骨髓增生异常综合征发病机制的研究进展(一)

1、骨髓增生异常综合征发病机制的研究进展(一)    【关键词】 骨髓增生 异常 综合征骨髓增生异常综合征（Myelodysplastic Syndromes，MDS）是一组起源于造血干/祖细胞的获得性克隆性疾病，以增生异常和无效造血为特点。其特点是外周血中表现一系或一系以上细胞减少，骨髓增生亢进，并有形态异常，包括病态红系、病态粒系或病态血小板生成。MDS是一个累及多基因的多阶段的病理过程，干细胞基因异常、造血微环境改变和免疫机制缺陷在发病中均起着重要作用。近年来随着对MDS进行的更为广泛而深入的研究，发现在MDS的疾病过程中，越来越多的基因异常起着不同的

2、致病作用。对MDS发病机制的不断认识，为新的治疗方案提供了基础。现将MDS的发病机制的新进展综述如下：1 干细胞基因异常MDS存在原癌基因突变，骨髓体外培养异常以及细胞遗传学变异均提示本病属克隆性疾患，近年来随着研究的深入，越来越多的基因异常被发现。1.1 生长调节基因Ras基因（ras genes）家族及其信号传导通路在肿瘤发生中的作用已经被证实，Ha Thanh Nishino等1研究表明在MDS中有10%40%存在ras基因的点突变，ras基因突变率因MDS的类型而异，以慢性骨髓单核细胞性白血病（Chronic Myelomonocytic Leukemia，CMML）的突变率最高。ra

3、s基因突变与患者的预后密切相关，有ras基因突变者预后较差，且易发展为急性髓细胞样白血病（acute myeloid leukemia，AML）。fms基因编码人集落刺激因子1（colony stimulating factor 1，CSF1）或巨噬细胞的细胞表面受体，表达依赖配体酪氨酸激酶的活性，CSF1可提高单核巨噬系统造血细胞的增殖和分化，fms基因区域与造血系统疾病密切相关。越来越多的证据表明1，编码子969的点突变与早期MDS亚型的发生有关。1.2 细胞周期调控基因细胞周期调控基因，如周期素（cyclin）、周期素依赖性激酶（CDK）及CDK抑制剂（CKI） p15INK4b和p16

4、INK4b等异常表达，在许多肿瘤的发生中起着重要作用，目前研究较多的是p15INK4b基因。p15INK4b基因启动子区域内CpG岛（CpG islands）的高度甲基化在MDS中发生率较高。Solomon等2研究发现近61%（25/41）的MDS患者存在p15INK4b基因的甲基化，该基因的甲基化与骨髓存在原始细胞数量明显相关，序贯分析表明甲基化随着疾病向AML转化而增加。在MDS诊断早期及疾病发展过程中均可发现p15INK4b甲基化，而且与MDS的AML转化有关3。这可能在MDS的发病机制中起重要作用。EvI1（ecotropic virus integration site 1）定位于染

5、色体3q26，为一原癌基因，与髓系恶性肿瘤的发生密切相关，原发性癌基因EvI1的过度表达在慢性髓细胞样白血病和MDS向AML转化中的作用已经被证实4。除了上述基因外，研究表明细胞周期调节蛋白E（cyclin E）异常表达在MDS的发病中也可能起着重要作用。但是否与向白血病转化相关尚需进一步研究。1.3 WT1基因WT1基因（Wilms tumor suppressor gene）是一种肿瘤抑制基因编码锌指蛋白转录因子，位于染色体11p13q上，最初在研究Wilmls肿瘤的病理时发现，在儿童Wilmls肿瘤中及生殖泌尿系统的发育中起着重要作用。一直被认为是抑癌基因，但在白血病中的研究却揭示WT1

6、基因在正常骨髓中低表达，而在白血病细胞中异常表达，起着癌基因的作用5，是一个泛白血病标记。近年来也有一些学者研究了WT1表达异常或突变在MDS发病中的意义，揭示WT1表达增高主要见于高危组MDS患者，并且WT1的表达水平与病情进展密切相关，经有效化疗或干细胞移植后WT1转阴6。1.4 线粒体DNA异常环形铁粒幼细胞是MDS中的一个重要的病态造血现象，是由铁负荷过多的线粒体绕核周排列而成，应用电镜发现幼红细胞中存在着广泛的核、浆异常。而线粒体改变除了表现为铁蓄积外，还有形态异常、肿胀扩大等改变，可伴内膜断裂。线粒体DNA（mtDNA）突变可能是引起线粒体铁负荷过多的一个重要原因。mtDNA突变导

