Wnt/β-catenin 在成人急性白血病中的表达及相关性研究

李燕 杨涛 杨洁 罗建民 郝洪岭 王素云 李杰 袁军 王瑞仓 陈华

白血病是造血系统的恶性克隆性疾病，是多种因素及多种信号转导参与、发生的复杂的过程。在我国的白血病发病几率在各种肿瘤中占第6 位。白血病患者往往会出现不同程度的贫血、出血、感染、发热，同时患者也会出现肝、脾、淋巴结的肿大和骨骼疼痛。在白血病患者中，成人急性白血病患者较多，同时造成成人急性白血病的病因较多，其中有病毒因素、化学因素、放射因素以及遗传因素等。由于成人急性白血病的特点，起病急、预后差，如果没有对患者采取及时积极有效的合理的措施对患者进行治疗，极有可能对患者各重要脏器功能造成重大影响，甚至危及生命。在以往的对成人急性白血病的研究中我们发现，Wnt/β-catenin 通道在成人急性白血病的发病以及发展过程中有着重要意义及相关性。Wnt/β-catenin 通道在成人急性白血病中的表达异常，往往会对成人急性白血病患者的白血病细胞造成较大影响，从而导致患者发生白血病相关症状并且导致症状的发展。文章从Wnt/βcatenin 与成人急性白血病之间的关系入手，讨论了在成人急性白血病患者发病过程中的Wnt/β-catenin 表达以及相关性。

1 Wnt/β-catenin 的相关概念

Wnt 信号通道是因为启动了Wnt 蛋白而得名的，这一信号通道主要包括3 条细胞内信号传导通道:(1)Wnt 经典信号转导通路，即Wnt/β-catenin 信号转导通道;(2)Wnt-ca2 +途径;(3)Wnt 细胞平面极化途径，也就是JNK 信号途径。目前研究比较多的是Wnt经典信号转导途径。也就是Wnt/β-catenin 信号转导通道。Wnt 信号转导通道对正常胚胎发育有非常重要的作用，Wnt/β-catenin 这一信号通道的激活，对于维持多种组织中的干细胞的稳定增殖等方面起着至关重要的作用，已经在人类胚胎干细胞、肠道干细胞、造血干细胞、皮肤干细胞、神经干细胞等中观察到Wnt/βcatenin 信号转导通道具有维持干细胞自我更新的作用，同时这一通路具有也抑制细胞分化的作用，促进特定细胞增殖。从而认为Wnt 信号转导通道在恶性肿瘤的发病过程中发挥着重要作用，在许多恶性肿瘤组织细胞中都发现了Wnt 通路的异常表达，如肺癌、大肠癌、乳腺癌，恶性黑素瘤等，并认为Wnt/β-catenin 信号转导通道参与了肿瘤发生发展的机制，涉及了信号转导、细胞周期、细胞增殖、凋亡以及细胞黏附等多个生理过程。除此之外，我们发现Wnt 蛋白在其他各类组织细胞中也有表达，作为Wnt 信号传导通道中的起始蛋白和细胞信号转导中非常重要的信号传导分子，共同调控各种组织细胞的增殖、分化、迁移、凋亡重要的等生命活动［1］。

