Изменения в представлении о патогенезе Ph-негативных миелопролиферативных заболеваний

Введение.

Хронические миелопролиферативные заболевания (ХМПЗ) – это группа клональных гематологических миелоидных расстройств, которые сопровождаются опухолевой трансформацией полипотентной стволовой клетки с последующей пролиферацией миелоидных клеток, длительно сохраняющих способность к дифференцировке.

Все заболевания этой группы обладают сходной клинико-гематологической картиной: практические бессимптомное начало; затем наблюдается увеличение селезенки, нарастают симптомы интоксикации; пролиферация всех трех ростков кроветворения ведет к гиперклеточности костного мозга и лейкоцитозу, эритроцитозу, тромбоцитозу периферической крови, выраженность которых зависит от нозологической формы и стадии ХМПЗ[1].

Самым изученным из ХМПЗ является хронический миелолейкоз (ХМЛ). Открытие специфической мутации – реципрокной транслокации между 9 и 22 хромосомой фактически ознаменовало новую эру в исследовании патогенеза опухолей: начались активные поиски генетических дефектов при самых разных онкологических заболеваниях. Однако долгое время патогенез остальных ХМПЗ оставался загадкой. К Рh-негативным ХМПЗ относят все формы этой группы за исключением ХМЛ. В связи с накоплением новых данных о механизмах развития онкогематологических заболеваний в 2008 году Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) была принята новая классификация опухолевых заболеваний системы крови [2,3]. Современная классификация (ВОЗ, 2008) миелоидных опухолей выглядит следующим образом (представлен фрагмент):

1. Миелопролиферативные опухоли:

1.1 ХМЛ, BCR-ABL1 (Рh)-позитивный;

1.2 истинная полицитемия (ИП);

1.3 эссенциальная тромбоцитемия (ЭТ);

1.4 первичный миелофиброз (ПМФ);

1.5 хронический нейтрофильный лейкоз;

1.6 хронический эозинофильный лейкоз неспецифицированный;

1.7 болезнь тучных клеток;

1.8 миелопролиферативные опухоли, неклассифицируемые.

2. Миелоидные и лимфоидные опухоли с эозинофилией и нарушениями (поломками) в следующих генах: PDGFRA, PDGFRB и FGFR1:

2.1 миелоидные опухоли, ассоциированные с реанжировкой гена PDGFRA;

2.2 миелоидные опухоли, ассоциированные с реанжировкой гена PDGFRB;

2.3 миелоидные опухоли, ассоциированные с реанжировкой гена FGFR1;

2. Миелодиспластический синдром/миелопролиферативная опухоль:

3.1 хронический миеломоноцитарный лейкоз

3.2 ювенильный миеломоноцитарный лейкоз

3.3 атипичный хронический миелолейкоз, BCR-ABL-негативный

3.4 миелодиспластический синдром/миелопролиферативная опухоль неклассифицируемые

4. Миелодиспластический синдром (МДС)

5. Острый миелобластный лейкоз

Современные представления о патогенезе истинной полицитемии, эссенциальной тромбоцитемии и первичного миелофиброза.

Более 50 лет со времени выделения в 1951 г. W. Dameshek группы ХМПЗ молекулярно-генетические изменения, лежащие в основе Ph-негативных ХМПЗ, оставались неизвестными. Только в 2005 году в результате усилий нескольких групп исследователей была открыта точечная мутация (Jak2V617F) в гене Янус-киназы-2 (Jak-2) [4,5,6].

Семейство Jak-киназ включает в себя 4 фермента: Jak1, Jak2, Jak3, Tyk2, имеющих сходное строение.

Семь гомологичных участков (JH) фермента включают в себя следующие домены:

1. JH1 – каталитически активный киназный домен;

2. JH2 – энзиматически неактивный псевдокиназный домен, осуществляет функцию ингибирования киназы;

3. SH2 (JH3 и JH4) домен

4. FERM (JH6 и JH7) домен, обеспечивает связывание Jak-киназы и трансмембранных цитокиновых рецепторов и регулирует киназную активность фермента.

