髓细胞白血病因子-1研究进展
2020-07-17
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现代中西医结合杂志Modern Journal of Integrated Traditional Chinese and Westem Medicine 2014 Feb,23(6) ・681・ 具有保守性,在细胞中ASP 可能是主要裂解位点。在 ASP” 位点裂解所形成的碳未端片段是一个有效的细胞死亡 促进蛋白,所以Caspase在裂解Mcl一1使细胞生存分子丧失 同时产生一个有效的细胞死亡促进分子 。另外在某些情 况下,细胞在凋亡过程中由于启动子活性和/或翻译水平降 低,可能导致Mcl一1水平的下调(例如辐射或病毒感 染) ‘ 。 3 Mcl一1生物学功能 Mcl一1的快速诱导和降解表明Mcl一1在细胞适应环境 迅速变化的凋亡调控中有重要作用 。与这种功能适应, Mcl一1为胚胎形成 ,发育、机体内T和B淋巴细胞的维持 所必需 。利用Mcl一1的反义寡核甘酸可引起表达Mc!一1 的肿瘤细胞的凋亡 ,表明Mcl一1的过表达可以促进恶 性肿瘤细胞生存。Mcl一1保护细胞生存的真正分子机制还 没有完全弄清楚,但是认为其原因包括抑制线粒体释放细胞 色素C,与促凋亡Bcl一2家族蛋白,例如Bim或Bak形成异 二聚体并对抗其促凋亡效应 ' 。Mcl一1在细胞凋亡调控 中处于凋亡信号传导的上游,调节导致细胞色素c释放的早 期级联反应。另外在一些细胞系统,Mcl一1表达的快速下调 可能为凋亡级联反应的发动所必需 。Mcl一1除具有促进 细胞生存功能外,Mcl一也可以促进细胞凋亡,活化的Caspase 对Mcl一1裂解所产生的细胞死亡促进蛋白参与形成正反馈, 导致更多的Caspase活化 no]。Mcl一1也可能有其他功能,它 可以直接对细胞分化和细胞周期进行调控,例如Mcl一1与增 殖细胞核抗原(PCNA)结合使细胞周期停止,而细胞周期重 要的调节者因子一转录因子E2FI可以抑制Mcl一1表 达 。 4 Mcl一1与人类疾病 肿瘤的发生是由于细胞增殖、分化失控和细胞凋亡失衡 综合作用的结果,Mcl一1是Bcl一2家族的一个重要成员,研 究表明Mcl一1的表达与调节异常与许多人类疾病有关。 4.1血液系统疾病 多发性骨髓瘤(MM)是由于骨髓中浆 细胞异常积累而导致的一种恶性肿瘤,Zhang等 研究表明 Mcl一1是MM的一个重要的生存因子。它们发现MM细胞 在放线菌素D存在的条件培养基中Mcl一1的水平快速降低 的同时伴有效应Caspase活化,加入蛋白酶体抑制剂可以逸 转Mcl一1的减少并且维持细胞的生存。在这个过程中其他 的抗凋亡蛋白包括Bcl一2和凋亡抑制因子的成员不受影响。 此外,Mcl一1的反义寡核苷酸引起Mel—l蛋白的快速下调 的列时诱导细胞发生凋亡,而Mcl一1的过表达延迟actinomy— c,'in D诱导的凋亡。这 数据表明Mcl一1的表达为MM细胞 生存所必需并且Mcl一1代表j-MM治疗的一个重要的靶点。 Derenne S等 使用电穿孔法(把Bcl一2,Bcl—x(L)和Mcl一 1每一反义寡核苷酸(ASO,Bcl一2,Bcl—x(L),OF Mcl一1 ASO)引人人类的骨髓瘤细胞系诱导相应蛋白水平的显著减 少,发现Mcl一1 ASO引起所有测试的骨髓瘤细胞系和2个原 代骨髓瘤细胞成活力显著降低,而Bcl一2和Bcl—x(L)不影 响骨髓瘤细胞的成活力。Mcl一1 ASO诱导的骨髓瘤细胞成 活力的降低与线粒体膜电位APsim的丧失和效应Caspase一3 的活化诱导的细胞凋亡有关,并 IL一6不能防止Mcl一1 ASO诱导的凋亡。