雍彥禮 何鑫宇 趙 齊 尚溪瀛 常亞娟 郭 瑋 李鶴然 孫 鳳△

1 同源合基因的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)

同源盒基因(Homeobox gene)是一組高度保守的脫氧核糖核酸(DNA)序列——由183個(gè)核苷酸組成，此序列能夠編譯一段較為保守的由61個(gè)氨基酸殘基構(gòu)成的螺旋-轉(zhuǎn)角-螺旋基序。同源盒基因編碼轉(zhuǎn)錄的蛋白質(zhì)產(chǎn)物是能夠與脫氧核糖核酸上的特定核苷酸序列結(jié)合的一種轉(zhuǎn)錄因子，通過(guò)與其他轉(zhuǎn)錄因子協(xié)同調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄作用以促進(jìn)造血細(xì)胞的增殖和分化。在人類(lèi)中，同源盒基因分為I類(lèi)同源盒基因(HOX基因)和Ⅱ類(lèi)同源盒基因(Non-HOX基因)。HOX基因目前研究提示存在39個(gè)基因，它們聚集在4條不同的染色體上(7p15,17q21.2,12q13,和2q31)，這些集群被分別命名:HOXA、HOXB、HOXC和HOXD。每個(gè)集群由13個(gè)旁系同源物組構(gòu)成，根據(jù)其序列相似性和在集群中的位置分配9～11個(gè)數(shù)字。Non-HOX基因又稱(chēng)非同源盒基因，它是不同的同源盒基因，具有較少的同源性，散落于細(xì)胞基因組中，如PAX、EMX、MSX、PMX1等。

2 同源盒基因與造血的關(guān)系

金淑清等[1]研究發(fā)現(xiàn)在同一染色體上的3'端的HOX基因會(huì)早于5'端的基因表達(dá)，位于3'端的HOX基因的表達(dá)主要影響細(xì)胞增殖和遷移，5'端的HOX基因則影響細(xì)胞的分化和凋亡。HOX基因能夠調(diào)控造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的增殖與分化，當(dāng)其在造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞內(nèi)表達(dá)異常時(shí)會(huì)導(dǎo)致其分化成熟障礙，造血能力減弱，嚴(yán)重則會(huì)發(fā)展為血液系統(tǒng)疾病。HOX基因在造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞中以譜系特異性和分化期受限的方式表達(dá)，HOXA基因主要在髓系細(xì)胞中表達(dá)，HOXB基因多在紅系細(xì)胞中表達(dá)，HOXC基因在淋巴細(xì)胞中普遍表達(dá)。HOXD基因與其他HOX基因簇相似，但在造血過(guò)程中并不表達(dá)。

