骨髓增殖性腫瘤發病機制及預后轉歸的研究進展

史 妍，楊建征，石 光，于 瓊，唐 艷*

(吉林大學第二醫院 1.腫瘤血液內科；2.放療科，吉林 長春130041)

骨髓增殖性腫瘤(MPN)是一組發生在造血干細胞或祖細胞的惡性克隆性疾病，其特征是骨髓中一系或多系的髓系細胞異常增殖而致外周血細胞不同程度增多。BCR-ABL陰性的MPN主要包括真性紅細胞增多癥(PV)、原發性血小板增多癥(ET)、原發性骨髓纖維化(PMF)。MPN疾病進展緩慢，疾病相關并發癥、轉化為骨髓纖維化(MF)及急性白血病(AL)是影響患者生存質量和生存期的重要因素。JAK2、MPL、CALR等克隆性分子標志物的發現，對理解MPN的分子發病機制、診斷和治療具有重要意義。此外，包括TET2、ASXL1、DNMT3A等表觀遺傳學突變、炎癥因子及造血微環境的改變也參與了MPN的進展和轉化。近年來，二代測序技術的應用使我們對MPN患者預后差異有了分子生物學層面的認識。本文對MPN的發病機制及預后轉歸做以下綜述。

1 MPN發病機制

1.1 MPN與突變基因

1.1.1JAK2 /MPL/CALR 突變 2005年國外的多個研究小組在MPN患者中發現JAK2V617F突變。JAK2V617F突變在PV患者中占95%，ET和PMF為50%-60%[1]。JAK2V617F基因突變發生在JAK2基因14號外顯子的第1849位核苷酸，由鳥嘌呤G變成胸腺嘧啶T，導致假激酶結構域(JH2)的第617位纈氨酸密碼子被苯丙氨酸取代，去除了負向調控酪氨酸激酶活性的作用。目前，JAK2V617F基因突變已成為MPN的診斷性標志，除難治性貧血伴環狀鐵粒幼細胞和血小板增多(RARS-T)中發現高比率JAK2V617F突變，其他惡性血液病很少發現此突變。JAK2與促紅細胞生成素(EPO)、粒細胞集落刺激因子(G-CSF)和促血小板生成素(TPO)等細胞因子受體結合使JAK相關的激酶激活，導致下游JAK-STAT激酶信號傳導通路異常活化，其他信號傳導通路(RAS/MAPK、PI3K/AKT)也被異常激活，共同參與調節造血細胞的增殖和分化[2]。

JAK2 exon12突變存在于大部分JAK2V617F陰性的PV患者中，通常與ET和PMF無關，但可進展為MF。該突變位于JH2上游，干擾JH2區對JH1區的自身抑制作用，導致JAK2自發性活化[1]。目前報道的PV中存在20余種不同突變類型，其中N542-E543del是最常見的突變類型。Grisouard等[3]在小鼠模型中發現JAK2-N542-E543del信號傳導的改變顯著影響鐵代謝中關鍵調節因子的表達水平，可增加鐵的利用率，從而導致大量紅細胞(RBC)產生。

MPL基因定位于1p34，通過JAK-STAT信號傳導編碼TPO受體，在巨核細胞增殖、分化和血小板(PLT)成熟中起重要作用。Pikman等[4]在ET及PMF患者中發現此基因突變發生在第515位氨基酸由色氨酸(W)轉變為亮氨酸(L)或賴氨酸(K)，表示為MPL-W515L/K。少見的突變包括MPLW515A/R，MPLS505N。這些突變表現為功能獲得性突變，即在不存在天然配體TPO的情況下呈現出非細胞因子依賴性的JAK2激活和下游信號傳導。

CALR基因位于19p13，是一種高度保守的內質網分子伴侶，主要參與鈣離子平衡調節，蛋白質折疊加工等。Klampfl等[5]和Nangalia等[6]在JAK 2/MPL陰性的ET和PMF(50%-60%ET和75%PMF)中發現了CALR的移碼突變。此突變是第9號外顯子的插入/缺失，產生一種缺乏內質網保留序列KDEL的特異性C-羧基末端，從而引起生物功能的改變。Imai等[7]研究發現特異性C-羧基末端阻斷P-結構域，促使突變型CALR中N-結構域優先與MPL相互作用，進一步誘導JAK2活化及非細胞因子依賴性生長。這種突變分子伴侶對受體的組成性激活是MPN中細胞轉化的新型分子機制[7]。目前文獻報道的CALR移碼突變有50余種，最常見的突變類型為由52個堿基缺失(c.1099_1150del52bp)引起的1型變異體(p.L367fs*46)和由5個堿基TTGTC插入(c.1154_1155insTTGTC)引起的2型變異體(p.K385fs*47)。有報道在罕見的PV病例中存在CALR突變，但其在PV發病機制中的作用尚不清楚。

