Болезни крови у детей

Болезни крови у детей

Лейкозы у детей

 


Вступление

 

Острый лимфобластный лейкоз (ОЛЛ) является самым частым онкологическим заболеванием детского возраста. ОЛЛ встречается у детей до 15-летнего возраста с частотой 3,3 заболевания на 100000 детского населения и составляет  около 30% всех онкологических заболеваний. Частота встречаемости ОЛЛ  практически  в пять раз больше, чем острого миелобластного лейкоза (ОМЛ) ( частота встречаемости  0,7 на 100000 детского населения). Пик заболеваемости   ОЛЛ приходится на возраст 4-5 лет  , для ОМЛ — 7 – 8  лет. Соотношение  заболеваемости мальчиков и девочек составляет 1,2:1 для ОЛЛ и 1,3:1 для ОМЛ.

 

 

 

 

Этиология и патогенез

 

Вопрос об этиологии лейкозов, как и других опухолей, сводится к определению наследственных или приобретенных условий, способствующих возникновению опухоли, с одной стороны, и к выяснению непосредственного события, запускающего одну клетку в безграничную пролиферацию, - с другой.

В литературе достаточно широко освещена роль ионизирующей радиации в развитии лейкозов. Существует отчетливая зависимость частоты хронического миелолейкоза, острого миелобластного лейкоза, острого лимфобластного лейкоза, острого эритромиелоза детского возраста от дозы воздействия ионизирующей радиации. При всех этих лейкозах доказана возможность прямого участия радиационного повреждения хромосом в развитии опухоли, так как клетки, составляющие субстрат опухоли, имеют специфические радиационные повреждения. Вместе с тем обнаружена связь частоты индуцируемых лейкозов и возраста облучавшихся: острый лимфобластный лейкоз возникает под влиянием радиации у лиц моложе 19 лет; миелобластный - преимущественно у облученных в возрасте 30-44 лет; хронический миелоз также учащается у лиц этого возраста, хотя, кроме того, подъем заболеваемости отмечается и в группе до 9 лет.

Также доказана роль химических мутагенов в развитии лейкозов ( бензола, лекарственных препаратов цитостатического действия, левомицетина, бута-диона и др.).

Много исследований проведено по изучению роли наследственности в развитии гемобластозов. Особый интерес представляют наследственные заболевания, которые сами по себе не имеют отношения к опухолевым процессам, но предрасполагают к развитию лейкозов. Прежде всего это наследственные болезни, сопровождающиеся нестабильностью генотипа - со спонтанными разрывами хромосом, нерасхождением соматических или половых хромосом (болезни Дауна, Фанкони, Тернера, синдром Клайнфелтера и др.), и болезни, связанные с дефектами иммунитета (болезни Луи-Барр, Брутона, синдром Вискотта-Олдрича и др.).

Анализ этиологических факторов лейкозогенеза показывает, что возникновение каждого случая лейкоза может быть обусловлено или преимущественно внешними факторами, или эндогенной предрасположенностью, или комбинацией того и другого - все это факторы, вызывающие не сам лейкоз, а повышенную му-табельность ткани, на которую они влияют и где позже развивается опухоль.

Рассмотрим последовательно цепочки событий, приводящие к созданию лейкемического клона.

Первичное событие лейкемогенеза. Что превращает клетку-предшественницу гемопоэза в родоначальницу лейкемического клона?

Для ответа на этот вопрос необходимо сделать небольшое отступление в теорию онкогенов.

Онкогены - клеточные гены, гомологичные ретровирусам, вызывающим злокачественные опухоли у экспериментальных животных. В настоящее время известно около 30 онкогенов в геноме человека и позвоночных, выполняющих важные функции, связанные с регуляцией пролиферации и дифференцировки в различных клеточных системах. По функциональной активности они могут быть разделены на 4 группы:

1) онкогены, продуктами которых являются ростовые факторы;

2) онкогены, отвечающие за экспрессию рецепторов к ростовым факторам;

3) онкогены, вырабатывающие медиаторы проведения пролиферативного сигнала с поверхности клетки через цитоплазму к ядру;

4) онкогены, образующие ДНК-сцепленные белки, регулирующие репликацию ДНК и усиливающие экспрессию других онкогенов.

