MAPK 信号转导通路在糖皮质激素耐药白血病中的研究进展

何 莉，周焕娟

在我国，白血病是儿童恶性肿瘤中发病率最高的疾病，其中以急性淋巴细胞白血病(Acute lymphoblastic leukemia，ALL)最多见。糖皮质激素(Glucocorticoid，GC)是治疗ALL 最常用的药物之一，对GC 敏感性的评估已作为儿童ALL 的一项独立的预后因素［1］。近年研究发现，在小儿初治ALL 中，10% ～20%病例对GC 原发耐药，复发病例中70%GC 耐药，耐药率明显上升，严重威胁着小儿ALL 的疗效及预后［2］。但目前对GC 耐药机制的产生尚未十分明确，因此，探索GC 的耐药机制并寻求逆转GC 耐药的治疗方案是当前治疗儿童ALL 迫切需要解决的问题。丝裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases，MAPK)是细胞内广泛表达的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，经磷酸化激活，参与多种细胞反应的调节，如细胞增殖、分化、凋亡及细胞周期调控等。近年研究发现，MAPK 途径在GC 诱导的凋亡及GC 耐药产生机制中发挥重要作用。

1 MAPK 信号通路的组成及基本生物活性

MAPK 信号通路的激活由三级级联反应完成:细胞外刺激激活MAPK 激酶的激酶(MAPKKK/MKKK)，进而激活MAPK 激酶(MAPKK，MKK/MEK)，最后激活MAPK。MAPK 家族主要包括3 个组成:细胞外信号调节蛋白激酶(Extracellular signal-regulated kidnase，ERK)、c-jun N 末端激酶(c-jun N-terminal kidnase JNK)及p38 MAPK。Ras/Raf/MEK/ERK 通路是MAPK 信号通路在白血病中最具特征的通路。ERK 亚族包括ERK1、ERK2，主要调节细胞增殖和分化。JNK 亚族包括JNK1、JNK2 和JNK3，与ERK 及p38 MAPK 信号通路有密切关系，主要介导前凋亡信号、生长抑制及炎性反应。p38 亚族包括p38α、p38β、p38γ 和p38δ，主要参与调节细胞应激、凋亡及细胞周期等。MAPK 信号通路由不同的刺激所激活，可产生不同的细胞效应;对于不同的细胞类型，MAPK 活化所引起的细胞效应也不同。

2 MAPK 信号通路在细胞凋亡中的作用

2.1 EKR 信号通路与白血病 为了探讨ERK 信号通路在伊马替尼耐药的Ph 染色体阳性的ALL中的作用，Suzuki 等［3］将从1 名Ph(+)ALL 患者初发及复发时提取的细胞分别定义为NPhA1 及NPhA2，并从后者衍生出NPhA2/STIR，三者对伊马替尼的耐药依次递增。研究发现，相对于NPhA1 细胞而言，磷酸化的MEK 及ERK 在NPhA2 细胞中轻微升高，而在NPhA2/STIR 细胞中则显著升高。同时，联合应用伊马替尼及MEK抑制剂可显著抑制NPhA2/STIR 细胞增殖。由此推断，RAS/MAPK 通路的激活介导伊马替尼耐药的产生。

除了对ALL 疗效及耐药的影响，ERK 信号通路的异常调节也是急性髓系白血病(Acute myelogenous leukemia，AML)的发病机制之一。ERK通路异常激活使Bcl-2 表达上调，但Bax 不能从磷酸化的Bad 上解离，无法与Bcl-xl 抗凋亡蛋白结合成异二聚体，细胞凋亡的功能被抑制。ERK 阻滞剂PD98059 可抑制AML 细胞增殖并增强IL-6抗肿瘤作用。三氧化二砷(As2O3)联合PD98059作用于慢性髓系白血病HL-60 细胞可显著减少Bcl-2 的表达，同时使活化的caspase-3 表达增加，协同促进细胞凋亡。Zhou 等［4］发现，阻断ERK 信号通路可增强阿霉素诱导的HL-60 细胞凋亡作用，推测ERK 信号通路拮抗阿霉素的抗肿瘤效应。ERK 通路在慢性淋巴细胞白血病(Chronic myelogenous leukemia，CLL)中被认为是帮助肿瘤细胞逃逸凋亡的信号，从而发挥保护肿瘤细胞的作用。此外，有研究指出［5］，硼替佐米通过下调ERK 及p38 表达、上调JNK 表达促进慢性髓系白血病K562 耐药株细胞凋亡，从而逆转该细胞对柔红霉素耐药。Smal 等［6］指出，应用ERK 阻滞剂U0126 及PD98059 干扰ERK 通路可增强2-氯-2'-脱氧腺苷(2-chloro-2'-deoxyadenosine，CdA)对B系慢性淋巴细胞白血病EHEB 细胞的毒性作用。MEK 信号通路阻滞剂AZD6244 联合阿糖胞苷(Ara-C)先后应用顺序的不同对急性早幼粒白血病细胞的生长抑制发挥不同作用。先用Ara-C 处理1 d 后，再用AZD6244 继续处理，可明显抑制NB4 细胞生长，相反则明显减弱生长抑制作用。由此可见，ERK 信号通路在多种化疗药物诱导白血病细胞凋亡过程中发挥不同作用，该通路阻滞剂联合抗肿瘤药物，可增强或抑制其诱导凋亡的效应。