研究表明过度表达的β-catenin 因子作为Wnt/βcatenin 信号传导通道中的重要转录因子之一，在肿瘤发生发展中起到极其关键的作用［2］。邹外一等［3］认为，β-catenin 是一种原癌基因，同时这种原癌基因拥有着较多种功能的细胞骨架蛋白，并且能够与E-钙黏蛋白相互作用，从而使同种类型的细胞进行黏附，并且能够在患者的肿瘤转移以及对患者进行侵袭的过程中起到重要作用。同时也能够作为Wnt/β-catenin 细胞之间信号传递的一种传导通路，通过这种方式能够让一种重要的信号分子参与到细胞的异常增殖的过程中，从而导致患者肿瘤的形成。在正常人体中的βcatenin 表达往往会在细胞膜上，行使一种细胞之间的黏附作用。对于成人急性白血病患者而言，能够通过β-catenin 的异常表达，导致患者出现肿瘤细胞核内的胞浆发生表达异常的情况，同时这种表达也能够参与到细胞的异常增殖过程中，并且通过使细胞的异常增殖，导致在患者肿瘤的发展。当β-catenin 基因不论是发生特异的突变还是是发生异常降解受阻时，那么细胞质内的β-catenin 基因会导致高表达的情况，使其酪氨酸磷酸化后，便和钙黏蛋白-catenin 复合体解离，然后进入细胞核内，它作为信号传导分子，通过Wnt 传导通路使下游c-myc 等基因异常激活，并发生一些列的信号转导活动，进而促进细胞的恶性转化与肿瘤的产生。目前研究wnt/β-catenin 信号传导通道在多种恶性血液病的发生发展中有重要的促进作用，并且βcatenin 异常高表达与急性髓性白血病的低缓解率、预后较差紧密关联。

在很多的恶性血液肿瘤中，如急性白血病、多发性骨髓瘤、慢性髓细胞白血病、急性淋巴细胞白血病等均发现了Wnt/β-catenin 通道的异常激活的现象。这一通路对肿瘤细胞具有重要的促进增殖作用［4］。尤其对于成人急性白血病患者而言，Wnt/β-catenin 的表达也会在疾病的发生以及疾病发展过程中起到重要的作用。研究表明Wnts 蛋白是一系列含量丰富的半胱氨酸残基的分泌性糖蛋白的总称，具有高度保守的特点，而且发现约有19 种Wnt 蛋白成员存在于人和鼠类的组织细胞里［4］。它的长度350 ～380 个氨基酸，能够与细胞表面受体卷曲蛋白(frizzled，FZ)结合在一起，并同时结合低密度脂蛋白受体相关蛋白(LRP5/6)家族，这两种重要的相关蛋白同时结合Wnt 蛋白，一起发挥作用，启动了Wnt 通道［5］。淋巴样增强因子(lymphoid enhancer factor，LEF)/T 细胞因子(T-cell factor，TCF)作为一个重要的信号转录因子，被认为是Wnt/β-catenin 通道的下游转录因子之一。即β-catenin 因子进入细胞核后，然后与细胞因子TCF 上的高迁移族(high mobilitygroup，HMG)盒和转录因子LEF 紧密结合，并和细胞内的其他转录因子共同作用而解除LEF/TCF因子的抑制作用，使β-catenin 因子高表达，从而特异地启动并且激活众多相关下游靶基因的转录，并进一步调控细胞的增殖、分化等。

2 Wnt/β-catenin 在成人急性白血病患者中的表达

目前研究发现β-catenin 因子在一些实体肿瘤的细胞中的细胞核内的异常定位及高表达与恶性肿瘤细胞的增殖、分化、黏附、转移等密切关联［6］。它的作用机制在实体肿瘤中(如结肠癌、肝癌、黑色素瘤等)得到了广泛研究。我们发现β-catenin 的异常高表达及其Wnt/β-catenin 通道的异常激活与实体肿瘤的发病有密切联系［7－9］。但是β-catenin 因子在恶性血液肿瘤细胞中异常表达情况的相关研究较少，有些研究也证实了Wnt 信号通道参与了造血细胞的发育、分化、增殖等过程［10］。因此，我们认为恶性血液肿瘤细胞中可能存在β-catenin 因子的异常定位及异常高表达，并且存在Wn 信号通道的异常激活。Wn 信号通道的激活在造血干细胞的生长发育中也起到非常重要的作用［11］。因此推测在白血病中可能也有β-catenin 的异常表达。