HOXA集群基因主要調(diào)控髓系分化，Crooks等[2]研究發(fā)現(xiàn) HOXA5能夠平衡紅系和粒/單核祖細(xì)胞的分化程度，當(dāng)HOXA5在造血干細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)時(shí)紅系祖細(xì)胞占所有祖細(xì)胞的百分率減低，但總集落形成單位數(shù)量沒(méi)有減低。Fuller等[3]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)敲除人骨髓細(xì)胞的HOXA5會(huì)導(dǎo)致粒/單核細(xì)胞造血受到抑制，而紅系祖細(xì)胞數(shù)量增多。這些研究表明HOXA5的表達(dá)能夠促進(jìn)粒/單核祖細(xì)胞分化，而抑制紅系祖細(xì)胞，即調(diào)節(jié)紅系和粒/單核祖細(xì)胞的分化。HOXA6是一種調(diào)節(jié)造血細(xì)胞生長(zhǎng)和存活周期的重要基因，Dickson等[4]研究發(fā)現(xiàn) HOXA6直接參與了造血祖細(xì)胞發(fā)育的基本過(guò)程，能促進(jìn)造血細(xì)胞短期的增殖和長(zhǎng)期的自我更新。HOXA7能夠決定巨核系-紅系祖細(xì)胞(MEP)分化方向，使之向巨核系分化。So等[5]研究發(fā)現(xiàn)HOXA7是MEP分化所必需的，敲除HOXA7的小鼠會(huì)表現(xiàn)MEP數(shù)量減少，網(wǎng)織紅細(xì)胞增多和血小板計(jì)數(shù)減少。HOXA9具有調(diào)控造血干細(xì)胞的增殖，再繁殖以及調(diào)控髓系和淋巴系分化的能力，在被敲除HOXA9的小鼠中會(huì)觀察到血液中淋巴細(xì)胞明顯減少，共同淋巴祖細(xì)胞和淋巴前體細(xì)胞、普通髓系祖細(xì)胞和粒/單核細(xì)胞祖細(xì)胞計(jì)數(shù)、白細(xì)胞總數(shù)減少，并且當(dāng)HOXA9的表達(dá)缺失時(shí)會(huì)削弱造血干細(xì)胞的增殖和再繁殖能力[5-7]。HOXA10的表達(dá)局限在早期髓系祖細(xì)胞，決定著粒/單系祖細(xì)胞的分化，Buske等[8]研究發(fā)現(xiàn)HOXA10在人臍帶血和胎兒的肝臟CD34+細(xì)胞中的過(guò)度表達(dá)會(huì)導(dǎo)致原始細(xì)胞的大量產(chǎn)生，并伴隨著紅系分化的完全阻斷和B細(xì)胞發(fā)育的嚴(yán)重減退。這些發(fā)現(xiàn)提示HOXA10的表達(dá)調(diào)控對(duì)于防止造血干細(xì)胞的異常發(fā)育和分化至關(guān)重要。Xu等[9]研究發(fā)現(xiàn)HOXA7、HOXA9和HOXA11的表達(dá)程度和AML的預(yù)后存在相關(guān)性，當(dāng)HOXA7、HOXA9和HOXA11表達(dá)程度增加時(shí)，AML的預(yù)后往往會(huì)變差。

HOXB集群基因是紅系發(fā)育分化的主要調(diào)控分子之一。HOXB2在各系細(xì)胞中都有表達(dá)，對(duì)造血調(diào)控有重要作用。HOXB3可通過(guò)調(diào)控B和T淋巴細(xì)胞的分化造成髓系前體細(xì)胞增殖的延遲，研究提示在敲除HOXB3的小鼠骨髓中觀察到B淋巴細(xì)胞發(fā)育明顯受損[10，11]。Abramovich等[12]認(rèn)為HOXB4在小鼠和人骨髓細(xì)胞中的增強(qiáng)表達(dá)促進(jìn)了體內(nèi)造血干細(xì)胞(HSC)的自我更新，并且不破壞HSC的特異性分化?？扇苄灾亟M的HOXB4可以實(shí)現(xiàn)HSC的體外擴(kuò)增，并且經(jīng)過(guò)HOXB4體外擴(kuò)增的HSC具有保持其正常分化和長(zhǎng)期再分化的潛能，在接受HOXB4誘導(dǎo)的HSCs移植的大量小鼠中未檢測(cè)到血液學(xué)的異常。Fischbach等[13]發(fā)現(xiàn)在小鼠中HOXB6的過(guò)度表達(dá)可導(dǎo)致造血干細(xì)胞和髓系祖細(xì)胞增殖，但是抑制了紅細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的生成，同時(shí)HOXB6的上調(diào)常在急性髓系白血病中觀察到。Kappen[14]發(fā)現(xiàn)HOXB6基因的敲除會(huì)導(dǎo)致小鼠骨髓和胎肝細(xì)胞早期的紅系祖細(xì)胞增多。這些研究表示HOXB6能夠促進(jìn)原始細(xì)胞的增殖，但會(huì)抑制其分化。施翰等[15]研究發(fā)現(xiàn) HOXB6 基因在臍血淋巴系祖細(xì)胞中(體外)均有表達(dá)，與淋巴系造血呈現(xiàn)一定的相關(guān)性。冉伶[16]在人類(lèi)臍血造血干祖細(xì)胞向紅系祖細(xì)胞的分化過(guò)程中用三氧化二砷(AS2O3)進(jìn)行干擾，發(fā)現(xiàn) HOXB6調(diào)控紅系祖細(xì)胞的產(chǎn)生、增殖與存活，HOXB6基因在紅系中隨著時(shí)間延長(zhǎng)有逐漸增強(qiáng)的表達(dá)，提示HOXB6基因是紅系的主要基因之一，不僅對(duì)HSC的自我更新和維持至關(guān)重要，而且對(duì)調(diào)節(jié)淋巴系和髓系分化之間的平衡也是至關(guān)重要的。

