慢性粒细胞白血病发病机制ppt课件.ppt

慢性粒细胞白血病发病机制 1 干细胞的定义和性质 如造血干细胞 干细胞特性是慢性粒细胞白血病干细胞的基本属性 CML干细胞来源于获得BCR ABL突变的造血干细胞 能够自我更新和保持惰性的CP 在这个阶段 CML干细胞和分化的CML细胞功能 形态和表型几乎没有区别 2 虽然自我更新的能力被认为是慢性粒细胞白血病干细胞的维持至关重要的 相关的机制和信号转导途径仍然不好定义 最近的研究表明 Wnt 连环蛋白信号是维持正常和CML干细胞必不可少的 Hedgehog Hh 信号已被证明为CML干细胞的扩增和维持是必要的 早幼粒细胞白血病蛋白 PML 在HSC维持中被证明起到关键作用 3 CML患者干细胞和祖细胞的表型与正常个体不同 例如 与正常祖细胞不同 血液循环大部分白血病的粒单核细胞集落形成单位 CFU GMS 表达高水平的黏附受体CD44和低水平L 选择素 白血病CD34 细胞过度表达多药耐药表型的P糖蛋白 4 许多抗凋亡蛋白是在CML中高表达 促进细胞耐药 静止期CD34 细胞表达过多Bcl 2 Bcl xl Mcl 1和XIAP 5 6 造血干细胞的细胞的特点是细胞表面表达ABC转运蛋白 特别是ABCB1 P 糖蛋白 和BCG2 BCR P 能泵出特异性药物 上面2种转运蛋白均在CPCML患者的原始细胞被发现与正常细胞相比过表达 在CPCML患者原始细胞和正常细胞相比Oct 1的表达减少 其是一种负责特定药物吸收的转运蛋白 包括伊马替尼 ABCB1 ABCG2的表达增加和Oct 1表达下降的组合可能造成CML祖细胞对治疗的反应差 7 花生四烯酸5 脂氧合酶基因 Alox15 15 LO 是近年来发现的一个由BCR ABL诱导的调节器 对伊马替尼无反应 其对CML干细胞功能很重要 在缺乏Alox15情况下 BCR ABL不能诱导小鼠形成CML 此外 Alox15的缺失通过影响细胞分裂和细胞凋损伤LSC的功能 导致LSCs最终耗尽 在人类慢性粒细胞白血病细胞和CD34 细胞 Alox15的敲除或抑制15 LO均能显著减少生存 Alox15的缺乏改变PTEN PI3K Akt和转录因子ICSBP这些已知的癌症发病介质的表达 8 最近的研究表明 FoxO因子是维持CML启动细胞的关键 FOXO的活性被BCR ABL1 AKT信号负调控 被TKI治疗和Pten正调控 但是 通过该FOXO3A介导自我更新和CML起始细胞的维持机制 目前仍不清楚 最近有研究确定了BCL6原癌基因作为在CML 起始细胞自我更新信号的FOXO下游的关键效应物 BCL6抑制CML细胞中Arf和p53 并且其是白血病起始和集落形成必需的 9 Notch信号是造血干细胞的自我更新和生存的关键 有研究对BCR ABL和Notch信号的关系及Notch的表达模式及其下游靶基因Hes1在慢性期CML患者以及和正常人的骨髓中 NBM CD34 干细胞和祖细胞进行了评估 发现在原始的CD34 Thy 亚型CMLCD34 细胞Notch1 Notch2和Hes1显著升高 提示Notch信号在慢性粒细胞白血病原始细胞的活性 数据表明 伊马替尼诱导的BCR ABL的抑制导致了显著Notch活性上调 同样 Notch的抑制导致BCR ABL过度活化 因此 确定了CMLNotch和BCR ABL之间的对立关系 10 TKI治疗CML干细胞能有效地抑制BCR ABL激酶活性 这表明额外的激酶依赖的机制有助于LSC存活 人骨髓间充质干细胞 MSCs 的共培养显著抑制TKI暴露下的CML干 祖细胞的细胞凋亡并且使其保存下来 维持其克隆形成能力和植入免疫缺陷小鼠的潜力 研究发现 N 钙粘蛋白受体在充间质干细胞介导的TKI治疗CML祖细胞保护中起着重要的作用 N 钙粘蛋白 介导的对间充质干细胞粘附和增加的细胞质N 钙粘蛋白 连环蛋白复合物的形成以及增强的 连环蛋白的核转位和转录活性相关 增加的外源性Wnt信号介导的 连环蛋白信号通路在MSC介导的TKI治疗CML祖细胞的保护中发挥了重要作用 11 其他最近的研究表明 肿瘤抑制基因PTEN在CML干细胞被bcr abl表达下调 PTEN缺失加速小鼠CML白血病发展 证明了PTEN在白血病中调节干细胞的关键作用 CD34 原始CML细胞的系统基因分析显示多个信号通路的激活 伴随DNA修复的减少 异常的黏附和归巢 以及激活的蛋白酶体蛋白信号通路 12 BCR