Активация онкогенов любого из перечисленных видов, связанная с повышением продукции онкобелков, может привести к усилению пролиферации, разобщению сцепленных в норме процессов пролиферации и дифференцировки.

Нормальными стимуляторами пролиферации являются различные факторы роста, взаимодействующие со специфическими рецепторами на клеточной мембране. К таким факторам роста относят:

инсулин,

инсулиноподобные факторы роста или соматомедины, фактор роста, выделяемый тромбоцитами, Т-клеточный фактор роста или интерлейкин-2, эпидермальный фактор роста.

Принципиальным свойством белков, воспроизводимых под влиянием онкогенов при трансформации клеток является их способность заменить нормальные факторы роста в их стимулирующем влиянии на клетку.

Механизмы активации онкогенов разнообразны и мало изучены. Транслокация и делеция хромосом, точечные мутации - возможные механизмы такой активации. Не случайно онкогены часто располагаются в местах повышенной ломкости хромосом. К основным хромосомным мутациям относят:

транслокацию (обмен участками между негомологичными хромосомами),

делецию (утрату участка хромосомы),

дупликацию (удвоение участка),

инверсию (поворот участка на 180 градусов),

инсерцию (вставку участка хромосомы в новое место),

амплификацию (умножение отдельных участков).

В опухолевых клетках может выявляться широкий спектр изменений хромосом, но некоторые перестройки закономерно сопровождают определенные нозологические формы опухолевых заболеваний, в том числе и лейкозов, и являются специфичными для этих форм. Первая из таких специфических хромосомных транслокаций была обнаружена в 1960 г. при хроническом миелоидном лейкозе - так называемая «филадельфийская» хромосома (Ph’-хромосома). Вначале она была описана как потеря фрагмента длинного плеча 22 пары ( 22 q- ). Затем была установлена реципрокная транслокация хромосомного локуса 9 пары, содержащей онкоген Gjabl в регион bcr 22 пары с обратным переносом фрагмента этого региона на 9 пару -1 ( 9 ; 22 ). Результат этих преобразований - возникновение на 22 паре химерного C-abl-bcr-гена, продуктом которого является онкобе-лок р 210, обладающий сильной тирозинкиназной активностью. Именно это событие и служит, по-видимому, пусковым механизмом пролиферации при ХМЛ.

С 1970 г., когда была разработана дифференциальная окраска хромосом, накоплены данные о специфических мутациях практически при всех основных формах лейкозов: ОМЛ   t ( 8q-; 21q+ ), ОЛЛ  t ( 4q-; llq+ ), хронический миелоидный лейкоз (ХМЛ) t ( 22q-; 9q+ ) и др. У детей выделяют два типа ХМЛ - с наличием «филадельфийской» хромосомы и без нее. При последнем типе представлены моносомия хромосомы 7 ( -7 ) и трисомия хромосомы 8 ( +8 ).

Специфические хромосомные перестройки при лейкозах, как и при других злокачественных новообразованиях, в настоящее время рассматриваются как важнейший и, очевидно, необходимый для трансформации фактор. Посредством такой перестройки онкоген переносится в такой участок генома, где имеются условия для его активирования.

Для лейкозов, присущих только детскому возрасту, характерны такие особенности, как преобладание исключительно острых лейкозов, среди них лимфобластных. Это связано с большой напряженностью пролиферативных процессов в системе В-лимфоцитов у плода, новорожденных и детей грудного возраста.

Предшественники лимфоцитов уникальны в своей  способности подвергаться клональной изменчивости по мере созревания. Этот процесс хорошо изучен, на молекулярном уровне достигается путем сложных, последовательных преобразований ДНК. Сутью этих событий являются энзиматически обеспеченные образования функционирующих иммуноглобулиновых ( Н-, К- или Х-цепей ) или Т-клеточных рецепторных ( {3, у ) генов. Этот процесс усиливается присутствием в предшественниках лимфоцитов рекомбиназ и необычных полимераз - Tdt, которые функционируют как соматические мутагены в результате случайного добавления нуклеотидов в ДНК.

Дифференцировка лимфоцитов может сопровождаться высокой частотой хромосомных поломок в генных локусах реаранжировки рецепторов. При реаранжировке рецепторных генов высока частота неполных, или аберрантных реаранжировок. При этом, возможно, большинство Т- и В-предшественников не образует продуктивную последовательность преобразований и не вступает в дальнейшую дифференцировку. Таким образом, эти клетки уже имеют одну характеристику, обычно сочетающуюся с малигнизацией.

