BCR-ABL阴性的骨髓增殖性疾病发病机制

BCR-ABL阴性的骨髓增殖性疾病发病 BCR-ABL阴性的骨髓增殖性疾病发病机制 第27卷第6期 2007年12月 国际病理科学与临床杂志 InternationalJournalofPathologyandClinicalMedicine V01.27No.6 Dec.2OH07 BCR—ABL阴性的骨髓增殖性疾病发病机制 王冬梅综述潘峻审校 (1.哈励逊国际和平医院血液科,河北衡水053000;2.河北医科大学第二医院血液科,石家庄050000) [摘要]骨髓增殖性疾病(MPD)中除慢性粒细胞性白血病(CML)发病机制已明确外,真性红细胞增多症 (PV),原发性血小板增多症(ET),原发性骨髓纤维化(IMF)等BCR—ABL阴性的 MPD均尚不明确.JAK2V617F点 突变的发现对于BCR—ABL阴性的MPD(尤其是PV)的分子发病机制是一个重 大的突破,这是一个获得性的激活突 变,与患者对细胞生长因子的高敏感性密切相关.在ET,IMF中发现了促血小板生 成素受体(TPOR)的点突变 MPLW515LK,虽突变率低,但其存在在ET,IMF发病机制中可能有独特作用. [关键词]骨髓增殖性疾病;BCR—ABL;JAK2V617F;MPLW515L—K;发病机制 [中图分类号]R733.3[文献标识码]A[文章编号]1673—2588(2007)06-0511-05 ProgressionofBCR—ABLnegativemyeloproliferativedisease WANGDong—mei,PANLing (1Departmert$ofHemotology,HarrisonInternationalPeaceHospital,HengshuiHebei053 000; 2DepartmentofHemotology,SecondHospital0,HebeiMedicalunii,ShOiazhuang050000, China) [Abstract]BesidesCML,themechanismofBCR—ABLnegativemyeloproliferativediseases(PV, ET,IMF,etal,)hasbeenunknown.ThediscoveryofJAK2V617Fpointmutationisanimporta ntbreak— throughforunderstandingofmolecularmechanismofBCR—ABLnegativeMPD,especiallyPV.Asanac— quiredactivationmutation,ithasacloserelationshipwiththehypersensitivityofcellgrowthf actor.Inad— dition,thepointmutationofthrombopoietinreceptor(TPOR)一MPLW515L—KhasbeenfoundinETand IMF.Althoughlowmutationrate,itseemsthathighsignificanceoccursinETand1MF [Keywords]MPD;BCR—ABL;JAK2V617F;MPLW515L—K;pathogenesis }IntJPatholClinMed,2007,27(6):0511-05f 骨髓增殖性疾病(MPD)是一组异质性的造血干 细胞克隆性疾病,包括真性红细胞增多症(PV),原 发性血小板增多症(ET),原发性骨髓纤维化 (IMF),慢性粒细胞白血病(CML)等.它们有共同 的特点:骨髓中一系或多系细胞增殖,外周血出现过 多的成熟或幼稚细胞,高风险的出血和血栓形成倾 向,随病程进展部分患者可转化为其他疾病,如 2%,10%的ET可转化为急性髓系白血病(AML), 骨髓纤维化(MF)或真性红细胞增多症(PV)?j,临 床预后差.MPD中CML的分子生物学发病机制已 基本明确,应用特异性的分子靶向治疗药物甲磺酸 伊马替尼治疗BCR—ABL阳性的CML,取得了成功. 