再生障碍性贫血发病机制的研究进展

来源:用户上传      作者:吴小凡 周永明

　　摘 要 再生障碍性贫血（AA）的发病机制尚未完全阐明，可能涉及造血干细胞缺陷、免疫功能异常和信号通路等各个环节。本文从端粒及相关蛋白缺陷、免疫功能失调和信号通路异常等方面综述AA发病机制，以便为临床研究和治疗提供思路和方法。
　　关键词 再生障碍性贫血 发病机制 血液病
　　中图分类号：R551.3 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2019）21-0038-05
　　Research progress in pathogenesis of aplastic anemia*
　　WU Xiaofan**， ZHOU Yongming***
　　（Yueyang Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai 200437， China）
　　ABSTRACT The pathogenesis of aplastic anemia （AA） has not been fully elucidated and it is possibly involved in hematopoietic stem cell defects， immune dysfunction and signaling pathways. The pathogenic mechanism of AA is reviewed from the aspects of telomere and related protein defects， immune dysfunction and signal pathway abnormalities so as to provide ideas and methods for clinical research and treatment.
　　KEy WORDS aplastic anemia； pathogenesis； blood disease
　　再生障碍性贫血（aplastic anemia，AA）是一种以外周全血细胞减少和骨髓造血细胞增生低下为主的获得性骨髓衰竭性疾病。据流行病学研究统计，中国再生障碍性贫血的年发病率为7.4/10万，男女发病率相等，发病年龄主要以15～25岁的年轻人及60岁上的老年人为主，与其他国家相比，国内的再生障碍性贫血发病率更高[1]。目前，临床上以免疫抑制疗法为主，虽然一部分患者取得了满意的疗效，但仍有30%左右的病人治疗无效或者复发[2]，而长期使用免疫抑制剂容易导致患者感染甚至患上肿瘤。由于AA的发病机制尚未完全阐明，至今尚缺乏理想的治疗方法。因此，本文将从端粒及相关蛋白缺陷、免疫功能失调和信号通路异常以及其他相关方面对AA的发病机制进行综述。
　　1 端粒及相关蛋白缺陷
　　端粒是由端粒DNA和端粒相关蛋白组成的一种复合体结构。王琰等[3]通过实验发现，与正常对照组相比，AA患者端粒长度缩短，同时发现AA患者的P53 mRNA及P21的mRNA表达水平均较正常对照组明显升高。根据结果推测，由于端粒长度缩短导致端粒功能受损，进而出现DNA损伤，从而引发P53等基因激活，导致造血细胞功能受损。而宋佳音等[4]通过临床实验发现对照组与AA组的端粒酶活性有较大差别，其中AA组阳性例较对照组高，并推测端粒酶活性与AA的发病机制有关。B？r等[5]认为端粒酶或其他端粒成分突变导致端粒长度缩短，过早地限制了干细胞的增殖潜力，导致组织更新能力降低。研究者采用端粒酶激活基因靶向治疗端粒短小的AA小鼠，发现这种治疗方法可以显著增加小鼠端粒长度，并且有效提高AA小鼠的存活率，所以端粒酶基因靶向疗法可能是AA的一种新的治疗策略。王琰等[6]通过临床实验发现，与对照组相比，AA患者MRE11（减数分裂重组蛋白11）mRNA和Ku80（DNA末端修复结合蛋白）mRNA表达水平明显降低，提示MRE11和Ku80的表达水平的降低可能与AA的发病机制有关。
　　2 免疫功能失调
　　2.1 自然杀伤细胞与AA
