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PNH病理研究论文

论文 时间:2020-02-29 我要投稿
PNH病理研究论文

  阵发性睡眠性血红蛋白尿症(PNH)是一种获得性造血干细胞克隆性疾病,以发作性血管内溶血、静脉血栓形成、骨髓造血功能衰竭为主要表现。近年来,PNH的发病率有增高趋势,北方多于南方,半数以上发生在20~40岁,个别10岁以下及70岁以上,男性多于女性。我国患者多以贫血、出血、血红蛋白尿为首发症状,合并血栓者少见。该病虽为良性克隆性疾病,但起病急骤,病情反复,迁延不愈,生存质量差,存活期短。因此,深入研究其病理机制,探讨新的治疗思路是目前亟待解决的难题。

PNH病理研究论文

  众所周知,PNH是由于患者造血干细胞中PIG-A基因发生突变,导致细胞膜表面糖化磷脂酰肌醇(GPI)锚合成障碍,从而使血细胞膜表面GPI锚连蛋白缺失,如CD55、CD59等,使细胞抵抗补体攻击的能力减弱,导致细胞容易被破坏,发生溶血及全血细胞减少。但目前多种研究已显示PIG-A基因突变本身并不能赋予PNH克隆增殖优势,PNH的发病还需其他因素参与。现就PNH病理机制介绍如下。

  1PIG-A基因突变

  PIG-A基因编码484个氨基酸的蛋白产物———α1-6-N-乙酰氨基葡萄糖转移酶的一个亚基,该酶参与GPI锚连蛋白的合成过程。PNH的PIG-A基因突变是异质性的,突变位点各不相同。目前,已经报道的PIG-A基因突变有100多种,随机发生于整个编码区,没有突变丛集区或热点,第2号外显子是PIG-A基因中最大的一个外显子,发生突变的频率最高,大多数突变形式(约占2/3)为小的碱基插入或缺失,其中缺失更为常见。我们的课题组对PNH及再生障碍性贫血(AA)-PNH患者骨髓单个核细胞的PIG-A基因进行突变形式检测,结果示部分中国PNH患者的突变类型多表现为单个碱基置换,且发生部位均不相同(待发表)。该研究结果支持PIG-A基因突变的高发性和随机性,PIG-A基因突变导致GPI锚连蛋白的减少或缺失,可能赋予PNH细胞一定的生长优势,致PNH克隆扩增。

  然而,近年来的研究发现,PIG-A基因突变在正常人血细胞中偶尔也可检测到,但只有PNH患者体内的PNH造血干细胞表现出生长优势,克隆性增殖,并最终导致了PNH发病。最近一些研究也提示,健康对照者中大多数PIG-A基因突变发生在集落形成细胞水平,而不是造血干细胞水平,因为集落形成细胞没有自我更新能力,所以在健康对照者中发现的PIG-A基因突变与PNH的病理生理无关联或关联性很低。因此,PNH克隆增殖是PNH发病的必要条件之一,PIG-A基因突变是PNH克隆增殖的前提,然而单纯PIG-A基因突变并不足以致PNH克隆增殖。PNH克隆增殖优势一定还依赖于除PIG-A基因突变之外的其他机制参与。

  2免疫逃避机制

  最近的研究表明,单纯PIG-A基因突变并不导致PNH克隆先天生长优势。那么,究竟是何种因素导致PNH干细胞克隆性增殖,从而导致PNH发病?近年来,有学者提出假设:PNH患者体内存在由T淋巴细胞介导的自身免疫反应,使自身免疫系统选择性地攻击正常造血干细胞,而PNH克隆因缺乏GPI锚连蛋白可逃避该免疫攻击,从而获得生长优势。两因素协同作用才导致PNH发病,这也被称为PNH的双因素发病学说。这一假说得到了直接和间接的证据。(1)直接证据:Risitano等研究了PNH患者的T细胞受体β链可变区互补决定区3(TCR-VβCDR3)的序列,发现PNH患者的TCR-VβCDR3与正常人不同,呈偏态非高斯分布,以CD8+T淋巴细胞为甚。基于TCR-VβCDR3可鉴别不同克隆T细胞群的理论,实验结果提示该T细胞群为寡克隆,且其中可能含有异常增殖的T细胞克隆。Mer-chav等将1例PNH患者的骨髓单个核细胞进行体外培养,去除T淋巴细胞后,其集落的产率较不去除明显增加(4.5倍),与正常对照相比,差异有统计学意义。在培养体系中加入甾体类药物后,T淋巴细胞对集落形成的抑制作用明显减弱。这些实验提示T淋巴细胞介导的.免疫机制参与了PNH的发病。(2)间接证据:曾先后有使用抗人胸腺细胞免疫球蛋白(ATG)治疗PNH部分有效的报道,从另一侧面证实了PNH的发病机制中有T细胞免疫的参与。

