骨髓增生異常綜合征發病機制的研究進展

來源：兒科藥學雜志作者：趙鳳華瀏覽：發布時間：2009/8/31 8:39:00

    骨髓增生異常綜合征(Myelodysplastic Syndromes，MDS)是一組起源于造血干/祖細胞的獲得性克隆性疾病，以增生異常和無效造血為特點。其特點是外周血中表現一系或一系以上細胞減少，骨髓增生亢進，并有形態異常，包括病態紅系、病態粒系或病態血小板生成。MDS是一個累及多基因的多階段的病理過程，干細胞基因異常、造血微環境改變和免疫機制缺陷在發病中均起著重要作用。近年來隨著對MDS進行的更為廣泛而深人的研究，發現在MDS的疾病過程中，越來越多的基因異常起著不同的致病作用。對MDS發病機制的不斷認識，為新的治療方案提供了基礎。現將MDS的發病機制的新進展綜述如下：
    1 干細胞基因異常
    MDS存在原癌基因突變，骨髓體外培養異常以及細胞遺傳學變異均提示本病屬克隆性疾患，近年來隨著研究的深人，越來越多的基因異常被發現。
    1.1 生長調節基因
    Ras基因(ras genes)家族及其信號傳導通路在腫瘤發生中的作用已經被證實，Ha Thanh Nishino等研究表明在MDS中有10％-40％存在ras基因的點突變，ras基因突變率因MDS的類型而異，以慢性骨髓單核細胞性白血病(Chronic Myelomonocytic Leukemia，CMML)的突變率最高。ras基因突變與患者的預后密切相關，有ras基因突變者預后較差，且易發展為急性髓細胞樣白血病(acute myeloid leukemia，AML)。
    fms基因編碼人集落刺激因子-1(colony stimulatingfactor 1，CSF-1)或巨噬細胞的細胞表面受體，表達依賴配體酪氨酸激酶的活性，CSF-1可提高單核巨噬系統造血細胞的增殖和分化，fms基因區域與造血系統疾病密切相關。越來越多的證據表明，編碼子969的點突變與早期MDS亞型的發生有關。
    1.2 細胞周期調控基因
    細胞周期調控基因，如周期素(cyclin)、周期素依賴性激酶(CDK)及CDK抑制劑(CKI)pl5INK4b和pl6INK4b等異常表達，在許多腫瘤的發生中起著重要作用，目前研究較多的是pl5INK4b基因。pl5INK4b基因啟動子區域內CpG島(CpG islands)的高度甲基化在MDS中發生率較高。Solomon等研究發現近61％(25/41)的MDS患者存在pl5INK4b基因的甲基化，該基因的甲基化與骨髓存在原始細胞數量明顯相關，序貫分析表明甲基化隨著疾病向AML轉化而增加。在MDS診斷早期及疾病發展過程中均可發現pl5INK4b甲基化，而且與MDS的AML轉化有關。這可能在MDS的發病機制中起重要作用。
    EvI-1(ecotropic virus integration site 1)定位于染色體3q26，為一原癌基因，與髓系惡性腫瘤的發生密切相關，原發性癌基因EvI-1的過度表達在慢性髓細胞樣白血病和MDS向AML轉化中的作用已經被證實。
除了上述基因外，研究表明細胞周期調節蛋白E (cyclin E)異常表達在MDS的發病中也可能起著重要作用。但是否與向白血病轉化相關尚需進一步研究。
    1.31 WT1基因
    WT1基因(Wilms’tumor suppressor gene)是一種腫瘤抑制基因編碼鋅指蛋白轉錄因子，位于染色體11pl3q上，最初在研究Wilmls’腫瘤的病理時發現，在兒童Wilmls’腫瘤中及生殖泌尿系統的發育中起著重要作用。一直被認為是抑癌基因，但在白血病中的研究卻揭示WTl基因在正常骨髓中低表達，而在白血病細胞中異常表達，起著癌基因的作用，是一個泛白血病標記。近年來也有一些學者研究了WT1表達異常或突變在MDS發病中的意義，揭示WTl表達增高主要見于高危組MDS患者，并且WT1的表達水平與病情進展密切相關，經有效化療或干細胞移植后WT1轉陰。
    1.4 線粒體DNA異常
    環形鐵粒幼細胞是MDS中的一個重要的病態造血現象，是由鐵負荷過多的線粒體繞核周排列而成，應用電鏡發現幼紅細胞中存在著廣泛的核、漿異常。而線粒體改變除了表現為鐵蓄積外，還有形態異常、腫脹擴大等改變，可伴內膜斷裂。線粒體DNA(mt-DNA)突變可能是引起線粒體鐵負荷過多的一個重要原因。Mt-DNA突變導致呼吸鏈上參與氧化還原反應的一些酶發生缺陷，三價鐵不能被還原為亞鐵用于血紅素合成，從而在線粒體內發生蓄積。由于mt-DNA不含內含子，既無組蛋白保護又無DNA修復酶，所以較染色體DNA更易發生突變。因此，mt-DNA突變可能在MDS的發病早期起著重要作用。