2.2 JNK 信号通路与白血病 Song 等［7］研究发现，JNK 阻滞剂SP600125 及ERK1/2 MAPK 阻滞剂PD98059 以剂量依赖方式下调白介素18(IL-18)诱导的ULBP2 蛋白表达水平。暴露于IL-18的白血病细胞，ERK1/2 及JNK 磷酸化水平增加。MAPK 通路的不同家族成员在同一化疗药物诱导细胞凋亡过程中发挥不同作用。Torres 等［8］指出，ERK1/2 阻滞剂U0126 及p38 MAPK 阻滞剂SB203580 减少醋酸三叶豆苷(Trifolin acetate，TA)诱导的细胞死亡，与之相反，JNK 阻滞剂SP600125 却显著增加其诱导凋亡作用。在依托泊苷(VP-16)诱导细胞分化过程中，ERK 阻滞剂PD98059 降低VP-16 诱导分化作用，p38 MAPK 阻滞剂SB203580 增强其作用，而JNK 阻滞剂SP600125 则无明显影响。对于CML 细胞增殖，Merkerova 等［9］通过RNA 干扰技术抑制JNK2 及p38 MAPK 基因表达并没有发现CML 细胞增殖的明显变化，表明单独抑制JNK2 或p38 MAPK 基因不足以引起细胞增殖的停滞。

2.3 p38 MAPK 信号通路与白血病 MAPK 信号通路的多个家族成员之间形成复杂的网络结构，并相互影响。Hirosawa 等［10］发现，p38 阻滞剂SB202190 可促进急性单核细胞白血病THP-1 及MV4-11 细胞生长，同时增加磷酸化C-Raf 及ERK表达，由此认为Ras-Raf-MEK-MAPK 通路参与SB202190 诱导的白血病细胞生长。Liu 等［11］指出，溴苯酰基溴化物-磷脂酶A(2)诱导的淋巴瘤U937 细胞线粒体膜电压消减及Bcl-2 表达下调可被p38 MAPK 阻止剂SB202190 所抑制。除了调控人类血液肿瘤细胞的增殖与凋亡，p38 MAPK 信号通路在动物细胞中亦发挥着重要作用。Jantova［12］在鼠白血病L1210 细胞中发现，氨基乙酰喹啉(4-amino-3-acetylquinoline，AAQ)通过激活p38 MAPK 信号通路诱导细胞凋亡。

p38 MAPK 通路在急性白血病中可增强化疗药物诱导细胞凋亡作用。Amran 等［13］发现，As2O3通过p38 MAPK 通路上调肿瘤坏死因子α(TNFα)诱导的HL-60、NB4 及U937 细胞凋亡。p38 MAPK 通路特异性阻滞剂可减弱As2O3联合TNFα 引起的caspase-8/Bid 活化，Bax 移位、细胞色素C 释放及细胞凋亡作用。除了参与调节化疗药物的细胞毒性作用，p38 通路还参与非药物诱导的肿瘤细胞凋亡。Chen 等［14］应用高压氧处理急性淋巴白血病Jurkat 细胞、骨髓瘤NCI-H929 细胞及非小细胞肺癌A549 细胞、乳腺癌MCF-7 细胞，发现只有Jurkat 细胞和NCI-H929 细胞表现出显著的细胞凋亡，这些细胞内p38 MAPK 磷酸化水平显著上调。

3 MAPK 信号通路与GC 耐药的关系

MAPK 信号通路参与调节GC 诱导的淋巴细胞凋亡过程，与GC 耐药的产生有密切关系。GC诱导细胞凋亡是通过与GC 受体(Glucocorticoid receptor，GR)的基因效应与非基因效应共同完成的。在未与GC 结合时，GR 在细胞浆中与热休克蛋白稳定结合，当配体与GR 结合后，热休克蛋白被解离，GR 通过丝氨酸作用达磷酸化水平并结合成同源二聚体形式(GRα/GRα)。在GC 敏感的细胞中，GC 与GR 结合体可进入线粒体及细胞核中发挥其诱导凋亡作用，而在GC 耐药的细胞中只能进入细胞核。

