钙信号途径在髓系分化中的作用机制研究

钙离子作为胞内重要的信号分子，具有多种生理功能。在细胞分化方面，已发现钙信号途径与成肌细胞、角化细胞和神经细胞等不同类型细胞分化密切相关，但在血细胞分化特别是髓系细胞分化中的作用研究较少。我们在前期利用系统生物学的手段研究维甲酸诱导早幼粒细胞分化和维甲酸耐药的分子调控网络的过程中，发现许多与钙信号途径相关的重要的分子受到调控，特别是IP3受体途径。这些分子在不同模型中的调控提示钙信号途径不仅和髓系分化相关，而且可能与ATRA耐药机制有关。为了进一步了解钙信号途径在髓系分化中的作用机制，本研究主要通过测定在髓系分化过程中钙离子的动态变化，利用IP3受体途径相应的拮抗剂和激活剂研究此受体途径在分化中的作用及维甲酸和钙信号途径间的协同作用，希望能阐明钙信号途径与髓系分化间的关系，同时筛选出维甲酸与钙信号途径协同调控的一组基因，为进一步研究诱导分化机制和耐药机制及新药靶的寻找提供线索。

背景：钙离子作为胞内重要的信号分子，具有多种生理功能。在细胞分化方面，已发现钙信号途径与多种细胞分化密切相关，但在血细胞分化特别是髓系细胞分化中的作用研究较少。.目的：为了进一步了解钙信号途径在髓系分化中的作用机制。.方法：本研究主要通过流式细胞术测定在髓系分化过程中钙离子的动态变化，在基因和蛋白水平检测ATRA诱导NB4细胞和急性早幼粒细胞性白血病（APL）患者原代细胞分化过程中钙信号途径分子以及泛素-蛋白酶体系统的表达变化，利用IP3受体途径相应的拮抗剂和激活剂研究此受体途径在分化中的作用及维甲酸和钙信号途径间的协同作用，并利用基因芯片技术检测起协同作用的基因。.结果：ATRA诱导NB4细胞分化过程中以及作用于相应的耐药株NB4-R1细胞时，与对照组相比钙离子浓度的变化无显著差异。在ATRA诱导NB4细胞分化过程中，许多能直接调节胞内钙离子浓度的基因发生了变化，同时许多钙信号途径下游的效应分子的表达上升。同时，这些基因在单用ATRA和8-CPT-cAMP 作用于NB4-R1细胞时变化不大，而在联用ATRA和8-CPT-cAMP 诱导NB4-R1细胞分化时与ATRA诱导NB4细胞分化时的表达变化相似。另外，以上基因在ATRA诱导APL初诊患者原代细胞分化的变化情况与诱导NB4细胞分化时相似。.发现许多泛素-蛋白酶体系统相关的基因主要在ATRA作用12 h后表达上调，其中PSMB8和PSMB9这两个基因的芯片结果通过实时荧光定量RT-PCR和Western blot得到验证。同时在ATRA作用于APL初诊患者原代细胞后，这些基因的变化情况也与作用于NB4细胞相似。发现1×10-6 mol/L AdA对1×10-8 mol/L ATRA诱导NB4细胞分化有一定的促进作用, 同时可诱导NB4-R1细胞部分分化，提示IP3受体途径可能参与了ATRA诱导的分化及可能与RA耐药有关。利用以上模型，使用基因芯片筛选出联用AdA和ATRA诱导NB4细胞分化中起协同作用的基因，这些基因多与细胞周期和基因表达等有关。.结论：钙信号途径特别是IP3受体途径可能参与了ATRA诱导的APL细胞分化。此研究为进一步研究诱导分化机制和耐药机制及新药靶的寻找提供线索。.