体在骨髓增殖性疾病中的作用机制_1

1 细胞因子受体在骨髓增殖性疾病中的作用 [摘 要] 慢性骨髓增殖性疾病（chronic myeloproliferative diseases，cMPDs，MPD） 是一组异质性的造血干细胞克隆性疾病。除慢性粒细胞性白血病（chronic myelocytic leukemia，CML）（慢粒）有标志性的 Ph染色体和(或)形成 BCR/ABL融合基因，而对 BCR/ABL 阴性 cMPDs 等病因的研究，近年来有了实质性进展。在大多数真性红细胞增多症 （ polycythemiarubra vera， PV， PRV）和半数特发性血小板增多症（ essential thrombocythemia，ET）、特发性骨髓纤维化（idiopathic myelofibrosis，IMF，MF）患者中 存在酪氨酸激酶：Janus kinase 2（JAK2）的获得性突变 JAK2V617F，随后又发现了部分 ET 及 IMF患者中存在Ⅰ型细胞因子受体突变，如 MPLW515L/K等。一系列发现对揭示 BCR/ABL阴 性的 MPD的发病机制有重要意义。而 JAK2V617F需与Ⅰ型细胞因子受体联合达才能发挥其 组成性激活活性，脱离Ⅰ型细胞因子受体，其不能完全发挥其生物功能。 [关键词] 慢性骨髓增殖性疾病 细胞因子受体 JAK2 突变 1 引 言 慢性骨髓增殖性疾病（cMPDs）是起源于骨髓造血干细胞的克隆性疾病，骨髓中一系或多 系血细胞增殖，外周血出现过多的成熟或幼稚细胞，并对细胞因子高度敏感。其中慢粒有标 志性的 Ph染色体和(或)形成 BCR/ABL融合基因。PV、ET、IMF三者构成经典的 BCR/ABL阴性 的 cMPDs。2005年多个研究组报道在大多数 PV和半数 ET、IMF患者中存在酪氨酸激酶 JAK2 的获得性点突变 JAK2V617F，随后又发现在部分 ET 及 IMF 患者中存在血小板生成素受体 （thrombopoietin receptor，TPOR，MPL）突变 MPLW515K/L，少数患者同时存在上述 2种突 变。JAK2V617F是引起 PV等 MPD的主要致病因素，但需Ⅰ型细胞因子受体作为桥梁才能发挥 其组成性激活活性。缺乏Ⅰ型细胞因子受体，JAK2V617F 不能完全发挥其生物活性。下面对 Ⅰ型细胞因子受体在 MPD发病中的作用及意义作一综述。 2 细胞因子受体及参与的信号传导通路 细胞因子受体为跨膜糖蛋白，包含胞外区、跨膜区和胞浆区。包括Ⅰ型细胞因子受体家 族、Ⅱ型细胞因子受体家族（干扰素受体家族）、Ⅲ型细胞因子受体家族（肿瘤坏死因子受 体家族）等。 Ⅰ型细胞因子受体家族又称造血因子受体家族，包括部分白介素（interleukin，IL）、 促红细胞生成素受体(erythropoietin receptor，EPOR)、MPL、粒细胞集落刺激因子 (Granulocyte colony-stimulating factor receptor ，G-CSFR)、粒-巨噬细胞集落刺激因 子（Granulocyte macrophage colony-stimulating factor receptor，GM-CSFR)、生长激素 受体(growth hormone receptor ,GHR)、催乳素受体(prolactin receptor PRLR)等。与EPOR 2 的胞外区的氨基酸序列有高度同源性。其成员为多亚单位受体。如EPOR、G-CSFR、MPL、PRLR、 GHR等与配体结合后形成同源二聚体。而IL-3R、IL-5R、GM-CSFR等由不同亚单位构成形成异 源寡聚体。Ⅰ型细胞因子受体本身无酪氨酸激酶活性，与细胞因子结合后自身发生磷酸化并 耦联激活JAK酪氨酸激酶，进一步激活下游信号分子如STAT等转录因子，调节基因表达[1]。 3 Ⅰ型细胞因子受体与骨髓增殖性疾病 研究已经证实，JAK2突变体 V617F是引起 PV 等 cMPDs的主要致病因素，其与Ⅰ型细胞 因子受体共表达，相互磷酸化，发挥其组成性激活活性，参与重要病理生理功能。某些细胞 因子受体突变亦可以引起 cMPDs发生，如 MPLW515L/K。 3.1 JAK2V617F与Ⅰ型细胞因子受体 3.1.1 JAK2V617F与骨髓增殖性疾病 JAK2基因位于第 9号染色体，编码 1 132个氨基酸，为胞浆非受体型酪氨酸激酶。参与 MPD中造血祖细胞高度敏感的生长因子的信号转导过程。