血小板生成素及受体MPL信号通路在髓系肿瘤中的研究进展

张益敏， 胡晓霞

海军军医大学附属长海医院血液科，中国人民解放军血液病研究所，上海 200433

20世纪90年代，研究者发现了一种病毒的原癌基因，称之为v-MPL。v-MPL参与骨髓增殖白血病病毒(myeloproliferative leukemia virus，MPLV)感染后造血祖细胞的转化。v-MPL的人类同系物c-MPL(或MPL)随后被克隆。作为造血生长因子受体，MPL由原癌基因MPL表达。MPL的主要配体为血小板生成素(thrombopoietin，TPO)[1]。生理情况下，MPL表达于CD34+细胞、巨核细胞和血小板，主要通过TPO/MPL信号通路发挥作用，参与巨核细胞的增殖、成熟及血小板的生成，以及调节造血干细胞(hematopoietic stem cell，HSC)的自我更新和分化[1]。

TPO在肝脏中表达最高，在肾脏、平滑肌等器官或组织中不同程度表达。TPO与靶细胞表面的MPL结合后，发生受体同源二聚化，激活JAK2和TYK2两种激酶(Janus kinase，JAK)。MPL的近膜区的2个保守元件box1和box2在JAK2激酶活化和信号转导c-myc基因转录中起重要作用[2]。受体活化后，多种胞内蛋白发生酪氨酸磷酸化。而STAT1、STAT3和STAT5的磷酸化是MPL信号通路激活的必要过程[2]。TPO信号转导途径还包括PI3K/Akt以及蛋白激酶C通路[2]。

多项研究发现，TPO及MPL的异常表达会导致下游一系列信号通路的异常，与多种髓系肿瘤的发生、发展和预后密切相关。TPO/MPL信号既是疾病的始动因素，也能继发于其他改变。此外，TPO/MPL能促使白血病干细胞休眠于骨髓龛中形成残留病灶。本文拟对TPO及受体MPL信号通路在髓系肿瘤中的研究进展进行综述，有望寻找到治疗髓系肿瘤的新靶点。

1 TPO/MPL信号通路与骨髓增殖性肿瘤

Pardanani等[3]对比了1 182例有骨髓增殖性肿瘤(myeloproliferative neoplasm，MPN)及其他髓系疾病的患者和64名健康人的基因组，结果在近5%和1%的骨髓纤维化伴髓样化生和原发性血小板增多症的患者中检出了MPL515位点突变。MPL功能缺失可减轻JAK2 V617F突变转基因小鼠MPN的严重程度，小鼠血小板增多、中性粒细胞增多、肿瘤干细胞增多及脾脏增大等一系列MPN表现均明显减轻，而TPO功能缺失仅能轻度减轻这些小鼠的MPN症状，说明MPL促进MPN转化的作用较TPO强[3]。针对MPL的抗体、小分子抑制剂等可能会阻止JAK2 V617F突变的患者向MPN发展[4]。MPL在由钙网蛋白(calreticulin，CALR)基因截短突变导致MPN的过程中也扮演重要角色[5]。回顾性研究表明，MPN 患者中JAK2 V617F与 MPL突变可同时存在[3,6]；MPL突变与真性红细胞增多症(polycythemia vera，PV)向原发性血小板增多症(essential thrombocythemia，ET)、原发性骨髓纤维化(primary myelofibrosis，PMF)的转化密切相关[7-8]。世界卫生组织将JAK2、MPL、CARL突变均纳入MPN诊断标准[9]，JAK2、MPL、CARL突变均阴性(“三阴性”，占10%～15%)患者的预后较差[10]。MPN的发生常涉及罕见的细胞因子受体、JAK/STAT 信号通路异常及表观遗传调节基因突变[11-12]。

2 TPO/MPL信号通路与急性髓细胞白血病

Corazza等[13]在56%(22/39)的急性髓细胞白血病(acute myeloid leukemia, AML)患者白血病细胞中检测到了MPL表达，在62%(37/60)的急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia，ALL)患者中也检测到MPL的表达；表达MPL的AML患者血浆中TPO浓度明显低于不表达MPL的AML和ALL患者，TPO水平较低与其和MPL结合后被清除有关。该结果表明，相较于ALL，AML与TPO/MPL信号通路可能的相关性更高。

