Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. Lịch sử xếp loại bệnh tăng sinh tủy ác tính Năm 1951, William Dameshek (1900-1969), khi đó là tổng biên tập đầu tiên của tạp chí Blood, giới thiệu thuật ngữ “rối loạn tăng sinh tủy” (Myeloproliferative disorders) để chỉ một nhóm gồm các bệnh: đa hồng cầu nguyên phát (PV), tăng tiểu cầu tiên phát (ET), xơ tủy nguyên phát (PMF) và lơ xê mi kinh dòng bạch cầu hạt (CML). Đề xuất của ông dựa trên sự giống nhau về đặc điểm lâm sàng của những bệnh này và giả thuyết có sự tăng sinh chung của các tế bào trong tủy xương do một số tác nhân kích thích chưa được biết đến, có thể là nguyên nhân gây bệnh. Năm 1960 ghi nhận một sự kiện quan trọng là Nowel và Hunggerfort phát hiện ra sự bất thường của nhiễm sắc thể nhóm G trên các bệnh nhân CML, đặt tên là nhiễm sắc thể (NST) Philadelphia, viết tắt là NST Ph.
Sự kiện này đã tách ba bệnh còn lại vào nhóm bệnh tăng sinh tủy ác tính không có NST Ph (Ph – negative myeloproliferative neoplasms)5. Bảng xếp loại các bệnh tăng sinh tủy ác tính lần đầu tiên được ủy ban xếp loại các bệnh máu ác tính của WHO công bố năm 2001 với nỗ lực của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Theo hệ thống xếp loại này, ngoài bốn bệnh kinh điển: CML, PV, ET và PMF, WHO còn bổ sung thêm một số bệnh hiếm gặp hơn là: LXM kinh dòng bạch cầu hạt trung tính (chronic neutrophilic leukemia – CNL), LXM kinh dòng bạch cầu ưa acid/hội chứng tăng bạch cầu ưa acid (chronic eosinophilic leukemia/eosinophilic syndrom – CEL/HES) và bệnh tăng sinh tủy ác tính chưa xếp loại được6. Trong số bốn bệnh MPN kinh 4 điển, chỉ có CML là đặc trưng về mặt di truyền bởi chuyển đoạn tương hỗ giữa nhiễm sắc thể số 9 và 22, tạo ra nhiễm sắc thể Ph trong 95% các trường hợp.
Trong khi đó, bất thường di truyền tế bào được ghi nhận ở khoảng 30% các bệnh nhân PMF tại thời điểm chẩn đoán và rất hiếm gặp ở bệnh nhân ET (chỉ khoảng 5%), không có bất thường di truyền tế bào đặc hiệu nào liên quan đến các bệnh MPN khác ngoài CML7. Năm 2005, sự khám phá ra đột biến gen JAK2 V617F được coi là có ý nghĩa quan trọng nhất trong suốt 30 năm nghiên cứu các bệnh MPN. Đột biến này được tìm thấy ở hầu hết bệnh nhân PV, khoảng 50% bệnh nhân ET và PMF, đã điều chỉnh các tiêu chí chẩn đoán nhóm bệnh MPN kinh điển8. Nhờ những hiểu biết mới về cơ chế bệnh sinh, xếp loại bệnh MPN của WHO năm 2008 như sau2: Bảng 1.1: Xếp loại bệnh tăng sinh tủy ác tính theo WHO – 2008 1.
Lơ xê mi kinh dòng bạch cầu hạt có BCR/ABL1 (+) 2. Đa hồng cầu nguyên phát 3. Tăng tiểu cầu tiên phát 4. Xơ tủy nguyên phát 5.
Lơ xê mi kinh bạch cầu hạt trung tính 6. Lơ xê mi kinh bạch cầu hạt ưa acid 7. Tăng tế bào mast toàn thể 8. Bệnh tăng sinh tủy ác tính chưa xếp loại 5 1.