Функция Янус-киназ заключается в том, что они являются промежуточным звеном между рецепторами на мембране клетки и сигнальными внутриклеточными молекулами. При взаимодействии с определенными рецепторами их лигандов (эритропоэтина, колониестимулирующих факторов, интерлейкинов и др.) происходит изменение конформации рецепторов таким образом, что снимается ингибирующее воздействие JH2-домена и происходит аутофосфорилирование Янус-киназ [7]. Далее активированная киназа фосфорилиует целый ряд белков (семейство STAT, фосфатидилинозитол-3-киназу АКТ, MAP-киназу), которые передают сигналы, направленные на выживание, активацию пролиферации и дифференцировки клеток-предшественников, к ядру [8].

При появлении соматической мутации, которая заключается в замене гуанина на тимин в положении 1849 экзона 14 на коротком плече хромосомы 9р24, что ведет к замене валина на фенилаланин в кодоне 617 полипептидной цепи Jak2, наблюдается постоянная активация Jak2 вне зависимости от связывания цитокинового рецептора со своим лигандом. Появляется эта мутация в гемопоэтических клетках–предшественниках [1]. Поскольку Jak2 все время фосфорилирует белки сигнальных путей, направленных на пролиферацию и дифференцировку клеток-предшественников, это ведет к увеличению числа клеток всех трех ростков кроветворения, что морфологически проявляется в виде гиперклеточности костного мозга.

При помощи современных молекулярно-генетических методов (аллель-специфическая полимеразная цепная реакция (ПЦР), пиросеквенирование, количественная ПЦР в реальном времени) удалось определить частоту встречаемости мутации Jak2V617F при различных ХМПЗ (см. табл. №1). Кроме данной мутации был обнаружены еще несколько других, обычно в коротком участке экзона 12 гена Jak2, которые нарушают пролиферацию и дифференцировку клеток-предшественников способом, близким к таковому при мутации Jak2V617F. Также были обнаружены мутации гена MPL, который кодирует рецептор к тромбопоэтину. Мутация W515L – замена в гене MPL триптофана на лейцин в положении 515. Мутация W515K – замена в гене MPL триптофана на лизин. Обе эти мутации выявляются у 5-11% пациентов с ПМФ и у 9% с эссенциальной тромбоцитемией без мутации Jak2V617F. При мутации MPL W515L сохраняется цитокинзависимый рост эритроидных колоний, но наблюдается гиперчувствительность к тромбопоэтину в клеточных линиях, что приводит к постоянной активации сигнальных путей JAK-STAT/ERK/Akt [9].

Таблица 1 [9].

Пока остается неясным, как одна мутация может быть основой для различных вариантов ХМПЗ. В настоящее время нельзя придти к заключению, являются ли ИП, ЭТ, ПМФ различными заболеваниями с разными признаками или же фазами одной болезни.

Существует гипотеза, что постепенное накопление мутации Jak2V617F (увеличение аллельной нагрузки) обуславливает переход от одного ХМПЗ к другому: при низком уровне мутантного аллеля (основная масса клеток гетерозиготны по Jak2V617F) развивается ЭТ; по мере нарастания числа клеток с мутацией, в том числе гомозиготных по ней, развивается ИП, а затем и ПМФ [10]. Однако наличие вариантов ИП, а уж тем более ПМФ и ЭТ, без мутации Jak2V617F ставит под сомнение эту гипотезу. С другой стороны существует ряд опытов на мышах: у трансгенных мышей при наличии низкого уровня экспрессии гена Jak2V617F, наблюдалось развитие заболевания, напоминающего ЭТ (тромбоцитоз, умеренный лейкоцитоз, без эритроцитоза); в другом эксперименте были получены мыши с повышенной эксперессией мутантного гена и у них развивалось заболевание сходное с ИП [11]. Вероятнее всего существует еще какое-то генетическое нарушение, лежащее в основе этих заболеваний. Предполагается, что существует клон клеток с пре-Jak2 мутацией, на основе которого возникает субклон клеток с Jak2-мутацией [11].

Безусловно, открытие выше указанных генетических нарушений при ХМПЗ, значительно улучшило наше понимание их развития, но осталось еще много неясного.

Современные представления о патогенезе редко встречающихся ХМПЗ.

