骨髓增殖性肿瘤发病机制最新理解概述

师梦颖 王晓慧 王雅琪

【摘 要】骨髓增殖性肿瘤（MPN）是起源于多能造血干细胞水平的一种疾病，其特征为一系或多系骨髓造血细胞异常性克隆增殖。经典费城染色体（BCR-ABL）阴性的MPN主要包含PV （真性红细胞增多症）、ET （原发性血小板增多症）、PMF （原发性骨髓纤维化）。MPN患者可出现各种疾病症状，如疲劳、乏力、体重减轻、较高风险发生血栓和出血性事件，随着时间可进展为继发性骨髓纤维化和急性白血病，特别是那些患有MF和高风险PV的患者，预期寿命也相应降低了。近些年，遗传和细胞实验研究的重大进展使得有关MPN基础的分子数据得以迅速积累。本文主要就MPN病理生理学的两个机制进行综述：（1）体细胞MPN驱动基因的突变;（2）髓系基因的协同驱动突变。

【关键词】MPN;JAK;2;MPL;CALR;表观遗传学

【中图分类号】R82.8     【文献识别码】B 【文章编号】1002-8714（2020）10-0298-01

骨髓增殖性肿瘤（MPN）是起源于多能造血干细胞水平的一种疾病，其特征为一系或多系骨髓造血细胞异常性克隆增殖。经典费城染色体（BCR-ABL）阴性的MPN主要包含PV （真性红细胞增多症）、ET （原发性血小板增多症）、PMF （原发性骨髓纤维化）。MPN患者可出现各种疾病症状，如疲劳、乏力、体重减轻、较高风险发生血栓和出血性事件，随着时间可进展为继发性骨髓纤维化（MF）和急性白血病（AL） ，特别是那些患有MF和高风险PV的患者，预期寿命也相应降低了。近些年，遗传和细胞实验研究的重大进展使得有关MPN基础的分子数据得以迅速积累。近些年， 随着JAK 2、MPL、CARL等驱动基因突变的出现和了解，对理解MPN的发病机制、诊断和治疗具有重大意义。此外，包括TET 2、DNMT3A、ASXL1、EZH 2、TP53、LSD 1等表观遗传学突变也参与了MPN的进展和转化。本文主要就MPN病理生理学的两个机制进行综述：（1）体细胞MPN驱动基因的突变;（2）髓系基因的协同驱动突变。

1 体细胞MPN驱动基因的突变

（1）JAK 2突变

JAK 2属于Janus激酶家族，其中也包括JAK 1、JAK 3和TYK 2。JAK 2有两个羧基末端JH结构域，其与酪氨酸激酶结构域保持高度同源性。一个保留了功能，称为激酶结构域（JH 1）另一个缺乏激酶活性的关键氨基酸，被称为假激酶结构域（JH 2）。JH 2结构域的缺失负调控JAK 2酶的活性。JAK 2激活的受体信号传导过程中配体结合细胞因子（EPO、TPO、催乳素、G-CSF等）受体引起构象变化，使JAK 2分子相互接触。JAK 2和受体发生自身和反式磷酸化。信号转导子和转录激活子（STAT）分子被招募并磷酸化，在磷酸化后，STATs二聚体转移到细胞核，与特定的调控因子相互反应并诱导靶基因转录[1]。抑制分子通过去磷酸化（SHP-1）和竞争STAT结合位点（PIAS或SOCS）调节JAK 2的活化[2-3]。

JAK 2基因位于9p24染色体上，JAK2V617F发生在自抑制的JH 2结构域，JAK2V617F突变解除了假激酶结构域的自抑制作用，通过JAK-STAT（STAT 5和STAT 3）、MAPK和PI3K/AKT途径导致下游信号的本构激活，从而导致有丝分裂丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、抗凋亡基因和细胞周期调节蛋白的表达，这导致造血细胞的增殖优势[4]。JAK2V617F突变可以发生在95%以上的PV患者和50%-60%的ET或PMF患者中[5] 。

（2）MPL变异

MPL是TPO的细胞表面受体。MPL信号通过它与JAK 2和TYK 2的关联，导致磷酸化的MPL和JAK 2/TYK 2同时激活STAT 3、STAT 5、ERK/MAPK和PI3K/AKT信号通路。MPLW 515L能独立于配体结合激活JAK-STAT信号转导。MPLW515L表达的造血细胞对TPO刺激有超敏反应，提示MPLW515L阳性造血祖细胞与野生型造血祖细胞相比可能具有选择性增殖优势[6]。在MPN里，MPLW515L突变是又一被发现可激活JAK-STAT传导通路的基因突变，其次是W515R[7]，它存在于少数JAK2V617F突变阴性的ET和PMF中[8]。MPLW515L的表达引起骨髓增生，表现为脾肿大、白细胞增多、明显的血栓性增高、髓外血小板增多、骨髓纤维化等[9]。

