1、MDS的發病機制骨髓增生異常綜合征( MDS ) 是一組具有造血干細胞異質性的克隆性疾病, 伴有血細胞質和量異常。其特點為主要發生在老年人, 男性多于女性; 外周血一系或三系血細胞減少, 常為全血細胞減少; 病態造血，高風險向急性白血病轉化1。原發性MDS 病因不清, 繼發性MDS 可由惡性血液病( 惡性淋巴瘤、多發性骨髓瘤) 及體瘤( 卵巢癌、肺癌、消化道腫瘤) 化療、放療引起。目前MDS的發病機制仍不完全清楚, 研究顯示其發病與遺傳、免疫、環境等多方面因素有關。目前仍不能確定MDS是起源于造血干細胞階段還是定向祖細胞階段。對于MDS的細胞和分子基礎以及“早期”MDS如何進展到“晚期”MDS

2、 或AML, 我們仍不十分清楚， 但是已清楚的是, MDS 具有與AML不同的生物學特征。因此, 較好地了解有關特征, 有助于依據MDS細胞遺傳學、免疫學和骨髓微環境異常的特點, 更合理地選擇治療方案。本文就近年來對MDS發病機制的一些新的認識作以下介紹。1. 基因改變已有研究證實，多種基因的異常在MDS的發生、發展、轉歸中發揮重要作用。這些基因包括ras、 fms、Evi1、WT1、FLT3、JAK2、STAT5、Fas/FasL、bcl-2家族、Chk2/hCd-sl、IRF1、AML1、P53、D1k、Tec、GSTT、GSTM微衛星序列等。1. 1 生長調節基因Ras基因家族及其信號傳

3、導通路在腫瘤發生中的作用已經被證實,有研究表明在MDS中有10% 40% 存在ras基因的點突變, ras基因突變率因MDS的類型而異, 以慢性骨髓單核細胞性白血病(CMML)突變率最高。ras基因突變與患者的預后密切相關, 有ras基因突變者預后較差, 且易發展為急性髓細胞樣白血病(AML) 2。fms基因編碼人集落刺激因子-1(CSF-1)或巨噬細胞的細胞表面受體, 表達依賴配體酪氨酸激酶的活性, CSF-1可提高單核巨噬系統造血細胞的增殖和分化, fms基因區域與造血系統疾病密切相關。越來越多的證據表明3, 編碼子969 的點突變與早期MDS亞型的發生有關。1. 2 細胞周期調控基因細胞

4、周期調控基因, 如周期素( cyclin)、周期素依賴性激酶( CDK )及CDK 抑制劑( CK I) p15 INK4b 和p16INK4b等異常表達, 在許多腫瘤的發生中起著重要作用, 目前研究較多的是p15INK4b 基因。p15 INK4b 基因啟動子區域內CpG 島的高度甲基化在MDS中發生率較高。Solomon3等研究發現近61% ( 25 /41)的MDS患者存在p15 INK4b基因的甲基化, 該基因的甲基化與骨髓存在原始細胞數量明顯相關, 序貫分析表明甲基化隨著疾病向AML轉化而增加。在MDS 診斷早期及疾病發展過程中均可發現p15INK4b甲基化, 而且與MDS 的AML

5、轉化有關。這可能在MDS的發病機制中起重要作用。EvI- 1定位于染色體3q26, 為一原癌基因, 與髓系惡性腫瘤的發生密切相關, 原發性癌基因EvI-1的過度表達在慢性髓細胞樣白血病和MDS 向AML 轉化中的作用已經被證實。除了上述基因外, 研究表明細胞周期調節蛋白E ( cyclin E )異常表達在MDS的發病中也可能起著重要作用。但是否與向白血病轉化相關尚需進一步研究4。1. 3 WT1基因WT1基因是一種腫瘤抑制基因編碼鋅指蛋白轉錄因子, 位于染色體11p13q上, 最初在研究Wilmls腫瘤的病理時發現, 在兒童Wilmls腫瘤中及生殖泌尿系統的發育中起著重要作用。一直被認為是抑