Существует механизм, обеспечивающий элиминацию этих клеток; в такой механизм вовлечены гены программной клеточной смерти -«самоубийства», описанные в других развивающихся системах. В большинстве случаев ОЛЛ обнаружены лейкозные клетки с неполными и аберрантными реаранжировками рецепторных генов, избежавших в результате каких-то причин элиминации нормальными контролирующими механизмами. Возможно, что такое нарушение генов, контролирующее рост, смерть и созревание клеток, может развиться вследствие транслокаций, точечных (кариологически немых) мутаций с потерей генетического материала, мелких делеций и амплификации. Почти всегда требуется более чем одно генетическое событие для манифестации лейкоза, не обязательно включение онкогенов на всех этапах.

Разные этилогические факторы могут дать начало одной и той же опухоли, в том числе ОЛЛ. Свойства лимфоцитов предрасполагают к спонтанным мутациям, делают их более чувствительными к лейкемогенным воздействиям. Эти свойства проявляются тем скорее, чем больший пролиферативный стресс испытывает лимфоцитарная система. Именно это происходит у детей раннего возраста, с этим и связана частота ОЛЛ в детстве, аналогично некоторым другим опухолям, исходящим из клеток, быстро пролиферирующих в детском возрасте (например, предшественники нервных и мышечных клеток) и плохо или совсем не пролиферирующих во взрослом организме.

Действительно, как показали расчеты, у новорожденного в год образуется 0,5 х 1013 В-лимфоцитов, в то время как риск спонтанной лейкемогенной мутации составляет 105 – 106 на один клеточный цикл в год.

Эти расчеты вместе с приведенными данными об особенностях генеза лимфоцитов могут служить обоснованием высокой частоты ОЛЛ, особенно пре-В-ОЛЛ у детей.

Новая ступень развития молекулярной онкологии позволяет глубже понять возможную этиологическую роль химических канцерогенов и роль ионизирующей радиации. Химическое и лучевое воздействие также направлено на генетический аппарат клетки; они могут изменять структуру ДНК, приводить к возникновению мутаций, способствующих активации онкогенов, и участвовать в стимуляции пролиферативных процессов как одной из ступеней неопластической трансформации. Концепция онкогена, открытие протоонкогенов в структуре нормальной клеточной ДНК, расшифровка мутационного процесса с позиций активации онкогенов - все это эпохальные открытия современной молекулярной биологии и онкологии.

Происхождение лейкозных клонов. Аберрантная дифференцировочная программа, осуществляемая клетками лейкозного клона, т.е. принадлежность его к той или иной форме ОЛ определяется тем, в каком месте «гемопоэтического дерева « произошли описанные события, сделавшие клетку-предшественницу определенного вида родоначальницей лейкозного клона.

По сложившимся к началу 70-х годов представлениям, клетками-родоначальницами лейкозных клонов являются клетки-предшественницы II и III классов, коммутированные к определенным линиям дифференцировки.

Однако в то же время стали появляться описания лимфобластных кризов ХМЛ и Рh+-ОЛЛ. Это заставило исследователей пересмотреть многие позиции гистогенеза лейкозов и считать местом образования Ph’-хромосомы не клетку предшественницу миелопоэза, как принято было ранее, а полипотентную стволовую клетку (ПСК), общую для лимфоидных и миелоидных линий дифференцировки. Это определило и некоторые позиции в понимании патогенеза ОЛЛ. Оказалось, что число Рh+-случаев ОЛЛ у детей и взрослых различно. У взрослых Ph’-хромосома при ОЛЛ встречается значительно чаще, составляя 25-30% по данным разных авторов, в то время как у детей, по данным III рабочей группы по изучению хромосом при лейкозах, Ph’-хромосома обнаружена только в 2-5% случаев.

Можно принять как рабочую гипотезу, что появление Ph’-хромосомы служит меткой происхождения лейкозного клона из ранних гемопоэтических предшественников, ПСК или близких ей. Обнаружение Ph’-хромосомы при ОЛЛ является одним из самых неблагоприятных прогностических признаков.