7、致呼吸链上参与氧化还原反应的一些酶发生缺陷，三价铁不能被还原为亚铁用于血红素合成，从而在线粒体内发生蓄积。由于mtDNA不含内含子，既无组蛋白保护又无DNA修复酶，所以较染色体DNA更易发生突变。因此，mtDNA突变可能在MDS的发病早期起着重要作用7。1.5 血管新生及其调节基因血管新生（angiogenesis）是指在原有血管的基础上形成新的微小血管。血管新生介质有血管内皮生长因子（Vascular endothelial growth factor，VEGF）、纤维母细胞生长因子、血管生成因子、促血管素、肝细胞生长因子、白细胞介素6（IL6）、白细胞介素1（IL1）、白细胞介素8（IL8

8、）等。研究证实1MDS中血管新生增加，增生的程度与疾病的进展密切相关，造血细胞中特殊生长因子的过度表达影响肿瘤的微环境，也提示了在MDS肿瘤生长和增殖过程中，这些细胞因子有自分泌作用。1.6 酪氨酸激酶受体基因FLT3（FMS like receptor tyrosine kinase）又称胎肝激酶2（fetal liver kinase 2，FLK2）或干细胞酪氨酸激酶1（stem cell tyrosine kinase 1，STK），属于型受体酪氨酸激酶家族成员，是AML中最常发生变异的基因，其在造血祖细胞中被优先表达。FLT3基因的内衔接重复在20%的AML和3%的MDS中被发现1，且

9、FLT3的异常在难治性贫血伴原始细胞过多（Refractory anemia with excess blasts，RAEB）中较难治性贫血（refractory anemia，RA）/环形铁粒幼红细胞性难治性贫血（refractory anemia with ring sideroblast，RARS）更为多见，这种变异的出现多提示预后不良及从MDS向白血病转化的高风险性8。1.7 JAK2及STAT5基因JAK（just another kinase或janus kinase）家族，是一种非受体型酪氨酸激酶，目前发现4 个家族成员：JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2。家族中不同成员参与

10、不同类型的细胞因子信号传导。信号转导子和转录活化子（signal transducers and activators of transcription，STAT）家族是在研究干扰素对基因表达的调控中被认识的，是一种DNA结合蛋白，在哺乳动物中已证实有7种家族成员。近年，国外研究MDS发生机制的重要进展是，逐步认识到细胞因子受体超家族普遍通过JAK/STAT途径传导信息在MDS发病中的地位，认为该途径的活化是MDS造血细胞增殖、分化、凋亡信号转导的重要机制之一。周永明等9采用实时定量PCR技术检测了15例MDSRA型和10例MDSRAEB型患者外周血JAK2、STAT5基因的表达水平，观察到M

11、DSRA组JAK2和STAT5实时定量PCR拷贝数明显高于正常组（均P0.01），证实了JAK2和STAT5信号转导通路对于MDS发病的显著影响。提示JAK和STAT信号转导途径在MDS造血细胞恶型转变中可能发挥重要的作用，可能是MDS低危型向高危型转化的重要通路，与MDS克隆型髓细胞恶变密切相关。1.8 其它基因Miyazato等10应用含230个基因编码膜蛋白生长因子和转录因子的DNA微阵列对MDS进行分析时，对来自MDS和AML的AC133造血干细胞的研究结果显示：许多基因呈疾病特异性表达，如D1k、Tec（编码非受体蛋白酪氨酸激酶）、三磷酸肌醇受体I型基因与MDS高度相关。Dlk编码一

12、种跨膜蛋白，属于内皮生长因子样蛋白超家族，可能通过介导微环境间质细胞与造血干细胞的相互作用对增殖和分化进行调控。Miyazato应用实时定量 PCR检测进一步证实MDS的AC133细胞中Dlk mRNA水平明显高于AML和慢性粒细胞白血病。该研究表明Dlk基因过度表达在MDS的发病中可能起着一定作用，并且是MDS的一个特异性诊断标记。“稽查点”（checkpoint）是真核细胞在长期进化过程中发展出的一种保证细胞周期中DNA复制和染色体分配质量的检查机制，在细胞周期调控中起着关键作用。其中DNA损伤检查点基因CHK2通过稳定p53并使p53与鼠双微基因2（murine double minut