Также в последние годы произошли значительные изменения в нашем понимании развития других Ph-негативных ХМПЗ (кроме ИП, ЭТ, ПМФ), в том числе тех, которые сопровождаются эозинофилией. Механизмы, лежащие в их основе, сходны с таковыми при ХМЛ в том, что образуется мутантная форма белка с постоянной тирозинкиназной активностью. В настоящее время довольно хорошо изучены мутации с участием генов, кодирующих рецепторы к тромбоцитарному фактору роста (PDGFRα и PDGFRβ). PDGFRα и PDGFRβ содержат тирозинкиназный домен и в норме активируются под действием тромбоцитарного фактора роста.

В 2003 году J. Cools с соавторами выделили новый химерный ген у значительной части больных с гиперэозинофильным синдромом [12]. Химерный ген формируется путем слияния гена PDGFRА и Fip1-подобного-1гена (Fip1L1) в результате интерстециальной делеции на длинном плече 4 хромосомы. Разрывы в области гена PDGFRА обычно локализуются на очень небольшом участке и всегда строго в экзоне12, а в гене Fip1L1 на довольно протяженном участке с 7-ого по 10-ый интрон. Новый химерный ген Fip1L1/PDGFRА кодирует образование химерного белка Fip1L1/PDGFRα, обладающего постоянной тирозинкиназной активностью. Образование гена Fip1L1/PDGFRα возможно при транслокации t(2;4)(p24;q12). Таким образом, была доказана клональность гиперэозниофильного синдрома у части больных, что вызвало пересмотр диагноза и данная патология получила название согласно классификации ВОЗ 2008 года миелоидной опухоли, ассоциированной с реанжировкой гена PDGFRA. Почему наблюдается только эозинофилия при данном типе мутации до конца неясно. Предполагают, что именно эозинофилы наиболее чувствительны к пролиферативному сигналу белка Fip1L1/PDGFRα. Выделение больных с данным вариантом мутации важно с точки зрения их терапии, поскольку химерный белок Fip1L1/PDGFRα блокируется иматинибом (ингибитор тирозинкиназ), и есть высокая вероятность достижения пациентами стойкой ремиссии [13].

В настоящее время имеется описание более 15 различных слитных генов с участием в их образовании гена PDGFRВ. Наиболее часто происходят транслокации с участием локуса 33 хромосомы 5. На хромосоме 5 располагаются гены, кодирующие цитокины, регулирующие эозинофилопоэз: интерлейкины 3, 5, гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор. Наиболее изученным является химерный ген ETV6- PDGFRВ, образующийся в результате транслокации t(5;12)(q33;p13), который кодирует химерный белок, обладающий тирозинкиназной активностью. Активность белка ETV6- PDGFRβ подавляется иматинибом, поэтому на сегодняшний день терапия первой линии для таких больных – это ингибиторы тирозинкиназ.

В 1992 году было описано ХМПЗ с эозинофилией и фиксированной хромосомной поломкой в локусе 8р11-12 с вовлечением гена рецептора 1 фактора роста фибробластов (FGFR1), который располагается именно на хромосоме 8 в локусах р11 и р12 и имеет 19 экзонов[14]. Партнерами гена FGFR1 при транслокациях могут быть различные гены, уже описано 7 генов, которые при слиянии с FGFR1 кодируют химерные белки с тирозинкиназной активностью. Наиболее изученной и часто встречающейся является транслокация t(8;13)(p11-12;q11-12) в результате которой образуется слитный ген ZNF198-FGFR1, кодирующий белок с постоянной тирозинкиназной активностью, вызывающей пролиферацию клеток через различные сигнальные пути, но главным образом через STAT5. Миелоидные опухоли, ассоциированные с реанжировкой гена FGFR1, плохо поддаются терапии в настоящее время: химерные белки с участием гена FGFR1 устойчивы к известными ингибиторам тирозинкиназ. При лечении используют полихимиотерапию, с помощью которой удается получить только частичный ответ или стабилизацию заболевания. Больные погибают в среднем через 1,5 года от начала заболевания. Однако открытие мутации, лежащей в основе данного заболевания, позволяет вести активный поиск таргетной терапии – ингибитора белка, кодируемого геном ZNF198-FGFR1 [13].

Заключение.