　　自然杀伤（NK）细胞是来源于造血干细胞（HSCs）或常见淋巴祖细胞（CLP）的大颗粒淋巴细胞[7]。既往的研究[8]发现，NK细胞的功能主要由NKG2D激活，而介导的免疫机制可能是通过触发穿孔素介导的T细胞杀伤来实现。此外，NK细胞的细胞毒性作用的发挥主要依赖于细胞溶解蛋白（如穿孔蛋白和颗粒酶）的产生和释放[9-11]。Chen等[12]发现，严重再生障碍性贫血（SAA）患者NK细胞中NKG2D和NKp46表达过量，NKG2A表达不足，导致NK细胞毒性增强，NK细胞调节T细胞方式是通过减少CD8+ T细胞分泌的IFN-g从而限制自身CD8+ T细胞免疫。另外，Zhang等[13]发现，T细胞免疫球蛋白黏蛋白-3（TIM-3）是一种重要的免疫调节因子，未经治疗的SAA患者的CD56dim NK和TIM-3含量较正常人减少，而经过药物治疗后，TIM-3的表达水平恢复正常，推断NK细胞功能障碍可能与TIM-3的表达水平下降有关，而NK细胞功能的改变可能诱导T淋巴细胞功能异常，导致骨髓造血功能受损。
　　2.2 树突状细胞与AA
　　树突状细胞（DC）是免疫系统中的主要抗原提呈细胞（antigen presenting cell，APC），其主要功能是处理抗原并将抗原信息传递给免疫细胞。郑萌颖等[14]研究发现，SAA患者的mDC细胞中的PKM2（丙酮酸激酶M2型）含量及PKM2 mRNA水平相较于对照组均升高，提示PKM2的含量与SAA的发病机制密切相关，并推测PKM2含量增高也可以作为AA患者早期的检测指标。Shao等[15]实验发现SAA患者的mDC数量增加，并认为mDC数量变化与疾病的阶段有关，并推測T淋巴细胞的异常激活与mDC的数量增加及共刺激分子的表达上调有关。李仲龙等[16]研究发现，相较于对照组，含IL-27的实验组可以促进DC细胞的增殖及DC表面共刺激分子表达上调，提示IL-27与DC细胞增殖有关，而免疫机制的异常最终导致AA的发生。 　　2.3 T淋巴细胞与AA
　　2.3.1 CD8+ T细胞与AA
　　CD4+/CD8+的平衡在免疫调节中至关重要，而CD8+ T淋巴细胞数量变化与AA的发病机制密切相关。巫进明等[17]研究TRAIL（肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体）和TRAIL-R2（TRAIL受体2）在SAA患者外周血CD8+ T细胞的表达变化，与正常对照组相比，初诊AA组CD8+ T细胞中TRAIL、TRAIL-R2阳性表达率及蛋白表达量均偏低，同时SAA患者CD8+ T细胞中TRAIL表达水平与中性粒细胞计数、网织红细胞百分比均呈显著正相关关系，CD8+ T细胞的异常激活与CD8+ T细胞表面TRAIL和TRAIL-R2表达降低有关，并推测TRAIL系统被抑制可能促进CD8+细胞毒性T细胞激活，进而促进CD8+细胞毒性T细胞分泌杀伤因子，导致骨髓造血细胞凋亡。曾立浩等[18]通过流式细胞术等检测外周血CD8+ T细胞SLAMF6（信号转导淋巴细胞激活分子）表达量，与正常对照组相比，发现初治SAA患者组SLAMF6表达量明显偏低，初治SAA患者组SLAMF6表达量与PLT和中性粒细胞绝对值均正相关，与穿孔素、颗粒酶B、IFN-g表达量均呈负相关，采用anti-SLAMF6 Ab阻断该信号分子后，该组穿孔素、颗粒酶B、IFN-g表达量较未处理组明显增多，提示SAA的发病机制与CD8+ T细胞SLAMF6表达量密切相关。
　　2.3.2 Th1细胞和Th2细胞失衡与AA
　　Th1/Th2两者在免疫应答过程中起着关键性作用，而AA的发生与Th1/Th2比例失衡有重要关系。卢远强等[19]认为，骨髓造血功能被抑制主要与Th1和Th2之间的平衡关系相关，随着平衡向Th1偏移，Th1和其产生的IFN-g的含量越高，造血功能抑制越严重。Abdoel等[20]研究发现，LAT（激活跨膜转换蛋白）的改变会引起T细胞的数量及功能发生改变。Sheng等[21]研究发现，与正常对照组相比，SAA患者中LAT和其相关分子（ZAP-70）表达增高，而且LAT的表达量增高，其穿孔素和颗粒酶B的表达量也会增高，并且LAT过表达使CD4+和CD8+ T细胞数量增高，并推测LAT的表达增加可能导致T细胞功能亢进，从而使Th1/Th2亚群失衡，使IFN-g产生增加，导致造血细胞损伤。LAT的表达量可能与AA的发病机制有关，因此，抑制LAT的表达可能是AA治疗的新理念。
