NF－κB与白血病干细胞

NF－κB与白血病干细胞

张俊梅

广东医科大学，524000，

摘要核转录因子κB(nuclearfactor-kappaB,NF-κB)是一类具有多向转录调节作用的核蛋白因子,主要调节细胞生存、增殖和分化等相关基因的表达。难以清除的白血病干细胞克隆使治疗后的白血病再发，最终导致预后不良。研究表明,NF-κB信号在多种白血病细胞中,特别是白血病干细胞中持续活化。NF-κB抑制剂NF-κB抑制剂在治疗各类肿瘤包括白血病方面具有巨大的应用前景。

关键词：NF－κB，白血病干细胞，NF-κB抑制剂

窗体顶端

窗体底端

急性白血病（Acuteleukemia,AL）是一种高侵袭性的血液恶性肿瘤，其特征是未成熟的骨髓细胞无限增殖。起源于白血病干细胞(leukemiastemcells,LSCs）的白血病细胞群并非单一的一群细胞（1,2）。虽然大多数AL病例中起始强的化疗有效，但存活的LSCs克隆使疾病再发，进而复发，最终导致预后不良（3），并且可以产生耐药。因此，使这类白血病达到临床完全缓解(completeremission，CR)和长期无病生存(diseasefreesurvival，DFS)，已成为白血病研究的重点和难点（4）。

NF-κB是最初在B细胞中发现的转录因子，是一类具有多向转录调节作用的核蛋白因子,广泛存在于多种组织细胞中,主要调节细胞生存、增殖和分化等相关基因的表达。NF-κB信号的失调可导致炎症反应、肿瘤、自体免疫疾病及免疫系统失调等疾病的发生（5）。近年来，NF-κB被发现在多种恶性肿瘤中过度激活，NF-κB做为多种生物学调控过程的中心信号通路，与肿瘤的发生、发展及转移等过程密切相关。有报道血液恶性肿瘤中发现的几种基因突变与增强的NF-κB信号传导有关（9-11）。急性髓性白血病（AML）患者的白血病干细胞对NF-κB抑制诱导的细胞死亡更为敏感，而体内NF-κB抑制的抗白血病活性不足表明存在额外可以补偿NF-κB抑制的存活或增殖信号（12）。

NF-κB的组成及其信号通路

NF-κB家族包括RelA(p65)、RelB、c-Rel、NF-κB1(p105-p50)和NF-κB2(p100-p52)5个成员,它们的N末端均包含一个称为Rel同源结构域(Relhomologydomain,RHD),该结构域介导其与DNA结合及二聚化。这5个成员可再分成两个亚家族。第一个亚家族包括RelA、RelB和c-Rel这3个成员,它们均含有转录激活结构域(transactivatingdomain,TAD)。第二个亚家族包括p50(NF-κB1)和p52(NF-κB2)2个成员,这两个成员分别是其相应的前体p105(NF-κB1)和p100(NF-κB2)的降解产物,它们无TAD结构域。TAD结构域能直接作用于转录元件而激活转录过程,所以,活化的NF-κB通常为一个第一亚家族成员和一个第二亚家族成员形成的异源二聚体,如RelA/NF-κB1(p50)和RelB/NF-κB2(p52)异二聚体分别为介导经典和非经典NF-κB信号的主要活化成分。最常见的是p50/p65异二聚体，其通常与核转录因子κB抑制子(inhibitorofNF-κB，IκBs)结合而滞留于胞浆中处于失活状态（12-13）。一旦信号通路被激活，IκBs发生磷酸化、泛素化及蛋白酶体降解，p50/p65被释放而进入细胞核。p50/p65进入核内与相应的DNA靶点结合，激活/抑制下游靶基因转录。IκBs蛋白包括IκBα、IκBβ、IκBε、IκBζ、BCL3，它们有6－7个锚蛋白重复序列来调节与RHD结合。IκBs蛋白的磷酸化受IκB激酶(IKK)的激活。IKK是一个蛋白激酶复合体，它包括3个亚单位，分别是催化活性的IKKα(IKK1)、IKKβ(IKK2)和一个有调节功能的IKKγ(NEMO，IKKAP)。IKK的活性受上游IKK激酶如TAK1(TGF-betaactivatedkinase1)、NIK(NF-κBinduciblekinase)调控，这是目前公认的两条NF-κB激活途径，通过干扰IKK、IκB及蛋白酶体等可抑制NF-κB信号通路激活。NF-κB经典信号通路和非经典信号通路的主要区别在于:在经典信号通路中,IκB蛋白的降解使NF-κB二聚体得到释放;而在非经典信号通路中,则是通过p100到p52的加工处理,使信号通路激活（14）。

