Notch 信號通路與多發性骨髓瘤關系的研究進展

郭賀賀綜述，鄭 方，孫志強審校

（1.貴州醫科大學研究生院，貴州貴陽550004；2.貴州醫科大學附屬白云醫院血液科，貴州貴陽550014；3.貴州醫科大學附屬醫院血液科，貴州貴陽550004）

Notch 信號通路與多發性骨髓瘤關系的研究進展

郭賀賀1綜述，鄭 方2，3，孫志強2，3審校

（1.貴州醫科大學研究生院，貴州貴陽550004；2.貴州醫科大學附屬白云醫院血液科，貴州貴陽550014；3.貴州醫科大學附屬醫院血液科，貴州貴陽550004）

多發性骨髓瘤； 血液腫瘤； 信號傳導； Notch信號通路； 綜述

Notch信號通路廣泛存在于各種脊椎動物和無脊椎動物的器官組織和細胞中，進化高度保守，在包括干細胞在內的各種細胞分化、增殖和凋亡活動中起著調節作用。Notch受體高表達于造血干細胞中，同時在造血微環境的骨髓基質中含有大量Notch配體，二者的正常表達和相互作用維持人體正常的造血功能。有研究發現，當Notch信號異?；罨瘯r可引起多種惡性血液增殖性疾病，如白血病、淋巴瘤、多發性骨髓瘤（multiple myeloma，MM）等[1]。MM是由漿細胞衍生的造血系統惡性腫瘤，其發病機制目前尚不清楚，多數患者臨床癥狀主要有骨病變、腎功能不全、貧血、免疫缺陷、高鈣血癥等。目前，MM的發生發展、耐藥、預后與多個信號傳導系統有關，其中包括Notch信號通路。本文從Notch信號通路的組成，Notch信號激活，Notch配體、受體和靶基因在MM發病、耐藥、預后等方面的作用和Notch抑制劑在MM中的應用前景作一綜述。

1 Notch信號通路組成

1917年，Notch信號通路在果蠅基因中被發現，因其相關基因缺失導致果蠅翅膀出現缺口（notches）而得名。人類的Notch基因最早在T淋巴細胞性白血病中被發現[2]。目前研究發現，果蠅表達1種Notch基因，哺乳動物表達4種Notch基因。Notch信號傳導通路由Notch受體、配體和CSL（CBF1-suppressorofhairless-lag-1）蛋白、靶基因等組成。目前已經發現了人的4個Notch受體（Notch 1～4）和5個Notch配體：DLL1、DLL3、DLL4及 Jagged1、Jagged2。Notch受體是一個單鏈跨膜蛋白，胞內區包括1個RAM（RBP-J Kappa associat molecular）區、1個轉錄激活區（translational active domain，TAD）、2個核定位信號結構域（nuclear localization signal，NLS）、6個錨蛋白重復序列（ankyrin repeats，ANK）和PEST（prolineglutamate-serine-threonine-rich domain）系列，其與PEST和Notch受體的穩定性相關；胞外區含有3個半胱氨酸的Lin/Notch重復序列（Lin/Notch repeats，LNR）和29～36表皮因子樣重復序列（epidermal growth factor-like repeats，EGF-R），其中Notch配體集合位點位于第11、12個EGF-R結構域中。Notch的5個配體都是胞外域含有EGF樣重復序列（EGF like repeats），胞內域很短，且有1個含有半胱氨酸的DSL基序的跨膜蛋白。CSL蛋白是一種與DNA結合的蛋白，Notch未激活時，CSL蛋白通常作為轉錄抑制因子；當Notch途徑活化后，CSL變為轉錄活化因子，結合下游靶基因的特定DNA序列而調控基因轉錄。

