唐 源，蔡善君

(1.遵義醫(yī)科大學(xué) 研究生院，貴州 遵義 563099；2.遵義醫(yī)科大學(xué)，貴州 遵義 563099)

紅細(xì)胞增多癥是指單位容積血液中紅細(xì)胞數(shù)量及血紅蛋白量高于參考值。多次檢查成年男性紅細(xì)胞計(jì)數(shù)>6.0×1012/L，成年女性紅細(xì)胞計(jì)數(shù)>5.6×1012/L，即認(rèn)為絕對(duì)紅細(xì)胞增多，無(wú)需其他確定性檢查[1]。其發(fā)病幾率為0.4～1.6/10萬(wàn)人[2]。紅細(xì)胞增多癥可分為原發(fā)性與繼發(fā)性兩大類。原發(fā)性者又可以分為先天性和后天獲得性，后者通常即指真性紅細(xì)胞增多癥(Polycythaemia vera,PV)。原發(fā)性紅細(xì)胞增多癥是由影響紅系祖細(xì)胞的遺傳性或獲得性突變引起的，而繼發(fā)性紅細(xì)胞增多癥則是由例如促紅細(xì)胞生成素(EPO)的血清水平升高等外在因素引起的。原發(fā)性紅細(xì)胞增多癥可能是由于JAK2或EPOR基因缺陷所致。繼發(fā)性紅細(xì)胞增多癥可由后天條件引起，如與慢性阻塞性肺疾病相關(guān)的缺氧、從右向左的心肺分流術(shù)、暴露于高海拔地區(qū)或產(chǎn)生促紅細(xì)胞生成素的腫瘤[3]。近年來(lái)的研究表明JAK2基因突變導(dǎo)致JAK2持續(xù)活化，使酶活性增強(qiáng)，大于65%～67%的PV患者存在這一基因突變[4]。紅細(xì)胞增多癥的基因突變研究主要集中在JAK2基因突變。而在楚瓦什紅細(xì)胞增多癥(Chuvash polycythaemia vera，CP)的研究中發(fā)現(xiàn)該病與VHL基因中的c.598 C>T純合突變有關(guān)[5]。在國(guó)內(nèi)外近期的研究中也曾報(bào)道過(guò)一些其他VHL基因變異導(dǎo)致的紅細(xì)胞增多癥的病例。

1 VHL基因及其作用

VHL基因是位于3號(hào)染色體(3p25-26)短臂上的一個(gè)腫瘤抑制基因。參考人類基因突變數(shù)據(jù)庫(kù)，全球范圍內(nèi)有超過(guò)500種VHL基因突變。最常見(jiàn)的是錯(cuò)義突變(52%)，其次是移碼突變(13%)，無(wú)義突變(11%)，全基因缺失(10%)，剪接位點(diǎn)突變(7%)和框內(nèi)缺失/插入(6%)。VHL基因突變的熱點(diǎn)研究主要集中在錯(cuò)義突變上[6]。該基因由3個(gè)外顯子組成。其中1號(hào)外顯子占43.2%，2號(hào)外顯子占17%，3號(hào)外顯子占39.8%。VHL基因編碼全長(zhǎng)213個(gè)氨基酸的基因產(chǎn)物pVHL30，以及更短的基因產(chǎn)物pVHL19[7]，且該基因產(chǎn)物能調(diào)節(jié)缺氧誘導(dǎo)因子HIF的降解和功能[8]。VHL基因編碼的蛋白質(zhì)是E3泛素蛋白連接酶復(fù)合物的底物識(shí)別成分，參與氧感應(yīng)通路。在常氧條件下，它將HIF-1α和HIF-2α泛素化形式捕獲，并傳遞到E3泛素連接酶復(fù)合物中，觸發(fā)HIF的降解。當(dāng)缺氧條件下HIF-α亞基和VHL蛋白相互作用被破壞時(shí)，HIF羥基化過(guò)程阻滯，使VHL蛋白識(shí)別HIF的能力喪失，導(dǎo)致HIF聚集并轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，造成下游靶基因的轉(zhuǎn)錄改變，其中包括葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(SLC2A1)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)、轉(zhuǎn)鐵蛋白(TF)和促紅細(xì)胞生成素(EPO)[9-10]。