而BCR—ABL阴性的MPD的分子发病机制研究进展 相对缓慢.自2005年3月起国际上多个研究小组 相继报道_1剖,在大多数PV(65%,97%),部分ET (23%,57%)及IMF(35%一57%)患者中存在高致 病性的获得性基因突变——JAI(2val617phe(或称 JAK2V617F)突变,而其他血液系统疾病中罕见.最 近还有报道在ET及IMF中发现了促血小板生成素 受体(TPOR)的点突变MPLW515L—K.这些突变的 发现对研究BCR—ABL阴性的MPD的分子发病机制 是一个重要的突破. 1JAK2v617F突变与BCR-ABL阴性的MPD 1.1JAK2V617F概述JAK家族(Januskinases) 收稿日期:2007-04~5修回日期:2007-04-26 作者简介:王冬梅(1970一),女,河北衡水人,硕士,副主任医师,主要从事骨髓增殖性 疾病的发病机制,诊断和靶向治疗的研究. 51l 第6期国际病理科学与临床杂志第27卷 是一组位于胞浆的非受体型酪氨酸蛋白激酶,JAK 家族有4个共同的保守区,包括N末端的FERM区, 8cr癌基因家族同源区-2(SH2),激酶样区(JH2)和 C末端激酶区(JH1).JH2区是JAK激酶特有的. 正常情况下,JH2区域有自我抑制JAl<2酪氨酸激酶 活性的功能,即只有在造血细胞生长因子信号刺激 的情况下才使造血细胞增殖,分化.JAK2V617F突 变是位于JH2区域的617位密码子(GTC)第一位的 碱基发生G—T的颠换,导致其编码的缬氨酸变为 苯丙氨酸,这是一个获得性的激活突变J,解除了 JH2区域的自我抑制功能,导致JAl(2的激活达, 这种JAK2的激活突变与BCR—ABL阴性的MPD患 者对细胞生长因子的高敏感性密切相关. 1.2JAK2V617F的致病性研究表明J, JAK2V617F突变在MPD的发病中起重要作用:突变 JAK2转基因小鼠出现明显的红细胞增多和脾肿大, 而野生型JAK2基因不具有该作用.在体内用小分 子干扰RNA(~RNA)减少突变型JAK2的表达可以 阻断有JAK2V617F突变的PV患者的非促红素依赖 性红系集落(erythropoietin—independenterythroidcol— onies,EEC)形成J.将突变的JAK2基因转染至细 胞因子依赖性细胞株Bar3一EPO后,该细胞出现对促 红细胞生成素(EPO)的高反应性和细胞因子非依赖 性生存,而转染野生型JAK2基因后Bar3一EPO的生 存特性无改变'34..为证实所有克隆陛起源的细胞 都有JAK2V617F突变,Kralovics等..采用等位基因 特异性PCR法检测了MPD患者的JAK2V167F和X 染色体克隆性标志物——IDs(inhibitorofDNAsyn— thesis)和MPP1(M—phasephosphoprotein一1)的表达情 况,结果显示在女性MPD患者中,具有JAK2V617F 突变的血小板和中性粒细胞所占的百分比明显低于 表达IDS和MPP1克隆性标志物的血小板和中性粒 细胞的百分比,推测在部分MPD患者中,首先是由 于某种未知的基因发生突变导致克隆性干细胞增 殖,在此基础上发生了JAK2V617F突变,即 JAK2V617F突变是克隆性干细胞疾病的结果而非致 病因素.关于JAK2V617F突变的致病性尚有待进 一 步研究. 1.3JAK2V617F突变发生于髓系及淋系祖细胞 Levine等"报告JAK2V617F突变仅发生在髓系 而非淋系单个核细胞,Delhommeau等在近半数的 IMF及少数PV患者的B淋巴细胞及NK细胞中检 测到JAK2V617F突变,并推测杂合子或纯合子的 512 JAK2突变可能会出现在B—NK一髓系祖细胞中,用 FTOC(fetalthymusorganculture)检测法也在IMF和 PV患者来源于CD34T淋巴细胞中检测到 JAK2V617F突变,提示MPD的异常增殖发生在髓 系一淋系祖细胞阶段.Ishii等?.研究了8例PV和3 例G—CSF动员后的健康供者,发现JAK2V617F突变 存在于PV患者的髓系和B,T淋系祖细胞.