6、癌基因, 但在白血病中的研究卻揭示WT1基因在正常骨髓中低表達, 而在白血病細胞中異常表達, 起著癌基因的作用5, 是一個泛白血病標記。近年來也有一些學者研究了WT1表達異常或突變在MDS 發病中的意義, 揭示WT1表達增高主要見于高危組MDS 患者, 并且WT1的表達水平與病情進展密切相關, 經有效化療或干細胞移植后WT1 轉陰。1. 4.FLT3基因FLT3又稱胎肝激酶2( FLK2) 或干細胞酪氨酸激酶1(STK) , 屬于型受體酪氨酸激酶家族成員, 是AML中最常發生變異的基因, 其在造血祖細胞中被優先表達。FLT3基因的內銜接重復在20%的AML和3%的MDS中被發現, 且FLT3的

7、異常在難治性貧血伴原始細胞過多(RAEB)中較難治性貧血(RA) /環形鐵粒幼紅細胞性難治性貧血(RARS) 更為多見, 這種變異的出現多提示預后不良及從MDS向白血病轉化的高風險性2。1. 5.JAK2及STAT5基因JAK家族, 是一種非受體型酪氨酸激酶, 目前發現4 個家族成員: JAK1、JAK2、JAK3和Tyk2。家族中不同成員參與不同類型的細胞因子信號傳導。信號轉導子和轉錄活化子(STAT ) 家族是在研究干擾素對基因表達的調控中被認識的, 是一種DNA結合蛋白, 在哺乳動物中已證實有7種家族成員。近年, 國外研究MDS發生機制的重要進展是, 逐步認識到細胞因子受體超家族普遍通過

8、JAK /STAT 途徑傳導信息在MDS發病中的地位, 認為該途徑的活化是MDS造血細胞增殖、分化、凋亡信號轉導的重要機制之一。1.6 Fas/FasL基因Fas ( CD95) 是一個細胞表面蛋白, 它在與Fas 配體( FasL, CD95L) 或抗Fas 抗體結合后, 產生一種凋亡信號。如腫瘤細胞再次獲得FasL, 并與之結合, 即對Fas 介導的凋亡產生耐受, 使許多腫瘤能夠預先對免疫系統進行攻擊或“反攻”。FasL 在腫瘤細胞上的表達, 通過刺激自身增殖而使這些細胞獲得增長優勢。MDS中自身抗體的產生與多克隆漿細胞增值有關，引起可溶性Fas抗原增加，繼而抑制凋亡信號的產生6。1.7

9、Bcl-2家族Bcl-2基因（即B細胞淋巴瘤/白血病-2基因）是一種原癌基因，它具有抑制凋亡的作用，并用近年來的一些研究已開始揭示這一作用的機制。目前已經發現的Bcl-2蛋白家族按功能可分為兩類，一類是象Bcl-2一樣具有抑制凋亡作用，如哺乳動物的Bcl-X1、Bcl-W、Mcl-1、A1、線蟲Ced-9、牛痘病毒E1B119kD等，而另一類具有促進凋亡作用，如Bax、Bcl-Xs、Bad、Bak、Bik/Nbk、Bid和Harakiri。在MDS中隨著疾病的發展，Bcl-2表達增強，凋亡組（Bax/Bad）與抗凋亡組（Bcl-2/Bxl-x）的比例明顯下降7。1.8 P53基因P53因編碼一

10、種分子質量為53 kDa的蛋白質而得名，是一種抗癌基因。其表達產物為基因調節蛋白（P53蛋白），當DNA受到損傷時表達產物急劇增加，可抑制細胞周期進一步運轉。P53 抑癌基因可通過基因突變和缺失而失活, 但P53基因在MDS 中的突變率很低, 而P53基因甲基化的發生率卻較高, 尤其在17p- 病例P53 基因甲基化的發生率高達69%, P53 基因過度表達在原發性MDS 為14%21%, 繼發性M DS 為60%, 且與核型異常、白血病轉變、生存期長短等相關2。1.9IRF1-1基因IRF1-1:5q31:其功能是激活I型干擾素和某些干擾素介導的基因的轉錄活性，具有抑癌特性7。1.10 Ch