  PNH患者体内存在T细胞介导的免疫反应,那么,PNH患者体内的T淋巴细胞本身是否存在异常?国内外很多学者对此进行了研究,均已证实PNH患者体内存在PNH克隆型的T淋巴细胞,且存在CD3+CD4+/CD3+CD8+细胞比例倒置、T淋巴细胞基因的异常、T淋巴细胞表面免疫抑制性受体超家族的表达存在异常、T淋巴细胞功能的异常。

  本课题组在国内外研究基础上也进行了较为深入的研究:(1)PNH患者CD4+T淋巴细胞比例较正常对照组明显下降,CD8+T淋巴细胞比例较正常对照组明显升高,CD4+/CD8+T淋巴细胞比例倒置,Th1细胞比例较正常对照组明显升高,这些变化均以AA-PNH患者更为明显,且与患者血象及骨髓增生情况呈负相关。提示PNH患者T淋巴功能亢进,细胞免疫向Th1方向极化,淋巴因子的分泌失调,可产生过量的造血负调控因子,如白介素(IL)-2、干扰素(IFN)-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α等,从而表现出明显的造血抑制活性,导致PNH患者造血功能受抑,骨髓衰竭。(2)探讨了GPI-T淋巴细胞和GPI+T淋巴细胞的数量和功能,结果显示PNH患者体内存在一定数量的GPI-T淋巴细胞,其占T淋巴细胞的比例明显低于PNH克隆占粒系、红系、单核系的比例;其更易出现在AA-PNH患者体内;其占CD8+T淋巴细胞的比例高于占CD4+T淋巴细胞的比例;其CD69的表达率明显高于正常对照,与GPI+T淋巴细胞CD69的表达率相似,与患者血象及骨髓增生程度负相关。提示患者GPI+、GPI-T淋巴细胞功能均升高,细胞免疫亢进,这种亢进破坏了患者的造血功能,但与T淋巴细胞的来源无关。

  3二次基因突变

  PIG-A基因突变和免疫机制介导的骨髓损伤对PNH克隆扩增是必需的,但仅有二者并不足以致PNH发病。PNH克隆在体内获得生存及增殖优势可能与二次基因突变有关。到目前为止,研究发现主要有HMGA2基因突变、次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(HPRT)基因突变、抗凋亡基因(EGR-1基因、TAXREB107基因)、WT1基因及HLA-DR的表达异常与PNH克隆的增殖优势相关。

  人类HMGA2基因位于12号染色体的q15区,又称构建转录因子,调节大量靶基因的转录,该基因在胚胎发生过程中高表达,正常成熟组织中无表达或微量表达。HMGA2还启动间质肿瘤的形成,人类良性间质肿瘤中最常见。HMGA2可通过负性调节ERCC1启动子抑制核苷酸的切除修复途径,抑制DNA损伤的修复,导致基因不稳定。该基因被认为是发生染色体重排的高频靶点之一。PNH克隆属骨髓造血干细胞的非肿瘤性增殖,上述研究结果说明HMGA2基因的异位表达和PIG-A基因突变共同参与了PNH克隆增殖,即PNH患者可能存在二次基因突变现象。

