骨髓增殖性腫瘤發病機制最新理解概述

師夢穎 王曉慧 王雅琪

【摘 要】骨髓增殖性腫瘤（MPN）是起源于多能造血干細胞水平的一種疾病，其特征為一系或多系骨髓造血細胞異常性克隆增殖。經典費城染色體（BCR-ABL）陰性的MPN主要包含PV （真性紅細胞增多癥）、ET （原發性血小板增多癥）、PMF （原發性骨髓纖維化）。MPN患者可出現各種疾病癥狀，如疲勞、乏力、體重減輕、較高風險發生血栓和出血性事件，隨著時間可進展為繼發性骨髓纖維化和急性白血病，特別是那些患有MF和高風險PV的患者，預期壽命也相應降低了。近些年，遺傳和細胞實驗研究的重大進展使得有關MPN基礎的分子數據得以迅速積累。本文主要就MPN病理生理學的兩個機制進行綜述：（1）體細胞MPN驅動基因的突變;（2）髓系基因的協同驅動突變。

【關鍵詞】MPN;JAK;2;MPL;CALR;表觀遺傳學

【中圖分類號】R82.8 ? ? 【文獻識別碼】B 【文章編號】1002-8714（2020）10-0298-01

骨髓增殖性腫瘤（MPN）是起源于多能造血干細胞水平的一種疾病，其特征為一系或多系骨髓造血細胞異常性克隆增殖。經典費城染色體（BCR-ABL）陰性的MPN主要包含PV （真性紅細胞增多癥）、ET （原發性血小板增多癥）、PMF （原發性骨髓纖維化）。MPN患者可出現各種疾病癥狀，如疲勞、乏力、體重減輕、較高風險發生血栓和出血性事件，隨著時間可進展為繼發性骨髓纖維化（MF）和急性白血?。ˋL） ，特別是那些患有MF和高風險PV的患者，預期壽命也相應降低了。近些年，遺傳和細胞實驗研究的重大進展使得有關MPN基礎的分子數據得以迅速積累。近些年， 隨著JAK 2、MPL、CARL等驅動基因突變的出現和了解，對理解MPN的發病機制、診斷和治療具有重大意義。此外，包括TET 2、DNMT3A、ASXL1、EZH 2、TP53、LSD 1等表觀遺傳學突變也參與了MPN的進展和轉化。本文主要就MPN病理生理學的兩個機制進行綜述：（1）體細胞MPN驅動基因的突變;（2）髓系基因的協同驅動突變。

1 體細胞MPN驅動基因的突變

（1）JAK 2突變

JAK 2屬于Janus激酶家族，其中也包括JAK 1、JAK 3和TYK 2。JAK 2有兩個羧基末端JH結構域，其與酪氨酸激酶結構域保持高度同源性。一個保留了功能，稱為激酶結構域（JH 1）另一個缺乏激酶活性的關鍵氨基酸，被稱為假激酶結構域（JH 2）。JH 2結構域的缺失負調控JAK 2酶的活性。JAK 2激活的受體信號傳導過程中配體結合細胞因子（EPO、TPO、催乳素、G-CSF等）受體引起構象變化，使JAK 2分子相互接觸。JAK 2和受體發生自身和反式磷酸化。信號轉導子和轉錄激活子（STAT）分子被招募并磷酸化，在磷酸化后，STATs二聚體轉移到細胞核，與特定的調控因子相互反應并誘導靶基因轉錄[1]。抑制分子通過去磷酸化（SHP-1）和競爭STAT結合位點（PIAS或SOCS）調節JAK 2的活化[2-3]。

JAK 2基因位于9p24染色體上，JAK2V617F發生在自抑制的JH 2結構域，JAK2V617F突變解除了假激酶結構域的自抑制作用，通過JAK-STAT（STAT 5和STAT 3）、MAPK和PI3K/AKT途徑導致下游信號的本構激活，從而導致有絲分裂絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、抗凋亡基因和細胞周期調節蛋白的表達，這導致造血細胞的增殖優勢[4]。JAK2V617F突變可以發生在95%以上的PV患者和50%-60%的ET或PMF患者中[5] 。

（2）MPL變異

MPL是TPO的細胞表面受體。MPL信號通過它與JAK 2和TYK 2的關聯，導致磷酸化的MPL和JAK 2/TYK 2同時激活STAT 3、STAT 5、ERK/MAPK和PI3K/AKT信號通路。MPLW 515L能獨立于配體結合激活JAK-STAT信號轉導。MPLW515L表達的造血細胞對TPO刺激有超敏反應，提示MPLW515L陽性造血祖細胞與野生型造血祖細胞相比可能具有選擇性增殖優勢[6]。在MPN里，MPLW515L突變是又一被發現可激活JAK-STAT傳導通路的基因突變，其次是W515R[7]，它存在于少數JAK2V617F突變陰性的ET和PMF中[8]。MPLW515L的表達引起骨髓增生，表現為脾腫大、白細胞增多、明顯的血栓性增高、髓外血小板增多、骨髓纖維化等[9]。

