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小兒再生障礙性貧血發病機制的研究進展

來源:濱州醫學院學報 作者:賈秀紅 謝紹華 2011-6-30
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摘要: 發病機制 再生障礙性貧血(aplastic anemia, AA)是一組由化學、物理、生物因素及不明原因引起的骨髓造血干細胞及造血微環境損害,骨髓造血衰竭及血中全血細胞減少的疾病。亞洲國家AA發病率為(3。多數學者認為AA發病與機體免疫功能的紊亂、造血干/祖細胞的內在增殖或分化缺陷和造血微環境的系統異常等有關。本文就近幾年......


【關鍵詞】  再生障礙性貧血; 兒童; 發病機制

再生障礙性貧血(aplastic anemia, AA)是一組由化學、物理、生物因素及不明原因引起的骨髓造血干細胞及造血微環境損害,骨髓造血衰竭及血中全血細胞減少的疾病。亞洲國家AA發病率為(3.9~5.0)/106 ,明顯高于歐美國家的(2.0~2.7)/106[1]。多數學者認為AA發病與機體免疫功能的紊亂、造血干/祖細胞的內在增殖或分化缺陷和造血微環境的系統異常等有關。本文就近幾年有關小兒AA發病機制的研究進展作一綜述。

  1 基因水平異常

  1.1 人類白細胞抗原(HLA)DR頻率異常 多項研究表明成人AA患者HLADR2出現頻率高于正常人;HLADRB1*1501頻率增高尤其顯著,是AA患者HLADR2占優勢的最主要因素。不過Fuhrer等[2]在對181名AA患者的研究中表明兒童SAA與HLAB14陽性相關(P=0.0039 ),而與HLADR2無相關。在一項對103名日本AA兒童的研究中,同樣未發現患兒HLADR15頻率存在有意義的增高[3]。這些均提示兒童與成人HLA類型AA易感性可能存在差異。但最近一項研究則報道HLADRB1*1501出現頻率與成人和兒童AA均有顯著相關[4]。

  1.2 免疫調節因子基因多態性 腫瘤壞死因子α(TNFα)與γ干擾素(IFNγ)是人體內重要的免疫調節因子,根據TNFα基因啟動子308位點堿基替換的多態性,將其分為TNF1(-308G)和TNF2(-308A)兩類;編碼IFN基因的VNDR (variable number of dinucleotide)定位于IFNγ基因第一內含子1 349位點上。已有研究報道VNDR基因多態性與兒童AA的發生顯著相關。Gidvani等[5]采用PCRRFLP方法檢測73例獲得性AA患者6種不同細胞因子基因單核苷酸多態性,發現TNFα及IFNγ高產率型基因頻率較正常數據顯著增高,此研究進一步證明TNFα和IFNγ VNDR基因的多態性與AA遺傳易感性有關。

  1.3 端粒酶基因突變 端粒酶決定的端粒長短與很多疾病的發生密切相關,并且端粒長度隨著分裂次數的增多而逐漸縮短。端粒過短將導致其增殖能力衰竭、異常免疫攻擊耐受性降低及其染色體不穩定性增加。TERC是編碼端粒酶RNA的基因,正常人有同樣的TERC基因。研究發現AA的發病與端粒酶基因突變有關,但是在Field等[6]及Liang等[7]的研究中,均未發現AA患兒存在有意義的TERC基因突變。這表明成人與兒童AA發病機制可能存在差異,關于端粒酶基因突變與小兒AA的關系尚有待進一步研究。