1.1.2表觀遺傳學改變

1.1.2.1TET2基因突變 TET2突變約占MPN的12%，是一種不直接參與JAK-STAT信號通路的周期性體細胞基因突變。TET2蛋白可作為轉化酶促進5-甲基胞嘧啶(5-mC)轉化為5-羥甲基胞嘧啶(5-hmC)。此外，TET2蛋白在連續氧化反應中可進一步將5hmC依次轉化為5-甲酰基胞嘧啶(5fC)和5-羧基胞嘧啶(5aC)。研究發現TET2蛋白酶參與5-mC動態水平調節及主、被動去甲基化過程，但作用機制尚不明確。Moran-Crusio等[8]特異性敲減TET2基因序列中的第1個編碼外顯子，可使造血干細胞室不斷擴大，并最終導致骨髓增殖，包括單核細胞增多,脾腫大及髓外造血。目前關于TET2敲減小鼠基因表型的多個研究提示TET2缺失可增強造血干細胞(HSC)的自我更新能力，并最終發展為MPN。此外，TET2敲減小鼠研究也表明TET2基因突變與體內5-hmC表達量降低有關。

1.1.2.2ASXL1基因突變 MPN中ASXL1突變率約為5%，與PV/ET相比，PMF和post-PV/ET MF患者易發生此突變。ASXL1基因位于20q11，主要結構包含氨基端ASX 同源結構域(ASXH)和羧基端植物同源結構域(PHD)，是Trithorax 家族(TrxG)和 Polycomb 家族(PcG)的增強子。ASXL1突變類型主要為移碼突變和無義突變，其中c.1934dupG p.Gly646TrpfsX12為最常見的移碼突變。ASXL1功能性缺失突變導致Polycomb 抑制物復合體2(PRC2)介導的組蛋白第27位賴氨酸上三甲基化(H3K27me3)失調，促進骨髓轉化[9]。Wang等[10]在ASXL1基因敲除小鼠模型中觀察到，ASXL1缺失可導致血細胞減少及發育異常等類似骨髓增生異常綜合征(MDS)的表現，還可削弱HSC自我更新能力。

1.1.2.3DNMT3A基因突變 DNMT3A突變在MPN發生頻率低于TET 2突變，約占5%。在細胞復制過程中由幾種DNMT催化胞嘧啶5'碳位共價鍵結合一個甲基基團。DNMT1主要在DNA復制中維持DNA甲基化，而DNMT3A和3B主要改變甲基化形式。最初，DNMT3A突變僅在骨髓疾病早期報道。Nangalia等[11]研究表明此突變也可在疾病晚期發生，并且突變發生順序影響MPN表型。在JAK2突變之前發生時，DNMT3A或TET2突變與ET相關。相反，在DNMT3A或TET2突變之前獲得JAK2突變與PV相關[11]。R882H是DNMT3A最常見的突變類型。

1.1.2.4EZH2基因突變 EZH2在MPN中突變率低，約為2%-3%。EZH2基因位于7q35-36，是PRC2的另一個關鍵調節因子，催化組蛋白H3第27位賴氨酸27(H3K27)的甲基化以抑制靶基因的轉錄。Yang等[12]研究結果表明，在表達Jak2V617F的小鼠中，EZH2缺失可誘導MF快速進展。在細胞水平上，EZH2缺失導致巨核細胞前體擴增和RBC分化受損。EZH2和ASXL1突變都被認為在MPN發展的后期發生，但到目前為止，沒有明確的證據表明它們具有任何獨立的預后價值。

1.1.2.5IDH1/2突變 IDH1/2突變最初在神經膠質瘤中被描述，而MPN中發生率約為1%-1.5%。IDH基因突變產生異常代謝產物2-羥基戊二酸，抑制TET2功能，導致高甲基化表型和造血分化受損。IDH突變在PV、ET和PMF的發生率分別為2%、1%和4%。

1.2 造血微環境改變

造血微環境主要包括血管周圍內皮細胞(ECs)、間充質干細胞(MSCs)、成骨細胞(OBCs)及自主神經等成分組成。Ramos等[13]研究顯示，MPN JAK2V617F陽性患者與健康人骨髓MSCs在形態學、增殖分化能力上并無區別，但在免疫表型、基因表達譜及維持造血相關的基因改變方面有所區別。說明異常的骨髓MSCs參與了JAK2V617F陽性MPN的發生與發展。此外，由交感神經纖維支配的Nestin+ MSCs對HSCs有調控作用。Arranz等[14]發現突變的HSCs能分泌過多的IL-1β導致骨髓自主神經受損，進而使MSCs數量減少。對體內Nestin+ MSCs細胞功能研究發現，清除Nestin+ MSCs或其產物CXCL12會使突變的HSCs數量增加，加速MPN的進展[14]。

