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真性红细胞增多症的病因、发病机制和病理

病因和发病机制

克隆性:早期的X染色体失活、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶(G-6-PD)同工酶以及DNA甲基化研究都已经证实PV来源于单个造血祖细胞的克隆性转化。造成髓细胞克隆性扩增的突变事件也可能影响到了多能干细胞,因为已经发现少数B淋巴细胞也具有PV克隆。

PV祖细胞的异常体外应答:在体外培养体系中,如果没有外源性红细胞生成素(EPO)的存在,那么正常骨髓细胞就不能形成红细胞集落。相反的,PV祖细胞在没有外源性EPO的情况下也能形成红细胞集落,这种集落被称作自发的、不依赖于EPO的或内源性的红细胞集落(EEC)。EEC是PV的主要标记,也是区分PV和继发性红细胞增多症的重要手段。研究发现,PV祖细胞对EPO的体外异常应答并非依赖于EPO/EPO受体(EPO/EPOR)系统:首先,PV患者和正常患者的EPO受体数量和与EPO的结合亲和力相似;其次,EPOR基因蛋白编码序列没有发现存在基因突变;最后,利用抗EPOR和抗EPO的中和性抗体进行的阻断试验并不能消除EEC形成。

体外研究还发现了PV祖细胞对胰岛素样生长因子-1(IGF-1)的高敏感性,造成IGF-1受体磷酸化增加。高浓度的血浆胰岛素样生长因子结合蛋白-1 (IGFBP-1)可能解释PV祖细胞对IGF-1的高敏感性,因为IGFBP-1可以刺激IGF-1受体生成。

另外,研究还发现PV祖细胞还存在着对其他细胞因子(例如IL-3、GM-CSF和干细胞因子)的体外应答异常。综上结果表明,PV祖细胞体外应答异常可能是各种细胞因子下游的信号传导事件失调的结果。

酪氨酸磷酸酶活性:大量研究已经证实PV祖细胞具有异常的蛋白酪氨酸磷酸酶活性。例如当正常红系祖细胞和蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂正钒酸盐(orthovanadate)共培养后,会出现红系集落数目和酪氨酸磷酸化增强,而这些改变在PV红细胞祖细胞中并没有出现。另外,PV红系祖细胞的蛋白酪氨酸磷酸酶活性比正常细胞高出3倍。

基因转录失调:在比较正常对象和PV患者的早期CD34+造血祖细胞时,发现了大量基因的转录失调(包括上调或下调)。这种基因表达失衡可以解释PV患者的一些异常表现包括血小板功能异常、中性粒细胞和单核细胞的氧化应答异常、巨核细胞的血小板源性生长因子mRNA水平增加、经血小板血栓素A2受体的信号传导缺陷以及血清IGFBP-1浓度增加等。

JAK2突变:酪氨酸激酶Janus激酶2(JAK2)位于9号染色体短臂上,一些研究已经显示JAK/ STAT信号传导途径在细胞增殖和信号存活特别是红细胞生成的EPO/EPOR信号传导方面起着重要作用。例如,由于缺乏有效的红细胞生成,JAK2缺陷小鼠是胚胎致死性的。另外,JAK2-/-胎肝髓系祖细胞不能对一些造血生长因子包括EPO产生应答。有报道显示,编码与JAK2酪氨酸激酶结构域持续激活相关的致癌性嵌合蛋白的JAK2突变与一些TALL、B-ALL和不典型CML病例相关。这些结果都表明JAK2具有致癌能力。

特异性JAK2突变的发现是至今为止PV发病机制研究中最为重要的发现。2004年首次报道了PV中异常的JAK2信号传导。2005年5个独立的研究先后发现大部分PV患者都存在单核苷酸的JAK2体突变。位于JAK2基因外显子14上的第1849位的鸟嘌呤突变为胞嘧啶,使得位于JH2假激酶区的第617位的缬氨酸被苯丙氨酸所取代(V617F)。由于JH2假激酶区负性地调节激酶区活性,预计该V617F突变通过阻断JAK2的JH2抑制性调节使得酪氨酸激酶活性发生失调,以容许所述激酶具有持续的酪氨酸磷酸化活性。因此,在完全没有或者微量造血生长因子的条件下,突变的JAK2也可以与受体结合,募集并磷酸化STAT。JAK2V617F突变对于体外培养中PV祖细胞对EPO的高敏感性以及EEC形成都是必需的。转基因动物研究提供了JAK2突变与PV表型之间的最为直接的证据。例如,当小鼠骨髓细胞表达逆转录病毒转导的突变基因时,被移植小鼠表现出与PV非常相似的临床表型。研究发现,95%~97%的PV患者存在JAK2V617F突变,23%~75%的ET以及43%~57%的PMF患者也存在JAK2V617F突变。另外,还有少数(不足5%)骨髓增生异常综合征以及慢性髓单核细胞白血病患者也存在这个突变。

在一项研究中,在JAK2V617F突变阴性的PV中还发现存在JAK2外显子12上的4种其他突变。当将所述突变转导到BaF3/EPOR细胞内时,所有4个外显子12突变都能造成生长因子高敏感性以及激活与红细胞生成信号传导相关的生化途径。

病理

PV主要累及骨髓、肝、脾。PV具有不同于其他MPD的独特的病理学,其可以分成两个阶段:增殖期和增殖后期。

骨髓增生极度活跃是增殖期PV骨髓改变的主要特征。红系、粒系和巨核系细胞增殖都十分活跃,其中以大量红系前体细胞和巨核细胞增生最为明显。红系、粒系增生的细胞形态基本正常,原始粒细胞比例并不高。增生的巨核细胞常呈簇状贴近血窦和骨小梁,形态呈多形性,核分叶增多,无发育异常表现。95%的骨髓涂片可显示可染铁缺乏。在PV增殖期,脾、肝的主要表现为充血,髓外造血轻微或没有。

在增殖后期,最为常见的特点是骨髓纤维化和髓外造血,外周血可以见到幼稚粒细胞、红细胞和泪滴样红细胞。骨髓中网状纤维和胶原纤维增生明显。骨髓增生程度不一,以增生低下为常见。成簇的巨核细胞核染色质丰富、核异形明显。粒系、红系细胞减少,扩张的血窦内可见粒、红系细胞和巨核细胞。也可伴骨髓硬化。脾窦内充有粒细胞、红细胞和巨核细胞。骨髓和外周血都可见幼稚细胞增多。

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