Открытия последних 10 лет привели к пересмотру классификации ХМПЗ, их диагностики и лечения. Если раньше диагностика Ph-негативных ХМПЗ во многом строилась на данных морфологического исследования биоптата костного мозга, то в настоящее время главенствующее положение заняли молекулярно-генетические методы. С 2008 года в основные диагностические критерии ИП, ЭТ, ПМФ был включен такой критерий как наличие мутации Jak2V617F. Для установления варианта клональных эозинофилий обязательно исследование реанжировок в области генов PDGFRA, PDGFRB и FGFR1. Возникает необходимость внедрения соответствующих лабораторных методов (ПЦР в реальном времени, FISH) в крупных клинико-диагностических центрах для правильной диагностики отдельных нозологических форм ХМПЗ.

Литература:

1. Гематология / Рукавицын О.А., Павлов А.Д., Морщакова Е.Ф., Демихов В.Г. и др.; рец. Клюжев В.М., Павлова И.П.; Под ред. Рукавицина О.А. – СПб.: ООО «Д.П.», 2007. – 912 с.

2. James W. Vardiman, Ju¨ergen Thiele, Daniel A. Arber, Richard D. Brunning, Michael J. Borowitz, Anna Porwit, Nancy Lee Harris, Michelle M. Le Beau, Eva Hellstro¨m-Lindberg, Ayalew Tefferi, and Clara D. Bloomfield The 2008 revision of theWorld Health Organization (WHO) classification of myeloid neoplasms and acute leukemia: rationale and important changes // Blood. 2009.V. 114. №5. p. 937-951.

3. Ayalew Tefferi, Juergen Thiele, and James W. Vardiman The 2008 World Health Organization Classification System for Myeloproliferative Neoplasms // Cancer. 2009. V.115. №9. p. 3842–3847.

4. James C., Ugo V., Le Couedic J.P., et al. A unique clonal JAK2 mutation leading to constitutive signalling causes polycythaemia vera. // Nature. 2005.V. 434. p. 1144-1148.

5. Baxter E.J., Scott L.M., Campbell P.J., et al. Acquired mutation of the tyrosine kinase JAK2 in human myeloproliferative disorders. // Lancet. 2005. V.365. p. 1054-1061.

6. Levine RL, Wadleigh M, Cools J, et al. Activating mutation in the tyrosine kinase JAK2 in polycythemia vera, essential thrombocythemia, and myeloid metaplasia with myelofibrosis // Cancer Cell. 2005 V.7. p. 387-397.

7. Saharinen P, Silvennoinen O. The pseudokinase domain is required for suppression of basal activity of Jak2 and Jak3 tyrosine kinases and for cytokine- inducible activation of signal transduction // J Biol Chem. 2002. V. 277. p. 47954-47963.

8. Parganas E, Wang D, Stravopodis D, et al. Jak2 is essential for signaling through a variety of cytokine receptors. // Cell. 1998. V.93. p. 385-395.

9. Соколова М.А. Современные представления о «классических» Ph-негативных хронических миелопролиферативных заболеваниях // Клиническая онкогематология. 2010. Т. 3. №3. с. 235-242.

10. Passamonti F, Rumi E. Clinical relevance of JAK2 (V617F) mutant allele burden. // Haematologica. 2009 V.94. №1. p. 7-10.

11. Ross L. Levine and D. Gary Gilliland Myeloproliferative disorders // Blood. 2008.V. 112. № 6. p. 2190-2198

12. Cools J., Deangelo D.J., Gotlib J. et al. A tirosine kinase created by fusion of the PDGFRA and FIP1L1 genes as a therapeutic target of imatinib in idiopathic hipereosinophilic syndrom. // N. Engl. J. Med. 2003. V. 348. p. 1201-1214.

13. Михайлова Н.Б., Афанасьев Б.В. Клональные эозинофилии // Клиническая онкогематология. 2009. Т. 2. №1. с. 1-10.

14. Rao P.N., CesarmanG., Coleman M. et al. Cytogenetic evidence for extramedullary blast crisis with t(8;13)(q11;p11) in chronic myelomonocytic leukemia. // Acta Hematol. 1992. V. 88. p. 201-203.