(一)发病原因
1.病因 儿童白血病的病因尚不明了，可能的发病因素包括以下几方面。
(1)理化因素：迄今为止，虽有大量有关环境因素与白血病发病相关性的研究，但确定的相关因素只有电离辐射。如苯和电离辐射的暴露与AML发病有关，但能明确的个体致病因素仅占发病数中的极少部分。对日本广岛、长崎原子弹爆炸地区生存者的研究发现，原子弹爆炸5～15年后白血病的发病率增加，AML的发病率增高20倍，其高峰在接受辐射后6～8年。白血病的发生危险性与接受的放射剂量有关。而对三里岛和切尔诺贝利核事故的随访研究尚未发现与儿童白血病发病的相关性。孕期吸烟也增高AML的发病率。在第二肿瘤中，AML是一种较常见的类型，主要与先前烷化剂如环磷酰胺、氮芥、白消安等暴露有关，常发生于第一肿瘤4～5年后，可先表现为骨髓增生异常综合征(MDS)再发展为AML，但在10～12年后AML的发病机会减少。除此以外，鬼臼毒素类药物VP-16的暴露与第二肿瘤性AML的发病有关，其发病时间常较烷化剂诱发者早。20世纪50年代有报道认为在孕妇子宫接受X线照射会增加儿童患白血病的危险，但现在对此观点尚存争议。目前也有研究认为双亲在怀孕前低水平的射线接触会增加婴儿白血病的危险。多中心的研究表明母亲孕前、孕中及父亲职业接触杀虫剂、除莠剂、杀真菌剂等与儿童白血病的发病有关。
电磁场与白血病发病的相关性早在20世纪70年代已有报告。而此后的大系列研究未证实低强度电磁场与儿童白血病及其他儿童肿瘤发病有关的假设。近年来自美国、加拿大及英国的研究结果认为暴露于高强度磁场(>0.4μT)下可能增加急性白血病的患病危险，而低强度磁场对机体的影响甚微。
最近的研究还表明家用有机溶剂与儿童急性白血病的发生有关。
职业接触苯与成人急性白血病的发生密切相关。尽管儿童ALL不可能由职业接触所致，但环境中的苯浓度日益增加可能是儿童ALL的病因之一。有研究报道居住于交通要道或加油站附近(100m以内)的儿童，发生白血病的危险性增加，此结果基于生态学研究，确切的相关性有待进一步研究证实。我国对1000余名白血病患儿研究结果显示。有46%的家庭在患儿确诊前6个月内进行过室内装修。苯导致儿童白血病的可能机制与儿童的个体易感性强、儿童毒物代谢酶，如细胞色素p4502E1、髓过氧化物酶(MPO)、谷 胱甘肽硫转移酶(GSTs)等的基因多态性以及儿童体内存在固有的基因缺陷等有关。
(2)病毒：尚未证实与AML发病有关的病毒。
(3)遗传因素：至今在大多数儿童AML中未能证实遗传因素的参与，偶有同胞发病或家族性发病的报告。唐氏综合征患儿发生AML的机会比正常人群高14倍。在同卵双胎中，若一胎在6岁前发病，则另一胎发病的机会约为20%;在1岁以前发病者，另一胎发病的机会大大增加;而一胎在6岁以后发病者，另一胎的发病机会则较6岁前发病者明显下降。一些先天性骨髓性疾病中发生AML的机会也增加。现已证明某些遗传性综合征，如21-三体综合征(Down syndrome)及Fanconi贫血与白血病的易感性密切相关。英国及美国的研究表明2.3%～2.6%的儿童急性白血病与遗传因素有关。
对所有类型白血病患者的同胞、双亲及后代的调查未发现有肿瘤高发的现象。虽有同胞相继发生白血病的报告，但发生率极低。同卵双胞胎发生白血病的概率比异卵双生者大。祖父、双亲、同胞当中有遗传性缺陷者与多种类型ALL的发病有关，其中包括肌肉骨骼疾病、胃肠疾病、变态反应性疾病、遗传性心脏病及肺部疾病等。
由于近年已有足够多的长生存病例，有学者对长生存患者的后代进行了白血病相关危险性的调查，结果未发现该人群发生白血病的危险性增加。同时对健康生存的儿童白血病患儿进行了染色体稳定性的检查，无论在对照组还是博来霉素诱导畸变组均未发现染色体不稳定性的增加。与健康人群对照研究发现长生存ALL患儿的后代中先天性畸形者并无增加。