抑制 JAK2后可以阻断 MPD患者自发 性内源性红系集落（endogenous erythroid colony,EEC）的形成[2]。在 PV患者的幼红细胞 中同时存在自发性 STAT5 的磷酸化[3]。因此，JAK2-STAT5 通路对 EEC 和细胞因子的高敏感 性起关键作用。 2005年多个研究组报道了在 cMPDs中发现了 JAK2第 12号外显子的第 1 849位核苷酸 G-T 突变，这种突变发生在 JAK2基因的 JH2区氨基酸密码子 617位，由于鸟嘌呤被胸腺嘧啶替代， 导致缬氨酸被苯丙氨酸替代，即 JAK2V617F。结构域模型显示 617 位缬氨酸被苯丙氨酸替代 后，空间构象发生改变，导致 JH2区的抑制作用减弱，JAK2被持续性激活[3-5]。 研究表明 JAK2V617F的阳性率在 PV、ET、MF患者中分别为 90%～95%、50%～70%、40%～ 50%。此外，在一小部分慢性骨髓单核细胞性白血病(CMML)、骨髓增生异常综合征(MDS)和急 性髓系白血病(AML)患者中也存在 JAK2V617F，而具有 JAK2V617F的 AML患者大多存在 MPD病 史[6]。Jamieson发现在 PV患者的造血干细胞（haemopoietic stem cell,HSCs）、髓系祖细 胞(common myeloid progenitors,CMPs)、粒/巨噬细胞祖细胞(granulocyte/macrophage progenitors，GMPs)和巨核细胞/红系祖细胞(megakaryocytic/erythroid progenitors，MEPs) 中均可检测出 JAK2V617F，提示 PV 起源于造血干细胞水平，累及髓系、红系和巨核系[7]。 临床研究发现 JAK2V617F阳性的患者病程明显延长，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[8]。 3.1.2 JAK2V617F介导的 MPD需要Ⅰ型细胞因子受体参与 Ⅰ型细胞因子受体在 JAK2V617F介导的 cMPDs发病中起重要作用，只有两者共同作用才能 发挥其组成性激活活性。脱离Ⅰ型细胞因子受体，JAK2V617F不能完全发挥其生物活性。 3 Ⅰ型细胞因子受体分为同源二聚体和异源二聚体。EPOR 是一个同源二聚体。EPO 与 EPOR 结合后，引起自身空间构象的改变，促进 JAK2形成同源二聚体，继而激活下游 STAT5发挥转 录因子活性，最终导致红系祖细胞的增殖和分化。缺乏 EPO/EPOR则引起红系细胞在幼红细胞 水平发生凋亡[1]。其它Ⅰ型细胞因子受体如 MPL、G-CSFR和 PRLR等作用机制与 EPOR类似。 由于持续激活不同的Ⅰ型细胞因子受体，导致了不同类型的 MPD 发生，目前推测与红细胞 (EPOR)、巨核细胞(MPL)和粒细胞(G-CSFR)分化相关的细胞因子受体，分别在 JAK2V617F介导 的 PV、ET和 MF中起重要作用。上述细胞因子受体既可单独介导某一类型 MPD的发生，亦可 联合作用，形成复杂的网络，参与 MPD的发病，如 MPL的改变可出现在不同类型 MPD患者中。 研究表明，同源Ⅰ型细胞因子受体对于 JAK2V617F介导的造血细胞对细胞因子的非依赖 性生长是必须的。EPOR 失活性突变可以抑制 EPO 介导的 JAK2-STAT5 的激活作用，同时抑制 JAK2V617F 介导的细胞因子非依赖性转化。Lu 等研究发现，在 EPOR 阳性的 Ba/F3 细胞 （Ba/F3-EPOR）中导入 JAK2V617F后，细胞呈现 EPO非依赖性生长及对 EPO的敏感性增加， 类似 PV 患者体内的自发性红系克隆形成。其它Ⅰ型细胞因子如 MPL、G-CSFR 或 PRLR 与 JAK2V617F 共表达在 Ba/F3 细胞后出现相似表现。而仅 JAK2V617F 阳性而无Ⅰ型细胞受体联 合表达或野生型 JAK2与细胞因子受体表达的 Ba/F3细胞均未出现细胞因子非依赖性生长。表 明 JAK2V167F 介导的细胞因子非依赖性生长需要Ⅰ型细胞因子受体的参与。即缺乏Ⅰ型细胞 因子受体，JAK2V617F不能完全独立介导其组成性激活作用[9]。反之 JAK2V617F突变体亦促 进了 EPOR等细胞因子受体的表达，二者相互协作，共同导致了 MPD的发生。 在 PV 等髓系疾病中 JAK2V617F 突变的分子基础是Ⅰ型细胞因子受体的表达，而对于淋 系却不能充分介导 JAK2V617F的组成性激活作用[9]。