慢性粒细胞白血病病因

一、发病原因

1、离子辐射可以使CML发生率增高,在广岛和长崎原子弹爆炸后幸存者、接受脊椎放疗的强直性脊椎炎患者和接受放疗的宫颈癌患者中CML发病率与其他人群相比明显增高.

2、长期接触苯和接受化疗的各种肿瘤患者可导致CML发生,提示某些化学物质亦与CML发关.

3、CML患者HLA抗原CW3和CW4频率增高,表明其可能是CML的易感基因.

4、尽管有家族性CML的报道,但CML家族性聚集非常罕见,此外单合子双胞胎的其他成员CML发病无增高趋势,CML患者的父母及子女均无CML特征性Ph染色体,说明CML是一种获得性白血病.

二、发病机制

1.起源于造血干细胞 CML是一种起源于造血干细胞的获得性克隆性疾病,其主要证据有:

①CML慢性期可有红细胞,中性粒细胞,嗜酸/嗜碱粒细胞,单核细胞和血小板增多；

②CML患者的红系细胞,中性粒细胞,嗜酸/嗜碱粒细胞,巨噬细胞和巨核细胞均有Ph染色体；

③在G-6-PD杂合子女性CML患者中,红细胞,中性粒细胞,嗜酸/嗜碱粒细胞,单核细胞和血小板表达同一种G-6-PD同工酶,而成纤维细胞或其他体细胞则可检测到两种G-6-PD同工酶；

④每个被分析的细胞其9或22号染色体结构异常都一致；

⑤分子生物学研究22号染色体断裂点变异仅存在于不同CML患者,而在同一病人的不同细胞中其断裂点是一致的；

⑥应用X-连锁基因位点多态性及灭活式样分析亦证实了CML为单克隆造血.

2.祖细胞功能异常 相对成熟的髓系祖细胞存在有明显的细胞动力学异常,裂指数低,处于DNA合成期的细胞少,细胞周期延长,核浆发育不平衡,成熟粒细胞半衰期比正常粒细胞延长,采用3H自杀试验证实仅只有20%的CML集落处于DNA合成期,而正常人为40%,CML原粒,早幼粒细胞标记指数比正常人低,而中,晚幼粒细胞标记指数与正常对照相比无明显差别,造血祖细胞集落培养发现CML骨髓祖细胞与外周血祖细胞的增殖能力不同,骨髓CFU-GM和BFU-E数与正常对照相比通常增高,但亦可正常或减低,而外周血可升高至正常对照的100倍,Ph阳性CML病人骨髓细胞长期培养研究发现,经几周培养后在培养基中可检测到Ph阴性的祖细胞,现已证实这主要为CML造血祖细胞黏附功能异常所致.

3.分子病理学 1960年,Nowell和Hungerfor描述了CML相关的Ph染色体,这是首次发现的与一特异人类肿瘤相关的非随机染色体异常,1973年Rowley采用奎宁和姬姆萨染色技术首次证实CML中发现的Ph染色体(22q-异常)是t(9;22)(q34;q11)染色体易位所致,1982年在9q34断裂区克隆出了ABL基因,1983年证实位于q34的基因片段易位到22号染色体上与22q11断裂区一个称为BCR的基因形成BCR-ABL融合基因.

(1)ABL基因:原癌基因c-abl定位于q34,在物种发育过程中高度保守,编码在所有哺乳动物组织和各种类型细胞中均普遍表达的一个蛋白质,c-abl长约230kb,含有11个外显子,走向为5′端至着丝粒,该基因第一个外显子有两种形式,外显子1a和1b,因而有两种不同的c-abl mRNA,第一种称为1a-11,长6kb,包括外显子1a-11;另一种称为1b,自外显子1b开始,跨越外显子1a和第一个内含子,同外显子2-11相接,长为6kb,这两种ABL的RNA转录编码两种不同的分子量均为145000的ABL蛋白,DNA序列分析发现,c-abl属非受体蛋白-酪氨酸激酶家族,除激酶 片断外,该基因还有在信号传导蛋白的相互作用和调节中非常重要的SH2和SH3片断,c-abl的特征是有一个大的C末端非催化片断,该片断含有DNA和细胞骨架结合的重要序列和一个参与该传导信号的区域,正常的p145ABL穿梭于细胞核和胞浆之间,主要定位于细胞核,具有较低的酪氨酸激酶活性,p145ABL的活性和细胞内定位受连接细胞骨架与细胞外间质的整合素(integrins)调控,现有研究表明至少在纤维细胞,ABL激活需要细胞黏附,因此ABL可能通过将整合素信号传递至细胞核从而充当黏附和细胞周期信号之间的桥梁,参与细胞生长和分化控制.