遗传与环境因素在儿童ALL的发生中具有相互作用。组织相容性白细胞抗原(HLA)被认为是白血病易感的遗传性危险因素之一。其相关性表现为在男性中最普通的等位基因HLA-DR53、HLA-DRB1★04表达增强。并且在ALL患者中发现HLA-DRB1★04的纯合基因、编码HLA-DR53特异性明显增强。HLA-DRB1★04的纯合基因与ALL的相关性在男性患者表现尤为突出。HLA-DR53与H-2Ek之间的交叉反应通过一些致癌病毒广泛地模仿HLA-DR53免疫优势抗原决定簇，而且在临近HLA-DRB4基因上额外数量的DNA证明HLA-DRB1★04可能是儿童ALL的遗传因素之一。在60例儿童ALL和78例新生儿DQA1和DQB1的等位基因对照研究中发现男性患者DQA1★0101/★0104和DQB1★0501比正常对照发生率高。这个结果提示在ALL患者中有男性相关的易感HLA系。
有人研究了转移酶和细胞色素P-450基因在儿童肿瘤中的作用。这两种酶均参与致癌物代谢并构成成人多种癌症的高危因素，并通过NAT1和NAT2编码的N-乙酰转移酶参与香烟、环境及食物中的芳香胺的生物转化。这些快速和缓慢的乙酰化作用等位基因在多种成人实体肿瘤中起修饰作用。低叶酸盐摄取或作为亚甲基四氢叶酸还原酶(methylene tetrahydrofolate reductase，MTHFR)多态性结果的叶酸盐代谢的改变均与神经管缺陷及一些癌症有关。MTHFR多态性的改变导致胸腺嘧啶核苷池增加和高质量DNA合成，为白血病的发生提供保护，尤其与发生染色体易位的白血病密切相关。
Wiemels等报告了MTHFR多态性与MLL基因重排的婴儿白血病及TEL-AML1阳性或超二倍体儿童白血病的相关性。这些研究结果为儿童白血病不同分子生物学亚型可能有不同的病因提供了证据，同时也提示叶酸盐在儿童白血病发生中所起的作用。Krajinovic等发现GSTML裸基因型和CYP1A1基因型可有意义地预测ALL的发病危险。当NAT2缓慢乙酰化时，通常被认为与其他高危基因型如GSTML裸基因型、CYP1A★2A基因型共同作用，增加发生白血病的危险。Davies等研究发现GSTML裸基因型是对儿童AML(特别是FAB分型中的M3和M4)有预测意义的基因型。这些研究结果提示了基因与环境因素的相互作用在儿童白血病发病中的可能作用。
婴儿白血病近80%伴有发生于11q23染色体上的遗传学异常，形成MLL融合基因。11q23也常见于应用拓扑异构酶Ⅱ抑制剂所致的继发性白血病(AML)。因此Ross等学者推测婴儿白血病可能与暴露于自然状态下的拓扑异构酶抑制剂(包括咖啡因、变种的水果和蔬菜)有关，并进行了多中心的研究，结果未发现拓扑异构酶Ⅱ抑制剂类食物与各种类型ALL发病的相关性。但拓扑异构酶Ⅱ抑制剂类食物补充量增加与AML的发病具有明显的相关性。最近的体内研究证明，食物中天然存在的生物类黄酮与食品添加成分一样可引起在MLL基因断裂点区域的位点特异的DNA切割。这些结果提示母亲摄入生物类黄酮可诱发MLL基因断裂并可能在子宫内导致染色体易位，从而导致婴儿白血病的发生。吸烟、饮酒、服用某种特定的中药和导致DNA损伤的药物，接触杀虫剂可增加与MLL基因改变相关的急性白血病的发病危险。
2.既往病史 2117例ALL和650例AML的调查中发现，Down综合征、先天性心脏病、胃肠道畸形在ALL患儿中多见;Down综合征、智力发育迟缓、先天性心脏病在AML中多见。
3.生物学特征 AML存在逃脱顺序化死亡调控的机制，部分细胞永生化。在M3中已明确由于t(15;17)造成PML/RARa融合，阻断了对细胞的正常分化调控。在AML治疗中易产生多药耐药，有多种耐药机制参与，包括P糖蛋白，它由多药耐药基因家族中的MDR编码，主要功能为主动泵出多种进入细胞的药物而使肿瘤细胞获得耐药性。钙通道阻滞药和环胞霉素A可阻断P糖蛋白的功能。AML常见的特征性染色体异常有M2的t(8;21)和t(3;21)，M3的t(15;17)和t(11;17)，M4Eo的inv(16)。
4.形态学分类 根据较公认的法、英、美(FAB)形态学分类，将AML分为M1至M7七个类型，各型特征见表1。
(二)发病机制
