肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体(TNF-related apoptosis-inducing ligand,TRAIL)是肿瘤坏死因子超基因家族中重要的一员,它能够诱导多种肿瘤细胞发生凋亡,而对正常细胞几乎无毒性,已成为一种新的具有开发潜力的抗肿瘤药物。但是,并非所有肿瘤细胞都对TRAIL敏感,这使得TRAIL的开发应用受到一定阻碍。因此,肿瘤细胞对TRAIL敏感性的调控机制得到了人们的广泛关注。各项研究均已证实,PI3K/Akt和Raf/MEK/ERK信号通路在介导细胞外刺激到细胞内反应、调节基因表达及抑制凋亡等方面起到了重要的作用。在某些肿瘤细胞中,用PI3K抑制剂LY294002抑制Akt的活性或用MEK1/2抑制剂抑制ERK1/2的活性均可显著提高TRAIL引起的细胞凋亡的比率。我们首先发现,在对TRAIL敏感的U937细胞中,LY294002能够降低细胞对TRAIL的敏感性,U0126则具有与其相反的作用;两者共同作用也使细胞对TRAIL的敏感性显著下降。而在对TRAIL不敏感的K562细胞中,两种抑制剂共同作用使得细胞转变为TRAIL敏感型且作用效果远远高于两种抑制剂单独作用的相加。这些实验结果表明,在两种细胞中,PI3K/Akt和MEK/ERK两条信号通路之间可能存在着相互作用,共同调节肿瘤细胞对TRAIL的敏感性。进一步研究发现,在U937细胞中,TRAIL能够持续抑制PI3K/Akt和MEK/ERK两条信号通路的磷酸化水平。在K562细胞中,Akt与ERK1/2磷酸化水平的变化呈现相反的现象,当Akt的磷酸化水平在30min内达到最高峰时,ERK1/2的磷酸化水平降至最低;而在TRAIL刺激后期,前者的磷酸化水平降到低于本底的水平,后者的磷酸化水平则超过本底水平并持续至12h。并且,在这两种肿瘤细胞中均存在着这样的现象:PI3K/Akt信号通路的激活会对MEK/ERK信号通路的活化起到一定的抑制作用。在U937细胞中过表达并激活Akt能够抑制ERK1/2的磷酸化水平并促使细胞更快发生凋亡;而ERK1/2的持续激活却促使细胞对TRAIL的敏感性下降。此外,两条通路均参与调节了促凋亡蛋白Bad的磷酸化水平并具有相反的作用。综合以上实验结果,我们认为,MEK/ERK信号通路的磷酸化水平是造成U937和K562细胞对TRAIL具有不同敏感性的重要原因。当细胞中MEK/ERK信号通路的磷酸化水平较高时,细胞表现出对TRAIL刺激的不敏感;反之,对TRAIL的刺激敏感,细胞走向凋亡。而PI3K/Akt信号通路与MEK/ERK信号通路之间可能存在着某种竞争关系,前者对后者具有一定的调节作用,当前者被激活时即引起后者磷酸化水平的下降。两者共同作用,调节肿瘤细胞对TRAIL的敏感性。