在邹外一等［3］的研究中我们发现急性粒细胞白血病细胞株、急性T 淋巴母细胞白病细胞株以及弥散性大B 细胞淋巴瘤的细胞株都会存在有β-catenin 表达丰富的情况，但β-catenin 蛋白在慢粒急变细胞细胞株以及Burkiit 淋巴瘤细胞细胞株的表达较好。通过这种情况我们可以发现β-catenin 和TCF 在失活的状态下能够明显的抑制急性T 淋巴母细胞白病细胞株的克隆增殖以及分化。而王韫秀等［12］的研究也证明了这一点。同时对于成人急性白血病患者而言，白血病细胞中的β-catenin 蛋白发生增多的情况极有可能是由于出现了在Wnt/β-catenin 通道上表达出现了异常。在急性髓系白血病中发现了β-catenin 及cyclin D1 转录水平的表达，胞浆内异常高表达的β-catenin因子可能转移至细胞核内，发生异常定位，通过一系列其他转导因子的协同作用，进而促进了此通道下游靶基因cyclinD1 的表达，从而导致细胞的异常调控，并参与调节了细胞的异常增殖与分化。加速了细胞从G1期向S 期的进展。我们认为β-catenin 因子在急性髓系白血病细胞中转录水平的增高，进而使其蛋白水平也同时增高，帮助我们进一步揭示β-catenin 因子在急性髓系白血病发病机制中的作用。

国内对4 种血液肿瘤细胞株进行研究，结果表明Wnt 异常信号的激活可能在Jurkat、Thp-1 这两种血液肿瘤细胞株的发生、发展中起到重要的作用［13］。Jurkat、Thp-1 细胞株的细胞核中有β-catenin 的表达，而在细胞膜及细胞浆中均未发现表达。而Daudi、K562 这两种细胞株的细胞膜、细胞浆中均发现有βcatenin 基因的表达，但在细胞核中却没有β-catenin 的表达。从而认为在前两种血液肿瘤细胞株中，β-catenin 基因在细胞核中有异常高表达，并通过特定的信号转导因子等的共同作用，使β-catenin 在细胞浆内过度聚集导致过表达，从而使细胞异常调节、并发生异常定位，进一步引起的下游靶基因的转录而导致血液肿瘤发生。牛长春［14］的研究表明，β-catenin 蛋白质数量若没有在正常的范围内，均会影响到正常细胞的凋亡，导致出现骨髓以及其他的造血组织中大量的白血病增殖并且积累，出现成人急性白血病的情况。

据研究表明，在一些急性白血病细胞株中，检测到了β-catenin 基因的异常高表达，并进一步说明了βcatenin 因子可能在急性白血病细胞中异常激活了Wnt/β-catenin 通道，从而引起急性白血病的发生发展等［15］。

而另一份研究证实，Wnt 基因可以广泛地表达在多种组织中，且具有高度的保守性，Wnt 信号一般不表达在正常的成熟细胞中，而表达在早期的细胞如干、祖细胞或肿瘤细胞中［16］。在Wnt 这一家族中，发现有Wnt1、Wnt2b、Wnt3a、Wnt5a 及Wnt10b 等因子与血液系统关系最为紧密。这些Wnt 家族中的重要家族成员，大部分可能具有癌基因的作用，如在泌尿肿瘤细胞株、白血病细胞株等中发现有异常高表达的情况。其中认为Wnt5a 是Wnt 蛋白家族中至关重要的成员之一，它不仅参与了胚胎的发育过程，而且对细胞增殖、分化调控等生理过程有很重要的影响。另一份研究发现，Wnt5a 基因极其特殊，它既可能起到癌基因的作用，又可能起到抑癌基因的作用［16］。在急性淋巴细胞白血病细胞株Jurkat 中Wnt5a 基因有高表达的现象，而在髓系白血病细胞株中，Wnt5a 基因的表达水平普遍较低。在髓系白血病细胞株中，如K562 及HL-60这两种细胞株中并没有检测到Wnt5a 基因的表达，即有表达缺失，因此可以得出结论，Wnt5a 的低表达或表达缺失与髓系白血病的发病可能密切相关。那么Wnt5a 可能在髓系白血病中有抑癌基因的作用，并进一步参与了急性髓系白血病的发生、发展。