  HPRT基因定位于X染色体q26~27区域,编码次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶,参与体内嘌呤核甘酸的补救合成途径,此酶的特异性不强,可将嘌呤类似物6-巯代鸟嘌呤(6-TG)掺入到DNA中而引起细胞死亡。目前应用抗6-TG方法检测体细胞HPRT基因突变,如果培养体系中含有6-TG,在HPRT作用下,6-TG能掺入到新合成的DNA中,阻止DNA半保留复制,导致细胞死亡;而HPRT基因突变的细胞由于不能编码生成HPRT,不影响DNA复制,细胞仍能存活。

  EGR-1基因介导细胞的增殖、分化及多能造血干细胞的自我更新。WT1基因编码一种转录因子,可以激活或者抑制靶基因的转录调控,参与多种细胞包括造血干细胞的生长、分化及凋亡过程。既往有研究显示,PNH患者EGR-1基因及WT1基因较正常人呈现高表达水平,且PNH患者WT1基因在BMMNCs的表达与粒系CD16b表达比例呈正相关,说明EGR-1基因和WT1基因mRNA表达水平与PNH克隆有关,PNH克隆的扩增需要除外PIG-A基因突变之外的其他基因缺陷的参与。本课题组利用流式细胞分选技术将PNH患者的CD59-细胞分选出来,检测其EGR-1基因和WT1基因mRNA的表达水平。结果显示PNH患者GPI缺陷细胞(CD59-细胞)EGR-1基因和WT1基因mRNA的表达水平均显著高于同一PNH患者的CD59+细胞及正常对照组,且上述两种基因的相对表达量与CD59-细胞数量呈显著正相关关系,即EGR-1基因和WT1基因的表达与PNH克隆增殖相关(待发表)。由此证实除PIG-A基因突变之外,PNH患者EGR-1基因及WT1基因的过度表达对PNH克隆取得增殖优势可能起到促进作用。

  核糖体蛋白L6(RPL6)又称Taxreb107,是HTLV-1原癌蛋白Tax应答序列结合蛋白,Tax是人类T淋巴细胞白血病病毒编码的转录因子,Taxreb107/RpL6可能通过与Tax的相互作用而调节Tax在病毒感染中的作用。目前关于Taxreb107基因的功能还未完全阐明,已明确的是其在促红细胞生成过程的正调控作用。有研究7例PNH中,3例TAXReb107基因呈现过度表达,提示TAXReb107作为一种抗凋亡基因,可能参与了PNHGPI-细胞的凋亡、分化与增殖过程,但由于所研究样本例数有限,具体机制仍须进一步研究。

  4抗凋亡机制

  凋亡机制在PNH克隆增殖中的作用也是PNH发病机制研究的热点之一。目前,关于PNH克隆是否具有抗凋亡优势还存在分歧。有研究发现,在体外无Fas抗体及配体诱导的条件下培养,PNH患者粒细胞的凋亡率明显低于正常对照者,且PNH克隆也具有抵抗TNF-α和IFN-γ等的凋亡诱导作用。

  Chen等通过将分选后的PNH患者GPI+CD34+细胞和GPI-CD34+细胞及正常对照组CD34+细胞进行培养,然后测定其凋亡率和Fas的表达,发现PNH患者GPI+CD34+细胞的凋亡率和Fas的表达明显高于GPI-CD34+细胞,而PNH患者GPI-CD34+细胞与正常对照组CD34+细胞都为相似的低水平凋亡率。上述实验结果提示,PNH克隆的扩增优势可能是由于PNH患者的GPI+CD34+细胞对凋亡高度敏感而产生机体对PNH克隆的选择。最近又有研究发现一些抗凋亡基因(humanA1、Hhr23B、Mcl-1、RhoA)在PNH患者有显著的高表达,但这些基因是否降低PNH克隆的凋亡率,目前尚无相关研究。

  综上所述,PIG-A基因突变导致GPI-锚连蛋白缺失而引起的血管内溶血机制已十分明了,但何种机制导致PNH克隆的增殖优势目前仍未阐明。目前为止,PNH尚无有效治疗方法,新近报道的单克隆抗体eculizumab通过抑制补体终末阶段的级联放大反应,可有效控制PNH的溶血及其其他症状,但此抗体从根本上保护了PNH克隆的形成,并不能根治PNH。通过对PNH克隆增殖发病机制的深入研究,可能会探索到减弱PNH患者体内的PNH克隆的有效治疗方法。

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