UPA系统与白血病的关系研究进展

赵松颖 柳 嘉 (河北大学附属医院血液科，河北 保定 071000)

白血病中恶变的造血干细胞是血液和免疫系统的起始细胞，而血液和免疫系统分布全身，故白血病不仅危害整个血液和免疫系统，还会影响全身各系统。白血病与实体肿瘤不同，不是生长在局部的赘生物，而是全身播散，侵犯各系统、器官和组织的恶性血液病。白血病细胞趋化、黏附、迁移、降解基质、异地生存、恶性增殖、抗凋亡等一系列髓外浸润过程由细胞因子严格调节，如：趋化因子受体家族、纤溶酶原激活系统、整合素、基质金属蛋白酶、血管内皮生长因子及其受体、E-钙黏蛋白基因、nm23-H1等〔1〕，其中一个重要的环节就是尿激酶型纤溶酶原激活因子(UPA)系统。UPA系统由尿激酶型纤溶酶原激活剂、尿激酶型纤溶酶原激活剂受体(UPAR或CD87)、纤溶酶原激活剂(PA)及其受体抑制剂(PAI-1及PAI-2)。该系统不仅激活纤溶酶、促进血管生成〔2〕，还参与白血病细胞全身播散及侵犯各系统等一系列过程。

1 UPA系统的概述

1.1 UPA的结构与生物学特性 相关学者研究发现UPA基因定位于人类第10号染色体上，长度6.5 kb〔3〕。UPA是由前尿激酶原经切除信号肽后形成单链无活性尿激酶原(pro-UPA)，然后再经纤溶酶、组织蛋白酶等催化成为有活性的多功能丝氨酸蛋白酶UPA〔4〕，UPA分子量大约50 kD，是由2个二硫键桥联的多肽链连接组成，形成A链(轻链)及B链(重链)，A链中有1个氨基末端片段，包含N-端由kringle区和生长因子结构域组成，该段区域可以介导UPA和UPAR的结合。UPA主要通过以下两各个方面起到生理作用：①通过C-端蛋白酶活性区发挥蛋白水解作用，来降解细胞外基质和层黏连蛋白、纤维连接蛋白、纤维蛋白聚糖等组织成分，从而起到调节纤溶活性、组织重构、细胞黏附迁移等作用〔5〕。②除降解基质外，UPA还可以通过N-端的生长因子结构域与UPAR结合，刺激细胞增生，加强细胞的分化、运动、黏附、凋亡等多个功能〔6，7〕。

1.2 UPAR的结构与生物学特性 UPAR(又称CD87)为尿激酶受体，是一种由三个同源结构域(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)通过二硫键连接组成的50～60 kD的糖化磷脂酰肌醇(GPI)-锚膜蛋白，它是细胞表面的一个多功能受体，主要是通过与其配体UPA结合来发挥生理功能。UPAR基因定位于人第19号染色体上，基因大小23 kb，UPAR基因经转录和翻译形成包括313个氨基酸残基组成的多肽和22个氨基酸残基组成的信号肽;然后经过翻译后修饰形成由283个氨基酸残基组成的糖蛋白。UPAR在体内主要是通过UPAR以GPI锚定形式结合在细胞表面，可以有效识别细胞膜上的纤溶酶，进而可以与UPA及pro-UPA结合。UPA与UPAR结合可激活胞内的信号传递途径，介导尿激酶催化的纤溶酶原活化与纤溶过程，参与细胞外基质代谢。除此之外，UPAR还可以与细胞胞外及细胞膜上其他一些分子结合，例如玻璃体黏连蛋白(VN)、整合素等，这些功能使UPAR在肿瘤的增殖、侵袭及转移等过程中发挥着重要作用。

1.3 PA抑制剂 PA抑制物1(Plasminogen activator inhibitor，PAI-1)和PAI-2作为丝氨酸蛋白酶抑制剂的超家族成员，其发挥生理功能主要是通过与UPA-UPAR复合物结合到一起并发挥对UPA功能的抑制作用〔8～10〕。PAI-1和 PAI-2在结构上与UPA具有一定的相似性，除了起到抑制UPA功能外，还可以与玻璃黏连蛋白的结合，从而能够有效调节细胞的附着和迁移活动。目前研究结果显示PAI-2则并未显示出与细胞附着迁移作用有关〔11〕。