2 VHL與HIF

HIF信號(hào)通路幾乎存在于人體的每一個(gè)細(xì)胞中，它調(diào)控一系列下游基因，使人們能夠適應(yīng)缺氧的環(huán)境。HIF現(xiàn)在被認(rèn)為是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子，除了參與紅細(xì)胞生成外，還參與能量代謝和血管生成[11]。HIF最初被認(rèn)為是一種缺氧依賴性轉(zhuǎn)錄因子，人體中一共有三個(gè)HIF亞型：HIF-1α，HIF-2α和HIF-3α。HIF-1α與血管形成相關(guān)，調(diào)控下游基因VEGF、血小板衍生生長(zhǎng)因子(Platelet derived growth factor,PDGF)等；HIF-2α與紅細(xì)胞增多癥相關(guān)，調(diào)控下游基因EPO。EPO通過(guò)與EPO受體(Erythropoietin receptor,EPOR)結(jié)合激活JAK-STAT通路，誘導(dǎo)骨髓中紅細(xì)胞祖細(xì)胞的擴(kuò)增和成熟，從而使紅細(xì)胞數(shù)量增加[12]。在氧感應(yīng)通路中，脯氨酰羥化酶(PHDs)可羥基化修飾HIF-α，從而影響其與VHL蛋白結(jié)合。這種修飾因羥基化反應(yīng)利用分子氧作為底物，同時(shí)也受到缺氧條件的抑制，使得HIF-α水平對(duì)氧濃度的變化具有高度的敏感性[13]。

3 VHL基因與紅細(xì)胞增多癥

大量研究表明，除了在腫瘤中發(fā)揮作用外，VHL基因突變還被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致常染色體隱性遺傳疾病：紅細(xì)胞增多癥。這是一種以紅細(xì)胞計(jì)數(shù)升高為特征的慢性非癌癥狀態(tài)。VHL基因突變所致的罕見(jiàn)臨床表型：紅細(xì)胞增多癥，首次在俄羅斯楚瓦什共和國(guó)被描述，VHL基因純合子c.598C>T p.g Arg200Trp (R200W)突變導(dǎo)致了俄羅斯楚瓦什自治共和國(guó)的楚瓦什紅細(xì)胞增多癥[14]。隨后，H191D VHL基因突變被發(fā)現(xiàn)是克羅地亞特有的另一種紅細(xì)胞增多癥的原因。這些VHL基因突變介導(dǎo)的紅細(xì)胞增多癥有時(shí)被稱為3型VHL綜合癥[15]。以上2個(gè)VHL基因純合子突變都位于VHL基因C端結(jié)構(gòu)域第3外顯子的遠(yuǎn)端。有學(xué)者認(rèn)為，因?yàn)镴AK2是EPO/EPO受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)激活的關(guān)鍵組成部分，VHL基因第3外顯子39區(qū)的基因組結(jié)構(gòu)通過(guò)JAK2的過(guò)度激活而具有獨(dú)立于EPO的特異性促紅細(xì)胞生成作用[16]。隨后，Lanikova 等[17]通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)新的VHL基因第2外顯子純合子突變：P138L。這種突變不僅與EPO水平升高有關(guān)，而且與原發(fā)性紅細(xì)胞增多癥(即EPO超敏反應(yīng))的特征有關(guān)。

繼發(fā)性紅細(xì)胞增多癥也可能是先天性的，其影響血紅蛋白功能的基因突變可致病，例如Shomali W[18]等發(fā)現(xiàn)一個(gè)血紅蛋白β(HBB c.270T>G)基因突變的家族性紅細(xì)胞增多癥家系。先天性紅細(xì)胞增多癥的另一重要類型是影響HIF氧感應(yīng)通路或EPO基因本身，原發(fā)性紅細(xì)胞通常伴EPO水平減少，而繼發(fā)性紅細(xì)胞則常伴EPO水平升高[19]。