目前研究已经证实，Wnt5a 不仅可以激活Wnt/βcatenin 信号传导通道，又能够激活Wnt/Ca2+信号传导通道，但是Wt5a/Ca2+信号传导通道的研究目前不太清楚，存在很多的争议，如Wnt5a 基因是否可以进一步释放Ca2+离子、Wnt5a 因子是否可以下调β-catenin 表达等。所以，Wnt5a 在不同的恶性肿瘤细胞中有不同的表达及其作用。我们研究发现在恶性血液病中，除了急性T 淋巴细胞白血病以外，Wnt5a 基因表达降低或是缺失，而在非恶性血液病中有广泛的表达。所以Wnt5a 基因在不同的恶性血液病中的发挥着不同的作用机制，通过不同的传导通路起作用，其确切的作用机制值得深入研究。

在髓细胞白血病细胞株中Wnt5a 基因大部分表达缺失，而外源性Wnt5a 还能够激活K562 细胞株的Wnt5a/Ca2+传导通道，诱导K562 细胞株向成熟的单核细胞分化。但是外源性Wnt5a 基因与K562 细胞W nt/β-catenin 作用关系不明确，需要进一步研究并深入探讨。

3 Wnt/β-catenin 与成人急性白血病的关联性

成人急性白血病是我国一种较为常见的血液恶性肿瘤，主要是由于克隆性的白血病细胞因增殖失控以及分化障碍和凋亡受阻等情况，在患者的骨髓中以及其他的造血组织中大量的增殖并且积累，同时浸润到患者的其他组织以及器官，并对患者的正常造血造成了抑制。急性白血病的发病机制是通过一系列特异的信号转导因子及其一些特定的转录因子的激活，使一些特定的信号通道异常激活导致白血病的发生。因此找到并研究成人急性白血病的相关发病机制就显得尤为重要。Wnt/β-catenin 通道是在Wnt 通路中研究的较为清楚的路径，它和众多的实体瘤中的发生、发展密切相关。最近国内外的相关报道，Wnt/β-catenin 通道可能参与了恶性血液病的发病，尤其是在成人急性白血病的发病机制中起到了重要作用［16－18］。

众所周知，白血病的发病机制非常复杂，需要肿瘤细胞内的多种信号传导因子的共同参与，并且通过众多的不同的基因转录调控等活动，然后异常激活一些特定的信号通道。研究发现Wnt/β-catenin 通路中的一些信号转导因子的异常与白血病的发病密切相关［18］。一般在正常生理状态下，机体组织内的Wnt/β-catenin 通道是处于静止状态，基本没有Wnt 信号，而肿瘤发生时，机体内的信号转导因子等会异常激活Wnt/β-catenin 这一通道，并导致β-catenin 因子的过度积累、聚集，进而进入细胞核内，异常激活Wnt/β-catenin 通道，并进一步调控靶基因的转录，从而最终导致肿瘤的发生。我们发现Wnt 信号传导通道主要由经典的传导通道与非经典的传导通道组成，经典的Wnt信号传导通道，指的就是Wnt/β-catenin 传导途径，在此通道中，我们知道β-catenin 因子是非常重要的组成部分，如果机体组织内出现β-catenin 因子的表达异常增高，一般会导致恶性肿瘤的发生。非经典Wnt 信号传导通道一般有9 条传导通道，在非经典的Wnt 信号传导通道中，Wnt/Ca2+信号传导通道是最主要的，是由Wnt5a 及Wnt11b 来启动，此传导通道一般是不依赖于β-catenin 因子的作用，也是一个非常复杂的信号传导网络系统。