Cơ sở di truyền và sinh học phân tử của bệnh tăng sinh tủy ác tính Tất cả các thể bệnh MPN phát sinh từ việc đột biến một tế bào gốc sinh máu, làm tăng sinh đơn dòng và tạo ra hầu như tất cả các tế bào dòng tủy, tế bào lympho B và tế bào diệt tự nhiên (nature killer – NK). Sự tăng sinh đơn dòng của tế bào gốc sinh máu đột biến trong MPN có thể là tăng sinh một hoặc nhiều dòng tế bào máu. Chúng ta có thể thấy, PV không chỉ tăng quá mức dòng hồng cầu mà còn liên quan đến tăng sinh cả dòng bạch cầu hạt và mẫu tiểu cầu. ET được đặc trưng bởi sự gia tăng số lượng tiểu cầu do mẫu tiểu cầu tăng sinh mạnh, trong khi PMF là một bệnh lý đa dạng cả về đặc điểm lâm sàng lẫn sinh học, được xác định bởi sự hiện diện của xơ hóa tủy xương (tăng quá mức sợi collagen) và tăng sinh mẫu tiểu cầu9.
Tăng sinh các tế bào máu trong PMF ban đầu khu trú trong tủy xương và sau đó mở rộng đến các vị trí ngoài tủy (sinh máu ngoài tủy) chẳng hạn như sinh máu tại lách1. Các đột biến soma chịu trách nhiệm cho sự tăng sinh đơn dòng của các tế bào gốc sinh máu, không chỉ riêng trong MPN, mà còn ở hầu hết các bệnh lý dòng tủy ác tính khác. Phân tích hệ gen độ phân giải cao ứng dụng kỹ thuật microarray và giải trình tự gen thế hệ mới (next generation sequencing – NGS) cho thấy có nhiều đột biến gen xuất hiện ở nhiều bệnh lý dòng tủy ác tính khác nhau. Trong đó, chỉ có một số ít gen là đặc hiệu cho một bệnh hoặc nhóm bệnh nào đó.
Chính vì vậy, phần tiếp theo chúng ta sẽ tập trung vào các đột biến chính được coi là đột biến thúc đẩy hình thành bệnh MPN. Bảng dưới đây trình bày một số đột biến gen quan trọng đối với bệnh sinh của MPN10,11,12,13,14.2: Các đột biến chính gây bệnh tăng sinh tủy ác tính Chức năng của Gen Vị trí Kiểu đột biến Tần suất Kiểu hình protein JAK2 9p24 JAK2 V617F Hoạt tính tyrosin 95% PV, Tăng sinh kinase liên quan 50-60% hồng cầu, thụ thể của các ET và tiểu cầu cytokine PMF và bạch cầu hạt JAK2 exon 12 3% PV Tăng sinh hồng cầu MPL 1p34 MPL515L/K/A/R Thụ thể của 2-3% ET Tăng sinh MPLS505N thrombopoietin 3-5% tiểu cầu PMF CALR 19p13 Chèn/mất đoạn Hoạt hóa MPL 20-25% Tăng sinh trên exon 9 ET tiểu cầu 25-30% PMF 1. Con đường tín hiệu JAK-STAT Tế bào đáp ứng với hàng loạt các cytokine và yếu tố tăng trưởng khác nhau thông qua con đường tín hiệu JAK-STAT (janus kinase – signal transducers and activators of transcription: các yếu tố truyền tín hiệu và hoạt hóa phiên mã). Các đáp ứng này bao gồm: tăng sinh, biệt hóa, di cư, chết theo chương trình (apoptosis) và sống còn của tế bào, phụ thuộc vào tín hiệu, loại mô và tế bào.
Tín hiệu JAK-STAT rất cần thiết cho quá trình phát triển và cân bằng nội môi, gồm quá trình sinh máu, phát triển tế bào miễn dịch, duy trì tế bào gốc, phát triển của các cơ quan trong cơ thể15. 7 Các phân tử JAK được xác định như một lớp tyrosin kinase duy nhất chứa đồng thời cả miền xúc tác và miền giống kinase (kinase-like) có chức năng tự điều hòa, do đó, được đặt theo tên của vị thần La Mã hai mặt – Janus. Chúng được liên kết chức năng với các STAT và tín hiệu interferon trong mô hình di truyền tế bào soma mạnh mẽ16. Sự liên kết của phối tử (ligand) ngoại bào dẫn đến sự hoạt hóa con đường tín hiệu JAK-STAT thông qua những thay đổi đối với các thụ thể cho phép phân tử JAK nội bào liên kết với nó có thể phosphoryl hóa lẫn nhau.