11、k2/hCd-sl基因Chk2/hCd-sl基因被稱為DNA損傷關卡基因，它編碼一族可感知DNA損傷的蛋白，使受傷細胞停滯于G1期或G2期，是腫瘤抑制基因7。1.11 GSTM微衛星序列微衛星序列是分散在整個基因組的高度多態性的短串聯重復序列, 參與基因表達調控。微衛星序列不穩定性(MSI) 是指微衛星序列中重復單位的數目變化, 是由錯配修復基因缺陷引起DNA 復制錯誤所致, MSI 可引起基因組不穩定性。MDS 的M SI 發生率很高, 提示MDS 惡性演變與基因組復制和修復錯誤有明顯關系。1.11 線粒體DNA異常環形鐵粒幼細胞是MDS中的一個重要的病態造血現象, 是由鐵負荷過多的線粒體繞

12、核周排列而成, 應用電鏡發現幼紅細胞中存在著廣泛的核、漿異常。而線粒體改變除了表現為鐵蓄積外, 還有形態異常、腫脹擴大等改變, 可伴內膜斷裂。線粒體DNA ( mt-DNA ) 突變可能是引起線粒體鐵負荷過多的一個重要原因。mt-DNA 突變導致呼吸鏈上參與氧化還原反應的一些酶發生缺陷, 三價鐵不能被還原為亞鐵用于血紅素合成, 從而在線粒體內發生蓄積。由于mt-DNA 不含內含子, 既無組蛋白保護又無DNA 修復酶, 所以較染色體DNA 更易發生突變。因此, m t-DNA 突變可能在MDS的發病早期起著重要作用2。1. 12 血管新生及其調節基因血管新生是指在原有血管的基礎上形成新的微小血管

13、。血管新生介質有血管內皮生長因子(VEGF)、纖維母細胞生長因子、血管生成因子、促血管素、肝細胞生長因子、白細胞介素-6( IL-6)、白細胞介素-1( IL-1)、白細胞介素-8( IL-8)等。研究證實MDS中血管新生增加, 增生的程度與疾病的進展密切相關, 造血細胞中特殊生長因子的過度表達影響腫瘤的微環境, 也提示了在MDS腫瘤生長和增殖過程中, 這些細胞因子有自分泌作用。1. 13 其它基因Miyazato8等應用含230個基因編碼膜蛋白生長因子和轉錄因子的DNA 微陣列對MDS 進行分析時, 對來自MDS和AML的AC133造血干細胞的研究結果顯示: 許多基因呈疾病特異性表達, 如D

14、1k、Tec(編碼非受體蛋白酪氨酸激酶)、三磷酸肌醇受體I型基因與MDS高度相關。D lk編碼一種跨膜蛋白, 屬于內皮生長因子樣蛋白超家族, 可能通過介導微環境間質細胞與造血干細胞的相互作用對增殖和分化進行調控。另有資料顯示, AML1 基因、CCAT 增強子結合蛋白( C /EBP)基因等在MDS的發病機制中均起著不同程度的作用。2.染色體異常染色體檢測發現, MDS 患者染色體異常率高達50% 90%, 以不平衡異常多見, 如5q- 、- 5、- 7、+ 8, 部分為發生于第3、12、20 位染色體的平衡異位。另外, 染色體異常與預后密切相關, 如- 7、復合染色體異常為高危, 染色體正常

15、、5q- 、20q- 為低危9。3. 細胞凋亡改變多數作者認為，MDS患者骨髓細胞凋亡較正常人或良性血液病患者增多，且以低危組增加更為明顯。增加的凋亡細胞包括造血干細胞、祖細胞（CD34）、粒、紅、巨三系造血細胞。MDS的惡性克隆細胞分泌并促進凋亡因子，造成正常克隆細胞過度凋亡，自身形成優勢克隆增值而向白血病轉化。MDS 患者早期表現為造血細胞的凋亡增加, 增殖和存活時間減少。這就促使人們研究造血過程中負向調節因子IFN、TNF 和TGF信號, 以及氧化和DNA 損傷應激反應。利用基因表達譜等手段證實, 在MDS骨髓細胞中許多誘導IFN 的基因表達上調; 抑制TGF信號可以改善MDS患者紅系造

