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急性髓细胞白血病的发病机制

2022.6.21

  1.染色体异常 AML的染色体异常,像急性淋巴细胞白血病一样,可分为2大类:①染色体结构异常,如染色体结构中某一部分缺失(del)、重复(dup)、倒位(inv),或两个染色体中的某一结构(基因)断裂,相互易位(t),形成融合基因;②染色体数量的改变,如某一染色体的长臂或短臂缺失(-p,-q),或增加( p, q)。

  2.染色体及基因异常与AML分子发病机制的联系 大多数AML是由于获得性造血干细胞或祖细胞的基因突变所致,只有极少数是遗传或家族性的。造血干、祖细胞基因突变,多数原因不明。已知的原因有放射线接触,某些化学物质的作用,尤其是化疗药物如烷化剂,拓扑异构酶Ⅱ抑制剂(如足叶乙甙)等。由于治疗所引起的AML称为t-AML,近年来报道增多。少数AML的发病机制是由于基因突变加快、DNA修复缺陷、DNA复制错误所致。

  基因的突变可表现为染色体的异常,本质是基因组的某一核苷酸序列发生断裂或突变。

  (1)融合基因:在表1中所列举的染色体异常及其累及的基因中,与AML发病机制研究得较多和了解得比较清楚的基因及其融合基因有以下3种。

  ①第11号染色体的q23:累及的基因名为MLL(髓-淋白血病基因)。MLL正常表达于脾、肝、肺、心、脑、T及B淋巴细胞。由于它与果蝇的trithorax蛋白有同源性,故又称为HTRX或HRX基因。通过基因相互易位而与MLL融合的基因不下30个。正常时MLL是一种转录因子。在AML中,MLL与其配对的基因融合,有的已经克隆。融合基因使MLL的正常基因转录调节发生障碍,可能是引起AML及其表型(常见M4、M5型)特点的机制。

  ②第21号染色体q22:涉及的基因名为AML1。AML1正常表达在造血细胞。它是核心结合蛋白(CBL)的亚单位,通过一个名为rhd(runt同源区域)与CBFα形成一种复合物,后者有利于CBF结合在DNA上。AMLl-CBF复合物是一种转录因子,与共激活因子ATEF/CREB及P300/CBP以及DNA结合蛋白LEF-1及其接头的蛋白ALY一起,形成复合转录因子,调节IL-3、髓过氧化物酶、T细胞受体、GM-CSF受体(CSF-1R)。这些受体通过AML1结合在DNA上,正常时起转录激活作用。若与Groucho或Ear-2蛋白结合,则起转录抑制作用。在正常情况下,ETO表达于大脑中的某些细胞、CD34 造血祖细胞。在t(8;21)(q22;q22)中,AML1与ETO结合形成融合基因。ETO募集核的共抑制物Sin3A、N-CoR以及与它们结合的组蛋白去乙酰化酶(HDAC),抑制AML1的转录激活作用。这一AML1-ETO与核抑制物的复合物,不仅能抑制AML-l的正常功能,而且也抑制ETO的功能,因而扰乱AML-1的转录调节作用,这可能是M2b型AML的发病机制。

  ③维A酸受体α(RARα)及早幼粒细胞白血病(PML)基因。

  (2)非融合基因:

  ①p53基因:p53基因定位于人染色体17p13.1,编码53kD的蛋白。人P53蛋白由393个氨基酸组成,含有4个功能区。野生型P53蛋白是核内的一种磷酸化蛋白,作为转录因子可与特异的DNA序列相结合,一定的外界刺激如DNA损伤、应激等可引起胞内p53蛋白水平升高,激活一系列下游靶基因的转录,抑制细胞周期的进行或诱导凋亡。目前已知的靶基因至少有7个。p53基因抑癌功能丧失是恶性肿瘤最常见的现象之一。在血液恶性肿瘤中,p53基因失活与CML急变的关系受到重视。最近有研究者发现CML中p53基因的结构和表达异常,等位基因缺失重组,或点突变,约见于25%的CML急变患者。

  ②nm23基因:nm23基因存在nm23-H1和nm23-H2两种亚型,位于人类染色体17q21.3相距4kb。均含有5个外显子。两种亚型位于外显子-内含子连接区的大部分切割位点是一致的。nm23基因编码一个17kD蛋白。两种基因亚型编码的蛋白质分别与核苷二磷酸激酶(nucleosi dediphos phate kinase,NDPK)的A、B亚单位相对应,NDPK影响细胞的发育、增殖、分化及运行调节。而nm23-H1和nm23-H2的一个等位基因失活可能导致NDPK A、B亚单位比例的失衡,引起细胞活动的改变,促进肿瘤的浸润及转移过程。nm23基因在一些肿瘤中表达下降与高转移潜力有关,在血液病中则作为一种分化抑制因子基因参与疾病的发生、发展过程。但人们尚未确切阐明nm23基因如何参与白血病的发生。促进白血病细胞的增殖和对细胞分化的调控作用。

  ③BCL-2:BCL-2是控制细胞凋亡基因家族中的一员。定位于人类染色体18q21.3,由3个外显子组成,编码229个氨基酸组成的膜蛋白,具有抗凋亡作用, BCL-2可与BAX形成异二聚体,BCL-2/BAX比率是影响细胞凋亡的关键,若BCL-2表达高,则抑制细胞凋亡,反之,若BAX表达高,则促进细胞凋亡。体外实验显示,BCL-2表达增高能使白血病细胞抵抗糖皮质激素、VP-16、柔红霉素、米托蒽醌等药物所诱导的凋亡。同时研究者发现,BCL-2高表达明显延长白血病细胞生存时间,抑制或阻断多种因素包括p53、c-myc、化疗药物、撤除生长因子等所触发的细胞凋亡。另外,BCL-2家族与白血病耐药有关,高表达BCL-2的白血病细胞对化疗药物不敏感、预后差。

  ④p16:p16基因是重要的抑癌基因,位于染色体7p21,编码16kD蛋白,又名多肿瘤抑制基因。p16蛋白抑制细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)4和6,是细胞G1/S期转换的关键调控基因。Hebert等报道p16基因缺失、突变在急性T淋巴细胞白血病(T-ALL)检出率最高,达22/24,而在前B细胞白血病p16基因缺失检出率为11/53。但在AML中批p16基因缺失、结构改变等异常少见,提示在造血系统恶性肿瘤的发生和演变中。p16具有不同的作用。

  ⑤WT-1:WT-l基因与肾母细胞瘤(Wilm’s tumor,WT)相关。有实验证实,WT-l是人早期生长反应基因(EGRl)的功能拮抗蛋白,WT-l表达限于肾脏和泌尿生殖系统前体细胞,可能通过阻滞ERGl的促增殖作用,间接促进细胞分化而起抑癌作用。WT-l基因与血液系统恶性肿瘤的关系不甚清楚,但发现白血病细胞常表达WT-l。

  ⑥其他基因:FMS编码CSFI受体,其突变及等位基因缺失,可能在某些白血病的发病中具有重要作用,如FMS突变在M5型AML中发生率高。ras基因突变在AML中的发生率可达30%。抑癌基因RB基因失活在各型白血病的发生率为10%~30%左右。但上述各种单基因异常与AML的发病分子机制之间的关系尚待进一步阐明。

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