因此 JAK2V617F需要细胞因子受体作为 桥梁，在信号传导与激活中起重要作用。 3.2 Ⅰ型细胞因子受体异常与骨髓增殖性疾病 目前的研究表明，仍有半数左右的 ET和 IMF不存在 JAK2V617F，构成了 JAK2V617F阴性 cMPDs，而后者同样存在克隆性血细胞生成。考虑到Ⅰ型细胞因子受体与 JAK2 密切相关，因 此推测如果这些细胞因子受体发生突变，亦可激活 JAK2V617F阴性 MPD患者的 JAK2激酶。 先前研究发现家族性红细胞增多症和血小板增多症患者中检测出遗传性的 EPOR 和 MPL 突变。新近研究发现在 30%的 PV、40％的 ET、67％的 IMF患者中存在 MPL蛋白异常。具有纯 合性 JAK2V617F的患者其 MPL表达要低于杂合性突变患者，而杂合性突变者低于无突变者。 同时研究发现，在 MPD患者中，尤其是 IMF中 MPL蛋白均存在表达缺陷，并导致血小板的不 完全糖基化[10]。 随后多个研究组发现 JAK2V617F阴性的 IMF患者中 MPL的跨膜区域存在一个激活突变： 4 MPLW515L（色氨酸被亮氨酸替代）或 MPLW515K（色氨酸被赖氨酸替代），前者发生率要高于 后者，两者突变率为 6%-10%，而 PV或其它髓系疾病中均未发现此突变，并且可与 JAK2V617F 共存。提示这些基因可能在 MPD 的发病机制中有功能上的互补。集落形成试验表明有 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，而前者发生于更早期的造血干细胞[11]。 表达 MPLW515L的 32D、UT-7和 Ba/F3等细胞因子依赖性细胞株中，均表现出细胞因子 非依赖生长和对 TPO的高敏感性，并且导致 JAK2、STAT3、STAT5、MAP和 PI3K等下游信号蛋 白的组成性激活。表达 MPLW515L的受体小鼠能够出现类似于人类 IMF的表型，包括网硬蛋白 纤维化、巨核细胞增生、脾肿大和髓外造血，并出现了与 JAK2V617F 转染小鼠的不同表现： 表达 MPLW515L受体小鼠发生显著的血小板增多[12]。 尽管目前对PV、ET和MF患者的分子病因学方面已经有了重要进展，在对JAK2V617F、 MPLW515L、MPLW515K等突变体空间构型的认识会使我们对这些等位基因激活的作用机制有进 一步的理解，而对无JAK2或MPL突变的MPD患者的遗传学基础目前尚不明确。我们推测在受体 -JAK-STAT信号转导途径中可能还有其它一些基因异常导致了MPD的发生。 4 对BCR/ALB阴性cMPDs进一步分型及治疗的展望 随着JAK2V617F及MPLW515L/K的发现，针对cMPDs的分型提出了新建议。部分学者研究后 发现JAK2V617F阳性、临床上被诊断为ET或IMF的患者可能是PV的变异型[13]。动物实验表明 JAK2V617F基因转染给小鼠时可导致红细胞上升为主，而转染MPLW515L/K后则出现血小板增 多，骨髓纤维化等类似于IMF演变过程[12]。这些研究发现将推动针对cMPDs最新分型的出现。 因此，在不久的将来，MPD的诊断和分类很可能要被修改。 随着上述分子生物学标志的发现，针对MPD高效的分子靶向药物的研发及应用，将为MPD 的治疗提高到一个新的水平。 参考文献 1 Rawlings JS, Rosler KM, Harrison DA. 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Lancet,2005,366(9501):1945-53. 第一作者成志勇 男 （1976.11-） 作者单位：石家庄和平西路 215号河北医科大学第二 医院血液科 主治医师 在读博士研究生（现工作单位，保定市第一医院血液内科 071000） 050000 DZCZY@SOHU.COM 031166002841 13932126026（文章联系人）。 通讯作者潘崚 作者单位：石家庄和平西路 215 号河北医科大学第二医院 主任医师 博 士生导师（通讯作者）email：lingpan20002000@yahoo.com.cn 我需要一个河北省自然基金的复印件，人是牛志云，基金项目：河北省科学技术研 究与发展项目(08966107D)基金名称：JAK2基因突变在慢性骨髓增殖性疾病发病机制中的 作用。申请时间2008年。如果有时间你就去一次门诊楼8楼，去科研处帮我复印一下上面说的 基金的首页。复印后帮我用平信（不用挂号）邮寄出去。地址回头告诉你。