2 Notch信號的激活

目前研究認為，Notch信號的激活過程如下：相鄰細胞表面的Notch配體和受體結合后，經腫瘤壞死因子-α轉換酶（tumor necrosis factor-α-converting enzyme，TACE）和γ-分泌酶剪切，導致細胞內結構域NICD釋放，然后轉移到細胞核綁定CSL轉錄因子，進而激活下游靶基因。其過程為：Delta-Notch-酶切-NICD-轉移到細胞核-CLS-NICD復合體-基因轉錄。Notch的信號活化過程不同于其他信號通路需要第二信使和蛋白激酶的參與，其信號通路的激活依賴于Notch配體和其受體的結合和隨后可溶性蛋白的裂解反應。Notch通過CSL蛋白發揮作用，為經典的CSL依賴途徑。此外，還存在CSL非依賴途徑，Ma等[3]研究發現，膜型基質金屬蛋白酶-1 （membrane type 1 matix metalloproteinase，MT1-MMP）可通過非CSL依賴途徑來調節黑色素瘤細胞的增殖。此外，還可通過信號交叉途徑激活，如WNT信號通路等。

3 Notch與MM的關系

3.1 MM細胞Notch分子的表達水平 多種自身免疫性疾病、遺傳性疾病及各種腫瘤性疾病的發病和Notch信號通路密切相關，Notch1是其中最常檢測到的Notch家族成員。Notch1基因首先在急性T淋巴細胞白血?。═-ALL）中廣泛被發現，隨后發現造血系統的其他多種惡性疾病如淋巴瘤和MM中均有Notch基因的異常表達。Ramakrishnan等[4]研究發現，MM中存在大量高表達的Notch信號，包括Notch受體和其配體Jagged1和Jagged2。Skrtie等[5]在MM臨床標本試驗中發現，92.31%的患者高表達Notch1，同時92.21%的患者高表達Jagged1，因此，可把Notch信號作為臨床上MM的診斷標準之一。

3.2 Notch受體和配體在MM中的作用 Notch信號通路和骨髓瘤細胞的生長、腫瘤血管生成、骨病變、疾病預后和耐藥機制有著重要關系。Xu等[6]研究發現，Deltal1/ Notch相互作用可以增加MM細胞生長和加速疾病在體內的進展，主要通過提高MM細胞增殖，抑制Notch通路延緩MM發病。Chiron等[7]發現，Jagged2可以通過促進MM癌癥干細胞自我更新來促進MM細胞增長和加快疾病進展。Kuhnert等[8]發現，Notch信號配體Dll4和腫瘤血管新生過程密切相關，阻斷Dll4信號可導致腫瘤血管密度增加，組織供血不足，進而抑制腫瘤生長。在MM溶骨性病變方面，Colombo等[9]研究表明，Notch信號通路Jagged配體的異常表達，可以誘導MM骨病的發生。趙怡然等[10]采用流式細胞術檢測 MM患者骨髓CD38+、CD138+漿細胞并與健康者比較發現，Notch1在骨髓CD38+、CD138+細胞中高表達，Notchl與MM的預后相關，Notch1表達率越高，細胞對早期治療越敏感。近年來研究發現，Notch信號傳導途徑還與MM耐藥機制有關系。Xu等[11]研究發現，人類和小鼠的骨髓基質中存在DLL1配體，可與MM細胞中的Notch2受體結合激活Notch信號通路，DLL1和Notch2相互作用可導致MM細胞對硼替佐米耐藥性增加。盧燕燕等[12]建立骨髓瘤RPMI8266細胞化療耐藥模型，發現Notch2、Jagged1和Jagged2隨著MM細胞耐藥程度的增高而表達升高，驗證了Notch信號的異常激活與MM耐藥機制有聯系。

3.3 Notch信號靶基因在多發性骨髓瘤中的作用

Notch的下游靶基因大多是堿性-螺旋-環-螺旋（basic helix-loop-helix，bHLH）結構的蛋白家族轉錄因子，研究較多的有核因子-кB（NF-кB）、發狀分裂相關增強子1（Hes1）、細胞周期蛋白D1（CyclinD1）和細胞周期蛋白依賴性激酶抑制因子P21（P21WAF/Cip）等。