    1.5 血管新生及其調節基因
    血管新生(angiogenesis)是指在原有血管的基礎上形成新的微小血管。血管新生介質有血管內皮生長因子(Vascular endothelial growth factor，VEGF)、纖維母細胞生長因子、血管生成因子、促血管素、肝細胞生長因子、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-1(IL-1)、自細胞介素-8(IL-8)等。研究證實MDS中血管新生增加，增生的程度與疾病的進展密切相關，造血細胞中特殊生長因子的過度表達影響腫瘤的微環境，也提示了在MDS腫瘤生長和增殖過程中，這些細胞因子有自分泌作用。
    1.6 酪氨酸激酶受體基因
    FLT3(FMS like receptor tyrosine kinase)又稱胎肝激酶2(fetal liver kinase 2，FLK2)或干細胞酪氨酸激酶1(stem cell tyrosine kinase 1，STK)，屬于Ⅲ型受體酪氨酸激酶家族成員，是AML中最常發生變異的基因，其在造血祖細胞中被優先表達。FLT3基因的內銜接重復在20％的AML和3％的MDS中被發現，且FLT3的異常在難治性貧血伴原始細胞過多(Refractory anemiawith excess blasts，RAEB)中較難治性貧血(refractoryanemia，RA)/環形鐵粒幼紅細胞性難治性貧血(refractoryanemia with ring sideroblast，RARS)更為多見，這種變異的出現多提示預后不良及從MDS向白血病轉化的高風險性。
    1.7 JAK2及STAT5基因
    JAK(just another kinase或janus kinase)家族，是一種非受體型酪氨酸激酶，目前發現4個家族成員： JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2。家族中不同成員參與不同類型的細胞因子信號傳導。信號轉導子和轉錄活化子 (signal transducers and activators of transcription，STAT)家族是在研究干擾素對基因表達的調控中被認識的，是一種DNA結合蛋白，在哺乳動物中已證實有7種家族成員。近年，國外研究MDS發生機制的重要進展是，逐步認識到細胞因子受體超家族普遍通過JAK/STAT途徑傳導信息在MDS發病中的地位，認為該途徑的活化是MDS造血細胞增殖、分化、凋亡信號轉導的重要機制之一。周永明等采用實時定量PCR技術檢測了15例MDS—RA型和10例MDS—RAEB型患者外周血JAK2、STAT5基因的表達水平，觀察到MDS-RA組JAK2和STAT5實時定量PCR拷貝數明顯高于正常組 (均P<0．01)，證實了JAK2和STAT5信號轉導通路對于MDS發病的顯著影響。提示JAK和STAT信號轉導途徑在MDS造血細胞惡型轉變中可能發揮重要的作用，可能是MDS低危型向高危型轉化的重要通路，與MDS克隆型髓細胞惡變密切相關。
    1.8 其它基因
    Miyazato等應用含230個基因編碼膜蛋白生長因子和轉錄因子的DNA微陣列對MDS進行分析時，對來自MDS和AML的AC133造血干細胞的研究結果顯示：許多基因呈疾病特異性表達，如D1k、Tec(編碼非受體蛋白酪氨酸激酶)、三磷酸肌醇受體I型基因與MDS高度相關。Dlk編碼一種跨膜蛋白，屬于內皮生長因子樣蛋白超家族，可能通過介導微環境間質細胞與造血干細胞的相互作用對增殖和分化進行調控。Miyazato應用實時定量PCR檢測進一步證實MDS的AC133細胞中Dlk mRNA水平明顯高于AML和慢性粒細胞白血病。該研究表明Dlk基因過度表達在MDS的發病中可能起著一定作用，并且是MDS的一個特異性診斷標記。
    “稽查點”(checkpoint)是真核細胞在長期進化過程中發展出的一種保證細胞周期中DNA復制和染色體分配質量的檢查機制，在細胞周期調控中起著關鍵作用。其中DNA損傷檢查點基因CHK2通過穩定p53并使p53與鼠雙微基因2(murine double minutegene 2，MDM2)復合物解聚來調控細胞周期進程，阻止受損DNA通過G1期。研究表明在41例MDS中發現4例發生CHK2突變，雖然發生率較低，但這一事實提示細胞周期檢查站基因改變在MDS的發病中可能具有重要意義一。