Применение фено- и генотипирования ОЛ позволило обнаружить существование смешанных форм лейкозной опухоли в значительном проценте ОЛ как у детей, так и взрослых. Для объяснения этого явления существуют две альтернативные гипотезы:

1) происхождение лейкозного клона из редкого, не выявляемого в норме предшественника («шунтовая популяция»), объединяющего различные дифференцировочные программы - «линейная беспорядочность»;

2) аберрантное созревание, когда дифферецировочная программа, определяющая основной фенотип лейкозной опухоли, включается после коммитирования клетки-предшественницы в другом направлении - так называемая «клональная неверность».

Прогностическое значение этого феномена при ОЛ не вполне ясно, однако характер проявления его у детей и взрослых различен. Чаще смешанные лейкозы выявляются при основной миелоидной программе: у детей в 18,9% ОМЛ случаев находятся маркеры ТЗ, Т4,  T101, а у взрослых аналогичная аранжировка дифференцировочных маркеров - в 34% ОМЛ. При ОЛЛ миелоидные маркеры обнаруживаются в 12% случаев у детей и всего лишь в 7% у взрослых.

Время, необходимое для наработки лейкозного клона. Обычно при манифестации ОЛ инфильтрация костного мозга лейкозными клетками бывает тотальной. По подсчетам численность лейкозного клона составляет при этом около 1012 клеток. Наименьшее диагностическое количество лейкозных бластов 1-10% соответствует 1010 - 1011 клеток.

Сколько же требуется времени для воспроизводства такого количества клеток из одной?

Кинетическая структура лейкозной опухоли сложна. Только в первые несколько митотических циклов все лейкозные клетки делятся, а затем значительная их доля выходит из митотического цикла, составляя так называемый «покоящийся» пул клеток, потенциально способных войти в митотический цикл. Чем больше масса лейкозной опухоли - тем меньше величина «ростовой фракции». При этом, часть «покоящихся» клеток составляет стволовой пул опухоли и потенциально способна делиться бесконечно; для основной же массы этих клеточных элементов выход в G0-фазу митоза - необратимый процесс, равнозначный дифференцировке в нормальном гемопоэзе.

Исходя из этих представлений, понятно, что расчет времени, необходимого для манифестации ОЛ, непрост, требует математического моделирования с использованием кинетических параметров роста опухоли. Существует значительное число таких работ с использованием различных способов математического анализа. Результаты их в основном идентичны: минимальное время для наработки лейкозного клона, выявляемого диагностическими методами исследования,- 1 год , максимальное -10 лет, а в среднем - 3,5 года.

Эти данные хорошо согласуются с клиническими исследованиями: пик заболевания ОЛЛ у детей - от 2 до 5 лет, пик заболеваемости ОЛ после атомной бомбардировки в Хиросиме -3,5 года; первые радиационные лейкозы с меченой хромосомой после катастрофы в Чернобыле стали появляться в конце 1988 года.

Если соотнести эти расчеты с заболеваемостью ОЛЛ у детей, то становится ясным, что пусковой механизм лейкемогенеза в этих случаях происходит, скорее всего, в поздние сроки фетогенеза и в самый ранний постнатальный период, когда напряженность В-лимфопоэза очень велика.

Рост опухоли и прогрессия ОЛ. Не все клетки лейкозной опухоли при ОЛ способны к делению. Этой способностью обладает только определенная, меняющаяся в динамике заболевания доля клеток, называемая «ростовой фракцией». Она составляет  от 20 до 50% опухолевых клеток. Скорость деления лейкозных клеток  из « ростовой фракции» существенно не отличается от нормальной, а величина лейкозной продукции и скорость роста лейкозной массы находятся в прямой связи с величиной «ростовой фракции». Эффективность терапии зависит от доли делящихся клеток в фазе синтеза ДНК, являющихся основной мишенью для действия большинства противолейкозных химиопрепаратов. При этом ОЛЛ и ОМЛ у детей по кинетическим параметрам существенно отличается от аналогичных форм лейкозов у взрослых. Для детского лейкоза характерно сочетание более низкой, чем у взрослых, «ростовой фракции» и скорости роста лейкозной массы с более высокой долей делящихся клеток в фазе синтеза ДНК - основных мишеней для химиотерапии.