已經證實NF-кB2是Notch信號通路的一個靶基因，Notch1可通過重組信號結合蛋白（recombinationsignal binding protein JK，RBP-JK）在蛋白表達水平及轉錄水平調節NF-кB表達[13]。此外，Notch可通過NF-кB來影響腫瘤細胞的生存[14]；并且可以通過Notch抑制劑作用于NF-кB基因使腫瘤細胞凋亡[15]。劉庭波等[16]通過建立RPMI8226 MM細胞模型給予南瓜蛋白（cucurmosin，CUS）（一種可抑制腫瘤增生的蛋白）作用于MM細胞后，發現抗凋亡蛋白BCL-2明顯減少，并且Notch信號Notch1、Jagged2和其下游NF-кB的表達水平顯著降低，從而抑制細胞增殖，引起凋亡。

有研究發現，Notch信號通路被激活后，可引起下游Hes1基因的激活，后者通過具有負性調控抑制腫瘤功能的磷酸酶和張力蛋白（phosphatase and tensin homolog，PTEN）基因，來激活磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K/Akt）信號途徑以促進腫瘤細胞增殖和浸潤侵襲[17-18]；下調Notch1-Hes1信號通路能抑制腫瘤細胞增殖[19]。此外，Hes1基因與 γ-分泌酶抑制劑對 MM細胞的毒性作用相關。Schwarzer等[20]通過RT-PCR檢測，發現γ-分泌酶抑制劑作用于MOPC315.BM MM細胞后，Notch靶基因Hes1的RNA表達水平下降。

Notch可以通過調節CyclinD1的表達來影響腫瘤細胞的增殖和分化[21-22]。此外，活化的Notch1可誘導細胞周期S期激酶相關蛋白2（SKP2）的表達，SKP2的高表達可促進細胞周期快速運轉，同時SKP2可以引起P21WAF/Cip基因下調，進一步提高Notch信號通路對細胞周期進程的促進作用[23-24]。相關研究說明P21WAF/Cip和Notch信號通路抗凋亡過程有關，上調P21WAF/Ci能使MM細胞周期停留在G0/G1期，從而阻止細胞凋亡[25]。Cialfi等[26]研究發現，Notch1抑制P21WAF/Cip表達介導的結果在于抑制細胞死亡，并且Notch1的激活可能與P21WAF/Cip蛋白表達降低有關。

4 Notch抑制劑的應用前景

Notch信號傳導途徑的研究為治療MM提供了新的方法和目標。劉庭波等[16]研究發現，南瓜蛋白可以抑制MM細胞中Notch1受體和Jagged2配體的表達，進而導致細胞凋亡，提示通過作用于Notch信號通路來治療MM可能是一種新的治療方法。Mirandola等[27]的實驗表明，通過減少CXC趨化因子受體4（CXCchemokine receptor4，CXCR4）及其配體基質細胞衍生因子-1（stromal cell-derived factor-1，SDF-1）水平的Notch靶向方法有效地防止了MM細胞的遷移、增殖、溶骨性疾病和耐藥性的發生，其中CXCR4表達與預后較差相關，而血清SDF-1水平升高與溶骨有關。該實驗給臨床提供了一個關于Notch的量身定制的治療，可能和CXCR4靶向藥物相關。

有研究發現，γ-分泌酶抑制劑（gamma-secretase inhibitors，GSI）能特異性抑制γ-分泌酶的活性，MM細胞中細胞內結構域NICD的釋放減少，從而導致Notch通路活化被抑制，同時Notch信號通路的很多靶基因，如cyclin D1、p21、hes1等也受到影響[4]；并能下調MM細胞Notch1、Jagged2、Jagged1的表達[28]。通過GSI來阻斷Notch的表達是目前研究的通過Notch抑制劑來治療MM的一個熱點。Xu等[11]研究發現，GSI和硼替佐米連用能增加藥物對MM細胞的敏感性，延長患者生存期。其提供了一個有前途的治療：Notch信號通路抑制劑與傳統化療相結合，不僅有利于克服耐藥性，還在防止或延緩復發方面有著重要作用。此外，Schwarzer等[20]通過建立MOPC315.BM模型實驗也證明，通過GSI的Notch抑制是一種有前途的治療MM的選擇，尤其是在治療骨髓瘤引起的骨病方面。雖然單獨使用GSI不能根治腫瘤，但是GSI可以增加藥物敏感性，如硼替佐米，結果與上述研究一致。