    另有資料顯示，AML1基因、CCAT增強子結合蛋白α(C/EBPα)基因及p53基因等在MDS的發病機制中均起著不同程度的作用。
    2 骨髓微環境改變
    越來越多的證據顯示MDS造血微環境功能發生改變，其產生的負性調控因子，如腫瘤壞死因子(TNF-α)、轉化生長因子13(TGF-β)、白細胞介素-1β(IL-1β)，被認為具有促進細胞凋亡的作用。在細胞培養中， TNF-α能抑制造血祖細胞生長，誘導凋亡DNA片段產生。高濃度的TNF-α與骨髓中氧化嘧啶核苷的增加和谷胱甘肽濃度減低有關，可能引起氧自由基清除減少。
    CD34⁺祖細胞的有限稀釋分析顯示，除去可能產生調控信號，如TNF-α的細胞，被獨立分析的細胞產生的克隆的數量不斷增多。同時研究發現，MDS患者骨髓粘附細胞層IL-6和TNF-α分別比正常高2倍和22倍，巨噬細胞產生的TNF-α比正常高9倍，而纖維母細胞較之正常的纖維母細胞高9倍。由此可見， MDS骨髓巨噬細胞和纖維母細胞的功能是異常的，這種異常包括增加凋亡指數以IL-6與TNF-α的高產。TNF-α表達上調，可激活依賴TNF的凋亡途徑，引起MDS的無效造血。
    3 免疫缺陷
    3.1 T淋巴細胞異常T淋巴細胞異常在MDS發病機制中起著重要作用。在某些MDS患者有CD4⁺/CD8⁺細胞比值倒置，CD4⁺亞群絕對性減少及CD8⁺細胞功能異常。研究發現，MDS患者Thl/Th2、Tel/Tc2比值及CD8⁺CD28^-、CD8⁺CD28^-CD57⁺細胞比例增高，后者在體外抑制造血祖細胞增殖及產生過量造血負調節因子，同時與疾病活動性及免疫抑制治療的療效密切相關。至于T細胞的活化，推測是造血祖細胞上有某些異常表達的癌基因及融合基因或源自細菌、病毒的未知抗原直接刺激T細胞，通過抗原特異性TCR及共刺激因子使原態T細胞(naive T)轉變為活化CD3⁺CD8⁺CTL，發生非MHC依賴性單/寡克隆擴增，啟動自身免疫過程。T細胞自身激活的同時又可能產生過強的細胞毒活性，釋放TNF-α、IFN-7等造血負調控因子，對自身造血干細胞產生免疫攻擊，抑制正常造血。
    3.2 B淋巴細胞異常
    B淋巴細胞異常表現為自身抗體的產生如類風濕因子、抗核抗體、器官和非器官特異性自身抗體、抗紅細胞、血小板自身抗體、抗促紅細胞生成素抗體等，以及直接抗人球蛋白試驗(DAT)陽性，外周血B淋巴細胞數量減少及輕度功能異常，多克隆高丙種球蛋白血癥和偶見的低丙種球蛋白血癥等。研究認為，B淋巴細胞是MDS致病和免疫學異常的主要靶點之一。
    3.3 其他
    NK細胞(natural killer cel1)是非I類或Ⅱ類MHC限制性的、在抗感染和腫瘤免疫中起重要作用的殺傷細胞。MDS中不僅NK細胞數量減少，而且抗體依賴的細胞毒性、IL-2激活殺傷細胞(Lymphokine-activatedkilling cells，LAK細胞)中CD3^-CD56細胞的比例和細胞毒性以及產生IFN-α等均下降。
    3.4 與免疫異常性疾病的聯系
    MDS中自身抗體的產生與多克隆漿細胞增殖有關，引起可溶性Fas抗原增加，繼而抑制凋亡信號的產生。有研究分析221例MDS，30例(14％)有自身免疫臨床綜合征，多表現為皮膚血管炎、結節性動脈周圍炎樣血管炎、肺間質纖維化、干燥綜合征(舍格倫綜合征)、雷諾現象、多發性多軟骨病、自身免疫性溶血性貧血(autoimmune hemolytic anemia，AIHA)、腎小球腎炎、肌炎等，也有無臨床表現僅有血清學自身免疫現象，說明MDS與免疫異常性疾病有關。
    MDS是一組不均一的造血干/祖細胞克隆性疾病。其發病機制亦非均一，可能涉及干細胞基因異常、造血微環境、免疫過程的參與、基因甲基化等多方面。隨著研究的深人，對于MDS的發病機制的認識也隨之進展，近年來越來越多的基因被發現與MDS的發病有關。但對哪些基因改變是導致MDS發生的初始事件、而MDS病情進展中又伴隨哪些基因異常等尚未明確，相信隨著人類基因組計劃(human genome project，HGP)的完成，這些問題會逐步得到解決，對MDS的認識也將更趨完善，從而對MDS的治療產生更為有力的推動。

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