在适量 SCF(stem—cellfactor),IL-3,IL-6和EPO(erythmpoj— etin)存在的条件下,患者的CD34细胞经体外培养 至一定程度的分化后,JAl(2v617F突变细胞的比例 下降,提示JAK2V617F突变的异常细胞并没有增殖 和生存的优势,它可能与PV的生物起源有关但不 一 定是PV的唯一致病因素. 1.4JAK2V617F继发的分子事件虽然导致 JAK2V617F突变的原因有待进一步研究,但目前已 经证实它的出现导致了下游的分子事件.在 JAK2V617F阳性的MPD中有一些基因的表达发生 变化,包括抗凋亡基因bcl—x的低表达,转录因子 NF—E2(nuclearfactorerythroid—derived2)的过度表 达,PRV1(polycythemiarubravera1)的过度表达, TPO—R(thrombopoietinreceptor)的弱表达u.Kra— lorics等u研究了98例MPD(54例PV,33例ET,11' 例MF),4例继发性红细胞增多,4例继发性中性粒 细胞增多,28例健康对照和3例造血干细胞移植动 员前后的健康供者,用定量PCR的方法证实了 PRV一1,转录因子NF—E2,锚蛋白重复序列 ANKRD15,核转录因子ETS2,细胞因子信号通路抑 制因子SOCS3,BIRC1(baculoviralIAPrepeat—contai— ning1)等15个基因在MPD患者中的表达发生了变 化,并证实这些变化是由于体内JAK2V617F突变后 激活JAK—STAT途径引起的;认为JAK2突变后的继 发事件是其下游的相关信号转导分子表达不正常, 从而导致某一系列的细胞过度增生. 1.5JAK2V617F与MPD的异质性在BCR— ABL阴性的MPD中,JAK2V617F突变的发生率并不 平行,PV较高,ET,IMF较低,提示MPD的异质性. Levine等[1研究了190例女性MPD患者的中性粒 细胞克隆与JAl(2v617F等位基因之间的关系,发现 99%的PV,72%的ET和39%的MF患者 JAK2V617F阳性,其中168例MPD患者(80%MF, 75%PV,67%ET)有克隆陛的中性粒细胞生成,二者 的相关性只见于PV,而未见于ET及MF,提示 JAK2V617F突变可能对于PV的发生和发展产生足 第6期王冬梅,等:BCR—ABL阴性的骨髓增殖性疾病发病机制第27卷 够的作用,但对于ET及MF来说,可能还需要其他 基因事件,这也支持MPD的异质性. 1.6JAK2V617F突变阳性的MPD的临床特征及转 归Kralovics等…报道JAK2V617F突变患者与 野生型相比病程明显延长,出血,血栓,纤维化的并 发症发生率高,需用更多的细胞生长抑制剂治疗. Campbell等?发现JAK2V617F突变阴性者不 会进展为阳性,JAK2V617F突变阳性者常伴有20q 的缺失,或9号染色体的三倍体,并认为在中性粒细 胞及T淋巴细胞之间固有的XCIP(XChromosome inactivationpattern)变异可导致某一系列的造血细胞 过度增殖.在研究了4例由JAK2V617F突变阳性 的MPD转化的AML患者后,其中3例JAK2V617F 转阴,提示这些转化为AML的白血病细胞来源于 V617F阴性细胞. Rossi等?研究20例Ph.CMPD(5例PV,10例 ET,5例IMF)转化为AML时JAK2V617F突变情况, 发现5例患者(3例PV,2例MF)JAK2V617F突变 阳性,10例由ET转化的AML患者均无JAK2V617F 突变,其中4例在慢性骨髓增殖性疾病(CMPD)阶 段检测过JAK2V617F突变,结果显示3例在ET和 AML阶段均阴性,1例在ET阶段阳性而在AML阶 段阴性,认为JAK2V617F突变可能在MPD向AML 的转化过程中不起本质作用.理由是:(1)在PV, MF的慢性阶段及转化为AML后,突变发生率相似; (2)突变阳性者转为AML后除携带突变基因外还携 带正常的JAK2基因;(3)从ET转为AML后 JAK2V617F突变转阴. 