細胞因子受體在骨髓增殖性疾病中的作用機制

1、細胞因子受體在骨髓增殖性疾病中的作用機制 摘 要 慢性骨髓增殖性疾?。╟hronic myeloproliferative diseases，cMPDs，MPD）是一組異質(zhì)性的造血干細胞克隆性疾病。除慢性粒細胞性白血病（chronic myelocytic leukemia，CML）（慢粒）有標志性的Ph染色體和(或)形成BCR/ABL融合基因，而對BCR/ABL陰性cMPDs等病因的研究，近年來有了實質(zhì)性進展。在大多數(shù)真性紅細胞增多癥（polycythemiarubra vera，PV，PRV）和半數(shù)特發(fā)性血小板增多癥（essential thrombocythemia，ET）、特發(fā)性骨髓纖

2、維化（idiopathic myelofibrosis，IMF，MF）患者中存在酪氨酸激酶：Janus kinase 2（JAK2）的獲得性突變JAK2V617F，隨后又發(fā)現(xiàn)了部分ET及IMF患者中存在型細胞因子受體突變，如MPLW515L/K等。一系列發(fā)現(xiàn)對揭示BCR/ABL陰性的MPD的發(fā)病機制有重要意義。而JAK2V617F需與型細胞因子受體聯(lián)合表達才能發(fā)揮其組成性激活活性，脫離型細胞因子受體，其不能完全發(fā)揮其生物功能。關(guān)鍵詞 慢性骨髓增殖性疾病 細胞因子受體 JAK2 突變1 引 言慢性骨髓增殖性疾?。╟MPDs）是起源于骨髓造血干細胞的克隆性疾病，骨髓中一系或多系血細胞增殖，外周血出

3、現(xiàn)過多的成熟或幼稚細胞，并對細胞因子高度敏感。其中慢粒有標志性的Ph染色體和(或)形成BCR/ABL融合基因。PV、ET、IMF三者構(gòu)成經(jīng)典的BCR/ABL陰性的cMPDs。2005年多個研究組報道在大多數(shù)PV和半數(shù)ET、IMF患者中存在酪氨酸激酶JAK2的獲得性點突變JAK2V617F，隨后又發(fā)現(xiàn)在部分ET及IMF患者中存在血小板生成素受體（thrombopoietin receptor，TPOR，MPL）突變MPLW515K/L，少數(shù)患者同時存在上述2種突變。JAK2V617F是引起PV等MPD的主要致病因素，但需型細胞因子受體作為橋梁才能發(fā)揮其組成性激活活性。缺乏型細胞因子受體，JAK2

4、V617F不能完全發(fā)揮其生物活性。下面對型細胞因子受體在MPD發(fā)病中的作用及意義作一綜述。2 細胞因子受體及參與的信號傳導(dǎo)通路細胞因子受體為跨膜糖蛋白，包含胞外區(qū)、跨膜區(qū)和胞漿區(qū)。包括型細胞因子受體家族、型細胞因子受體家族（干擾素受體家族）、型細胞因子受體家族（腫瘤壞死因子受體家族）等。型細胞因子受體家族又稱造血因子受體家族，包括部分白介素（interleukin，IL）、促紅細胞生成素受體(erythropoietin receptor，EPOR)、MPL、粒細胞集落刺激因子(Granulocyte colony-stimulating factor receptor ，G-CSFR)、粒-

5、巨噬細胞集落刺激因子（Granulocyte macrophage colony-stimulating factor receptor，GM-CSFR)、生長激素受體(growth hormone receptor ,GHR)、催乳素受體(prolactin receptor PRLR)等。與EPOR的胞外區(qū)的氨基酸序列有高度同源性。其成員為多亞單位受體。如EPOR、G-CSFR、MPL、PRLR、GHR等與配體結(jié)合后形成同源二聚體。而IL-3R、IL-5R、GM-CSFR等由不同亞單位構(gòu)成形成異源寡聚體。型細胞因子受體本身無酪氨酸激酶活性，與細胞因子結(jié)合后自身發(fā)生磷酸化并耦聯(lián)激活JAK酪氨

6、酸激酶，進一步激活下游信號分子如STAT等轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)基因表達1。3 型細胞因子受體與骨髓增殖性疾病研究已經(jīng)證實，JAK2突變體V617F是引起PV等cMPDs的主要致病因素，其與型細胞因子受體共表達，相互磷酸化，發(fā)揮其組成性激活活性，參與重要病理生理功能。某些細胞因子受體突變亦可以引起cMPDs發(fā)生，如MPLW515L/K。3.1 JAK2V617F與型細胞因子受體3.1.1 JAK2V617F與骨髓增殖性疾病JAK2基因位于第9號染色體，編碼1 132個氨基酸，為胞漿非受體型酪氨酸激酶。參與MPD中造血祖細胞高度敏感的生長因子的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程。抑制JAK2后可以阻斷MPD患者自發(fā)性內(nèi)源性紅