2 UPA系统与白血病的关系

2.1 UPA系统与各类白血病的关系 相关学者〔12〕对收治的74例急性髓细胞性白血病(AML)、24例急性淋巴细胞性白血病(ALL)、3例双表型白血病(BAL)患者分别采用流式细胞仪对各组患者的白血病细胞进行细胞膜表面 CD87表达丰度分析，研究结果发现与正常健康的对照组相比M5的CD87表达丰度最高，而M0的CD87表达丰度最低。该学者在随后发表的研究中发现血浆及细胞匀浆中PAI-2表达水平可以作为白血病进展分子标志〔12〕。在M3、M4、M5及T-ALL的细胞提取物中可检测到升高的PAI-1 mRNA，而在M0、M1、M2、M4、M5及T-ALL的细胞提取物中可检测到增加的PAI-2 mRNA，其中在 M4、M5及 T-ALL细胞提取物中，PAI-2 mRNA水平最高〔13〕。在粒系白血病的细胞质中，PA及其抑制物水平升高〔14〕，而且粒系白血病细胞内的 PAI-1表达水平最高〔9〕。有学者〔15〕检测了110例初治急性髓系白血病病人CD87表达情况。通过流式细胞技术检测到其中80例(72.7%)患者骨髓液表达CD87，并且单核细胞白血病患者的CD87表达高于其他髓系白血病。因此，CD87、PAI-2可能是单核细胞白血病活跃阶段(初发及复发)高度特异的分子标志。目前研究发现UPA系统不仅与急性白血病有关，而且在慢性白血病患者中也检测到其表达。有学者发现慢性淋巴细胞白血病患者的PAI-1水平高于正常人群，提示PAI-1于慢性淋巴细胞白血病发生发展有关〔16，17〕。

2.2 UPA系统与白血病细胞浸润及转移的关系 牙龈肿胀、肝脾淋巴结肿大、皮肤黏膜浸润及中枢神经系统白血病等都是白血病细胞常见的髓外浸润表现。在有关外周血及骨髓原始细胞在诊断于复发时的CD87表达分析结果提示，在复发时，原始细胞的CD87表达量较诊断时明显增加，这表明CD87表达量增加与AML的浸润特性呈现明显的相关性〔15〕;并且在AML患者中CD87的高表达往往伴随着皮肤黏膜浸润、肝脾淋巴结肿大和中枢神经系统浸润〔12〕。PAI可抑制白血病细胞的浸润与转移。在白血病患者中，正常的单核细胞及M4、M5细胞都具有从原位置迁移到炎症发生区域或浸润到髓外组织的能力，而且这种浸润行为在表达UPA的细胞中表现得比表达人组织型PA(t-PA)细胞更明显。在白血病细胞膜表面检测到UPA、UPAR、PAI-1及 PAI-2，且 UPA及 UPAR的含量增高程度比PAI-1及PAI-2明显，这说明纤溶的活化可以促进白血病细胞浸润〔18〕。

2.3 UPA系统对白血病细胞凋亡的影响 在生理及病理状态下，UPA都是控制细胞分解及引起细胞迁移及侵袭的重要物质。UPA的蛋白水解活性主要体现在可激活并释放多种生长因子，同时可以通过对细胞基质动态控制，调节细胞的生存与凋亡的比率。UPAR通过胞膜相关的蛋白水解及信号传导作用，调节细胞的迁移、黏附及细胞支架。UPA/UPAR系统与细胞的生长和凋亡有着密切的联系〔19〕。PAI-1抑制纤溶酶的形成和纤溶酶介导的蛋白水解作用。过度表达PAI-1可增加细胞的存活，并且可通过降低细胞的黏附性及影响细胞内信号肽抑制其凋亡。这一作用机制包括抑制纤溶酶的形成、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶-3(caspase-3)、抑制VN介导的细胞黏附作用。通过抑制细胞的caspase-3，可以使其由凋亡转变为增殖〔20〕。细胞内PAI-2裂解产物是细胞发生凋亡的分子标志，并已在白血病患者骨髓中检测到PAI-2的裂解，但机制仍不十分清楚。研究表明，在人类早幼粒细胞白血病细胞株(NB4)胞浆中检测到有活性的PAI-2裂解物，并且证实了细胞内PAI-2裂解产物是NB4细胞发生细胞凋亡的分子标志〔18〕。

2.4 UPA系统与白血病治疗的关系 目前针对UPAR的靶向治疗的试验是一个研究热点，方法有以下4种：①白血病病人高表达UPAR，找到封闭其功能的靶向药物。②UPA与UPAR结合后发挥其作用，那么阻止两者结合的药物同样可使UPA系统功能减低。③通过合成 siRNA，shRNA手段达到抑制UPAR表达的目的。④UPAR内化，减少白血病细胞表面的UPAR数量，进而抑制白血病细胞的功能。上述4种方法，临床上具有一定的可操作性，但前3种手段到目前为止的试验发现并未达到预期效果，最后一种方案是UPAR的靶向治疗最新思路，这一方法的最大优点是真正的高选择性-针对肿瘤细胞的UPAR表达，而对正常组织无明显影响〔21〕。UPA系统价值一方面体现在其作为靶向治疗的一个靶点，另一方面体现在其治疗相关风险的监测上。众所周知，在儿童ALL治疗中，激素是化疗方案组合中几乎必不可少的药物，但随着激素使用量的增加，儿童骨坏死的情况日趋严峻，如何预防及早期发现这一严重并发症，显得非常棘手。最近研究人员发现PAI-1多肽现象与其有关，提示PAI-1遗传变异可能为激素相关儿童骨坏死的危险因素〔22〕。

3 结语

目前国内外关于UPA系统与白血病的关系做了大量的研究，并给予了UPA系统与白血病的发生、发展及治疗有密切关系的结论;但是在很多文献中可以看出，UPA系统在白血病发生、发展中的具体作用机制仍然有待进一步阐明与探讨，以便更好地为临床上预防和治疗提供理论依据。

1 Li H，Chen ZX.Molecular mechanism of leukemic cell extramedullary infiltration〔J〕.For Med Sci Blood Transfus Hematol，2002;25(1)：28-31.