在具有VHL、PHD2和HIF-2α基因突變的散發(fā)患者和家系中出現(xiàn)的紅細(xì)胞增多癥中，許多學(xué)者對(duì)它們?cè)谌毖醺袘?yīng)途徑中的作用提供了重要的見(jiàn)解。楚瓦什紅細(xì)胞增多癥具有原發(fā)性和繼發(fā)性的雙重特征。Ang 等[20]的研究認(rèn)為，VHL基因突變特異性地降低了VHL對(duì)HIF-α的親和力，導(dǎo)致在非缺氧條件下泛素化率降低，進(jìn)而使促紅細(xì)胞生成素(EPO)和紅細(xì)胞增多?？梢?jiàn)，VHL基因突變通過(guò)影響HIF-α泛素化和降解速率來(lái)提高HIF活性。VHL基因突變調(diào)節(jié)HIF的氧感應(yīng)通路是楚瓦什紅細(xì)胞增多癥的一個(gè)可能原因，不僅影響促紅細(xì)胞生成素(EPO)的產(chǎn)生，而且在不同水平上調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成。Mallik等[21]對(duì)紅細(xì)胞增多癥的研究發(fā)現(xiàn)純合VHL c.598C>T是家族性紅細(xì)胞增多癥最常見(jiàn)的致病突變。最近，張偉等[22]的研究中發(fā)現(xiàn)相同位點(diǎn)的突變，進(jìn)一步闡明該VHL等位基因發(fā)生錯(cuò)義突變并純合突變，致缺氧途徑的失調(diào)，EPO水平增高，最終導(dǎo)致紅細(xì)胞增多癥的發(fā)生。更有學(xué)者[23]通過(guò)觀察30例紅細(xì)胞增多癥患者與健康人員VHL基因拷貝數(shù)和EPO變化，發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞增多癥患者VHL基因拷貝數(shù)顯著降低，EPO顯著增多，進(jìn)一步為紅細(xì)胞增多癥與VHL基因拷貝數(shù)和EPO相關(guān)提供依據(jù)。

有趣的是，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)EPO基因突變也可引起的紅細(xì)胞增多癥[3]。該EPO基因第2外顯子中ΔG單核苷酸缺失，可導(dǎo)致促紅細(xì)胞生成素(EPO)過(guò)量產(chǎn)生，致使紅細(xì)胞增多癥發(fā)生。VHL綜合癥患者EPO水平升高，無(wú)論是否表現(xiàn)為紅細(xì)胞增多癥，都可能參與各種VHL腫瘤的進(jìn)展[24]。許多紅細(xì)胞增多癥仍然沒(méi)有找到明確的病因，這表明可能有額外的基因和/或機(jī)制致病。對(duì)紅細(xì)胞增多癥的持續(xù)研究很可能會(huì)對(duì)氧如何調(diào)節(jié)紅細(xì)胞生成提供更多的見(jiàn)解。

4 結(jié)束語(yǔ)

氧感應(yīng)通路在VHL基因突變患者紅細(xì)胞增多癥發(fā)生中起重要作用。以上內(nèi)容為VHL基因突變導(dǎo)致腫瘤或紅細(xì)胞生成增加的臨床表型的異質(zhì)性提供了進(jìn)一步的證據(jù)。這些臨床表型差異的分子基礎(chǔ)目前還不夠完善，可能與其它修飾因子相互作用有關(guān)，也可能存在具有多種功能的因子，其原因有待進(jìn)一步研究。現(xiàn)今對(duì)VHL基因突變引起的獨(dú)特表型以及紅細(xì)胞增多癥的描述為VHL蛋白的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系分析奠定了一定基礎(chǔ)，并有助于加深我們對(duì)多細(xì)胞性疾病和缺氧感應(yīng)疾病的理解，也為VHL相關(guān)缺氧信號(hào)通路的診斷和研究開(kāi)辟了新的途徑。