1.7JAK2V617F突变可能与其他信号分子之间存 在相互作用近来发现不同品系的JAK2V617F 转基因小鼠可形成PV,但相关的白细胞升高是品系 依赖性的,提示基因修饰影响JAK2突变的表型?, 可能涉及到除JAK2V617F之外的其他致病的等位 基因突变,尤其是调控其他酪氨酸激酶的基因,这些 突变可能发生在与JAK—STAT途径激活时相关的接 头分子,但是Levine等未能在PV患者的DNA样 本中证实.最近也有证据表明,JAK2可促进细 胞表面血小板生成素受体(TPO—R)的定位并保护受 体不被蛋白酶降解,所以JAK2的点突变也可能会对 MPD的细胞表面TPO—R下游的信号起调节作用. 另外,Lu等发现JAK2V617F突变激酶与EPO— R,TPO—R或G—CSFR等同株异核生殖型细胞因子受 体的共表达对于造血干细胞向不依赖于生长因子方 513 面转化是必需的,同时这种共表达对于非激素依赖 型的JAK—STAT信号途径的激活也是必需的. 1.8JAK2V617F的发现有助于MPD的分型在 发现JAK2V617F后,有学者.推断JAK2突变阳 性,临床上被诊断为ET或IMF的患者实际上是PV 的变异型.大约30%的PV和极少数的ET是纯合 子突变这种现象也支持上述假设?..4J.James等 将突变的JAK2基因转染给小鼠时在至少一个品系 中导致红细胞上升为主,推测JAK2V617F突变阳性 的ET实际上是不典型的PV,最终可以转化为PV. 最近,欧洲学者确定了早期真性红细胞增多症 (e—PV)的存在.Iurlo等研究了一组包括e—PV在 内的MPD的JAK2V617F突变情况,发现100% (15/15)e—PV患者JAK2V617F阳性(6例纯合子,9 例杂合子),54%(7/13)ET突变阳性(1例纯合子,6 例杂合子),89%(17/19)PV突变阳性(5例纯合子, 12例杂合子),认为根据每个患者的临床,形态学和 分子生物学特征,可以制定出实用的,能区别e—PV 和ET的诊断程序. 此外,Szpurka等纠研究了270例MPD(包括经 典MPD,MPD—MDS,MDS),用PCR及融合曲线分析 法检测到103例有JAK2V617F突变,在PV,ET,IMF 中的突变率与其他报道结果相似,在89例MDS中 仅有2例突变,但在35例MDS.MPD—U中有9例突 变,9例中大部分显示出RARS伴血小板增多(re— fractoryanemiawithringedsideroblastsandthrombocy— tosis,RARS—T)的特征,认为RARS—T可能是另一种 JAK2突变相关的MPD. 2,rPo受体突变与BCR-ABL阴性的MPD 虽然JAK2V617F突变在MPD中的发现令人鼓 舞,但有相当一部分ET,IMF是JAK2V617F阴性的, 因此推测可能有某种特殊的细胞因子受体(包括 TPO—R,EPO—R,G—CSFR)的突变导致了JAK—STAT 信号通路的激活.2002年Abe等_2报道在Ba—F3 细胞中存在TPO—R(又称为MPL)的W515L—K突变, 即血小板生成素受体的515位的色氨酸被亮氨酸或 赖氨酸代替.Staerk等也在体外观察到了包括 W515L—K在内的RWQFP区域缺失会导致MPL的 激活.这些资料表明MPL是一个很好的候选研究 受体. Williams等发现,在MPD中JAK2V617F突 变率与血小板TPO—R表达存在相应的关系,但在 JAK2V617F阴性的MPD中也存在TPO—R表达异 第6期国际病理科学与临床杂志第27卷 常,其中以IMF最严重,认为与其他的细胞因子受体 相比,遗传的及获得的MPL表达异常在MPD的发 病机制中起独特的作用.Pikman等采用DNA序 列分析EPO—R,TPO,R(MPL)和G.CSF.R,证实在45 例JAK2V617F阴性的MF中,4例(9%)患者在 TPO—R的跨膜区域存在一个激活突变—— MPLW515L,而在50例V617F阴性的ET及10例 