Song等 ” 用碘化丙锭核染色流式细胞术 来检测IL一6丧失诱导的XG一7骨髓瘤细胞的凋亡和用免 疫印迹方法监测XG一7细胞中Bcl一2,Bcl—xL和Mcl一1蛋 白的表达。结果表明在IL一6缺乏的某个时间可以观察到 XG一7细胞发生显著的凋亡,XG一7细胞中3个抗凋亡蛋白 只有Mcl一1的表达下调。然后用IL一6重新刺激11 一6丧 失的XG一7细胞可以使Mcl—l的表达上调并且抑制细胞凋 亡。这些结果表明Mcl一1在IL一6丧失诱导的XG一7人骨 髓瘤细胞凋亡中具有重要作用,IL一6引起MM细胞的增殖 并且通过上调Mcl一1来保护MM细胞免受捌亡。血管内皮 生长因子(VEGF)诱导MM细胞适度的增殖和诱导MM细胞 和骨髓基质细胞以自分泌形式分泌IL一6。Le Gouill等 使 用鼠成纤维细胞作为模型(Mcl一1(wt/wt)and Mcl一1(Del— ta/nul1)证明Mcl一1的缺失降低胎牛血清(FBS一),VEGF一 和IL一6诱导的增殖。进一步研究显示VEGF在3个MM细 胞系和MM患者的细胞以时间和剂量依赖的方式使Mcl一1 的表达上调。而pan—VEGF抑制剂GW654652抑制VEGF 诱导的Mcl一1表达的上调,并且VEGF可以保护MM细胞免 受FBS饥饿诱导的凋亡。这些研究表明VEGF诱导的MM细 胞增殖和生存是通过Mcl一1介导的。 淋巴瘤是具有不同临床病理特征的一组疾病,与其他恶 性肿瘤一样,异常基因的积累可以导致淋巴细胞的恶性转化。 对Mcl一1在血液淋巴组织表达的转基因小鼠进行长期的跟 踪随访发现,这种小鼠淋巴瘤发生的潜伏期较长并且淋巴瘤 发生率较高(2 a超过85%),表明Mcl一1参与淋巴瘤的发 生。外套细胞淋巴瘤(MCL)是B细胞非霍奇金淋巴瘤的一 个特殊的类型,其特征是具有t(1 1;14)(ql3;q32)和cyclin Dl的过表达。凋亡缺陷可以导致该疾病的发生。Khoury JD 等 使用蛋白印迹分析对2个MCL细胞系和5个冰冻MCL 肿瘤(4个小细胞型,一个blastoid/大细胞型)的抗凋亡蛋白 Mcl一1的表达进行评估。同时使用免疫组织化学对36例甲 醛固定,石腊包埋的MCL肿瘤中(24例小细胞型,12例bias— toid/大细胞型)Mcl一1的表达进行评估。蛋白印迹分析 (Western blot analysis)显示在MCL细胞系和5个冰冻肿瘤中 都可以检测到Mcl一1的表达,并且在blastoid/大细胞型Mcl一1 的表达水平最高。以Mel一1的免疫标记细胞>10%为阳性 标准,在36例MCI 肿瘤中有12例阳性。Mel—l阳性的肿瘤 中blastoid/大细胞型,p53过表达和KI一67强阳性发生的比 例较高。因此Mcl—l过表达与高度的形态学、高增殖状态和 p53的过表达有关。Michels J等 。 用Mcl一1特异性的反义寡 脱氧核苷酸引起Akata 6淋巴瘤细胞的凋亡,证明Mcl—I在恶 性B细胞广泛表达并且Mcl—l的高表达为B淋巴瘤细胞的 生存所必需。体外试验表明顺铂诱导的B淋巴瘤细胞系凋 亡和原发性的恶性B细胞的自发性的凋亡过程中Caspase可 ・682・ 现代中西医结合杂志Modern Journal of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine 2014 Feb,23(6) 1一shRNA)使细胞对TRAIL介导的凋亡敏感。在Mcl一1一 小干扰RNA(Mcl一1一shRNA)稳定转染的细胞系,Mcl一1 的表达缺失虽然在有Bcl一2表达的情况下仍然可以使细胞 对TRAIL介导的凋亡敏感,并且TRAIL介导的细胞凋亡与线 以在进化保守的门冬氨酸残基处有效分解Mcl—l。在凋亡过 程中积累的Mcl—1分解产物足以使细胞死亡。因此,Mcl一1是 B淋巴瘤细胞的一个重要的生存分子并且在凋亡的过程中被 Caspase分解成一个死亡促进分子。