2 Rabbani SA，Mazar AP.The role of the plasminogen activation system in angiogenesis and metastasis〔J〕.Surg Oncol Clin N Am，2001;10(2)：393-415.

3 Rajput B，Degen SF，Reich E，et al.Chromosomal locations of human tissue plasminogen activator and urokinase genes〔J〕.Science，1985;230(4726)：672-4.

4 Patthy L.Evolution of the proteases of blood coagulation and fibrinolysis by assembly from modules〔J〕.Cell，1985;41(3)：657-63.

5 Berger DH.Plasmin/plasminogen system in colorectal cancer〔J〕.World J Surg，2002;26(7)：767-71.

6 刘宝芹，邵雪斋，方艳秋.急性髓系白血病中uPA和uPAR的表达及意义〔J〕.中国实验诊断学，2011;15(5)：891-2.

7 Bes chorner R，Schluesener HJ，Nguyen TD，et al.Lesion associated accumulation of uPAR/CD87-expressing infiltrating granulocytes，activated microglial cells/macrophages and upregulation by endothelial cells following TBI and FCI in humans〔J〕.Neuropathol Appl Neurobiol，2000;26(6)：522-7.

8 Bell WR.The fibrinolytic system in neoplasia〔J〕.Semin Thromb Hemost，1996;22(6)：459-78.

9 Tapiovaara H，Alitalo R，Vaheri A.Plasminogen activation on tumor cell surface and its involvement in human leukemia〔J〕.Adv Cancer Res，1996;69：101-33.

10 Choong PF，Nadesapillai AP.Urokinase plasminogen activator system：a multifunctional role in tumor progression and metastasis〔J〕.Clin Orthop Relat Res，2003;415(1)：46-58.

11 Lilja H，Vickers A，Scardino P.Measurements of proteases or protease system components in blood to enhance prediction of disease risk or outcome in possible cancer〔J〕.J Clin Oncol，2007;25(4)：347-8.

12 Lanza F，Castoldi GL，Castagnari B，et al.Expression and functional role of urokinase-type plasminogen activator receptor in normal and acute leukaemic cells〔J〕.Br J Haematol，1998;103(1)：110-23.

13 Scherrer A，Wohlwend A，Kruithof EK，et al.Plasminogen activation in human acute leukemias〔J〕.Br J Haematol，1999;105(4)：920-7.

14 Mustjoki S，Alitalo R，Stephens RW，et al.Plasminogen activation in human leukemia and in normal hematopoietic cells〔J〕.APMIS，1999;107(1)：144-9.

15 邓守恒，李林均，蔡晓军，等.硒化壳聚糖通过下调PML-RARα融合蛋白对急性早幼粒白血病NB4细胞增殖和凋亡的作用〔J〕.中国老年学杂志，2011;31(6)：1000-1.

16 王 娟，沈 杰，李增杰，等.血清可溶性尿激酶受体在急性髓细胞白血病中的表达及临床意义〔J〕.临床血液学杂志，2008;21(6)：603-4.

17 赵文海，韩树海，马琳娜，等.E-cad在中枢神经系统白血病患者骨髓中的表达及意义〔J〕.中国老年学杂志，2010;30(22)：3246-8.

18 Peng LL，Xu X，Wang HL.The relationships of PAI and leukemia〔J〕.J Clini Hematol，2002;15(1)：43-4.

19 Alfano D，Franco P，Vocca I，et al.The urokinase plasminogen activator and its receptor：role in cell growth and apoptosis〔J〕.Thromb Haemost，2005;93(2)：205-11.

20 Schneider DJ，Chen Y，Sobel BE，et al.The effect of plasminogen activator inhibitor type 1 on apoptosis〔J〕.Thromb Haemost，2008;100(6)：1037-40.

21 Mazar AP，Ahn RW，O'Halloran TV.Development of novel therapeutics targeting the urokinase plasminogen activator receptor(uPAR)and their translation toward the clinic〔J〕.Curr Pharm Des，2011;17(19)：1970-8.

22 Bond J，Adams S，Richards S，et al.Polymorphism in the PAI-1(SERPINE1)gene and the risk of osteonecrosis in children with acute lymphoblastic leukemia〔J〕.Blood，2011;118(9)：2632-3.