7、系集落（endogenous erythroid colony,EEC）的形成2。在PV患者的幼紅細胞中同時存在自發(fā)性STAT5的磷酸化3。因此，JAK2-STAT5通路對EEC和細胞因子的高敏感性起關(guān)鍵作用。2005年多個研究組報道了在cMPDs中發(fā)現(xiàn)了JAK2第12號外顯子的第1 849位核苷酸G-T突變，這種突變發(fā)生在JAK2基因的JH2區(qū)氨基酸密碼子617位，由于鳥嘌呤被胸腺嘧啶替代，導(dǎo)致纈氨酸被苯丙氨酸替代，即JAK2V617F。結(jié)構(gòu)域模型顯示617位纈氨酸被苯丙氨酸替代后，空間構(gòu)象發(fā)生改變，導(dǎo)致JH2區(qū)的抑制作用減弱，JAK2被持續(xù)性激活3-5。研究表明JAK2V617F的陽性率在

8、PV、ET、MF患者中分別為90%95%、50%70%、40%50%。此外，在一小部分慢性骨髓單核細胞性白血病(CMML)、骨髓增生異常綜合征(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發(fā)現(xiàn)在PV患者的造血干細胞（haemopoietic stem cell,HSCs）、髓系祖細胞(common myeloid progenitors,CMPs)、粒/巨噬細胞祖細胞(granulocyte/macrophage progenitors，GMPs)和巨核細胞/紅系祖細胞(megakaryocytic

9、/erythroid progenitors，MEPs)中均可檢測出JAK2V617F，提示PV起源于造血干細胞水平，累及髓系、紅系和巨核系7。臨床研究發(fā)現(xiàn)JAK2V617F陽性的患者病程明顯延長，出血、血栓、纖維化的并發(fā)癥發(fā)生率高，需用更多的細胞生長抑制劑治療8。3.1.2 JAK2V617F介導(dǎo)的MPD需要型細胞因子受體參與型細胞因子受體在JAK2V617F介導(dǎo)的cMPDs發(fā)病中起重要作用，只有兩者共同作用才能發(fā)揮其組成性激活活性。脫離型細胞因子受體，JAK2V617F不能完全發(fā)揮其生物活性。型細胞因子受體分為同源二聚體和異源二聚體。EPOR是一個同源二聚體。EPO與EPOR結(jié)合后，引起自

10、身空間構(gòu)象的改變，促進JAK2形成同源二聚體，繼而激活下游STAT5發(fā)揮轉(zhuǎn)錄因子活性，最終導(dǎo)致紅系祖細胞的增殖和分化。缺乏EPO/EPOR則引起紅系細胞在幼紅細胞水平發(fā)生凋亡1。其它型細胞因子受體如MPL、G-CSFR和PRLR等作用機制與EPOR類似。由于持續(xù)激活不同的型細胞因子受體，導(dǎo)致了不同類型的MPD發(fā)生，目前推測與紅細胞(EPOR)、巨核細胞(MPL)和粒細胞(G-CSFR)分化相關(guān)的細胞因子受體，分別在JAK2V617F介導(dǎo)的PV、ET和MF中起重要作用。上述細胞因子受體既可單獨介導(dǎo)某一類型MPD的發(fā)生，亦可聯(lián)合作用，形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，參與MPD的發(fā)病，如MPL的改變可出現(xiàn)在不同類型

11、MPD患者中。研究表明，同源型細胞因子受體對于JAK2V617F介導(dǎo)的造血細胞對細胞因子的非依賴性生長是必須的。EPOR失活性突變可以抑制EPO介導(dǎo)的JAK2-STAT5的激活作用，同時抑制JAK2V617F介導(dǎo)的細胞因子非依賴性轉(zhuǎn)化。Lu等研究發(fā)現(xiàn)，在EPOR陽性的Ba/F3細胞（Ba/F3-EPOR）中導(dǎo)入JAK2V617F后，細胞呈現(xiàn)EPO非依賴性生長及對EPO的敏感性增加，類似PV患者體內(nèi)的自發(fā)性紅系克隆形成。其它型細胞因子如MPL、G-CSFR或PRLR與JAK2V617F共表達在Ba/F3細胞后出現(xiàn)相似表現(xiàn)。而僅JAK2V617F陽性而無型細胞受體聯(lián)合表達或野生型JAK2與細胞因子