　　2.3.3 Treg细胞与AA
　　调节性T细胞（regulatory T cells，Treg）是CD4+ T细胞中一种具有调节免疫功能的亚群（占5%～10%）[22]。Shi等[23]发现来自AA患者骨髓中的Tregs显示出明显的数量不足及功能缺陷。Treg比例降低与SAA发病机制有关，也与SAA病情严重程度相关，Treg比例的高低与疾病的严重程度呈负相关。齐薇薇等[24]根据研究结果推测SAA发病的机制可能为Treg数量减少，调节免疫功能降低，从而导致DC、效应T细胞数量增多，外周血T细胞亚群失衡，细胞毒性T淋巴细胞数量增多、功能亢进，导致骨髓造血干细胞损伤。Kallies等[25]和Martins等[26]发现Treg细胞Blimp-1表達水平较高，Treg的数量及功能与Blimp-1（B细胞诱导成熟蛋白1）有着密切的关系。而Blimp-1缺陷的Treg的免疫调控功能受损，进而导致免疫性疾病的发生[26]。陈启慧等[27]研究发现调控基因Prdm1（正向调节结构域锌指蛋白1）表达水平与Treg数量呈正相关关系，提示Blimp-1及Prdm1表达的下调与AA的发生与发展密切相关，推测其发病机制是由于Prdm1表达减少，导致Treg增殖障碍、功能异常并进一步介导AA发病，但Blimp-1与Treg在AA发病中的具体作用及因果关系暂无法确定，需进一步实验去验证其中的调控机制。Kordasti等[28]的研究发现，Treg B在IST（免疫抑制剂治疗）应答患者中的表达占优势，IST患者中的Treg B数量显著升高，认为Treg B细胞增殖可能可更好地控制AA患者的免疫应答，并提出采用低剂量IL-2治疗AA的新治疗理念，以增加Treg细胞数量，达到治疗再生障碍性贫血的目的。
　　2.3.4 Treg/Th17细胞与AA
　　研究表明Treg和Th17亚群在免疫调节中具有相反的作用[29]，Treg/Th17两者是CD4+ T细胞两种的亚群，两者生理上相互抑制，维持动态平衡，在机体免疫防御及免疫自我稳定中发挥重要作用[30]。王娜等[31]发现，AA患者中Treg/Th17调节失衡是疾病发生的关键因素，并推测比例失衡的程度与疾病的严重程度有关。黄中迪等[32]在临床治疗中研究发现，治疗组的Treg/Th17比例明显高于对照组，推测改善AA患者的贫血、出血症状，提升机体造血功能可能与调节Treg/Th17的比值有关。Li等[33]研究输注骨髓间充质干细胞治疗难治性AA，结果发现BMMSCs可以调节慢性AA患者中Th1， Th2，Th17和Treg细胞及其相关细胞因子的水平，并且通过Notch/RBP-J/FOXP3/RORgt途径参与调节Treg/ Th17平衡，同样，在动物实验中也得到了相关论证。目前，较多实验均证实AA与Treg/Th17的比值有关，而Treg/ Th17的比值是否可以成为AA的早期检测指标需要进一步研究。
　　2.3.5 补体系统与AA
　　补体系统处于平衡状态时，可以保护生物体免受病原体侵害。当平衡被破坏时，补体系统可能会攻击细胞和组织，引起多种炎症反应和自身免疫疾病[34]。血清补体（complement component 1q，C1q）是补体经典激活途径重要的启动分子。C1q通过识别IgG或IgM免疫复合物中抗体Fc片段的补体结合位点，由此激活级联反应来清除抗原抗体复合物[35]。Ding等[36]发现，与正常受试者相比，NSAA（非重型再生障碍性贫血）患者的各种蛋白质表达不同，蛋白质通路分析表明，与正常对照相比，NSAA患者体液免疫途径相关蛋白的表达是异常的。结果表明NSAA的发病机制可能与特异性抗原刺激有关，其导致抗原提呈细胞的活化，使Th细胞平衡遭到破坏，Th2细胞增多并激活B细胞产生抗体，破坏骨髓中的造血细胞，同时也表明补体系统在NSAA中具有重要作用，而NSAA的新的治疗方向可能是平衡补体成分的稳定性。 　　3 细胞信号通路异常