（3）CALR突变

钙网蛋白（CALR）出现在人类染色体19p12，有9个外显子和8个内含子[10]。CALR基因是组成许多细胞中一种参与细胞质和内质网过程的伴侣蛋白。在内质网中，它是一种钙结合蛋白，正常CALR的C端有KDEL（赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸和亮氨酸）基序，这对内质网中蛋白质的保留具有重要意义，而突变型CALR的C端没有这样正常的基序。突变型CALR的C末端结构域包含一个新的带正电荷的氨基酸序列。实验证明CALR突变可以诱发ET样可移植性疾病，但PMF的发育需要纯合的CALR突变，在小鼠模型中的疾病表型可能是由于起源细胞CALR表达水平的差异所致【9-11】。

（4）三阴性MPN

明显缺乏JAK 2（V617F）或外显子12突变的PV表型的患者非常罕见，约10%的ET患者和5%-10%的PMF患者不存在这3种驱动因素（JAK 2、MPL、CALR）的规范化体细胞突变，这些被定义为三阴性MPN。

2 髓系基因的协同驱动突变

表观遗传学：表观遗传的变化不是由于DNA序列产生变化，而是可逆的改变基因的表达或沉默的方式。DNA甲基化：甲基（CH3）在DNA里的添加一般發生在CpG位点，位于基因启动子区域之前，在DNMT酶的帮助下，在嘧啶环的5碳环中加入一个CH3，使胞嘧啶甲基化，5-MC具有抑制基因转录的作用。CH3由SAM提供，其本身被还原为SAH。相反，TET蛋白属于α-氧戊二酸依赖酶家族，催化5-羟甲基-胞嘧啶（5-HMC）由 5-甲基-胞嘧啶转变而来，这是去甲基化DNA的第一步，最终导致转录上调。

TET 2是一种甲基胞嘧啶双加氧酶，5-HMC由TET 1、2和3蛋白羟基化5-MC而来，并进一步氧化为5-FC和5-CAC。在小鼠实验后强调TET 2单链效率在重编程到IPSC中起作用。虽然TET 2可以影响CD 34+祖细胞重新编程到IPSC中表达，但如果表达了1个TET 2催化突变体，TET 3等其他TET可能会对此进行补偿。但是TET 2中涉及重编程的N端部分的最小区域是什么，以及它与哪些合作伙伴进行合作还不能确定。在某项研究中发现在PV患者中，除JAK2驱动突变外约有40%的患者存在附加突变与晚期进展有关，而TET 2突变与疾病进展无相关性。对于TET 2突变，结合JAK 2突变可改变PV的临床表现，这主要取决于获得JAK 2和TET 2突变的序列，而且PV病人血栓形成的独立危险因素可能是TET 2突变。

在研究条件性造血DNMT3A缺失对原代小鼠疾病表型的影响中表明DNMT3A在造血系统中的消融导致了体内髓系的转化，细胞自主异常组织取向和明显的髓外造血（EMH）并伴有肝脏受累。在小鼠实验研究中发现JAK2V617F表达与DNMT3A缺失之间的突变协同作用，导致HSPC（造血干细胞）增强子驱动的炎症信号的激活，并且DNMT3A缺失是导致早期真性红细胞增多症向晚期骨髓纤维化发展的动力，表现为骨髓衰竭、脾肿大、网状蛋白纤维化。

ASXL1参与组蛋白甲基化。最近对哺乳动物ASXL蛋白的保守结构域的生物信息学分析表明，ASXL1的N端结构域存在一个独特的DNA结合基序，称为HARE-HTH结构域。ASXL蛋白的PHD结构域似乎是独一无二的，并有可能识别的不是组蛋白H3 N末端的赖氨酸，而是甲基化赖氨酸。ASXL1在造血中的作用尚未完全阐明，但有研究显示ASXL1是一个抑癌基因，是激活INK4B位点对致癌和抗增殖信号的反应所必需的，所以ASXL1突变和造血祖细胞在原代骨髓细胞中的增殖优势有关，近期研究中发现ASXL1的突变与年龄呈正相关，在PV和ET病例中ASXL1和TET 2突变是相互不能共存的，ASXL1突变在AML-MRC里发生的频率很高，在对患者诊断、评价预后中有其一定的作用[12]。

EZH 2和EZH 1突变参与多种癌症的发生，最近研究发现EZH 2在MPN的起始和疾病进展中扮演着重要的角色，具体机制尚不清楚。

其他因子如TP53、LSD 1等因子对MPN疾病的发展有一定影响。位于17号染色体短臂上的抑癌蛋白p53 （TP 53）。该基因编码一种DNA结合蛋白，通过刺激DNA修补及恢复或诱导细胞死亡来响应DNA损伤。在许多癌症的发病机制中都存在TP 53失活的身影，并起着至关重要的作用，LSD 1通过去除组蛋白H3的单甲基和二甲基基团来修饰染色质，具有表观遗传调控基因转录的作用。酶活性对于稳态造血是必不可少的，当LSD 1基因敲除或药物抑制LSD 1后会抑制血小板生成素、红细胞以及粒细胞生成。并且在小鼠模型中发现Jak2V617F和MPLW515L驱动的模型中，LSD 1的抑制对MPN的病理特征有明显的影响。

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