而与Mcl一1相反,在体 外和完整的细胞Bcl一2、Bcl—xL对Caspase的分解相对耐 受。Cho—Vega等 利用免疫组织化学和蛋白印迹分别对B 细胞淋巴瘤Mcl—l的表达和B细胞淋巴瘤细胞系Mcl一1全 长和短型的表达进行分析,免疫组化结果表明,在研究的9种 淋巴瘤类型中大部分淋巴瘤都表达Mcl—l,高度恶性组Mcl一1 粒体的去极化、Bax的活化、线粒体细胞色素C的释放和 Caspase活化有关。另外,flavopiridol(一种快速下调Mcl—l 的抗癌药物)也使细胞对TRAIL的细胞毒性敏感。总之,这 项研究表明Mcl一1通过阻滞细胞死亡的线粒体途径使胆管 癌细胞对TRAIL诱导的凋亡耐受。胆汁酸可以通过活化表 表达阳性率和表达强度要高于低度恶性组。在滤泡性淋巴瘤 Mcl一1的表达与分级呈正相关,随着分级的增加Mcl一1的 表达阳性率也相应增加。浆细胞性骨髓瘤Mcl一1的表达全 为阳性。蛋白印迹分析表明7例高度B细胞淋巴瘤细胞系中 有6例主要表达全长Mel—l。一个骨髓瘤细胞系和2例外套 细胞淋巴瘤细胞系中1例显示仅仅表达全长的亚型。这些数 据表明Mcl~1经常表达于高度的B细胞淋巴瘤和浆细胞性 骨髓瘤,Mcl一1的表达与淋巴瘤的分级相关并且导致滤泡性 淋巴瘤的转化。 白血病是造血干细胞的一种恶性克隆性疾病,凋亡异常 可以导致该病发病。Kaufmann等 用免疫印迹的方法来检 测来源于123例成人急性髓细胞白血病和36例成人急性淋 巴细胞白血病患者抗白血病治疗前的骨髓标本和l9例配对 的标本(第1次采集于化疗前和第2次采集于白血病复发后 的第23—29O天)Mcl一1的细胞水平,结果发现复发白血病 的Mcl一1的水平明显升高。Karl等 对原发性慢性粒细胞 白血病(CML)细胞和BCR/ABL转化细胞系Mcl一1的表达 进行研究,试验表明离体的原发性CML细胞构成性的表达 Mcl一1 mRNA和Mcl一1蛋白,而BCR/ABL抑制剂imatinib (=STI571)可减少这些细胞的Mcl一1的表达。相应的在 Ba/F3细胞BCR/ABL可增强Mcl一1启动子的活性,Mcl一1 mRNA的表达和Mcl一1蛋白的产生,并且这种依赖于BCR/ ABL的Mcl一1的表达能够被丝裂原活化的蛋白激酶 (MAPK)/细胞外的信号调节激酶(MEK)抑制剂所抑制,但是 不能被磷脂酰肌醇一3一激酶抑制剂LY294002所抑制。在 CML一来源的细胞系K562和KU812同样可以观察到Mcl一1 构成性的表达。应用Mcl一1小干扰RNA(siRNA)和mcl一1 反义寡核苷酸在K562细胞可以观察到Mcl一1得下调和 K562细胞得生存能力降低。这些结果表明Mcl一1是BCR/ ABL依赖的生存因子并且是CMI 的一个重要的靶点。 4.2 消化系统疾病 胆管癌足起源于胆管上皮细胞的一种 致死性肿瘤。肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TRAIL)是 包括胆管癌在内的肿瘤治疗的一种有前途的药物。然而许多 胆管癌细胞对TRAIL介导的凋亡耐受。Taniai等[261对 TRAIL诱导的凋亡耐受的胆管癌细胞系进行了研究发现抗凋 亡的Bcl一2蛋白家族Bcl一2、Bcl—xL和Mcl一1中只有Mcl一1 在细胞系中过表达。用小干扰RNA(siRNA)技术使Bcl一2、 Bcl—xL和Mcl一1的表达降低,仅Mcl一1小干扰RNA(Mcl一 皮生长因子受体(EGFR)导致胆管癌的形成。Mcl一1的过表 达也可以导致胆管癌,因为受体酪氨酸激酶样的EGFR可以 调节抗凋亡蛋白的表达,Yoon等 研究表明胆汁酸可以通 过EGFR对Mcl—l的表达水平进行调节。