綜上所述，Notch信號通路與MM之間有著密切關系，其相關配體、受體和下游靶基因都有可能是治療MM的新靶點。Notch信號通路的研究為治療MM提供了多種藥物靶點，從而為MM的治療提供了新的途徑和方法。

[1]Aster JC，Blacklow SC，Pear WS.Notch signalling in T-cell lymphoblastic leukaemia/lymphoma and other haematological malignancies[J].J Pathol，2011，223（2）：262-273.

[2]Ellisen LW，Bird J，West DC，et al.TAN-1，the human homolog of the Drosophila notch gene，is broken by chromosomal translocations in T lymphoblastic neoplasms[J].Cell，1991，66（4）：649-661.

[3]Ma J，Tang X，Wong P，et al.Noncanonical activation of Notch1 protein by membrane type 1 matrix metalloproteinase（MT1-MMP）controls melanoma cell proliferation[J].J Biol Chem，2014，289（12）：8442-8449.

[4]Ramakrishnan V，Ansell S，Haug J，et al.MRK003，a Gamma Secretase Inhibitor exhibits promising in vitro pre-clinical activity in Multiple Myeloma and Non Hodgkin′s Lymphoma[J].Leukemia，2012，26（2）：340-348.

[5]Skrtic A，Korac P，Kristo DR，et al.Immunohistochemical analysis of NOTCH1 and JAGGED1 expression in multiple myeloma and monoclonal gammopathy of undetermined significance[J].Hum Pathol，2010，41（12）：1702-1710.

[6]Xu D，Hu J，Xu S，et al.Dll1/Notch activation accelerates multiple myeloma disease development by promoting CD138t MM-cell proliferation[J]. LeuKemia，2012，26（6）：1402-1405.

[7]Chiron D，Ma?ga S，Descamps G，et al.Critical role of the NOTCH ligand JAG2 in self-renewal of myeloma cells[J].Blood Cells Mol Dis，2012，48（4）：247-253.

[8]Kuhnert F，Kirshner JR，Thurston G.Dl14-Notch signalingas a therapeutic target in tumor angiogenesis[J].Vasc Cell，2011，3（1）：20.

[9]Colombo M，Thümmler K，Mirandola L，et al.Notch signaling drives multiple myeloma induced osteoclastogenesis[J].Oncotarget，2014，5（21）：10393-10406.

[10]趙怡然，付蓉，關晶，等.多發性骨髓瘤患者骨髓CD38+CDl38+漿細胞Notchl表達水平及其臨床意義研究[J].中華血液學雜志，2012，33（4）：274-277.

[11]Xu D，Hu J，De Bruyne E，et al.Dll1/Notch activation contributes to bortezomib resistance by upregulating CYP1A1 in multiple myeloma[J].Biochemical Biophys Res Commun，2012，428（4）：518-524.

[12]盧燕燕，肖翠容，陳華英，等.阿霉素誘導的骨髓瘤細胞化療耐藥的分子機制分析[J].中國實驗血液學雜志，2014，22（5）：1336-1340.

[13]Oswald F，Liptay S，Adler G，et al.NF-kappaB2 is a putative target gene of activated Notch-l via RBP-Jkappa[J].Mol Cell Bio1，1998，18（4）：2077-2088.

[14]Schwarzer R，D?rken B，Jundt F.Notch is an essential upstream regulator of NF-kB and is relevant for survival of Hodgkin and Reed-Sternberg cells[J]. Leukemia，2012，26（4）：806-813.