  2 天然免疫異常

  Toll樣蛋白受體(Tolllike receptor,TLR)主要分布在單核細胞、淋巴細胞及樹突細胞等,它能識別脂蛋白抗原,參與天然免疫反應。TLR能特異的與其配體結合,通過NFκB途徑或經由其它通路導致細胞凋亡。與正常人比較,AA患者CD4+ 細胞的TLR基因上調[8]。國外學者曾報道AA患者體內自然殺傷(NK)細胞不但數量持續性地增加,活性也有所增加,并且數量會隨著造血恢復和疾病的復發而有所改變。NKT細胞是淋巴細胞的一個亞類,表達恒定的T細胞受體,包括Vα24 JαQ和常見的NK細胞表面標記,NKT缺陷與多種人類自身免疫性疾病有關。NKT細胞可以抑制T細胞向Th1細胞的分化。已有研究表明AA患者體內的NKT細胞明顯減少,它們的缺陷可能在AA的局部免疫破壞中起到一定的作用。PRFI基因編碼穿孔素,后者主要表達于細胞毒性T細胞(CTL)和NK細胞,通過非Fas機制殺傷靶細胞。國外學者最近報道AA患者存在PRF1基因突變[9]。存在PRF1基因突變的AA患者,其活化的CTL和NK細胞胞質內穿孔素蛋白水平明顯減低甚至缺失,溶細胞作用也明顯減弱,對抗原提呈細胞殺傷力下降。該基因突變使得抗原刺激持續存在,進而導致CTL不斷增殖和活化。雖然目前針對小兒AA天然免疫異常方面的研究鮮有報道,但是以上研究提示天然免疫異常在AA的發病過程中發揮一定的作用。

  3 細胞免疫異常

  國內外學者對AA患者細胞免疫異常方面的研究較為深入,眾多研究表明CTL所介導的免疫異常是AA患者骨髓衰竭的主要環節,強化免疫抑制治療對AA的顯著療效也成為其有力的證明。

  3.1 T細胞及其亞群數量和表型的異常 正常生理狀態下,CD4+、CD8+T細胞對維持機體的免疫平衡起重要作用。CD4+T細胞根據其調節功能不同分為輔助T細胞(Th)和抑制性T細胞(Ts);CD8+T細胞根據其分泌的細胞因子譜分為Tc1和Tc2。有學者對AA患兒與正常兒童外周血淋巴細胞表型進行對照分析,發現AA患兒CD4+細胞減少,CD8+細胞顯著升高,CD4+/CD8+比值減小;Th1和Tc1水平明顯增高,Th1 /Th2和Tc1 /Tc2比值也明顯增高,并且與發病的嚴重程度有關[10]。

  T細胞的一個亞群,調節T細胞CD4+CD25+ T細胞(regulatory T cells, Tregs),可抑制自身反應性T細胞,在自身免疫性疾病的發展與進程中起重要作用。Solomou等[11]研究發現AA患者Tregs數量與正常人相比明顯下降,而作為Tregs發揮功能的重要轉錄因子FOXP和NFAT1 mRNA表達也有所下降。在一項在對免疫介導小鼠骨髓衰竭模型的研究中發現,Tregs的比率在小鼠體內是增高的,但是其細胞內不表達FOXP3,所以Tregs無法正常發揮其免疫抑制作用[12]。Chen等[10]的研究則發現特發性AA患兒外周血中與淋巴細胞活化相關的膜分子CD25+表達水平較正常對照組顯著增高,但CD4+CD25+T細胞表達水平和CD4+CD25+/CD4+比值無明顯差異。這些研究均表明,Tregs在AA發病中發揮重要作用,但是Tregs的數量變化及其確切作用機制和作用效果尚有待臨床進一步研究。

  3.2 T細胞的免疫激活及其調節的異常 CD69為T細胞激活標志,SAA患者CD4+和CD8+細胞及慢性AA (CAA)患者CD8+細胞在受植物血凝素(PHA)刺激前CD69表達率高于正常對照, 受PHA刺激后CD69表達率更明顯增高,尤以CD8+細胞群變化明顯[13]。這說明AA患者的T細胞處于預激活狀態,對外來刺激的激活潛能大。Th1、Tc1細胞分泌Ⅰ型因子IFNγ和IL2 ,Th2、Tc2細胞分泌Ⅱ型因子IL10及IL4,兩型細胞通過各自分泌的細胞因子互相抑制, 比如IL10有抑制IFNγ和TNFα的作用。