ABL融合基因 CML原始细胞黏附 接触和锚定 缺陷使其摆脱了在正常情况下通过细胞因子信使从微环境细胞中接收的控制信号的控制 这些信号维持细胞的存活 死亡 细胞增殖和细胞分化的平衡 可能不依赖酪氨酸激酶的细胞骨架蛋白的异常磷酸化 被认为是引起CML细胞的整合功能紊乱的关键因素 13 14 正常的9号染色体中ABL基因位于q34和qter之间 22号染色体的BCR和SIS的基因位于q11和qter之间 图右为t 9 22 9号染色体的ABL被换位到22号染色体的M BCR序列 22号染色体的末端部分被转换到9号染色体长臂上 22q 就是Ph染色体 BCR 断裂点集群区域 C SIS 细胞病毒猿猴肉瘤病毒转化基因 IGL 免疫球蛋白轻链基因 15 9号染色体上ABL基因和22号染色体上的BCR基因突变是为慢性粒细胞白血病的发病关键V ABL是正常细胞ABL基因的同源病毒癌基因 该基因 v abl 可在体外培养中诱导细胞恶性转化 并在易感小鼠体内诱发白血病 16 17 上图显示的是正常的ABL和BCR基因BCR ABL融合基因 图中上半部分垂直箭头表明在ABL可能断点位置 注意上游紧随的ABL8604met基因位 BCR基因含有25个外显子 包括第一 e1 和第二 e2 外显子 三个断点簇区域的位置显示为 m BCR M BCR bcr 该图的下部显示BCR ABL信使RNA融合转录的结构 bcr断点导致BCR ABL转录带有e19a2连接点 在每一个发生断裂的基因处有相关的数字代表外显子位置 18 CML患者的细胞株的ABL的基因被重排并有扩增 细胞株和新鲜分离的慢性粒细胞白血病细胞均含有延长的8 kb的异常RNA转录单位 它由留在22号染色体的BCR基因的5 部分与从9号染色体易位来的基因ABL的3 部分融合产生的新的嵌合基因转录而来 这一融合mRNA翻译成一种独特的210kDa酪氨酸磷酸蛋白激酶 p210BCR ABL 与v abl蛋白产物作用相似 它可以对细胞蛋白酪氨酸残基产生磷酸化 19 ABL的位点含有至少两个等位基因 在正常细胞中 ABL原癌基因编码一分子量145000的酪氨酸激酶 其仅仅被痕量翻译 且在体外缺乏任何激酶活性 推测BCR ABL基因表达的融合产物通过嵌合酪氨酸蛋白激酶的酶活性调节异常而导致恶性转化 BCR ABL融合基因构建表明 BCR序列还可以激活微丝结合功能 酪氨酸激酶对肌动蛋白丝功能的修饰已经被认为是白血病发生过程中的一个步骤 20 22号染色体上的断点区DNA延伸段很短 约5至6kb 延伸的DNA的被称为断裂簇区 M BCR 这是个较长的断裂点簇基因BCR 三个主要的断 点簇区在22号染色体上各有特征 主要 M BCR 次要 m BCR 以及微 bc r 三种不同的断点分别产生P210 P190 P230融合蛋白 绝大多数CML患者BCR ABL融合基因编码p210kDa p210BCR ABL 的融合蛋白 其mRNA转录物有e14a2或e13a2融合连接方式 涉及易位时 e 表示BCR的外显子的和 a 表示ABL外显子位点 21 在大约50 的Ph染色体阳性的急性淋巴细胞白血病病例中 其BCR ABL转录为e1a2融合链接 它产生190kDa的 p190BCR ABL BCR ABL蛋白 几乎所有的CML病例确诊时编码p210BCR ABL 但也表达p190BCR ABL转录 这些双转录物的生物学和临床意义尚不明确 在未发现Ph染色体的病例中 BCR ABL可能仍然位于染色体9 隐匿的Ph染色体 BCR基因可以与富含Alu重复序列区域中复杂易位的11q13区带里的不同基因位点再结合 ETV6 ABL融合基因也已在BCR ABL阴性CML中发现 22 BCR ABL和信号转导 现在已经认为p210BCR ABL酪氨酸磷酸化激酶活性是人类费城染色体阳性白血病发生的起因 与主要定位于细胞核中的ABL蛋白不同 p210BCR ABL定位于细胞质中 因而更容易与各种分子发生相互作用 尤其是信号转导通路中的分子 作为癌蛋白 P210BCR ACL可结合20多个细胞蛋白和 或 使其磷酸化 磷脂酰肌醇3 激酶 PI3K 的一个亚单位结合p210BCR ABL 而BCR ACL依赖性细胞株和原代CML细胞的增殖需要这种相互作用 23 BCR ABL作用于促丝裂素原活化蛋白激酶 MAPK 引发的信号通路和相互作用是多重和复杂的 一种RAF编码的丝氨酸 苏氨酸激酶活性被p210BCR