HOXC基因是淋巴系統(tǒng)造血的主要調(diào)控基因，如HOXC4、HOXC5、HOXC6在B和T淋巴細(xì)胞均表達(dá)，且隨淋巴細(xì)胞的分化表達(dá)程度會(huì)提高，同時(shí)HOXC4也是早期調(diào)控造血的早期因子。盡管HOXC4存在于淋巴細(xì)胞系，但在非常早期的骨髓造血細(xì)胞中也有HOXC4的信息[17]。馮靜喬等[18]研究發(fā)現(xiàn)HOXC4、HOXC6基因在臍血淋巴系祖細(xì)胞中規(guī)律表達(dá)，HOXC4在人類(lèi)造血干細(xì)胞向淋巴系祖細(xì)胞的正常增殖分化過(guò)程中表達(dá)較HOXC6強(qiáng)烈。

3 同源盒基因與白血病和骨髓增生異常綜合征發(fā)病的研究

研究提示HOX基因?qū)τ谠煅{(diào)控和造血細(xì)胞的發(fā)育有重要作用，是造血干/祖細(xì)胞增殖分化的主要調(diào)控基因。HOX 基因在早期造血細(xì)胞分化和后期造血細(xì)胞的定向過(guò)程中發(fā)揮著特定的功能和作用，并通過(guò)調(diào)節(jié)其下游的靶基因來(lái)參與造血細(xì)胞的增殖和分化，造血細(xì)胞內(nèi)HOX基因的異常表達(dá)可導(dǎo)致多種血液系統(tǒng)疾病的發(fā)生[19-21]。

黃媚賢[22]研究提示HOXA集群基因的遺傳學(xué)改變及其與Non-HOX基因和其他融合基因共存，而使HOXA基因與DNA結(jié)合并開(kāi)始發(fā)揮調(diào)控作用，從而導(dǎo)致白血病。HOXA10基因可以調(diào)控造血細(xì)胞的發(fā)育，具有髓系特異性，黃穎[23]研究提示HOXA10基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)失衡可以導(dǎo)致髓系白血病的發(fā)生，與HOXA9、Pbx1、Meisl等共同影響白血病的進(jìn)程。王艷艷等[24]對(duì)HOXB3、HOXB4、HOXB6、MEIS1基因與AML患者CR率作了相關(guān)性分析,統(tǒng)計(jì)學(xué)分析表明，HOXB3、HOXB6、MEIS1基因的表達(dá)與標(biāo)準(zhǔn)方案(DA、MA、AT)化療后的CR率顯著相關(guān)，HOXB4基因與CR率無(wú)明顯相關(guān)關(guān)系。分析發(fā)現(xiàn)HOXB3、HOXB6、MEIS1基因表達(dá)陽(yáng)性的患者化療后CR率明顯低于基因表達(dá)陰性者，提示以上同源盒基因在AML發(fā)病中起一定的作用，HOXB3、HOXB6、MEI1基因的表達(dá)可作為評(píng)價(jià)AML病情預(yù)后的指標(biāo)之一。謝忻琰[25]研究提示在骨髓增生異常綜合征中可見(jiàn)HOX基因的異常表達(dá)及融合基因的形成，HOX基因異常甲基化和異常嵌合的NUP98-HOX參與了骨髓增生異常綜合征病情的發(fā)生和發(fā)展。

4 同源合基因與慢性再生障礙性貧血發(fā)病研究的預(yù)測(cè)