2009年，Hussein等[14]在12例急性巨核细胞白血病患者中发现，3例伴有MPL基因W515L突变，同时合并21-三体或t(9；22)染色体异常，提示MPL基因突变可能与AML的发生相关。但目前尚未在AML患者中发现其他类型的MPL基因突变[15]。Beer等[16]认为，对于MPL基因突变相关的MPN患者，未予以细胞减灭治疗可能是导致其向AML转化的重要原因。同时，这类骨髓增殖性疾病向白血病转化还可能与有丝分裂染色体重组过程中发生的MPL等位基因缺失有关。MPL是引起AML发生的起始基因，还是继发于其他遗传学改变，进而导致了TPO/MPL信号通路改变进而促发AML，有待进一步研究。

2.1 TPO/MPL信号通路与急性髓细胞白血病中遗传学异常的关系 2005年，Heller等[17]在一个具有AML倾向的家族性血小板疾病家系中发现，RUNX1基因突变导致MPL低表达，引起患者血小板减少，其中约35%的患者进展为AML；MPL基因的启动子上存在多个可与RUNX1结合的结构域，提示RUNX1可能调控下游的MPL基因转录，GATA-1和Ets蛋白参与这一调控过程。研究[18]分离伴有t(8；21)染色体异常或RUNX1-RUNX1T1融合基因的AML患者脐带血中CD34+细胞后，发现其中Bcl-xl信号通路上调，该通路上调有利于CD34+细胞的存活和自我更新；进一步发现，这群细胞中MPL的表达水平与Bcl-xl正相关，提示在t(8；21)染色体异常的AML细胞中，融合基因产物RUNX1-RUNX1T1可能上调TPO/MPL信号通路，进而激活Bcl-xl，维持白血病细胞存活及自我更新，拮抗自身固有的p53基因诱导的凋亡作用，促进AML的发生和发展[18]。Pulikkan等[19]则在t(8；21)染色体异常的AML小鼠中发现，TPO/MPL信号通路通过激活下游的PI3K/AKT途径，促进白血病细胞增殖；将同时表达RUNX1-RUNX1T1和MPL的AML小鼠骨髓细胞移植至健康小鼠体内，用mTOR抑制剂雷帕霉素干预后，受体小鼠发展为AML的时间明显延迟，说明在t(8；21)染色体异常的AML细胞中，TPO/MPL信号通路通过激活下游的PI3K/AKT/mTOR途径致病。上述两项研究提示，t(8；21)染色体异常的AML病理过程中，TPO/MPL通路下游可能有多条平行的信号转导途径参与其中。

Nishikawa等[20]在异位病毒整合位点1(ectotropic viral integration site 1,EVI1)基因过表达的AML小鼠模型中发现，CD41+(一种巨核系分化的标志分子)的白血病细胞中MPL的表达显著高于CD41-的白血病细胞；外源性给予TPO能激活TPO/MPL信号通路，从而上调Bcl-xL途径，维持CD41+白血病细胞的存活和增殖。另外，2014年陈竺院士团队[21]将DNMT3A R882H突变基因移植到小鼠体内，移植模型模拟了DNMT3A突变对HSC的自我更新及髓系分化的调节作用。该研究显示，携带DNMT3A R882H基因突变的小鼠在12个月后进展为伴有血小板增多的慢性粒单核细胞白血病；RNA微阵列分析显示，模型小鼠HSC巨核系MPL上调，而DNMT3A-R882H提高了CDK1蛋白的表达水平，增强了细胞周期调控，导致白血病细胞增殖。另外，在1个489例的AML队列中，87例患者携带DNMT3A突变基因，且DNMT3A基因突变是这一队列预后的独立危险因素(携带者总体生存；风险比=1.59，95%置信区间1.15～2.21；P=0.005)[22]。值得注意的是，DNMT3A基因突变AML患者的血小板计数显著高于DNMT3A基因野生型的患者(71×109/Lvs44×109/L，P=0.014)[22]。这提示DNMT3A基因突变可能影响TPO/MPL信号通路，影响血小板生成和AML的发生及预后，其具体分子机制有待进一步研究。

近期，Gong等[23]将携带MLL-AF9融合基因的AML小鼠骨髓巨核细胞与TPO共培养，发现白血病细胞中的转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)基因上调，TGF-β的信号转导子SMAD3直接与EGR3结合并上调其表达，导致正常HSC的增殖缺陷而致病。同时，体外实验[24-25]证实，血小板与白血病原始细胞可以相互影响。AML细胞能促进血小板释放血小板生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)，活化血小板，而血小板可以直接或间接分泌PDGF、血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)等介质，进而黏附于白血病细胞。AML细胞通过表达的VEGF受体，与血小板分泌的VEGF结合而影响白血病细胞增殖[24-25]。