  3.2.1 T細胞在抗原刺激下克隆性增殖:T細胞受體β鏈可變區(TCRVβ)的互補決定區(CDR3)序列是T細胞克隆的區分標志,Vβ家族的優勢CDR3基因型代表相應的疾病特異性T細胞克隆[14],表現為Vβ和CDR3偏頗。正常的CDR3分布呈高斯曲線,通過分子免疫學實驗發現,成人AA患者此曲線出現數個單克隆或寡克隆明顯增殖[15]。de Vries等[16]發現AA患兒的TCR Vβ偏態分布的程度明顯高于健康對照組,免疫抑制治療后,趨向于正態分布。有學者研究AA患者體內占優勢的Vβ的習慣性分布,發現CD4+Vβ亞家族中,僅僅有38%存在偏移曲線且主要是CDR3的多克隆分布;相對的CD8+Vβ亞家族中,有82%存在偏移曲線并多為CDR3的寡克隆分布。由此可推測,多克隆T細胞被高度擴張的寡克隆淋巴細胞取代是AA發病起始階段的主要致病原因之一,CD8+CTL是導致骨髓衰竭的主要的效應細胞,這些細胞的增殖可能由自身細胞抗原以共同的機制誘導。

  3.2.2 CD4+細胞對T細胞分化的調節:AA患者Th和Tc細胞都向Ⅰ型細胞分化, CD4+細胞在這種調節中的作用突出,它通過TLR發揮其調節作用。Zeng等[8]通過基因芯片的方法研究發現,與正常人相比AA患者CD4+細胞上TLR表達增加,其中TLR1、TLR2及TLR6的表達尤為顯著。TLR活性增加就會觸發細胞因子的釋放,它可誘導IFNγ、TNFα釋放并激活共刺激信號,促使T細胞向Th1方向分化,Th1/Th2失衡,誘導Th1細胞的適應性免疫應答,這一系列變化均與AA的發生相關。

  3.2.3 T細胞轉錄因子Tbet對T細胞分化的調節:Tbet (Tbox expressed in T cell)是轉錄因子Tbox家族中的一員,作為專一性的IFNγ基因的反式激活劑,它能特異性地促進Th0向Th1分化并抑制Th0向Th2分化,并誘導已分化的效應性Th2重新向Th1轉化,是Th1細胞分化和發揮功能的關鍵性調節因子。AA患者的T細胞上存在Tbet蛋白的高表達[17],Tbet能夠在沒有任何前期刺激的情況下直接與IFNγ的啟動子結合,誘導其轉錄。Tbet的高表達與細胞內的IFNγ和IL12R水平相關,還與疾病的嚴重程度相關。

  4 體液免疫異常

  盡管有證據表明AA是一種T細胞介導的自身免疫性疾病,但至今還沒有明確的目標自身抗原被發現。通常自身抗原不僅引起T細胞克隆性增殖和細胞免疫功能紊亂,同時也可引起B細胞介導的體液免疫紊亂。Hirano等[18]用重組cDNA表達文庫的血清學分析技術,用AA患者血清對人類胎肝cDNA文庫進行篩選,其研究結果表明kinectin可能為AA患者體內的一種自身抗原,同時也證明AA患者體內存在體液免疫的異常。近年又發現3種新的AA潛在靶抗原,PMS1[19]、DRS1[20]和膜突蛋白[21],但是它們在AA發病機制中的作用及其與小兒AA的關系尚待進一步闡明。