[15]Kuramoto T，Goto H，Mitsuhashi A，et al.Dll4-Fc，an inhibitor of Dll4-notch Signaling，suppresses liver metastasis of small cell lung cancer cells through the downregulation of the NF-kB Activity[J].Mol Cancer Ther，2012，11（12）：2578-2587.

[16]劉庭波，楊沛，謝捷明，等.南瓜蛋白抑制骨髓瘤細胞系RPMI8226 Notch信號表達[J].中國實驗血液學雜志，2014，22（4）：1012-1015.

[17]Palomero T，Dominguez M，Ferrando AA.The role of the PTEN/AKT pathway in NOTCH1-induced leukemia[J].Cell Cycle，2008，7（8）：965-970.

[18]Hu J，Huang X，Hong X，et al.Arsenic trioxide inhibits the proliferation of myeloma cell line through notch signaling pathway[J].Cancer Cell Int，2013，13（1）：25.

[19]Yao J，Zheng K，Li C，et al.Interference of Notch1 inhibits the growth of glioma cancer cells by inducing cell autophagy and down-regulation of Notch1-Hes-1 signaling pathway[J].Med Oncol，2015，32（6）：610.

[20]Schwarzer R，Nicke N，Godau J，et al.Notch pathway inhibition controls myeloma bone disease in the murine MOPC315.BM model[J].Blood Cancer J，2014，4：e217.

[21]Zhang W，Nie Y，Chong L，et al.PI3K and Notch signal pathways coordinately regulate the activation and proliferation of T lymphocytes in asthma[J]. Life Sci，2013，92（17/19）：890-895.

[22]Gopalakrishnan N，Saravanakumar M，Madankumar P，et al.Colocalization of β-catenin with Notch intracellular domain in colon cancer：a possible role of Notch1 signaling in activation of CyclinD1-mediated cell proliferation[J].Mol Cell Biochem，2014，396（1/2）：281-293.

[23]Dohda T，Maljukova A，Liu L，et al.Notch signaling induces SKP2 expression and promotes reduction of p27kipl in T-cell acute lymphoblastic leukemia cell lines[J].Exp Cell Res，2007，313（14）：3141-3152.

[24]Chen L，Wu T，Wei TQ，et al.Skp2-mediated degradation of p27 regulates cell cycle progression in compressed human bladder smooth muscle cells[J]. Kaohsiung J Med Sci，2014，30（4）：181-186.

[25]Nefedova Y，Cheng P，Alsina M，et al.Involvement of Notch-1 signaling in bone marrow stroma-mediated de novo drug resistance of myeloma and other malignant lymphoid cell lines[J].Blood，2004，103（9）：3503-3510.

[26]Cialfi S，Palermo R，Manca S，et al.Loss of Notch1-dependent p21（Waf1/ Cip1）expression influences the Notch1 outcome in tumorigenesis[J].Cell Cycle，2014，13（13）：2046-2055.

[27]Mirandola L，Apicella L，Colombo M，et al.Anti-Notch treatment prevents multiple myeloma cells localization to the bone marrow via the chemokine system CXCR4/SDF-1[J].Leukemia，2013，27（7）：1558-1566.

[28]Hu J，Zhu X，Lu Q.Antiproliferative effects of γ-secretase inhibitor，a Notch signalling inhibitor，in multiple myeloma cells and its molecular mechanism of action[J].J Int Med Res，2013，41（4）：1017-1026.

10.3969/j.issn.1009-5519.2015.21.015

A

1009-5519（2015）21-3248-03

2015-06-09）

貴州省科技基金資助項目（TJ2014-4）；貴州省貴陽市白云區科技基金資助項目（白科合同2014年度6號）。

郭賀賀（1991-），女，河南平輿人，在讀碩士研究生，主要從事血液病學方向的研究；E-mail：1097538991@qq.com。

孫志強（E-mail：zhqsun69@163.com）。