2.2 TPO/MPL信号通路与急性髓细胞白血病的转归的关系 Wetzler等[26]检测了45例新诊断AML患者骨髓原始细胞中MPL的mRNA表达情况，其中27例(60%)mRNA表达，MPL阳性患者的持续缓解时间明显短于MPL阴性患者(中位数，6个月vs17个月，P=0.008)。Trafalis等[27]的一项纳入108例中/高危初发AML的临床研究发现，初诊时血小板计数<25×109/L患者的预后显著优于血小板计数≥130×109/L的患者，前者CD34+白血病原始细胞MPL基因表达低于后者，进一步证实了TPO/MPL信号通路上调与AML不良预后有关。孔佩艳教授研究组[28]对68例AML患者的骨髓标本进行了研究，包括33例初治标本、24例缓解后标本、35例复发时标本，结果发现，初治AML患者化疗前骨髓TPO及MPL表达水平明显低于复发组而高于缓解后组，说明TPO及MPL高表达与AML的发生发展相关，且提示预后不良。Rauch等[29]还发现，表达于AML骨髓原始细胞上的MPL能清除血浆中的TPO，而TPO浓度降低影响正常造血功能，导致血小板和中性粒细胞减少，严重时导致AML患者死亡。本中心进行的一项回顾性研究纳入2009年至2017年的初发AML患者，按初诊时外周血中血小板计数分为高血小板组(>40×109/L)和低血小板组(≤40×109/L)，结果表明：中危(欧洲白血病网定义)组患者(174例)中，低血小板组的中位总体生存时间(67个月vs17个月，P=0.018)及中位无进展生存时间(49个月vs10个月，P=0.013)显著优于高血小板组。而流式动态检测骨髓微小残留病结果显示，接受1个疗程诱导化疗达骨髓形态学完全缓解的患者中，低血小板组中微小残留病灶阴性(骨髓原始细胞<0.1%)者占比高于高血小板组(91.9%vs22.9%，P<0.01)；对于接受1个疗程巩固化疗后达骨髓形态学完全缓解的患者，低血小板组中微小残留病灶阴性者占比同样高于高血小板组(94.9%vs17.5%，P<0.01)。上述结果说明初诊时外周血中血小板计数较高的患者预后较差，且缓解程度较低，易致AML复发。另有研究[23]表明，白血病干细胞龛与HSC龛相似，白血病细胞可休眠于骨髓龛中形成残留病灶，而能躲避化疗药物的杀伤，这可能是导致AML复发难治的重要原因。在动物实验中，阻断TPO/MPL信号通路能促进HSC从成骨细胞龛中移出，为移植后的供者源性干细胞提供可植入的“龛位”，进而提高HSC的植入率[30]。在临床HSC移植中采用这种方法能否提高HSC植入效率，从而提高生存获益，但有待进一步研究。

TPO/MPL信号通路与AML的发生、发展及预后密切相关。在治疗如免疫性血小板减少性紫癜及再生障碍性贫血等血小板减少性疾病时应用TPO受体激动剂艾曲泊帕，可能促使疾病向骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes，MDS)或AML转化。尽管目前循证医学尚未证实这一风险的存在[31]，但治疗前检测MDS及AML相关基因突变，识别携带高危转化风险的突变基因，从而避免接受TPO受体激动剂治疗仍十分重要[32]。但也有研究[33]发现，艾曲泊帕具有抗人白血病细胞的作用，提示TPO/MPL信号通路被激活可能与疾病状态有关。如何在病理状态下干预TPO/MPL信号通路，使其恢复正常生理作用，促进造血细胞的恢复，值得进一步研究。2012年，Roth等[34]通过体外及体内实验证实，艾曲泊帕能降低白血病细胞中的游离铁含量，使这些细胞的增殖减少(G1期阻滞)、而髓系分化增加，从而发挥抗白血病作用。这一重要发现提示，艾曲泊帕不仅对治疗AML中血小板减少有效，而且能抑制白血病细胞，降低患者因多次输血而导致的铁过载，但改善预后的临床价值有待在今后大样本的前瞻性研究中证实。最近，Nishimura等[35]报道了TPO/MPL信号通路在免疫治疗中的新进展，即在T细胞受体(T cell receptor，TCR)转基因的T细胞上，激活该信号通路能介导经典共刺激细胞免疫途径及细胞因子信号通路，同时形成更多免疫突触，进而发挥抗肿瘤作用，为AML的治疗提供了新思路。

3 总结与展望

自TPO及其受体MPL被发现的近30年来，从临床到基础的研究成果不断出现。TPO/MPL信号通路不仅影响正常的HSC、巨核祖细胞和血小板的生成，而且可导致多种髓系肿瘤的发生，导致其应用受到限制[36]。能否通过TPO/MPL通路，在疾病状态下阻断病理通路而上调生理功能，为治疗提供更多的理论依据，有待进一步研究。