JNK 及ERK 基础磷酸化水平在GC 耐药细胞中表达升高。JNK 和ERK 抑制GC 诱导的凋亡，而p38 MAPK 增强凋亡。GC 诱导的细胞凋亡与GC 依赖的GR 磷酸化水平及数量以及促凋亡蛋白Bim 的表达有关［15］。由此推论，细胞内蛋白激酶的活化状态可调节GR 的功能，从而影响白血病细胞对GC 诱导凋亡的敏感性。

3.1 EKR 信号通路与GC 耐药的关系 MEK/ERK 信号通路被认为是传递抑凋亡信号。Rambal等［16］研究发现，地塞米松联合MEK/ERK 抑制剂PD184352 可增强地塞米松诱导Bim 蛋白的表达，活化促凋亡蛋白BAX/BAK 并使细胞色素C 从线粒体中释放。活化ERK 可抑制GC 诱导的凋亡，因此，逆转GC 耐药的T-ALL 细胞对GC 的敏感性需要抑制ERK 信号通路。

3.2 JNK 信号通路与GC 耐药的关系 对于不同的细胞种属及刺激方式，JNK 信号通路可双向调节细胞存活及凋亡。在某些细胞内JNK 介导的Bim 蛋白磷酸化可增加其促凋亡作用，而在TALL Sup-T1 细胞中，活化的JNK 通过泛素蛋白酶体促进BimEL 磷酸化并降解［17］。JNK 阻滞剂SP600125 可使耐药的T-ALL 及T 淋巴瘤细胞对GC 作用敏感［18-19］。Leung 等［17］在Sup-T1 T-ALL细胞中发现，JNK 阻滞剂SP600125 上调能诱导促凋亡的BimEL 蛋白表达，从而推断JNK 可拮抗GC 诱导的细胞凋亡。JNK 还可通过磷酸化促凋亡蛋白Bad 使其失活而抑制凋亡发生。

JNK 与mTOR 信号通路相互作用。mTOR 在细胞由G0期向G1期转换过程中发挥重要作用。mTOR 的活化由P13K/Akt 信号介导，mTOR 产生的信号通过调控基因水平mRNA 的转录促进细胞增殖与存活，因此在白血病肿瘤细胞的生物效应中发挥重要作用［20］。mTOR 的过度表达与TALL 糖皮质激素耐药密切相关。JNK 阻滞剂SP600125 可抑制mTOR 下游靶位点蛋白磷酸化，使mTORC1 的抑制物REDD1 的表达增加。同时，mTOR 抑制剂雷帕霉素可抑制JNK 活性。由此推断，JNK 与mTOR 之间有交叉作用，抑制其中一者可使另一者功能受限［21］。而雷帕霉素作为mTOR 抑制剂，被认为是可以逆转糖皮质激素耐药的新型药物［22］。

3.3 p38 MAPK 信号通路与GC 耐药的关系p38 MAPK 是逆转细胞GC 耐药必不可少的。在GC 敏感的CEM 细胞中发现，GR 在Ser211 位点被p38 MAPK 磷酸化，引起细胞核转位及转录激活GR，从而增加GR 诱导的转录及凋亡。但Chen等［23］发现，在GC 敏感的淋巴瘤细胞中抑制p38 MAPK 并不减少Dex 诱导的Ser211 磷酸化。Miller 等［24］研究发现，地塞米松作用于CEM 细胞24 h 后可观察到p38 MAPK 磷酸化水平升高，提示GC 介导p38 MAPK 活化。Bim 表达上调需要p38 MAPK 参与。p38 MAPK 可直接与Bim 相互作用，使Bim Ser65 位点磷酸化增强其促凋亡活性。相反，p38 MAPK 磷酸化使抗凋亡蛋白Bcl-2蛋白失活。

4 未来展望

儿童急性淋巴细胞白血病对糖皮质激素耐药是预后不佳的一个重要因素［25］，逆转白血病细胞对GC 的耐药是目前治疗小儿ALL 需要攻克的首要难题。MAPK 信号通路与细胞凋亡关系密切，在凋亡过程中发挥重要作用，并且在体内形成复杂的网络结构，协同调节细胞凋亡与存活的平衡性，有望作为新型的白血病靶向治疗药物并增加耐药细胞对GC 诱导凋亡的敏感性。目前虽对MAPK 在白血病细胞凋亡机制中的作用研究有了一定进展，并有部分信号通路阻滞剂已进入临床研究，但要完全揭示其作用机制，以达到广泛临床应用，还需要深入研究，进一步阐明MAPK 相关蛋白的生物学作用，分离提取安全有效的特异性信号通路阻滞剂，大样本的临床对照试验证实靶向药物疗效有效性的研究等。

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