16、血功能。MDS早期造血細胞的缺失提示自我更新能力的缺陷。顯然, 調節造血干細胞自我更新、分化以及靜止的基因存在的異常, 有助于發現MDS造血的異常。已確定一系列基因在小鼠造血干細胞自我更新中起到重要調節作用, 包括polycomb基因BMI-1、cdk抑制子p18、PTEN 磷酸酶、zfx和ETS蛋白MEF。同樣, 一系列基因在控制造血干細胞靜止中發揮作用, 這些基因包括Fbw7、TPO、血管生成素1、GATA-2和MEF。但是, 對于這些基因在MDS發生發展中的變化和意義還沒有進行深入研究4. 干細胞龕在MDS中的作用干細胞龕提供信號來維持造血干細胞靜止性以及在很大程度上防護氧化應激。干細胞

17、龕信號的缺陷可導致造血干細胞逐步丟失。在MDS 患者和由MDS 轉為AML患者中可觀察到髓系長時間受抑制, 可能只殘留少量的正常造血, 提示隨著時間的推移, MDS 患者逐漸丟失造血干細胞(可能由于自我更新的缺陷)而MDS 干細胞蓄積(可能由于更有力地競爭干細胞龕)。在小鼠模型中, 由于ROS的產生和氧化應激導致造血干細胞丟失過程中, 受累及的有FoxO 轉錄因子、p38MAPK 和ATM 蛋白。令人關注的是, MDS骨髓細胞中p38激酶水平升高, 而p38抑制劑能減少MDS祖細胞凋亡。MDS的進展可分為3或4個階段, 包括進展到急性白血病、喪失增殖和分化能力導致進展性全血細胞減少。許多研究者

18、對MDS 轉為AML 進行研究, 但對于患者有進展性血細胞減少, 而沒有原始細胞增多和病態造血惡化的機制還不清楚。特別是增殖缺陷是否發生, 這種缺陷出現在干細胞還是“短暫倍增細胞系”也不清楚。再生障礙性貧血患者, 尤其是對免疫抑制劑有部分反應的患者, 可發展成為MDS。這樣的MDS 患者通常伴有+ 8或7號染色體部分或全部丟失。其發生機制還不清楚, 但是這提示了“適者生存”的選擇性, 生長能力強的細胞能在惡劣的環境中生存。調節細胞定向分化(向髓系或淋巴系分化)的一系列基因已被確定。由于這些TFs ( CEBPA、PU-1、GATA-1) 活化功能缺陷, 可導致分化受損。其他蛋白如Id1, 阻斷

19、E box 蛋白結合DNA, 阻止造血干細胞定向分化為髓系。缺乏Id1, 造血干細胞不能自我更新, 最終耗竭。細胞周期調節基因和p53途徑的基因在這一過程中也發揮作用。在老化的造血干細胞自我更新中, 特殊途徑的作用還不清楚。造血干細胞與干細胞龕緊密相關, 移植實驗證實在植入成功的小鼠體內, 供者骨髓細胞自我更新能力增強, 并能使骨髓達到相同增生程度。這就提示造血干細胞能傳遞信號, 上調干細胞龕的數量, 以滿足造血干細胞自我更新的需要。在小鼠模型中已確定了存在骨內龕和血管內龕。骨內龕是成骨細胞發揮調節干細胞作用的部位。在某些疾病時出現的髓外造血部位, 如肝、脾及淋巴結是沒有成骨細胞的, 證明在這

20、些部位存在血管干細胞龕, 其中內皮細胞維持造血干細胞功能。阻斷MDS干細胞粘附以及歸巢到骨髓龕可能是行之有效的治療方法。已證實CD44通過影響細胞的歸巢能力以及誘導分化可去除AML1 干細胞。同樣, CXCR4 和其趨化因子配體SDF-1 ( CXCL12)的結合, 可使MDS 造血干祖細胞動員出骨髓。其他調節干細胞行為的配體和受體, 如血管生成素1 /Tie-2, 也可成為治療的靶點。105. 免疫功能異常5.1 T淋巴細胞異常5.1.1研究認為MDS中T細胞出現了異常活化, 其機制可能為: 造血祖細胞異常表達癌基因、融合基因或源自感染的未知抗原直接刺激, 活化CD8+ T 細胞發生非MHC