NF-κB信号通路与白血病干细胞

白血病是一种造血干细胞克隆性疾病,白血病细胞可以在骨髓和其他造血组织中大量增生积聚,并浸润其他器官和组织，从而使正常造血受到抑制。根据增生细胞类型,可将白血病分为淋巴系和髓系两类。白血病细胞(LCs)并非单一的一群细胞,它由白血病干细胞(leukemiastemcells,LSCs)、白血病祖细胞(leukemiaprogenitors,LPs)和相对较成熟的白血病细胞(leukemiablasts,LBs)组成。LSC是一种具有快速增殖、异常分化以及自我更新潜能的细胞，是引起白血病发生、发展与复发的重要因素。LSC的主要生物学特征为:①大多数LSC处于G0期；②LSC对依托泊苷等周期特异性抗白血病药物不敏感；③细胞表面表达特异的表面标志与蛋白。彻底清除病人体内LSCs是根除白血病复发乃至治愈白血病的最终目标（15）。

研究发现,在白血病患者的LSC中，NF-κB持续活化，其活化程度与肿瘤细胞的生存能力密切相关。Guzman等人发现NF-κB在多数AML原始细胞和LSC，尤其是原始AML细胞亚群(CD34+CD38－CD123+)中持续性活化，并且在静息的LSC也持续活化，而不是正常造血干细胞，说明NF-κB在LSC存活中起重要作用（16，17）。一方面造血干细胞生长因子、粒单核细胞生长因子可通过PI3K/AKT和TAK1IKK依赖/非依赖性通路诱导经典型NF-κB信号通路持续活化，考虑NF-κB在LSC中持续激活可能与造血干细胞生长因子有关（18）；另一方面可能与酪氨酸激酶FLT3基因有关，FLT3可以激活RAS，而RAS是一个已知的NF-κB活化因子，因此可能存在FLT3—NF-κB通路来调控NF-κB的激活（19）。突变的FLT3也可通过PI3K/AKT信号通路激活NF-κB引起AML细胞对蒽环类化疗药物耐药（20）。

NF-κB信号通路的抑制剂

3.1通过蛋白酶体抑制剂直接抑制NF-κB活化蛋白酶体抑制剂能将NF-κB稳定在细胞质内，从而抑制NF-κB转录活性。临床常见的蛋白酶体抑制剂有硼替唑咪，具有显著的抗肿瘤细胞增殖作用。通过阻碍IκBs、NF-κB1/p105或NF-κB2/p100的降解来抑制NF-κB的活化（21）。与去甲氧柔红霉素联合使用时，对白血病细胞的增殖与生存能力抑制更明显。目前Ⅰ期临床研究表明，硼替唑咪与去甲氧柔红霉素联合治疗急性髓系白血病疗效显著，安全性高（22）。

3.2抑制NF-κB的DNA结合活性Olajide等发现白叶藤素具有抑制NF-κB活性的作用,这种抑制作用在于减少NF-κB的DNA结合活性（23）。白菊内酯是野甘菊的一种活性成分，具有抗癌、抑制肿瘤细胞增殖与DNA合成的作用。白菊内酯能抑制NF-κB的活性，主要机制是可以活化P53，通过磷酸化丝氨酸迅速上调P53表达，同时能显著增强肿瘤细胞的药物敏感性。

3.3TDZD8及ST2825TDZD8是一种ATP非依赖性GSK38的竞争性抑制剂，能有效诱导白血病干细胞凋亡，而对正常细胞无明显毒性作用（24），其作用机制主要为，抑制NF-κB、FLT3以及PKC蛋白活性，刺激细胞氧化应激，增强细胞膜的通透性，破坏细胞膜的完整性进而导致细胞死亡。ST2825通过诱导细胞凋亡和下调NF-κB通路抑制剂核因子κB激酶和网状内皮组织增生抑制因子A，由于骨髓分化初级反应基因88靶向siRNA还抑制TMD8细胞中NF-κB信号传导蛋白和BTK的磷酸化，所以ST2825效应是特异性的（25）。

小结

随着LSC信号转导通路的深入研究，越来越多的白血病干细胞治疗靶点被研究人员发现。目前对白血病干细胞靶向治疗研究种，单一药物并不能完全抑制LSC。因此，需要将多种白血病干细胞靶向治疗药物联合使用。NF-κB信号通路在白血病发生发展中的作用也越来越受到重视。NF-κB信号通路的研究有望为白血病的诊断、预防和治疗提供新的、更为有效的作用靶点,进而帮助人类解决白血病治疗这一难题。

参考文献：

BonnetD,DickJE.Humanacutemyeloidleukemiaisorganizedasahierarchythatoriginatesfromaprimitivehematopoieticcell.NatMed.1997;3(7):730–737.

KagoyaY,YoshimiA,KataokaK,NakagawaM,KumanoK,AraiS,KobayashiH,SaitoT,IwakuraY,KurokawaM.PositivefeedbackbetweenNF-κBandTNF-αpromotesleukemia-initiatingcellcapacity.JClinInvest.2014Feb;124(2):528-42.