　　3.1 mTOR信号通路与AA
　　哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）是具有调控细胞生长、增殖、分化过程作用的一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶[37-38]。张晓东等[39]发现，相较于正常健康对照组，AA组小鼠骨髓中mTOR及S6K1的表达明显较高，且mTOR與S6K1呈正相关。而且随着mTOR及S6K1的表达增加，其外周血细胞水平越低，提示mTOR及S6K1参与了AA小鼠骨髓的脂肪化，促进脂肪细胞的增多及造血细胞减少。魏芳等[40]采用激光共聚焦等方法发现，与对照组相比，其中AA组p-mTOR和过氧化物酶体增殖物激活受体g（PPARg）蛋白的荧光强度和脂肪细胞转化率均较高；与未干预组对比，经雷帕霉素干预组的PPARg蛋白和脂肪转化率明显下降，提示骨髓脂肪化机制可能与mTOR信号调控PPARg的表达有关。鉴于mTOR参与AA的发病，其抑制剂或拮抗剂是否可以改善或治疗AA尚需进一步研究。
　　3.2 MAPK信号通路与AA
　　MAPK是一类主要以调控细胞增殖和凋亡信号转导的丝/苏氨酸蛋白激酶，其作用与细胞的生长、增殖、分化、黏附及凋亡等有关[41]。施海涛等[42]研究发现患者骨髓基质细胞内MEK1/2和p-ERK1/2蛋白表达水平均低于正常组，p-P38和p-JNK蛋白表达水平均高于正常组。由此推断MAPK信号通路异常与AA发病机制有关以及p-P38的异常影响了造血干细胞的存活；同时推断p-P38可以作为AA患者疾病发病状态的检测指标。张爱萍等[43]通过研究发现再生障碍小鼠骨髓组织和细胞中MEK1/2、p-MEK1/2、ERK1/2和p-ERK1/2蛋白的表达较正常对照组下降，而其治疗组中上列各项蛋白表达水平均上升。由此推断AA可能与MEK1/2、ERK1/2蛋白激酶低表达及其磷酸化水平下降有关，并推测MEK1/2及p-MEK1/2蛋白下调后可能导致ERK1/2和p-ERK1/2蛋白水平降低，使信号从胞质转导至胞核的过程出现障碍，其下游转录因子如AP-1等作用减弱，导致造血干细胞的增殖、分化能力下降，对抗造血干细胞凋亡作用减弱，从而引发了AA的发生。综上所述，MAPK/ERK信号通路与AA发病机制有关。
　　3.3 Notch信号通路与AA
　　Notch信号主要在调节成年生命体中组织稳态、细胞分化、增殖、凋亡起到关键作用[44]。邓姝等[45]研究发现，AA患者中间充质干细胞（MSC）、血管内皮生长因子（VEGF）与Notch信号通路相关蛋白、基因表达受抑制，并发现VEGF可通过阻断S期细胞促进AA患者MSC的增殖，抑制其凋亡，故推测VEGF通过Notch信号通路来调控AA患者MSC，从而改善骨髓的造血功能。
　　4 病毒感染及其他
　　近年来发现EB病毒（Epstein-Barr virus，EBV）感染会引起免疫功能失衡。最近，Zhang等[46]研究发现，相对于正常健康对照组，大多数的SAA患者的CD8+ T细胞具有较高的EBNA-1 DNA表达，而且随着EBNA-1 DNA表达水平的上升，CD8+ T细胞的活力同步增加，而其凋亡率没有变化，而且在敲除EBNA-1基因后，患者的CD8+ T细胞功能下降，端粒酶B和穿孔素的表达明显降低，推测EBV可能影响SAA患者的CD8+ T细胞的功能。EBV可能与AA的免疫机制异常有相关性，但EBV是否与AA疾病有必要关联性？这也需要更多的临床实验数据来验证。
　　综上所述，AA是一种难治性血液病，其发病机制是免疫机制异常及与其他异常共同引起的，而免疫机制异常在AA发病机制占据核心地位[47]。因此只有对AA的发病机制进行深入的研究，揭示其病理机制，才能得到最佳的治疗方法。目前临床上关于如何提高治疗的有效率，如何延长患者的生存期及降低患者对治疗药物的耐药性都值得进一步的研究。
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