全反式维甲酸合并砷剂治疗APL暨APL研究初探 PBL课程小结

小结

所谓急性白血病便是造血系统恶性增生性疾病，是造血干细胞在分化过程中于某一阶段分化阻滞并恶性增殖的疾病.根据白血病细胞系列归属为急性髓系白血病(AML)和急性淋巴细胞白血病(ALL)两大类。

我们不妨先来探讨一下正常的造血过程.现已公认各种血细胞均起源于共同的骨髓造血干细胞，自我更新与多向分化是造血干细胞的两大特征。干细胞受造血微环境、神经介质、体液和免疫因素的调控而自我复制并分化为骨髓和淋巴系干细胞。具体分化过程如下:

骨髓干细胞

1).在促红细胞生成素（EPO）的调控下－红系祖细胞－原红细胞－早中晚幼红细胞－网织红细胞－红细胞

2)在GM-CSF的调控下－粒单系祖细胞－原始粒细胞－早中晚幼粒细胞－杆状核细胞－分叶核细胞---粒单系祖细胞－原单核细胞－幼单核细胞－单核细胞

3)在Meg-CSF的调控下－巨核系祖细胞－原始巨核细胞－幼巨核细胞－颗粒巨核细胞－成熟型巨核细胞－血小板

淋巴系干细胞

1)－T细胞系祖细胞－T原淋巴细胞－T幼淋巴细胞－T淋巴细胞

2)－B细胞系祖细胞－B原淋巴细胞－B幼淋巴细胞－B淋巴细胞

由此可总结出血细胞的发育过程可分为5个阶段：

①初级多能干细胞为最原始未分化干细胞；

②次级多能干细胞,部分分化，如CFU－S，淋巴性干细胞；

③定向组细胞，自我复制能力有限或消失，仅具有一系或2系分化潜能；

④前体细胞，如骨髓中形态已可辩认的各系幼稚细胞；

⑤各系血细胞，成熟血细胞。

在正常生理条件下,每种成熟的血细胞的增殖,分化和凋亡等过程是受到严格的调控,机体因而保持稳态;如果调控机制出现紊乱,造成这些过程异常,就会产生相应的疾病.

在急性白血病中,简单概括下来就是血细胞出现了恶性增殖和分化受阻的问题.那么究

其原因,可以发现相当多的白血病是由染色体易位导致基因异常而引起的.由于基因的断裂,重组,形成新的融合基因,致使基因表达异常,或编码新的融合蛋白,从而在正常造血干/组细胞的恶性转化中起重要作用.就拿这次PBL的案例来说,患者所罹患的是隶属于AML的M3型又称急性早幼粒细胞白血病(APL),在此类患者中常常能检测到PML-RARα基因的表达大大超过野生型PML和RARα表达, 而PML-RARα融合蛋白扣押或阻断了残存正常的PML，RARα蛋白的功能.从而以阻断细胞分化和细胞凋亡的双重效应参与APL的发病.

在正常人体内的PML蛋白起到的是生长抑制作用,PML蛋白的表达水平依细胞周期而发生改变，表现为PML在S期和G2/M期细胞低表达，在G1期细胞高表达。这种表达方式提示这可能和PML显著下调cyclin d1、cdk-2和上调P53、P21的表达及导致Rb蛋白去磷酸化等，使细胞阻滞在G1期有关。

同时PML蛋白还具有促凋亡活性.所谓凋亡是在体内外因索的诱导下，由严格和复杂的信号网络调控而发生的自主性细胞有序死亡过程。Quignon等［1］认为PML诱导的细胞凋亡信号途径不依赖重要的凋亡蛋白酶caspases的活化，因为PML诱导的细胞凋亡在缺乏caspase-3活化的情况下发生。Caspase抑制物如zVAD则能加速PML诱导的细胞凋亡。

也有研究发现caspase-1或caspase-3活化诱导的细胞核凋亡需要PML及一些内源性细胞死亡刺激物的参与。Wang等［2］也提出PML是多种凋亡诱导剂如死亡受体Fas和caspase、IFNs,TNF及DNA损伤诱导的凋亡所必需的。国内已有学者根据NBs的破坏导致细胞凋亡减少和GAPDH诱导神经原细胞凋亡的事实，提出PML-GAPDH相互作用参与细胞凋亡的调控。

因此,可以说由于PML- RARα融合蛋白的存在使得机体缺失了正常PML的生长抑制和调亡诱导的功能.