而对于成人急性白血病患者而言，王慧涵等［17］研究显示，Wnt/β-catenin 通路对于HSC 的自我更新有着极高的重要性，同时Wnt/β-catenin 通路发生失控也很有可能是白血病干细胞发生的一个潜在机制。比较经典的Wnt 信号通道通过信号转导、转录等一系列活动，激活了因子β-catenin ，并且激活了下游的相关靶基因而发挥作用，据研究，相关的靶基因有c-myc、CCND1、MMP-7 和WISPI 等，这些相关基因参与了相关肿瘤的形成与发展［18－20］。李招权等［21］的研究表明，在成人急性白血病患者发病过程中，最主要经历的发病时期为急性变期，在患者急性变期中，β-catenin 在患者的粒-巨噬系统前体祖细胞中的表达呈现出一种明显的增加趋势，而李增军等［22］研究发现，β-catenin的异常高表达可能是CML(慢性粒细胞白血病)急性变中的重要机制之一。实时定量PCR 检测了bcr/abl的表达，发现在急性变期的细胞株中bcr/abl 基因呈现高表达现象。进一步对β-catenin 及bcr/abl 基因的表达量进行软件分析，结论是β-catenin 及bcr/abl 基因之间存在一定的相关性。结论为β-catenin 与bcr/abl可能在CML 急性变中起协同作用，共同参与白血病的急性变。例如在麦玉洁［23］的研究中发现，Notch 以及sonic hedgehog 等信号的传导通路，同时对于Flt-3 信号的异常强化也能够将wnt 通路进行激活，同时将βcatenin 通路进行相应的稳定。但若Flt-3 信号发生了突变，也会导致β-catenin 信号的表达发生增强，同时会影响到信号下游的一些生物学相关活动。

经典Wnt 的通道激活的结果就是引发细胞核中β-catenin 的聚集，最终使β-catenin 与TCF/LEF 结合而激活TCF/LEF 的转录［24］，目前研究发现Wnt/βcatenin 通道的异常激活和许多恶性肿瘤的发生发展密切相关，常见于白血病、结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、直肠癌、多发性骨髓瘤、肝癌等，这些肿瘤中均发现异常的Wnt/β-catenin 通道。由此可见，成人急性白血病的来源主要是由于白血病干细胞引起的，同时对于白血病干细胞而言，会有着和正常造血干细胞相似的分化增殖以及自我更新能力，但是白血病干细胞又有其自身独特的细胞以及分子生物学的相关特点。从理论上而言，白血病干细胞是一种正常干细胞不正常扩增导致的，而Wnt/β-catenin 通路正是白血病干细胞能够产生以及增殖发展的重要因素之一。由此可见Wnt/β-catenin 与成人急性白血病有着极为重要的相关性，Wnt/β-catenin 就是成人急性白血病发生的主要条件。

恶性肿瘤一直困扰着人类的生产和生活，随着恶性肿瘤发病率的逐年递增，它的治疗问题引起了人们的广泛重视。成人急性白血病在恶性血液病中较为常见，同时也会对患者各脏器造成极大的危害，甚至威胁到患者的生命。我们知道肿瘤细胞具有自我更新和多向分化等一系列干细胞特点，进而造成了肿瘤细胞转移、复发、耐药等一些列情况的出现。如何抑制肿瘤细胞干细胞特性，从而消灭肿瘤干细胞，进而治愈肿瘤，人们做了大量的研究。研究发现，Wnt 信号转导途径在维持肿瘤干细胞的干细胞特性方面有着重要作用，不仅在实体瘤中起到了至关重要的作用，而且近些年的研究表明在恶性血液病中，Wnt 信号转导通道可能在血液肿瘤中的发生发展、增殖、分化、转移等起到的关键作用［24］，故Wnt 信号转导通道可能会成为针对肿瘤细胞治疗的新靶点，为恶性肿瘤的治疗提供了崭新的前景。

本文通过对Wnt/β-catenin 通路的概念以及特点进行了分析，讨论了对于成人急性白血病患者而言，Wnt/β-catenin 是如何表达的，一并讨论了Wnt/β-catenin 通路与急性白血病发生、发展之间的关系，对于急性白血病的发病机制的进一步了解，并进行靶向治疗以及疾病的预防都有非常重要意义。综上，白血病作为一种遗传异质性恶性肿瘤，它的恶性增殖可以因多种生存信号传导，并同时抑制白血病细胞中异常活化的Wnt /β-catenin 等多种信号具有潜在的靶向治疗前景［25］。

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