  5 造血負調控因子分泌異常

  眾多的造血負調控因子是目前AA發病機制研究的熱點。IFNγ,TNFα,轉化生長因子β(TGFβ),IL2、6、8、12、15、18和NO及一些黏附分子均對造血起負性調控作用。TNFα能抑制細胞克隆的形成,亦能增強T細胞、NK細胞的細胞毒作用;能使淋巴細胞、單核細胞、中性粒細胞增多且功能增強;能誘導NO合成,抑制骨髓造血細胞的增殖分化;可上調CD34+細胞表面Fas抗原,加速CD34+細胞凋亡,從而加速骨髓衰竭。IFNγ可誘導單核細胞、巨噬細胞、樹突細胞等MHCⅡ類抗原的表達,使其參與抗原提呈和特異性免疫識別過程,增強抗原提呈細胞和T細胞的相互作用;可誘導細胞表達IL2受體,從而促進T細胞增殖,損傷造血祖細胞;可在多種細胞中誘導一氧化氮合酶(NOS)的合成,從而使集落形成受到限制,NOS可直接導致骨髓造血細胞凋亡。Dubey等[22]研究發現,AA患者骨髓中IFNγ,TNFα表達水平較對照組顯著增高,并且骨髓中CD3+IFNγ+細胞比例增高;在應用ATG+CSA治療后,其表達水平均降低。此研究表明骨髓中IFNγ,TNFα的高表達可能促進了AA的發病。

  6 造血干/祖細胞的缺陷

  大量研究資料提示,AA患者造血干/祖細胞(HSC/HPC)存在質和量的缺陷。其質的缺陷可能存在一定程度的遺傳傾向,并導致AA與克隆性疾病如陣發性睡眠性血紅蛋白尿(PNH)及骨髓增生異常綜合征(MDS)臨床表現上的重疊性。CTL可通過細胞毒作用直接殺傷HSC;造血抑制因子則通過一些信號途徑誘導HSC凋亡,現發現的主要有Fas和FasL途徑, NO途徑和IL1B過轉化酶途徑。有學者研究發現AA患兒骨髓HSC/HPC缺陷主要表現為HSC/HPC細胞數量降低,尤其是CD34+ CD38-早期HPC顯著減少;HSC/HPC凋亡增加;CD34+細胞表達系分化抗原增加和HPC增殖能力下降,其研究提示T細胞免疫功能紊亂引起的HSC/HPC凋亡增加在兒童AA骨髓造血功能衰竭中起關鍵作用。

  7 骨髓間充質干細胞的異常

  骨髓間充質干細胞(MSC)在體內外均可發揮免疫抑制作用,并可通過介導HSC粘附,分泌多種造血生長因子而發揮造血支持作用,其中干細胞因子(stem cell factor,SCF)能夠刺激原始造血細胞增殖分化,在一定水平上反映骨髓基質的造血調控作用。已有研究報道成人AA患者MSC的抑制T細胞增殖能力及其釋放細胞因子的水平均較正常對照降低。有學者研究發現AA患兒骨髓MSC支持骨髓單個核細胞(mononuclear cells, MNC)體外擴增的能力顯著降低,并且細胞培養上清中SCF濃度顯著低于對照,其研究進一步表明AA患兒骨髓MSC增殖能力減低與其分泌SCF減少有關,為骨髓MSC在兒童AA發病機制中的作用提供了線索。但是在Xu等[23]的研究中未發現AA患兒存在MSC免疫抑制缺陷,有關MSC與AA患兒發病機制的關系有待于進一步探究。

  綜上所述,小兒AA的發病機制極其復雜,細胞免疫異常是AA患兒骨髓造血功能衰竭的主要環節,Tregs、Tbet 及TLR等均對T細胞分化及其調節發揮重要作用。T細胞的免疫異常又引發了一系列變化,如IFNγ,TNFα等造血抑制因子分泌的增多,HSC/ HPC凋亡的增加等,這些均參與了骨髓衰竭的發生。以上機制的闡明為臨床小兒AA的診斷和治療提供了重要思路。隨著科研的進展,相信小兒AA的發病機制將得以更詳盡的闡明。

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