另一方面,RARα基因则有促进粒细胞分化成熟的功能,维甲酸受体的两个家族包括RARs和RXRs，两者只有形成二聚体后才能结合到维甲酸反应元件RAREs从而发挥转录调节作用.正是因为许多基因的启动子中含有RAREs，RARα可以与其结合而调控这些基因的表达，从而促进粒细胞的分化成熟。这也一定程度上解释了当机体缺失RARα后,细胞丧失了分化的能力.所以M3型患者体内的融合蛋白由于显著负性抑制野生型RARα的功能，阻断了早幼粒细胞分化.

既然已经初步了解了急幼粒细胞性白血病的发病机制,那么治疗方案便也有的放矢了.

下面我们来概述一下目前最常用并且效果最佳的维甲酸合并砷剂治疗APL的机制.

首先,全反式维甲酸有明显的诱导分化的作用,其通过靶向结合到维甲酸受体RAR 结构域，降解融合蛋白,重新启动髓系细胞的分化基因调控网络，诱导白血病细胞分化成熟.另一方面,维甲酸也有抑制细胞增殖的作用, 研究表明ATRA提高了白血病细胞中3种miRNAs 分子的表达水平，同时伴随着2种重要的致癌基因的活性下降。3种miRNAs分子分别是miRNA-15b，miRNA-16-1和let-7。miRNA-15b和miRNA-16-1降低了Bcl-2基因的活性，Bcl-2基因在许多癌症发生中都是过度活跃的，该基因表达的蛋白可以阻断正常的细胞死亡过程，帮助癌细胞延长寿命。第三种分子let-7可以降低致癌基因Ras的活性.

再来看看砷剂,三氧化二砷则通过与半胱氨酸形成砷硫配位键直接结合到癌蛋白

PML-RARα上的PML部分后,展现了它强大的细胞毒作用.概括来说,它可以通过以下途径达到杀伤肿瘤细胞的作用, 1)结合到癌蛋白后诱导癌蛋白的构象变化，促进癌蛋白的小泛素相关修饰物化,泛素化修饰，最终导致癌蛋白的降解; 2)对APL细胞端粒酶的调节:有实验表明As2O3诱导HL-60及NB4两种细胞分化过程中也伴随端粒酶活性下调,对上述两种细胞的诱导分化作用弱于全反式维甲酸,但对端粒酶活性的下调作用却更强 . 3)与Caspase家族,线粒体及bcl-2家族:在针对多种淋巴瘤细胞株及淋巴增生性疾病患者新鲜细胞的体外研究中，证实三氧化二砷能通过巯基依赖性的途径，诱导线粒体跨膜电位（φ△m）下降及Caspase 3活化，使恶性淋巴细胞发生凋亡；4) 改变细胞内氧化还原状态而诱导细胞凋亡.

除了上述的细胞毒作用,砷剂也有抑制细胞增殖,诱导分化的作用,在此也不一一赘述.

综上所述, 全反式维甲酸的诱导分化作用和三氧化二砷的细胞毒作用相辅相成,最终在临床上达到了较高的CR率,若单单使用维甲酸,则因其长期应用, ATRA结合蛋白的改变, 其血浆浓度进行性下降, 易产生耐药, 多在半年内复发.所以选择维甲酸与砷剂的联合治疗才是目前为止治疗M3的最佳方案.

对于白血病和肿瘤的研究远没有结束,但只要抓住问题的核心,似乎前方也未必一片晦暗.孔子说,吾道一以贯之,自勉之.

［1］Quignon F, De Bels F, Koke M, et al.PML induces a novel caspase-independent death process. Nature Genet,1998,20(3)∶259-265.

［2］Wang ZG, Ruggero D, Ronchetti S, et al.PML is essential f or multiple apoptosic pathways. Nature Genet,1998,20(3)∶266-272.