脱氧胆酸能够以 浓度依赖性的方式使细胞内的Mcl一1蛋白的水平增加,并且 脱氧胆酸介导的细胞Mcl一1蛋白的增加能够被EGFR酪氨 酸激酶抑制剂或EGFR一中和抗体所抑制。尽管抑制丝裂原 活化的蛋白激酶(MAPK)并不能降低脱氧胆酸引起的Mcl—l 蛋白的增加,而Raf一1抑制剂BAY 37—9751能有效地抑制 细胞Mcl—l蛋白的增加。另外脱氧胆酸诱导Mcl一1的增加 可减少FAS介导的细胞凋亡,Raf—l抑制剂可促进FAS介导 的凋亡。这些结果表明胆汁酸通过活化EGFR/Raf一1级连反 应而抑制Mcl一1蛋白的降解导致它在细胞内的聚集,Raf一1抑 制剂阻滞Mcl一1的增加并且使细胞对凋亡的敏感性增加。 有研究表明直肠恶性肿瘤Mcl一1表达增加并与其不良预后 有关。Ulrich—Pur等 使用免疫组织化学染色的方法研究 Mcl一1在直肠癌患者的生物学意义及其预后价值。结果表 明Mcl一1在所有直肠癌(共有23例,其中一半患者在行根治 性手术前行短期的25 Gy放射治疗,而其他患者仅行根治性 手术)标本的表达阳性率为35%,经放射治疗的直肠癌组织 Mcl一1的表达与没有被照射的组织相比要显著增强,并且 Mcl一1的表达方式与临床病理学的类型之间没有相关性。 这些发现表明经过放射治疗的直肠癌与没有放射治疗的直肠 癌相比Mcl一1的水平在前者明显增加,并且放射治疗可以诱 导Mcl一1的表达增加。Mcl一1作为一个抗凋亡调节因子, 在被照射的直肠癌过表达形成一种不利因素使辅助性放疗的 疗效减弱,因此需要对Mcl一1的表达与直肠恶性肿瘤的生存 关系做进一步评估。 4.3 呼吸系统疾病 Eric B等 对肺癌的研究表明肺癌细 胞Mcl—l蛋白大量表达并且与附近正常的肺组织相比Mcl—l 在直接来源于患者的非小细胞肺癌(NSCLC)细胞的表达明 显升高。加入表皮生长因子(EGF)能够以Src一激酶激活的 形式刺激Mcl一1的表达,因为Src的药物抑制剂能预防EGF 使Mcl—l的上调。并且Mcl—l的反义寡核苷酸在A549和 H1299肺癌细胞系可以诱导凋亡。进一步的研究显示Mcl一1 的反义寡核苷酸使Mcl一1的水平降低的同时能使肺癌细胞 对顺铂、足叶乙甙、多西紫杉醇诱导的凋亡敏感,稳定过表达 Mcl一1的肺癌细胞在接触许多化学治疗药物后生存能力增 现代中西医结合杂志Modern Journal of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine 20 14 Feb,23(6) 加。因此Mcl一1在人非小细胞肺癌中过表达并且以Mcl—l ・683. 因为凋亡缺陷和肿瘤之间具有明确联系,所以目前关于 Mel一1和疾病的研究主要是以恶性肿瘤为主要研究对象,转 基因小鼠Mcl一1过表达导致淋巴瘤发病率增加,表明Mcl一 1呵以直接导致恶性肿瘤的发生1 35j。Mcl一1在人类恶性肿 为靶点的药物能诱导凋亡并且使肺癌细胞对细胞毒药物诱导 的凋亡敏感。Song等 ” 对Mcl一1对NSCLC细胞系的肿瘤 细胞的生存影响以及Mcl—l在肿瘤的表达方式进行研究,结 果表明:Mcl一1在NSCLC细胞大量表达并且Mcl一1的反义 寡核苷酸使Mcl一1的表达丧失在A549和…299肺癌细胞 可以诱导凋亡。Mcl—l的水平减少能使肺癌细胞对细胞毒 药物和电离辐射诱导的凋亡敏感,而过表达Mcl一1的肺癌细 瘤细胞广泛表达,越来越多的研究表明Mcl—l在临床疾病中 是一个有效的预后/预测指标 。通过反义寡核苷酸技术或 小分子干扰RNA抑制Mcl一1基因的表达,可促进细胞凋亡 并提高肿瘤细胞对放疗及化疗的敏感性,为难治性肿瘤的治 胞对化学治疗药物ZD1839(表皮生长因子受体酪氨酸激酶的 抑制剂)和Bcl一2或Bcl—x(L)反义寡核苷酸诱导的凋亡耐 受。