延胡索酸酶在慢性粒细胞白血病急变中的作用及机制研究

The metabolic enzyme fumarase (FH) is known to participate in the tricarboxylic acid cycle in the mitochondrial matrix. Reduced FH has been linked to the pathogenesis of cancer and cellular aggression in cancer cells, its role in chronic myeloid leukemia (CML) appears to be limited. Our preliminary study suggested that FH plays an important role in CML cells in blast phase, and further research is recommended. We hypothesized that FH inactivity increases sensitivity to DNA damage and impairs the cellular response to DNA damage, stabilization of hypoxia inducible factor-1α (HIF-1α) by furamate has an effect on BCR-ABL cell metabolism and DNA damage, and promote CML progression. To investigate this hypothesis, we isolated K562 cell line, the primary cells from CML patients and tissues from nude mouse, respectively on molecular, cellular and animal level, taking laboratorial methods as real time PCR, Western blot, viral vector transfection, RNA interference etc. to study the expression of FH in CML in chronic phase and blast phase, demonstrate the regulation mechanism of FH on CML cells, elucidate FH inactivity coupled with HIF-1α upregulation may contribute cellular invasion and glycolytic metabolism, reduce CML DNA damage response. The aim of the present study could provide insight into the most fundamental aspects of CML progression and provide opportunities for the development of therapeutics.

代谢酶延胡索酸酶（FH）除为三羧酸循环的重要酶外，近来发现其功能异常是肿瘤发病和疾病进展的机制之一。迄今对FH功能及其在慢性粒细胞白血病（CML）中的作用国内外尚未见报道。我们的预实验结果提示FH在CML急粒变中起重要作用。但其作用机制有待进一步探讨。为此，我们提出假说：FH功能缺失通过缺氧诱导因子（HIF-1α）诱导DNA损伤后修复精确度降低，促进BCR-ABL细胞的糖酵解代谢、增加细胞的侵袭性，导致CML疾病的进展。为了验证这一假说，我们通过K562细胞系和CML原代细胞，采用real time PCR、Western blot、病毒载体转染、RNA干扰等手段，研究CML慢性期和急变期患者FH表达的情况，明确FH 协同HIF-1α对CML细胞DNA损伤后修复的调控机制，促进CML细胞糖酵解代谢和侵袭性。本研究将从FH这个新视点为揭示CML急变的机制奠定基础，为CML的治疗提供新的思路。

慢性粒细胞白血病（CML）是一种造血干细胞恶性转化所致的一种髓系恶性肿瘤，通过有氧糖酵解肿瘤细胞无限增殖是独特的生物学特征之一。多数学者们认为CML急变涉及到多基因、多途径调控异常的复杂过程，包括癌基因、抑癌基因、DNA损伤、DNA修复及白血病细胞的凋亡受阻、分化障碍等。代谢酶延胡索酸酶（FH）在肿瘤细胞发病机制中和细胞侵袭中的作用已成为关注点。FH为三羧酸循环中的一个重要成分，负责将延胡索酸转化为苹果酸。延胡索酸盐的升高导致缺氧诱导因子和缺氧诱导因子介导的转录途径的上调，利于肿瘤的生长。FH突变失活导致ROS生成和ROS依赖的HIF-1α稳定，使细胞的代谢方式从三羧酸循环转变为糖酵解，促进肿瘤形成，加速细胞迁移和侵袭。然而FH异常与CML进展之间以及与糖酵解的相关性尚不清楚。.本课题组前期研究（PLoS One.2010;5: e13186）发现CML患者BCR-ABL细胞以糖酵解方式进行细胞增殖，伊马替尼能逆转CML的糖酵解代谢恢复至TCA。无论是CP期或BC期的细胞均一致性采用糖酵解代谢。CML急变期细胞比慢性期细胞存在高的糖酵解状态。延胡索酸在CML BC中明显升高，CML急变患者FH低于慢性期和正常对照，初步提示FH在CML急变中的重要性。相反，在CML BC患者的FH水平显着降低，提示FH在CML急变中起重要作用。.我们通过K562细胞系、CML原代细胞，分别从real time PCR、Western blot、腺病毒载体转染、RNA干扰等手段，从分子和细胞等多方面探讨FH在CML疾病中的重要作用。我们发现FH失活协同HIF-1α上调促进细胞侵袭和糖酵解代谢，降低CML DNA损害的反应。总之，FH这个新视点为揭示CML进展发生机制奠定基础，为CML的治疗提供新的思路。