(2)BCR基因:BCR基因定位于22q11,长130kb,有21个外显子,起始方向5′端至中心粒,有4.5kb和6.7kb两种不同的BCR mRNA转录方式,编码一分子量为160000的蛋白p160 BCR,该蛋白有激酶活性,p160 BCR之C末端与ras相关的GTP结合蛋白p21的GTP活性有关联.

(3)BCR-ABL基因:位于9q34的c-abl基因易位于22号染色体与位于22q11的bcr基因形成BCR-ABL融合基因,迄今CML患者中已发现有3个bcr断裂点丛集区,分别为M-bcr,m-bcr,u-bcl和6种BCR-ABL融合转录方式,与M-bcr相应的有b2a2,b3a2,b2a3,其编码蛋白为p210,与m-bcr相应的有ela2,其编码蛋白为p190,与u-bcr相应的有e19a2,其编码蛋白为p230.

小鼠模型体内已证实BCR-ABL可导致CML发生,BCR-ABL融合蛋白定位于细胞浆,具有极高的酪氨酸激酶活性,通过改变作为BCR-ABL催化底物的一些关键的调节蛋白磷酸化状况激活多种信号传导途径,如通过激活参与细胞增殖和分化调控的Ras信号途径,使祖细胞数量增多,干细胞池减少,干细胞成为增殖池的一部分,从而使未成熟粒细胞不断扩增,BCR-ABL作用的另一种机制是改变正常整合素功能,正常造血祖细胞黏附于细胞外基质,而黏附是由祖细胞细胞表面受体特别是整合素来介导的,BCR-ABL通过干扰β1整合素的功能导致CML细胞的细胞黏附功能缺陷,从而使未成熟细胞释放至外周血并迁移至髓外部位.

最近,CML发病机制研究又取得了进展:

①体外培养发现,BCR-ABL通过抑制凋亡而延长CML祖细胞的因子非依赖性生长时间；

②用反义寡核苷酸下调BCR-ABL表达后可能通过增加细胞对凋亡的敏感性从而抑制白血病细胞在小鼠体内生长,特别是减少CML病人早期祖细胞集落形成,降低CML样细胞系的细胞增殖；

③表达BCR-ABL的,转化的,因子非依赖性的,可致瘤的小鼠造血细胞通过上调bcl-2而增加对凋亡的敏感性,当bcl-2表达受抑后,BCR-ABL阳性细胞又变成了因子依赖性和非致瘤性,以上实验结果表明,BCR-ABL抑制细胞凋亡导致髓系细胞不断扩增是CML的又一发病机制.

(4)急变发生机制:细胞遗传学研究发现80%的AP或BP CML患者有继发性染色体异常,最常见的异常依次为+8,+Ph,i(17),+19,+21和-Y,急性粒细胞白血病变(急粒变)的患者中约80%有非随机性染色体异常,其染色体核型常表现为超二倍体,最常见的异常为+8,且+8常与其他染色体异常如i(17),+Ph,+19等同时出现,其次为+Ph,i(17)和-Y,急性淋巴细胞白血病变(急淋变)的患者约30%有继发性克隆性染色体异常,常为染色体丢失,从而表现为亚二倍体或结构异常,常见异常为+Ph和-Y,+8少见,i(17)尚未见报道,-7,14q+与急淋变特异相关,尽管有研究发现急变期CML有N-Ras基因突变和c-Myc基因表达增高,但其发生率极低,Rb基因在急变期CML患者亦极少有改变,Sill等发现p161NK4A基因的纯合子缺失与CML急淋变相关,CML急性变分子机制研究较多的还是p53基因,20%～30%的急粒变的患者存在有p53基因结构和表达的异常,CMLp53基因改变特征为:①主要改变是基因重排和突变;②主要见于急粒变,急淋变极少见;③p53突变常见于有17P-异常患者;④p53突变能导致CML的急粒变,最近,又有钙调素基因甲基化程度,端粒长度和端粒酶活性改变与CML急变关系的研究报道,但其意义尚待进一步阐明.