12、受體表達的Ba/F3細胞均未出現(xiàn)細胞因子非依賴性生長。表明JAK2V167F介導(dǎo)的細胞因子非依賴性生長需要型細胞因子受體的參與。即缺乏型細胞因子受體，JAK2V617F不能完全獨立介導(dǎo)其組成性激活作用9。反之JAK2V617F突變體亦促進了EPOR等細胞因子受體的表達，二者相互協(xié)作，共同導(dǎo)致了MPD的發(fā)生。在PV等髓系疾病中JAK2V617F突變的分子基礎(chǔ)是型細胞因子受體的表達，而對于淋系卻不能充分介導(dǎo)JAK2V617F的組成性激活作用9。因此JAK2V617F需要細胞因子受體作為橋梁，在信號傳導(dǎo)與激活中起重要作用。3.2 型細胞因子受體異常與骨髓增殖性疾病目前的研究表明，仍有半數(shù)左右的ET和

13、IMF不存在JAK2V617F，構(gòu)成了JAK2V617F陰性cMPDs，而后者同樣存在克隆性血細胞生成?？紤]到型細胞因子受體與JAK2密切相關(guān)，因此推測如果這些細胞因子受體發(fā)生突變，亦可激活JAK2V617F陰性MPD患者的JAK2激酶。先前研究發(fā)現(xiàn)家族性紅細胞增多癥和血小板增多癥患者中檢測出遺傳性的EPOR和MPL突變。新近研究發(fā)現(xiàn)在30%的PV、40的ET、67的IMF患者中存在MPL蛋白異常。具有純合性JAK2V617F的患者其MPL表達要低于雜合性突變患者，而雜合性突變者低于無突變者。同時研究發(fā)現(xiàn)，在MPD患者中，尤其是IMF中MPL蛋白均存在表達缺陷，并導(dǎo)致血小板的不完全糖基化10。

14、隨后多個研究組發(fā)現(xiàn)JAK2V617F陰性的IMF患者中MPL的跨膜區(qū)域存在一個激活突變： MPLW515L（色氨酸被亮氨酸替代）或MPLW515K（色氨酸被賴氨酸替代），前者發(fā)生率要高于后者，兩者突變率為6%-10%，而PV或其它髓系疾病中均未發(fā)現(xiàn)此突變，并且可與JAK2V617F共存。提示這些基因可能在MPD的發(fā)病機制中有功能上的互補。集落形成試驗表明有MPLW515L/K 或JAK2V617F突變的造血干祖細胞可分別向粒系或紅系增殖，這兩種突變發(fā)生在疾病早期，而前者發(fā)生于更早期的造血干細胞11。 表達MPLW515L的32D、UT-7和Ba/F3等細胞因子依賴性細胞株中，均表現(xiàn)出細胞因子非

15、依賴生長和對TPO的高敏感性，并且導(dǎo)致JAK2、STAT3、STAT5、MAP和PI3K等下游信號蛋白的組成性激活。表達MPLW515L的受體小鼠能夠出現(xiàn)類似于人類IMF的表型，包括網(wǎng)硬蛋白纖維化、巨核細胞增生、脾腫大和髓外造血，并出現(xiàn)了與JAK2V617F轉(zhuǎn)染小鼠的不同表現(xiàn)：表達MPLW515L受體小鼠發(fā)生顯著的血小板增多12。盡管目前對PV、ET和MF患者的分子病因?qū)W方面已經(jīng)有了重要進展，在對JAK2V617F、MPLW515L、MPLW515K等突變體空間構(gòu)型的認識會使我們對這些等位基因激活的作用機制有進一步的理解，而對無JAK2或MPL突變的MPD患者的遺傳學基礎(chǔ)目前尚不明確。我們推測

16、在受體-JAK-STAT信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中可能還有其它一些基因異常導(dǎo)致了MPD的發(fā)生。4 對BCR/ALB陰性cMPDs進一步分型及治療的展望隨著JAK2V617F及MPLW515L/K的發(fā)現(xiàn)，針對cMPDs的分型提出了新建議。部分學者研究后發(fā)現(xiàn)JAK2V617F陽性、臨床上被診斷為ET或IMF的患者可能是PV的變異型13。動物實驗表明JAK2V617F基因轉(zhuǎn)染給小鼠時可導(dǎo)致紅細胞上升為主，而轉(zhuǎn)染MPLW515L/K后則出現(xiàn)血小板增多，骨髓纖維化等類似于IMF演變過程12。這些研究發(fā)現(xiàn)將推動針對cMPDs最新分型的出現(xiàn)。因此，在不久的將來，MPD的診斷和分類很可能要被修改。隨著上述分子生物學標志的

17、發(fā)現(xiàn)，針對MPD高效的分子靶向藥物的研發(fā)及應(yīng)用，將為MPD的治療提高到一個新的水平。參考文獻1Rawlings JS, Rosler KM, Harrison DA. The JAK/STAT signaling pathway. J Cell Sci. 2004, 117: 1281-1283.2James C, Ugo V, Couedic JPL, et al. A unique clonal JAK2 mutation leading to constitutive signaling causes polycythaemia vera. Nature, 2005, 434 (7037

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