1.细胞癌基因与病毒癌基因 病毒、电离辐射、化学物质等如何导致白血病，机制并未完全清楚。细胞的增殖、分化和衰老死亡都是由基因决定的，显然细胞的恶性转化也必然与基因的某种改变相关联。现知动物和人类细胞以及某些种类的病毒株中都存在能诱导正常细胞恶性转化，并使其获得新生物特性的肿瘤基因，前者称为细胞癌基因(cell oncogene)或原癌基因，后者称为病毒癌基因(virus oncogene)。细胞癌基因原是正常基因的成员，他们在细胞增殖、分化、衰老死亡进程的一定时期起作用，并受内在机制的调节和节制，当这些基因异常激活转为肿瘤基因时，就具有了致癌活性。研究表明病毒癌基因并非是病毒本身固有的，而是在反复感染宿主过程中由宿主细胞的DNA片段通过重组插入到病毒基因组中的。
2.癌基因的激活 细胞癌基因异常激活转化为癌基因，是通过基因DNA结构的改变和调控失调获得的。这些包括：
(1)点突变：基因DNA链上一个至数个核苷酸序列发生改变是为点突变，例如癌基因ras就是由细胞癌基因ras突变而来;
(2)染色体重排：由于染色体易位、倒位、缺失等改变导致基因或其调控区DNA结构和序列改变是癌基因激活的常见方式。典型的例子是Ph染色体的形成，它是t(9;22)(q34;q11)易位形成，即9号染色体上细胞癌基因c-ABL易位到22号染色体上断裂处并形成BCR/ABL融合基因而激活;
(3)基因扩增：这些基因可复制成多套拷贝，其中部分拷贝脱离染色体形成双微粒体，部分可再次整合进染色体，因此蛋白产物增加，并可能使细胞恶性转化。
3.关于抑癌基因 近年研究发现人体细胞内存在着能够抑制肿瘤形成的基因，称为抑癌基因(tumor suppressor gene)，迄今报告的人类抑癌基因有RB，P53，P16，WTI等近十种。由于基因的突变、缺失可致抑癌基因的异常失活，结果往往使细胞癌基因过度表达而发生细胞转化。我们曾用PCR-SSCP(single stranded conformational polymorphism)分析和DNA印迹杂交法检测了31例儿童急性淋巴细胞白血病患儿的P16抑癌基因缺失及点突变情况，结果发现P16基因缺失率(包括点突变)为25.8%，其中纯合子缺失：B-ALL为16%，T-ALL为33%，点突变则两型中各1例。说明由于基因缺失及点突变导致P16基因灭活，在急性淋巴细胞白血病中有较高的发生率，提示与疾病的发生、发展以及预后都有密切关系。
4.病毒癌基因的致癌机理 诱发动物和成人T细胞白血病的病毒几乎都是C型反转录病毒，感染宿主细胞后，以病毒的RNA为模板在反转录酶和DNA多聚酶作用下合成了双链前病毒DNA，并进一步整合进宿主细胞的DNA中。病毒癌基因整合进宿主细胞后可以被激活表达而诱导细胞恶性转化，也可以受宿主细胞的遗传调控处于静止期，当在射线或化学物质等作用下激活时可诱发肿瘤。新近提出的病毒基因产物的反式调节作用从另一方面解释了HTLV-1型病毒的致癌作用。即这类病毒某些基因能编码一种特殊的蛋白因子，该因子不仅能增加病毒的复制而且可选择性启动宿主细胞的一定基因，例如诱导白介素2(IL-2)及其受体合成增加，进而促使T细胞恶变。
5.关于细胞凋亡 凋亡(apoptosis)是一种基因指导下的细胞主动性自我消亡过程，它是正常胚胎发生过程和成人组织器官发育中细胞清除的正常途径，当凋亡通路受到抑制或阻断就可使细胞永生化而恶变。凋亡涉及到一系列的基因调控，促进凋亡的基因有Fas，Bax，ICE，P53等，抑制凋亡的基因包括Bcl-2，Bcl-XL等。凋亡理论的提出不仅为白血病病因学和发病机制研究开辟了新领域，而且为白血病的治疗和耐药性研究提供了新思路。现知许多治疗白血病的药物如阿霉素、顺铂、依托泊苷、放线菌素D、氨甲蝶呤、阿糖胞苷等都能诱导白血病细胞发生凋亡。我科曾经研究过高三尖杉酯硷诱导HL-60白血病细胞的凋亡作用，发现该药主要是通过激活Fas蛋白，下调Bel-2蛋白，从而启动凋亡程序的。许多耐药性研究指出，白血病细胞对诱导凋亡药物的敏感性与细胞内Bcl-2基因的表达水平有关，Bcl-2表达水平越高则敏感性越差，因此检测白血病细胞Bcl-2表达水平可衡量化疗敏感性和估测预后。