1.3 炎癥改變

大量文獻報道慢性炎癥參與許多腫瘤的發病機制。炎癥和腫瘤之間存在兩種組成途徑，包括增加癌癥風險的炎癥性疾病驅動的外源性途徑和基因改變引起炎癥微環境驅動的內源性途徑。上述兩條驅動途徑共同作用，導致NF-κB、信號轉導和轉錄激活因子3(STAT3)和缺氧誘導因子1α(HIF1α)等轉錄因子的激活，調節炎癥介質的產生并形成癌癥相關的炎癥微環境[15]。JAK2V617F、CALR或MPL等驅動基因突變后，炎癥細胞因子和生長因子之間通過復雜的旁分泌作用調控MPN這種異質性疾病的臨床表型和克隆演變[16]。Kristinsson等[17]進行了一項包括11039例MPN組和43450例對照組的大規模研究顯示，既往有自身免疫疾病病史的患者MPN發生風險顯著增加。同種異體造血干細胞移植(alloHSCT)可根除腫瘤克隆，促進MF的消退及慢性炎癥的愈合[16]。

2 MPN疾病進展

2.1 血栓形成和出血

MPN常合并凝血功能異常，表現為血栓形成和出血。目前凝血功能障礙機制尚不明確，可能是WBC異常增多與激活、PLT及其受體異常、JAK2V617F突變、vWF耗竭、抗PLT聚集藥物等多種因素共同作用的結果。一項對13436例MPN患者的薈萃分析表明，新診斷的MPN患者血栓形成發生率為20.0%，出血的發生率為6.2%[18]。常見的血栓事件包括心腦血管疾病、外周動脈疾病和深靜脈血栓形成，年齡、心血管危險因素、既往血栓病史、髓系成熟細胞增多、JAK2V617F突變都增加了MPN患者血栓形成風險。MPN出血傾向由疾病本身、特異性治療或兩者共同促成，常見的出血部位包括胃腸道、黏膜和皮膚出血。JAK2V617F基因突變是MPN發生血栓性疾病的獨立預后因素。同時，JAK2V617F突變也影響PLT的內在功能。Moore等[19]研究表明，JAK2V617F陽性ET患者PLT的PI3K/Rap1途徑受損，導致凝血酶和TPO介導的整合素αIIbβ3活化減少。對于原因不明的血栓形成或異常出血患者，應考慮進行MPN篩查[18]。

2.2 MPN后MF

PV患者10年、15年MF轉化率分別為4.9%-6.0%、6.0%-14.0%。ET后MF多發生在疾病晚期，發生頻率低于PV，10年、15年轉化率分別為0.8%-4.9%、4.0%-11.0%[20]。高齡、WBC計數增多、網狀纖維化、脾大和JAK2V617F等位基因突變負荷是PV后MF的主要危險因素。ET后MF的危險因素包括高齡、WBC計數增多、貧血、網狀纖維化、ASXL1突變及阿那格雷的治療。從診斷為MPN起，PV和ET進展為MF的中位時間分別為8.5年-20.0年、7.0年-16.0年。我國PV后MF轉化風險更高，10年、15年及20年轉化率分別為27.4%、39.9%和61.1%。

2.3 MPN后AML

PV患者10年、15年AML轉化率分別為2.3%-14.4%、5.5%-18.7%，ET患者為0.7%-3.0%、2.1%-5.3%[20]。高齡、脾大、WBC計數增多、染色體異常核型、MF等級、TP53或RUNX1突變以及32P、烷化劑的使用與PV后AML有一定的相關性。ET后AML的危險因素包括高齡、貧血、WBC計數增多、PLT計數顯著增多、血栓形成、MF等級、TP53或RUNX1突變。MPN后AML預后不良，通常對治療無效，中位生存期<6個月，HSCT可實現長期疾病緩解。

2.4 MPN后淋巴瘤

MPN合并淋巴瘤的患病率低。多項研究結果表明，與普通人群相比，MPN患者發生非霍奇金淋巴瘤(NHL)、慢性淋巴細胞白血病(CLL)等淋巴組織惡性腫瘤的風險顯著增加。JAK抑制劑如蘆可替尼在MPN發生淋巴瘤轉化中所起的作用尚不明確。MF中JAK1/2抑制劑治療與侵襲性B細胞淋巴瘤的發生率升高有一定相關性。Porpaczy等[21]研究發現，JAK1/2抑制劑治療相關的淋巴瘤發生頻率顯著增加，且具有相近的臨床病理特征，即他們是起源于MPN病程期間已存在的B細胞克隆。小鼠Stat1敲出模型模擬了從最初的MPN演變成克隆性、侵襲性B細胞淋巴瘤的相似疾病經過[21]。Vannucchi等[22]研究推測淋巴瘤細胞和MPN可能來自于一種常見的JAK2V617F突變的淋巴-髓系造血干細胞。