IshikawaF,etal.Chemotherapy-resistanthumanAMLstemcellshometoandengraftwithinthebone-marrowendostealregion.NatBiotechnol.2007;25(11):1315–1321.

BruckＲ，ScheyＲ，AeedH，etal.Aprotectiveeffectofpyrrolidinedithiocarbamateinaratmodeloflivercirrhosis［J］.LiverInt，2004，24(2):169-176.

CourtoisG,GilmoreTD.MutationsintheNF-κBsignalingpathway:Implicationsforhumandisease.Oncogene2006;25(51):6831-43.

QuintanaA，AvilésFX，TerraX，etal．Overexpressionofthenuclearfactor-kappaB(p65)inassociationwithlocalfailureinpatientswithheadandneckcarcinomaundergongradiotherapyorchemoradiotherapy．HeadNeck，2013;35(3):370－375．

NariaiY，MishimaK，YoshimuraY，etal．FAP1andNF-κBexpressionsinoralsquamouscellcarcinomaaspotentialmarkersforchemoradiosensitivityandprognosis．IntJOralMaxillofacSurg，2011;40(4):419－426．

ZhouS，YeW，ShaoQ，etal．PrognosticsignificanceofXIAPandNF-κBexpressioninesophagealcarcinomawithpostoperativeradiotherapy．WorldJSurgOncol，2013;11:288．

TakahashiS,etal.Over-expressionofFlt3inducesNF-κBpathwayandincreasestheexpressionofIL-6.LeukRes.2005;29(8):893–899.

LiuS,etal.Sp1/NFκB/HDAC/miR-29bregulatorynetworkinKIT-drivenmyeloidleukemia.CancerCell.2010;17(4):333–347.

NakagawaM,etal.AML1/RUNX1functionsasacytoplasmicattenuatorofNF-κBsignalingintherepressionofmyeloidtumors.Blood.2011;118(25):6626–6637.

VolkA1,etal.Co-inhibitionofNF-κBandJNKissynergisticinTNF-expressinghumanAML.JExpMed.2014Jun2;211(6):1093-108.

HaydenMS,GhoshS.SharedprinciplesinNF-κBsignaling.Cell2008;132(3):344-62.

GhoshG,WangVY,HuangDB,FuscoA.NF-κBregulation:Lessonsfromstructures.ImmunolRev2012;246(1):36-58.

BonizziG,KarinM.ThetwoNF-κBactivationpathwaysandtheirroleininnateandadaptiveimmunity.TrendsImmunol2004;25(6):280-8.

PassegueE,JamiesonCH,AillesLE,WeissmanIL.Normalandleukemichematopoiesis:Areleukemiasastemcelldisorderorareacquisitionofstemcellcharatercteristics?ProcNatlAcadSciUSA2003;100(Suppl1):11842-9.

GuzmanML，NeeringSJ，UpchurchD，etal．Nuclearfactor-kappaBisconstitutivelyactivatedinprimitivehumanacutemyelogenousleukemiacells．Blood，2001;98(8):2301－2307．

GuzmanML，SwiderskiCF，HowardDS，etal．Preferentialinductionofapoptosisforprimaryhumanleukemicstemcells．ProcNatlAcadSciUSA，2002;99(25):16220－16225．

BosmanMC，SchepersH，JaquesJ，etal．TheTAK1-NF-kappaBaxisastherapeutictargetforAML．Blood，2014;124(20):3130－3140．

KindlerT，LipkaDB，FischerT．FLT3asatherapeutictargetinAML:stillchallengingafteralltheseyears．Blood，2010;116(24):5089－5102．

ShanmugamＲ，GadeP，Wilson-WeekesA，etal．AnoncanonicalFlt3ITD/NF-kappaBsignalingpathwayrepressesDAPK1inacutemyeloidleukemia．ClinCancerRes，2012;18(2):360－369．

OrlikovaB,TasdemirD,GolaisF,DicatoM,DiederichM.Thearomaticketone4’-hydroxychalconeinhibitsTNFα-inducedNFκBactivationviaproteasomeinhibition.BiochemPharmacol2011;82(6):620-31.

AttarEC，DeAngeloDJ，SupkoJG，etal.PhaseIandpharmacokineticstudyofbortezomibincombinationwithidarubieinandcytarabineinpatientswithacutemyelogenousleukemia.ClinCancerRes，2008，14(5):14461454.

OlajideOA,HeissEH,SchachnerD,WrightCW,VollmarAM,DirschVM.SyntheticcryptolepineinhibitsDNAbindingofNF-kappaB.BioorgMedChem2007;15(1):43-9.

郑瑞，陈葆国，干灵红，等.急性髓系白血病干细胞免疫表型和信号通路蛋白活化检测及意义.医学研究杂志，2011，40(11):8993.

ShiratoriE,ItohM,TohdaS.MYD88InhibitorST2825SuppressestheGrowthofLymphomaandLeukaemiaCells.AnticancerRes.2017Nov;37(11):6203-6209.