V617F阴性的PV患者中均未发现此突变. Pardanani等[3(1o~1对968例MPD患者(290例 MF,242例PV,318例ET和118例cML),88例 MDS,126例AML和64位正常对照者进行DNA序 列分析,在20例患者(12例MF,4例ET,1例ET转 化的MF,3例MF转化的急性自血病)中发现了 MPLS15突变(MPLW515L或MPLWS15K),在MF及 ET中W515L和W515K的突变率分别为5%及1%, 而且可与JAK突变共存(6例同时携带MPLW515L 突变及JAK2V617F突变),提示这些基因可能在 MPD的发病机制中有功能上的互补.但在PV或其 他髓系疾病中未检测到MPL515突变.进一步观察 13名JAK2V617F阳性和3名MPLW515L,K阳性患 者,分离所有患者的CD34干细胞,在含有细胞因子 (全部患者)和不含有细胞因子(5例PV,1例ET,4 例IMF)的甲基纤维素培养基中培养出细胞集落,检 测集落中两种基因突变情况后发现所有患者都有突 变阳性和突变阴性的集落,在JAK2V617F阳性患者 中,75%一100%非促红素依赖性红系集落(erythro. poietin.independenterythroidcolonies,EEC)突变阳 性,仅20%一70%的内生性中性粒细胞集落突变阳 性.3例MPLW515L-K阳性患者的干细胞没有培养 出EEC,但其中2例患者的内生性中性粒细胞集落 突变阳性.无论MPD类型如何,两种突变均存在纯 合子及杂合子突变的混合基因型.故认为有 MPLW515L.K或JAK2V617F突变的造血干祖细胞 可分别向粒系或红系增殖,这两种突变发生在疾病 早期.与JAI(2V617F比较,MPLW515K发生于更早 期的造血干细胞. 在正常情况下,TPO.R(MPL)信号是通过它与 JAK2Januskinases2),TYK2(tyrosinekinase2)相互 制约而发挥作用的,可使JAK2-TYK2磷酸化,随之 激活信号转导子及转录激活子STAT3,STATS,细胞 外调节激酶.促分裂原活化蛋白激酶(ERK.MAPK), PI3K?Akt等信号通路.MPLW515L—K突变与 JAK2V617F突变相似,也是一种激活突变,使上述信 514 号转导通路被异常激活(不再依赖细胞因子配体的 激活).Pikman等[3比较了MPLW515L与 JAK2V617F在导致C57.B16小鼠MPD模型时的区 别,发现与JAK2V617F相比,MPLW515L能明显促 进自细胞增生;JAK2V617F导致巨核细胞生成增多, 但无明显血小板升高及血栓形成并发症,而 MPLW515L不仅可导致巨核细胞增多,也可导致血 小板升高及血栓形成的并发症;提示二者在影响造 血祖细胞的增殖及生存上有数量及性质上的不同, 这是因为通过不同的信号转导途径. 总之,关于BCR—ABL阴性的MPD发病机制的 研究取得了很大的进展,尤其JAK2V617F及 MPLW515L-K的发现,前者虽突变率在PV,ET,IMF 三者中不一致,但明显高于后者;而后者虽突变率 低,但在ET,IMF中似乎意义较大.Pardanani等] 已研究了小分子JAI(2抑制剂TG101209,认为它可 有力地抑制依赖于JAK.STAT信号途径的细胞增 殖,而且主要抑制JAK2V617F阳性的细胞,其作用 强度为:MPLW515K>JAK2V617F>MPLW515L.对 于MPD来说,针对异常的JAK信号通路采取靶向治 疗是一个可行的方法.进一步研究它们各自的作用 机制及作用靶点,可为临床开发针对BCR.ABL阴性 的MPD的分子靶向治疗药物提供理论基础. 参考文献 [1]KralovicsR,PassamontiF,BurrAS,eta1.Again-of-function mutationofJAK2inmyeloproliferativedisorders[J].NEJ Mad,2005,352(17):1779—1790. 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