慢性再生障礙性貧血(Chronic aplastic anemia，CAA)是由多種病理機(jī)制導(dǎo)致的骨髓造血功能衰竭性疾病之一，其特點(diǎn)為全血細(xì)胞減少，以貧血、出血和感染及其相應(yīng)伴隨癥狀為主要臨床表現(xiàn)。CAA具有發(fā)病緩慢、病程遷延、纏綿難愈等特點(diǎn)，且部分CAA患者可因失治誤治，或因感染等情況發(fā)生而導(dǎo)致病情加重，進(jìn)展成為重型再障，危及患者生命，是血液系統(tǒng)的難治性疾病之一。CAA的發(fā)病機(jī)制之一的“種子學(xué)說(shuō)”指出CAA的患者存在造血干/祖細(xì)胞的缺陷，此缺陷可能先于疾病而存在，但是一直沒(méi)有被觸發(fā)，在某些條件下如：理化因素、生物影響或其他外部干預(yù)的刺激，通過(guò)此缺陷引起疾病的發(fā)生與進(jìn)展，但部分患者能夠通過(guò)機(jī)體的自我修復(fù)而代償，相對(duì)而言病情較輕。CD34細(xì)胞是造血干細(xì)胞的表面標(biāo)志物，而CD34+細(xì)胞則表明早期造血干/祖細(xì)胞的存在，可作為檢測(cè)原始細(xì)胞的標(biāo)志[26]，HOX基因與造血調(diào)控和造血干/祖細(xì)胞的分化密切相關(guān)。

中醫(yī)藥治療CAA具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，根據(jù)CAA的臨床特點(diǎn)將其歸屬于中醫(yī)學(xué)“虛勞”范疇，但虛勞涵蓋的范圍很廣泛，因此為了區(qū)分CAA和其他虛勞疾病，2008年國(guó)家中醫(yī)藥管理局重點(diǎn)專(zhuān)科血液病協(xié)作組專(zhuān)家們統(tǒng)一將其命名為“慢性髓勞病”，指出“腎虛髓枯”是本病病機(jī)關(guān)鍵之所在，腎陰虛、腎陽(yáng)虛和腎陰陽(yáng)兩虛的分型為治療慢性髓勞病提供了簡(jiǎn)明有效的分型標(biāo)準(zhǔn)[27，28]，且以補(bǔ)腎生血為主的治療方法及其獲得的臨床療效已得到血液界專(zhuān)家的認(rèn)可，為中醫(yī)藥治療慢性髓勞病的理論和臨床研究奠定了基礎(chǔ)，具有重要的指導(dǎo)作用。課題組以中醫(yī)學(xué)“腎藏精、精化血”理論為指導(dǎo)，認(rèn)為該理論與骨髓造血功能密切相關(guān)。其中“腎藏精”之“精”與造血干/祖細(xì)胞相近；“腎藏精”之“藏”與骨髓造血微環(huán)境 “龕”中基質(zhì)細(xì)胞黏附作用有關(guān)；“精化血”之“化”與骨髓造血免疫調(diào)控作用有關(guān)。課題組結(jié)合臨床實(shí)踐研制出補(bǔ)腎生血方藥補(bǔ)髓生血顆粒治療慢性髓勞病，臨床總有效率達(dá)80%左右，療效確切，通過(guò)相關(guān)研究提示補(bǔ)髓生血顆粒能夠刺激骨髓造血干/祖細(xì)胞的增殖和分化[29-31]。

綜上所述，CAA為骨髓造血功能衰竭性疾病，發(fā)病機(jī)制的“種子學(xué)說(shuō)”指出此病的發(fā)生與造血干/祖細(xì)胞缺陷相關(guān)，CD34+細(xì)胞是造血干/祖細(xì)胞的標(biāo)志，HOX基因與造血調(diào)控和造血干/祖細(xì)胞的分化密切相關(guān)。基于中醫(yī)學(xué)“腎藏精—生髓—化血”的理論，指出“腎虛髓枯”是CAA的主要病機(jī)，應(yīng)用補(bǔ)腎生血中藥治療，補(bǔ)腎生血中藥具有促進(jìn)造血干/祖細(xì)胞增殖和分化的作用，那么CAA的發(fā)病是否與HOX基因的異常表達(dá)有關(guān)，補(bǔ)腎生血中藥是否具有通過(guò)調(diào)控HOX基因表達(dá)以促進(jìn)造血干/祖細(xì)胞增殖和分化的作用機(jī)制，這將是課題組近期內(nèi)重要的研究?jī)?nèi)容，以此進(jìn)一步闡述CAA的“種子學(xué)說(shuō)”發(fā)病機(jī)制和豐富中醫(yī)學(xué)的“腎藏精”理論。