13、e gene 2，MDM2）复合物解聚来调控细胞周期进程，阻止受损DNA通过G1期。研究表明在41例MDS中发现4例发生CHK2突变，虽然发生率较低，但这一事实提示细胞周期检查站基因改变在MDS的发病中可能具有重要意义6。另有资料显示，AML1基因、CCAT增强子结合蛋白（C/EBP）基因及p53基因等在MDS的发病机制中均起着不同程度的作用11。2 骨髓微环境改变越来越多的证据显示MDS造血微环境功能发生改变，其产生的负性调控因子，如肿瘤坏死因子（TNF）、转化生长因子（TGF）、白细胞介素1（IL1），被认为具有促进细胞凋亡的作用。在细胞培养中，TNF能抑制造血祖细胞生长，诱导凋亡DNA片

14、段产生。高浓度的TNF与骨髓中氧化嘧啶核苷的增加和谷胱甘肽浓度减低有关，可能引起氧自由基清除减少。CD34+祖细胞的有限稀释分析显示12，除去可能产生调控信号，如TNF的细胞，被独立分析的细胞产生的克隆的数量不断增多。同时研究发现，MDS患者骨髓粘附细胞层 IL6和TNF分别比正常高2倍和22倍，巨噬细胞产生的TNF比正常高9倍，而纤维母细胞较之正常的纤维母细胞高9倍。由此可见，MDS骨髓巨噬细胞和纤维母细胞的功能是异常的，这种异常包括增加凋亡指数以IL6与TNF的高产。TNF表达上调，可激活依赖TNF的凋亡途径，引起MDS的无效造血。3 免疫缺陷3.1 T淋巴细胞异常T淋巴细胞异常在MDS发

15、病机制中起着重要作用。在某些MDS患者有CD4+/CD8+细胞比值倒置，CD4+亚群绝对性减少及CD8+细胞功能异常。研究发现，MDS患者Thl/Th2、Tc1/Tc2比值及CD8+CD28-、CD8+CD28-CD57+细胞比例增高，后者在体外抑制造血祖细胞增殖及产生过量造血负调节因子，同时与疾病活动性及免疫抑制治疗的疗效密切相关13。至于T细胞的活化，推测是造血祖细胞上有某些异常表达的癌基因及融合基因或源自细菌、病毒的未知抗原直接刺激T细胞，通过抗原特异性TCR及共刺激因子使原态T细胞（naive T）转变为活化CD3+CD8+CTL，发生非MHC依赖性单/寡克隆扩增，启动自身免疫过程。T

16、细胞自身激活的同时又可能产生过强的细胞毒活性，释放TNF、IFN7等造血负调控因子，对自身造血干细胞产生免疫攻击，抑制正常造血。3.2 B淋巴细胞异常B淋巴细胞异常表现为自身抗体的产生如类风湿因子、抗核抗体、器官和非器官特异性自身抗体、抗红细胞、血小板自身抗体、抗促红细胞生成素抗体等，以及直接抗人球蛋白试验（DAT）阳性，外周血B淋巴细胞数量减少及轻度功能异常，多克隆高丙种球蛋白血症和偶见的低丙种球蛋白血症等14。研究认为，B淋巴细胞是 MDS致病和免疫学异常的主要靶点之一15。3.3 其他NK细胞（natural killer cell）是非I类或类MHC限制性的、在抗感染和肿瘤免疫中起重要

17、作用的杀伤细胞。MDS中不仅NK细胞数量减少，而且抗体依赖的细胞毒性、IL2激活杀伤细胞（Lymphokineactivated killing cells，LAK细胞）中CD3CD56细胞的比例和细胞毒性以及产生IFN等均下降16。3.4 与免疫异常性疾病的联系MDS中自身抗体的产生与多克隆浆细胞增殖有关，引起可溶性Fas抗原增加，继而抑制凋亡信号的产生。有研究分析221例MDS，30例（14%）有自身免疫临床综合征17，多表现为皮肤血管炎、结节性动脉周围炎样血管炎、肺间质纤维化、干燥综合征（舍格伦综合征）、雷诺现象、多发性多软骨病、自身免疫性溶血性贫血（autoimmune hemolytic anemia，AIHA）、肾小球肾炎、肌炎等，也有无临床表现仅有血清学自身免疫现象，说明MDS与免疫异常性疾病有关。MDS是一组不均一的造血干/祖细胞克隆性疾病。其发病机制亦非均一，可能涉及干细胞基因异常、造血微环境、免疫过程的参与、基因甲基化等多方面。随着研究的深入，对于MDS的发病机制的认识也随之进展，近年来越来越多的基因被发现与MDS的发病有关。但对哪些基因改变是导致MDS发生的初始事件、而MDS病情进展中又伴随哪些基因异常等尚未明确，相信随着人类基因组计划（human genome project，HGP）的完成，这些问题会逐步得到解决，对MD