3 MPN預后因素

3.1 臨床與生物學預后因素

MPN患者預后取決于是否存在多種不良的預后因素，如高齡、WBC及PLT計數、Hb水平、體質性癥狀、脾腫大、心血管危險因素、血栓病史、是否依賴成分輸血及炎癥因子水平等。Mayo研究中心[23]總結數十年MPN診治經驗，提供了MPN不同亞組間的生存和預后數據。他們分析了3023例MPN患者(665例PV，1076例ET，1282例PMF)，發病年齡18-96歲，中位年齡為62歲。其中56%診斷MPN時年齡>60歲，70歲以上占27%。與ET或PV患者相比，PMF患者的年齡更大。MPN相關并發癥影響生存期，其中約54%死亡，6%發生白血病轉化，14%進展為MF及17%發生血栓事件。PV、ET、PMF患者中位總生存期分別為15年、18年、4.4年。與ET相比，PV血栓形成的風險及向MF轉化的風險更高。

3.2 分子生物學預后因素

JAK 2/MPL/CALR突變已在臨床工作中廣泛普及，用于MPN的診斷、危險分層及預后判斷。在PV患者中，JAK2V617F突變多為純合子突變，年齡較大，有較高的PLT和WBC計數；JAK2 exon12多為雜合子突變，初診年齡較小，WBC和PLT平均計數較低。這兩種JAK2突變都與血栓形成、MPN后MF/AML密切相關。ET患者中，較JAK2V617F突變陰性相比，突變陽性患者WBC計數及Hb水平高，且有較高的血栓形成風險；與JAK2突變相比，CALR突變血栓形成的風險較低，而總生存時間、向MF/AML轉化無差異。對PMF患者而言，CALR突變預后較好，血栓形成風險較低，且1型突變患者的預后優于2型突變患者；三陰性患者預后較差，總生存期及無白血病進展期較低[2]。

Lundberg等[24]研究顯示，MPN中體細胞突變數目與總生存期及白血病轉化風險呈負相關，同時大多數體細胞突變在初診MPN時已出現，隨訪過程中很少檢測到新的基因突變。上述研究也觀察到TET2突變患者白血病轉化風險高、總生存期較低，而TP53雜合性缺失突變與白血病進展密切相關。ASXL1突變的PMF生存期明顯縮短，而ASXL1突變的ET患者WBC計數及腦血管事件發生率增加。DNMT3A突變和IDH1/2突變也與白血病轉化相關，但后者在MPN急性期預示著更低的存活率。

3.3 細胞遺傳學預后因素

BCR-ABL陽性慢性髓細胞白血病(CML)具有標志性的核型異常t(9;22)(q34;q11)，即Ph染色體形成。而對于BCR-ABL陰性的MPN則缺乏特異性細胞遺傳學標志。染色體核型異常不僅與MPN轉歸密切相關，也與某些類型MPN預后相關。PV患者在疾病的不同時期核型異常的發生率及預后不同，PV進展為MF/AL期核型異常的發生率更高，且提示預后不良。Tang等[25]分析了422例PV患者發現，紅細胞增多期20%患者可見核型異常，20q-、兩種核型異常或復雜核型的患者生存期明顯縮短，而+8、+9或其他單一核型異常者生存期無顯著差異。Post-PV MF期45%患者可見核型異常，僅有復雜核型的患者生存期明顯縮短。而在疾病進展為白血病階段，90%患者出現核型異常。ET患者的核型異常與預后相關性不明顯。PMF的DIPSS-Plus預后評分系統包括了細胞遺傳學異常因素。Caramazza等[26]研究發現，不良預后染色體核型包括復雜核型或涉及+8、-7/7q-、i(17q)、-5/5q-、12p-、inv(3)或11q23重排，5年生存率和白血病轉化率分別為8%和46%。

4 展望

MPN起病隱匿，生存期從幾年到幾十年不等。目前 WHO已將JAK2、MPL、CALR突變納入MPN診斷標準，表觀遺傳學改變在預后不良評估中的作用越來越受到重視。對MPN分子生物學、炎癥因子及造血微環境改變等發病機制更深入的研究，以及早期的精確診斷,建立全面的危險分層系統,合理化的治療才能最大化改善患者的生存質量，延長患者的生存期。