（3）CALR突變

鈣網蛋白（CALR）出現在人類染色體19p12，有9個外顯子和8個內含子[10]。CALR基因是組成許多細胞中一種參與細胞質和內質網過程的伴侶蛋白。在內質網中，它是一種鈣結合蛋白，正常CALR的C端有KDEL（賴氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸）基序，這對內質網中蛋白質的保留具有重要意義，而突變型CALR的C端沒有這樣正常的基序。突變型CALR的C末端結構域包含一個新的帶正電荷的氨基酸序列。實驗證明CALR突變可以誘發ET樣可移植性疾病，但PMF的發育需要純合的CALR突變，在小鼠模型中的疾病表型可能是由于起源細胞CALR表達水平的差異所致【9-11】。

（4）三陰性MPN

明顯缺乏JAK 2（V617F）或外顯子12突變的PV表型的患者非常罕見，約10%的ET患者和5%-10%的PMF患者不存在這3種驅動因素（JAK 2、MPL、CALR）的規范化體細胞突變，這些被定義為三陰性MPN。

2 髓系基因的協同驅動突變

表觀遺傳學：表觀遺傳的變化不是由于DNA序列產生變化，而是可逆的改變基因的表達或沉默的方式。DNA甲基化：甲基（CH3）在DNA里的添加一般發生在CpG位點，位于基因啟動子區域之前，在DNMT酶的幫助下，在嘧啶環的5碳環中加入一個CH3，使胞嘧啶甲基化，5-MC具有抑制基因轉錄的作用。CH3由SAM提供，其本身被還原為SAH。相反，TET蛋白屬于α-氧戊二酸依賴酶家族，催化5-羥甲基-胞嘧啶（5-HMC）由 5-甲基-胞嘧啶轉變而來，這是去甲基化DNA的第一步，最終導致轉錄上調。

TET 2是一種甲基胞嘧啶雙加氧酶，5-HMC由TET 1、2和3蛋白羥基化5-MC而來，并進一步氧化為5-FC和5-CAC。在小鼠實驗后強調TET 2單鏈效率在重編程到IPSC中起作用。雖然TET 2可以影響CD 34+祖細胞重新編程到IPSC中表達，但如果表達了1個TET 2催化突變體，TET 3等其他TET可能會對此進行補償。但是TET 2中涉及重編程的N端部分的最小區域是什么，以及它與哪些合作伙伴進行合作還不能確定。在某項研究中發現在PV患者中，除JAK2驅動突變外約有40%的患者存在附加突變與晚期進展有關，而TET 2突變與疾病進展無相關性。對于TET 2突變，結合JAK 2突變可改變PV的臨床表現，這主要取決于獲得JAK 2和TET 2突變的序列，而且PV病人血栓形成的獨立危險因素可能是TET 2突變。

在研究條件性造血DNMT3A缺失對原代小鼠疾病表型的影響中表明DNMT3A在造血系統中的消融導致了體內髓系的轉化，細胞自主異常組織取向和明顯的髓外造血（EMH）并伴有肝臟受累。在小鼠實驗研究中發現JAK2V617F表達與DNMT3A缺失之間的突變協同作用，導致HSPC（造血干細胞）增強子驅動的炎癥信號的激活，并且DNMT3A缺失是導致早期真性紅細胞增多癥向晚期骨髓纖維化發展的動力，表現為骨髓衰竭、脾腫大、網狀蛋白纖維化。

ASXL1參與組蛋白甲基化。最近對哺乳動物ASXL蛋白的保守結構域的生物信息學分析表明，ASXL1的N端結構域存在一個獨特的DNA結合基序，稱為HARE-HTH結構域。ASXL蛋白的PHD結構域似乎是獨一無二的，并有可能識別的不是組蛋白H3 N末端的賴氨酸，而是甲基化賴氨酸。ASXL1在造血中的作用尚未完全闡明，但有研究顯示ASXL1是一個抑癌基因，是激活INK4B位點對致癌和抗增殖信號的反應所必需的，所以ASXL1突變和造血祖細胞在原代骨髓細胞中的增殖優勢有關，近期研究中發現ASXL1的突變與年齡呈正相關，在PV和ET病例中ASXL1和TET 2突變是相互不能共存的，ASXL1突變在AML-MRC里發生的頻率很高，在對患者診斷、評價預后中有其一定的作用[12]。

EZH 2和EZH 1突變參與多種癌癥的發生，最近研究發現EZH 2在MPN的起始和疾病進展中扮演著重要的角色，具體機制尚不清楚。

其他因子如TP53、LSD 1等因子對MPN疾病的發展有一定影響。位于17號染色體短臂上的抑癌蛋白p53 （TP 53）。該基因編碼一種DNA結合蛋白，通過刺激DNA修補及恢復或誘導細胞死亡來響應DNA損傷。在許多癌癥的發病機制中都存在TP 53失活的身影，并起著至關重要的作用，LSD 1通過去除組蛋白H3的單甲基和二甲基基團來修飾染色質，具有表觀遺傳調控基因轉錄的作用。酶活性對于穩態造血是必不可少的，當LSD 1基因敲除或藥物抑制LSD 1后會抑制血小板生成素、紅細胞以及粒細胞生成。并且在小鼠模型中發現Jak2V617F和MPLW515L驅動的模型中，LSD 1的抑制對MPN的病理特征有明顯的影響。

參考文獻

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