表皮生长因子能够以细胞外信号调节激酶(ERK)依赖 的方式使Mcl—l蛋白的水平增加。这些数据表明Mcl一1在 NSCLC过表达并且Mcl一1水平的增加可以保护肺癌细胞免 受促凋亡刺激诱导的细胞死亡。 4.4生殖系统疾病葡萄胎(HMs)是一种异常妊娠,它容易 转变成妊娠性滋养层细胞瘤(GTN)而发展为一种需要化疗的 持续性的疾病。研究表明细胞的调亡活性减低可能与HM向 GTN进展有关,并且一些凋亡相关基因决定这种进展。Fong 等 使用凋亡芯片在最终形成GTN的HMs患者可以检测到 Mcl一1的大量表达,发展为持续性并且需要化疗的HMs患 者的Mcl一1 mRNA和Mcl一1蛋白的表达水平与那些自发缓 解的HMs患者相比明显升高。而且,Mcl一1免疫组化染色阳 性细胞主要位于细胞滋养层,与细胞凋亡指数呈负相关,这些 结果表明Mcl—t可能在HMs的发病中起重要的作用,并且 是预测HMs临床行为的一个有用的指标。Mcl一1和IL一6 共同表达于宫颈癌组织和细胞系中,而在正常宫颈组织中不 表达。Mcl一1的表达强度与宫颈癌的细胞分化呈负相关。 用抗IL一6或IL一6受体的抗体阻断IL一6自分泌环后,人宫 颈癌细胞系C33A细胞Mcl一1的表达水平显著降低,且可提 高细胞对放疗和化疗的敏感性 ,说明通过检测Mcl一1基 因的表达可预测宫颈癌患者对放、化疗的敏感性,从而为临床 治疗方案提供参考。 4.5 泌尿系统疾病 研究表明前列腺癌的治疗逃逸和进展 与生存信号的增强和对凋亡的耐受有关。Pfeil等” 测量 Mcl一1在肿瘤标本中的表达和在LNCaP前列腺癌进展模型 中表达的调节,并对它在前列腺中的作用进行了研究。结果 表明Mcl一1在行根治性前列腺切除术恶性前列腺组织中的 表达率为67%和表达于因激素治疗耐药而行姑息性经直肠 手术的大多数标本中。然而,在相应的良性标本Mcl—l的检 出率仅仪为6%。非恶性的前列腺上皮细胞与转移癌细胞系 相比 示在肿瘤组织中Mcl一1的表达增加。这些研究表明 Mcl—l与前列腺癌的发病有关。Sano等 应用免疫组织化学 和反转录聚合酶链反应(RT—PCR)对睾丸生殖细胞瘤Mcl一1 表达进行研究,结果表明Mcl一】在睾丸生殖细胞瘤的表达与 非瘤性生殖细胞相比明显升高。因此Mcl一1的过表达可以增 强睾丸生殖细胞的生存并在其恶性转化中具有重要的作用。 5 Mcl一1潜在的医学应用 疗开辟了一条新的途径。另外阻断调节Mcl一1基因表达的 信号途径也能有效的诱导细胞凋亡,提供了药物干预的新靶 点,可开发研制抗肿瘤新药。所以Mcl—l可能是新的抗癌治 疗策略中一个新的靶点(例如具有重要BH结构域的小分子 干扰RNA)。 综上所述,Mcl—l的表达和调节异常可以导致人类疾 病,对Mcl一1基因深入研究有助于推动凋亡与肿瘤发生发展 关系的研究。然而肿瘤的发生是一个多阶段多步骤的过程以 及凋亡调控网络的复杂性,对Mcl一1导致人类肿瘤的精确机 制和Mcl一1在凋亡调控中与其他凋亡因子的相互作用还有 待进一步研究。 [ 参 考 文 献 】 [1]Thompson cB.Apoptosis in the pathogenesis and treatment of dis- ease[J].Science,1995,267(5203):1456—1462 [2] Gross A,McDonnell JM,Korsmeyer SJ.BCL一2 family members and the mitoehondfia in apoptosis[J].Genes and Development, 1999,13(15):1899—1911 [3]Kozopas KM,Yang 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