Các JAK đã hoạt hóa sẽ tiếp tục phosphoryl hóa các cơ chất trong dòng thác tín hiệu, bao gồm cả thụ thể và các STAT. Phân tử STAT hoạt hóa sẽ đi vào nhân tế bào và liên kết dưới dạng dimer hoặc oligomer với các trình tự đặc hiệu trên gen đích, do đó điều chỉnh quá trình phiên mã của chúng17. Các đột biến gen JAK ở người gây ra một số bệnh như: suy giảm miễn dịch, hội chứng tăng IgE, một số thể lơ xê mi, PV và các bệnh MPN khác18.1: Mô hình con đường tín hiệu JAK-STAT (Yamaoka K. Đột biến gen JAK2 Gen JAK2 nằm trên cánh ngắn của NST số 9 vùng 2 dưới vùng 4 (9p24).
Về cấu trúc, gen này gồm có 25 exon và dài xấp xỉ 152 kb. Về chức năng, gen mang trình tự các nucleotide mã hóa cho việc tổng hợp nên phân tử protein JAK2. JAK2 có trọng lượng phân tử 130 kDa, gồm 1132 acid amin và là một thành viên trong họ protein JAK gồm: JAK1, JAK2, JAK3 và Tyk219. Năm 2005, sự khám phá ra đột biến JAK2 V617F đã mở đường cho những hiểu biết về cơ chế bệnh sinh của các bệnh tăng sinh tủy ác tính không có NST Ph.
Một đột biến điểm ở vị trí nucleotide 1849 với sự thay thế G thành T xảy ra trên exon 14 của gen JAK2, dẫn đến acid amin valine ở codon 617 được thay bằng phenylalanine, làm thay đổi cấu trúc của vùng JH2 trên protein10,11,20. Đột biến JAK2 V617F được tìm thấy ở hầu hết bệnh nhân PV (khoảng 95%) và ở 50 – 60% bệnh nhân ET và PMF5,10,11,21. Đột biến JAK2 V617F thường trải qua quá trình chuyển đổi từ dị hợp tử thành đồng hợp tử do xảy ra trao đổi chéo trong quá trình nguyên phân dẫn đến mất tính dị hợp tử cùng với vùng thay đổi kích thước trên nhánh ngắn của NST số 9. Đột biến JAK2 V617F phát sinh từ một tế bào sinh máu đa tiềm năng, xuất hiện ở tất cả các tế bào dòng tủy và cũng có thể thấy trong các tế bào dòng lympho, chủ yếu là tế bào B và tế bào NK.
Trong một vài trường hợp, đột biến này cũng được phát hiện ở các tế bào lympho T trong giai đoạn muộn của bệnh22. Sự biến động tần suất alen (variant allele frequency – VAF) ở bạch cầu hạt có sự dao động rất lớn, trải dài từ ngưỡng phát hiện (khoảng 1%) tới 100%. VAF ở ET thường thấp (khoảng 25%), tăng cao hơn ở PV (thường > 50%) và cao nhất ở bệnh nhân xơ tủy sau đa hồng cầu hoặc tăng tiểu cầu (gần 100%). Đột biến JAK2 V617F gặp chủ yếu ở các bệnh MPN kinh điển, nhưng cũng có thể xuất hiện trong bệnh thiếu máu dai dẳng tăng nguyên hồng cầu sắt vòng có số lượng tiểu cầu cao (RARS-T).
Rất hiếm gặp đột biến này ở các bệnh lý dòng 9 tủy ác tính khác. Tuy nhiên, người ta cũng ghi nhận đột biến này ở một số người khỏe mạnh với ngưỡng rất thấp (dưới 1%), gồm cả trẻ sơ sinh23,24,25,26. Bên cạnh đột biến trên exon 14, một số đột biến khác trên exon 12 của gen JAK2 cũng được ghi nhận: p. Các đột biến JAK2 exon 12 đều thuộc vị trí liên kết nằm giữa Src homology 2 (SH2) và miền pseudokinase, giữa acid amin 536 và 547.
Đột biến JAK2 exon 12 gặp với tỷ lệ 3-4% ở bệnh nhân PV, thường được chỉ định khi bệnh nhân đa hồng cầu không có đột biến JAK2 V617F. Hầu như không gặp đột biến này ở ET và PMF, tuy nhiên bệnh nhân PV có đột biến JAK2 exon 12 có thể tiến triển thành xơ tủy thứ phát29,30.2: Đột biến JAK2 V617F trên exon 14 (Somersault)22 1. Đột biến gen MPL Có hai kiểu đột biến chính của gen MPL (thụ thể của thrombopoietin) nằm trên exon 10 liên quan đến các bệnh MPN.