21、 依賴性單/ 寡克隆擴增, 從而啟動自身免疫過程; 專職APC 誘導T細胞異常活化, 從而導致造血抑制。T 細胞異常克隆性增生在MDS免疫學發病機制中最受關注。T 細胞庫的多樣性來源于大量的T 細胞受體(TCR ) 可變區TCR V和TCR V基因的重排和重組。外界刺激活化特異性T 細胞, 使之克隆性擴增, 致其受體分子過表達。5.1.2 T細胞異常活化的表現和亞型變化: MDS 患者T細胞標志( CD2、CD7) 及其活化標志HLA2DR 表達增加, 且隨病情進展CD2+ 細胞 比例與CD7+ 細胞比例變化大, 活化的抑制性T細胞( CD8+ CD25 + HLA2DR + ) 增多, T細

22、胞的早期激活標志CD69 表達增加等。 5.1.3Th1 /Th2 和T c1 /Tc2 的改變: CD4 + 輔助性T 細胞( Th) 根據其分泌的細胞因子和功能不同分為Th1細胞和Th2細胞, CD8+ 細胞毒性T 細胞( Tc )亦分為Tc1和Tc2 細胞。Th1、Tc1 ( I 型細胞)主要介導細胞免疫; Th2、Tc2 ( II型細胞) 主要調節體液免疫, 兩型細胞之間的平衡決定免疫反應的走向。研究證實Th1 /Th2, T c1 /Tc2 的極化走向是免疫應答調節的關鍵環節, Th1 /Th2、Tc1 /Tc2 的極化異常或缺陷均可導致疾病。近年來研究發現MDS患者也存在Th1 /

23、Th2、Tc1 /Tc2 異常。表現為Th1 /Th2、Tc1 /Tc2 比值升高, I型反應異常增強。Tsuda等用流式細胞分析儀在單個細胞水平分析Th1 / Th2、Tc1 /Tc2比值, 發現RA 患者外周血中, Th1、Tc1 輕度增高, 而Th2、T c2 顯著降低, 結果Th1 /Th2、Tc1 /Tc2比值顯著升高。而Th1、Tc1 可通過分泌干擾素( IFN ) 2 、腫瘤壞死因子( TNF ) 2.等細胞因子導致骨髓造血細胞的凋亡增加。而且IFN2 、TNF2.等細胞因子可以抑制CD34 + CD38- 和CD34 + CD38 + 細胞的集落形成能力, 并且使骨髓CD34+

24、 細胞的凋亡明顯增加。MDS 患者存在骨髓細胞凋亡增加部分原因可能是由于Th1、Tc1產生的促凋亡細胞因子所致。同時Tc1 還可直接殺傷造血細胞, 導致造血功能異常。5.1.4 T淋巴細胞數量和CD4 /CD8 亞群的改變: 一些研究顯示M DS外周血及骨髓中的CD3 + T 細胞總數減少, 以CD4+ 細胞減少為著, CD4 /CD8 亞群比例倒置。但也有報道在MDS患者的外周血中, CD3+ 、CD4+ 、CD8+ 細胞的數量和比例均無明顯改變, 而在骨髓中有異常改變: 在難冶性貧血( RA ) 患者的骨髓中, CD4 /CD8比值下降( CD4 + 細胞數量下降, CD8+ 細胞正常)

25、; 而難冶性貧血伴原始細胞增多( RAEB ) 患者骨髓中的CD3 + 、CD4 + 、CD8 + 的絕對計數均下降, 但比值不變。115.2 B淋巴細胞異常Hesham12等發現MDS患者(難治性貧血型、難治性貧血伴環形鐵粒幼細胞型、難治性貧血伴原始細胞增多型)外周血總淋巴細胞計數顯著降低, 并與生存率成負相關。MDS 轉變中的難治性貧血伴原始細胞增多型與慢性粒2單細胞性白血病患者骨髓淋巴細胞凋亡較急性髓系白血病患者及正常人顯著增加, 以B 細胞、CD19+ 細胞為著, 而CD4 + 、CD8+ 細胞無凋亡增加表現。據此認為MDS患者骨髓B 細胞的變化與髓系、紅系、巨核系異常有關, 是發病機制之一。1陸再英，鐘南山等主編內科學M.人民衛生出版社，2008.6:596.2趙鳳華.骨髓增生異常綜合征發病機制的研究進展J.兒科藥學雜志，2009,15（2）:50-523 Ha Thanh Nishino, Chung-Che Chang. Myelodysplastic Syndromes Clinicopathologic Features, Pathobiology, and Molecular Pathogenesis J. Review Article, 2005, 129: 1299-1310.4 Silvia Buonamic,i Dong