過STAT5及AKT通路介導(dǎo)AML患者耐藥性的產(chǎn)生。另外,白血病的發(fā)生與染色體的部分缺失及相關(guān)基因的丟失有關(guān),最近有研究通過利用逆轉(zhuǎn)錄病毒尋找甲基化病毒插入位點(diǎn)(methylated viral integration sites,mVIS), 以檢測(cè)基因缺失的方法,發(fā)現(xiàn)prl-3是一個(gè)Haplo-insufficient基因,可能作為人類急性髓系白血病的不良預(yù)后指標(biāo)之一[24]。

      在作用機(jī)制方面,高表達(dá)的PRL-3能夠影響ERK/JNK信號(hào)途徑,提高細(xì)胞內(nèi)c-Jun的含量,后者作為癌癥相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子活化蛋白1(activator protein 1,AP-1)的重要組成部分,與腫瘤形成密切相關(guān)[22]。最新研究發(fā)現(xiàn),PRL-3還可上調(diào)JMJD2C組蛋白脫甲基酶,從而抑制乙?;M蛋白H3K9與Leo1基因啟動(dòng)子的結(jié)合,解除其抑制效應(yīng),增強(qiáng)Leo1的轉(zhuǎn)錄表達(dá);Leo1作為RNA聚合酶II復(fù)合物部分之一,可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子SOX的表達(dá)影響腫瘤的發(fā)生[25]。 Zhou等[26]發(fā)現(xiàn)在過表達(dá)prl-3的AML細(xì)胞系TF1-hPRL3中,RNA結(jié)合蛋白LIN28B的表達(dá)顯著升高,后者作為一種重要的癌癥干細(xì)胞標(biāo)志物,通過抑制miRNA let-7家族促進(jìn)白血病細(xì)胞的增殖。另外,已證實(shí)STAT3可結(jié)合在prl-3啟動(dòng)子的-201~-210區(qū)域,誘導(dǎo)prl-3基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)[27]。PRL-3在急性髓系白血病中的高表達(dá)還被認(rèn)為與白血病細(xì)胞的增殖、細(xì)胞周期分布、凋亡及髓外浸潤(rùn)有一定聯(lián)系[23]。

      3.3PRL-3在其它類型白血病中的作用 Zhou等[28]在慢性粒細(xì)胞白血病的伊馬替尼耐藥患者中,發(fā)現(xiàn)PRL-3蛋白表達(dá)呈持續(xù)升高;在加入BCR-ABL抑制劑(伊馬替尼)后,非耐藥的CML細(xì)胞株內(nèi)p-CrkL(一種BCR-ABL激酶的標(biāo)志)、 p-STAT3、p-STAT5以及PRL-3的蛋白水平均減少;而在CML耐藥細(xì)胞株中未觀測(cè)到上述標(biāo)志物的變化,且PRL-3的蛋白水平在高濃度(10 μmol/L)伊馬替尼作用下不降反升[28]。與此類似的是,利用DNA微陣列方法分析37例BCR-ABL陽(yáng)性急性淋巴細(xì)胞白血病患者及17例陰性患者的基因發(fā)現(xiàn),prl-3基因的表達(dá)在BCR-ABL陽(yáng)性患者中有25倍升高,提示prl-3基因的表達(dá)可能與bcr-abl基因相關(guān)[29],這說明PRL-3與BCR-ABL之間有可能存在的信號(hào)通路,共同影響腫瘤的形成和進(jìn)展。

      4 PRL-3是潛在的腫瘤靶向作用位點(diǎn)之一

      在PRL-3小分子抑制劑的開發(fā)方面,有研究發(fā)現(xiàn),多種從自然植物中提取的小分子抑制劑在細(xì)胞水平表現(xiàn)出了潛在的價(jià)值,如從紅豆杉幼枝的甲醇提取物中分離出的2種雙黃素及茜草根中提取的蒽醌類化合物(以大黃素為代表)[30- 31],但其具體作用機(jī)制及副作用尚需進(jìn)一步研究。其次,多種羅丹寧(2-硫代-4-噻唑烷酮)衍生物在體外實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)對(duì)PRL-3有抑制作用。其中,BR-1作為一種亞芐基羅丹寧衍生物,能夠在體外抑制高表達(dá)PRL-3的小鼠黑色素瘤細(xì)胞增殖[32];CG-707也是其后開發(fā)的羅丹寧衍生物之一,它能夠逆轉(zhuǎn)PRL-3過表達(dá)細(xì)胞中EMT標(biāo)記蛋白如E-cadherin和Snail的表達(dá),證實(shí)了其對(duì)腫瘤細(xì)胞遷移、擴(kuò)散的抑制作用[33]。 另外,噻吩并吡喃酮被認(rèn)為能夠在體外特異性地抑制PRL磷酸酶家族的表達(dá),它是通過誘導(dǎo)信號(hào)分子p130Cas的切割,從而抑制腫瘤細(xì)胞在瓊脂中的錨定依賴性生長(zhǎng)、破壞細(xì)胞-基質(zhì)相互作用,進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡,且其未通過p53信號(hào)通路介導(dǎo),這與依托泊苷有顯著不同[34];而其通過光活化獲得的新型抑制劑——亞氨基噻吩并吡啶二酮,則具有更好的溶液穩(wěn)定性[35]。

      降低PRL-3表達(dá)的另一種方案則是研制特異性的抗體阻斷PRL-3。 Thura等[36]研究探討了PRL-3在胃癌臨床樣本中的表達(dá)及其人源化抗體PRL3-zumab對(duì)PRL-3陽(yáng)性胃癌的治療價(jià)值, 裸鼠模型研究顯示,PRL3-zumab單藥治療效果優(yōu)于5-氟尿嘧啶(5-fluorouracil, 5-FU)單藥治療或二者聯(lián)合的治療效果;且相比于5-FU,PRL3-zumab幾乎對(duì)白細(xì)胞數(shù)量沒有影響;同時(shí),PRL3-zumab也可以有效預(yù)防PRL-3 陽(yáng)性的胃癌復(fù)發(fā)。在機(jī)制上,可能與PRL-3抗原分泌到細(xì)胞外后與PRL3-zumab靶向結(jié)合,募集免疫細(xì)胞來殺傷腫瘤細(xì)胞有關(guān)。這項(xiàng)研究對(duì)PRL-3靶向藥物的應(yīng)用具有重要意義。

      總之,PRL-3在多發(fā)性骨髓瘤和急性髓系白血病中被認(rèn)為與疾病的不良預(yù)后相關(guān),慢性粒細(xì)胞白血病患者對(duì)伊馬替尼的耐藥也與PRL-3的高表達(dá)有關(guān)。PRL-3在急性髓系白血病中被認(rèn)為是FLT3的下游信號(hào)分子;PRL-3可通過影響SFK家族的活性,或通過增加諸如c-Jun和Leo1等信號(hào)分子的表達(dá),影響MM和AML的發(fā)生發(fā)展。PRL-3在惡性血液病中的研究逐步擴(kuò)大加深,其涉及的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制也在進(jìn)一步探索中。PRL-3有望作為新的治療靶點(diǎn),為血液腫瘤的診斷、預(yù)后分級(jí)以及耐藥患者的治療提供一條新的思路。

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