ABL调节 RAF表达下调既抑制CML细胞的BCR ABL依赖性生长 又抑制正常造血祖细胞的生长因子依赖性增殖 BCR ABL转化细胞的效率受一种衔接蛋白的影响 这种蛋白可将酪氨酸激酶信号传导至RAS 这一过程涉及生长因子受体结合蛋白2 GRB2 p210BCR ABL也激活RAS多重替代途径 BCR ABL可持续激活PI3K并生成肌醇脂 且通过下调诸如PTEN和SHIP1等多聚磷酸肌醇抑癌基因而使PI3K失调 24 在p190BCR ABL转基因小鼠的白血病组织中 Hef2也结合CRKL Hef2基因编码的蛋白可加速RAS编码的蛋白和神经纤维瘤蛋白的GTP水解 并参与整合素的信号通路 在造血细胞中 神经纤维瘤蛋白通过RAS负向调控粒细胞 单核细胞集落刺激因子 GM CSF 的信号转导 P62DOK 其酪氨酸处于持续磷酸化状态 并与p120RASGAP蛋白相联结 在c kit受体激活时发生快速酪氨酸磷酸化 也与ABL相关联 p210BCR ABL介导的转化也需要核因子 NF B的激活 p210BCR ABL的表达通过核转移引起NF B依赖性转录的激活 25 表达p210BCR ABL的细胞株也具有JAKS激酶 信号转导和转录激活因子 STATs 通常是STAT5 的持续活化 由BCR ABL急性转化的原代小鼠髓细胞中STAT5也被激活 p210BCR ABL使IL 3的 亚基 GM CSF受体和JAK2磷酸化 并与其免疫共沉淀 ABL和BCR都是GTP结合蛋白家族Rho228 229和生长因子结合蛋白GRB2的多功能调节蛋白 GRB2将酪氨酸激酶与RAS联系起来 并与BCR ABL和核苷酸交换因子Sos形成复合物 导致RAS激活 26 27 加速期 急变期的发病机制 虽然酪氨酸激酶抑制剂治疗显著延长了慢性期向加速期和原始细胞危象的发展 但这种转变的风险仍然存在 因为经BCR ABL酪氨酸激酶抑制剂处理的CML干细胞未发生凋亡 28 CML加速期的开始被认为出现在一个携带有BCR ABL融合基因的粒 单核祖细胞 由慢性期CML转变为加速期并进而转变为原始细胞危象 或直接由慢性期转变为原始细胞危象被认为至少经过以下7个分子过程 1 成熟停滞 2 基因组监视失败 3 不能进行充足的DNA修复 4 突变子表型出现 5 端粒缩短 6 肿瘤抑制因子功能缺失 7 未知因素 29 由慢性期转变为加速期过程的显著特点是BCR ABL表达的增加 而在mRNABCR ABL转录上调的基础上 出现其他细胞遗传学异常 这种情况大约出现在50 65 持续Ph染色体阳性的患者中 在原始细胞有淋巴细胞表型的CML急淋变中 约有50 的患者出现P16 ARF基因突变 约有20 的患者发生Rb基因的突变 在原始细胞具有粒细胞表型的CML急粒变中 大约25 的病例含有p53突变的细胞 通过敲除p53功能的转基因小鼠实验证实 p53功能的缺失具有促进人慢性期CML克隆转化的作用 作为p53基因家族的一员 p51 p63在CML慢性期并没有突变 但在急变期 约有8 的患者出现P51 P63的突变 30 大约65 的病人 除了有Ph染色体 还有其他细胞遗传学的异常 双Ph染色体 8号染色体三体和等臂染色体17p是最常见的继发性改变 异常的mRNA和蛋白质产物p210BCR ABL见于转化为急性白血病病人的骨髓和血细胞中 31 极少数的病例在转化后出现BCR ABL融合基因的缺失 mRNA的缺失以及具有酪氨酸激酶活性的P210表达的缺失 这些发现提示异常的蛋白激酶并不总在维持急性期阶段状态中发挥独特的作用 相反 患者对于伊马替尼的高反应率 尽管只是临时的 提示突变的BCR ABL产物通常在疾病的这一阶段发挥重要的作用 32 很多在急性转化患者细胞内检测出的分子改变可能有助于CML克隆恶性行为能力的增加 包括N RAS基因活化 p53基因重排 降钙素基因的高甲基化 以及ABL1基因的甲基化 一项研究报道了17 的原始细胞危象患者有p53基因突变 还有报道视网膜母细胞瘤1基因产物在CML细胞的表达缺失和有巨核细胞表型的急变相关 P16抑癌基因纯合子缺失与CML的淋系转化有关 11p13染色体的WT基因编码一个含锌指模块的转录因子 它只在转化为急变期的CML病人中出现 CML急变期中还出现EVI 1基因的过度表达 BCL 2 c Myc和其它的基因也与CML的演变有关 33 慢性期向急变期进展 增加的额外的遗传和表观遗传的变化