Такие «благоприятные» кинетические условия особенно характерны для ранних пре-В-ОЛЛ, когда клетки лейкемической опухоли несут на себе  самые ранние маркеры дифференцировки В-лимфоцитов. Именно эта форма ОЛЛ чаше встречается у детей , что является одним из объяснений лучшей его курабельности по сравнению со взрослыми.

Таким образом, развитие лейкоза можно представить схематически как цепь событий, начинающихся с предшествующего лейкозу этапа повышенной мутабельности нормальных кроветворных клеток, латентного периода, в течение которого в одной из таких нормальных клеток появляется специфическая мутация и активируется определенный ген (или гены), ведущий к возникновению опухолевой клетки, к ее моноклональной пролиферации, означающей развитие доброкачественной стадии лейкоза в каком-то из кроветворных ростков. Затем уже в опухолевой клетке случаются повторные мутации, происходит отбор специфически мутировавших автономных субклонов, ведущий к прогрессии и становлению злокачественной опухоли.

Существующие классификации лейкозов базируются на принципах функционального гистогенеза, основанных на предположении, что в злокачественно трансформированных клетках сохраняются фенотипические признаки, свойственные исходно нормальным клеткам.

Еще в конце прошлого века все лейкозы по морфологии клеток были разделены на 2 группы: острые и хронические (Roux, 1890; Cabot, 1894). В начале XX века острый лейкоз стали подразделять на лимфобластный, или лимфатический, и миелобластный, или миелоидный варианты, причем морфологический и цитохимический критерии дифференциации этих вариантов родились почти одновременно.

Группу острых лейкозов объединяет общий признак: субстрат опухоли составляют молодые, так называемые бластные клетки. Названия форм ОЛ происходят от названий нормальных предшественников опухолевых клеток: миеобласты, эритробласты, лимфобласты и др. Острый лейкоз из морфологически неидентифицируемых бластных клеток получил название недифференцируемого.

В группу хронических лейкозов входят дифференцирующиеся опухоли системы крови. Основной субстрат этих лейкозов составляют морфологически зрелые клетки (например, лимфоциты при лимфолейкозе, эритроциты  - при эритремии).

В прошлом деление лейкозов на острые и хронические отражало в основном течение болезни: больные острым лейкозом, как правило, жили мало, а хроническим существенно дольше. Однако для конкретного больного диагноз устанавливается не задним числом, поэтому течение болезни нельзя принимать в расчет при отнесении лейкоза к хроническим или острым. Иногда встречаются случаи затяжного течения острых лейкозов (с применением современных цитостатических препаратов это участилось) и, напротив, бурное течение хронических лейкозов. Поскольку дифференцировка лейкозов на острые и хронические опирается на морфологию опухолевых клеток, выделение «подострых» лейкозов (иногда в литературе этот термин встречается) неоправданно, так как клиническая характеристика болезни не принимается в расчет при выделении двух групп лейкозов (Фрейфельд Е.И., 1947).

Создание единой объективной классификации стало особенно важным в связи с развитием цитостатической терапии ОЛ.

 

Классификация

 

Классификация острого лейкоза  базируется на морфологических данных  бластных клеток (ФАБ-классификация: L1, L2, L3 и М0-М7), особенностях цитохимических , цито- и молекулярногенетических исследований, данных иммунофенотипирования.

При ОЛЛ выделяют следующие морфологические варианты: L1, L2,L3. Для ОЛЛ особенно важно отдифферинцировать ФАБ-подгруппу L3 от L1 и L2 подтипов, поскольку ФАБ L3 ОЛЛ (ОЛЛ Беркитовского типа, с В-маркерами) имеет отличные от В-предшественников и Т-клеточных лейкемий характеристики  и требует иного лечения.

Морфологическое распределение ОМЛ проводится на основании ФДБ-критериев:

ФАБ М0                         Острая недифференцированная миелоидная                                                                            лейкемия

ФАБ М1                         Острая миелоидная лейкемия без созревания

ФАБ М2                         Острая миелоидная лейкемия с созреванием

ФАБ М3                         Острая промиелоцитарная лейкемия

ФАБ М3подвариант     Острая промиелоцитарная лейкемия с                                           гранулоцитарным поражением

ФАБ М4                         Острая миеломоноцитарная лейкемия

ФАБ М4 Эо