PNH病理研究論文
陣發(fā)性睡眠性血紅蛋白尿癥(PNH)是一種獲得性造血干細胞克隆性疾病，以發(fā)作性血管內溶血、靜脈血栓形成、骨髓造血功能衰竭為主要表現(xiàn)。近年來，PNH的發(fā)病率有增高趨勢，北方多于南方，半數(shù)以上發(fā)生在20～40歲，個別10歲以下及70歲以上，男性多于女性。我國患者多以貧血、出血、血紅蛋白尿為首發(fā)癥狀，合并血栓者少見。該病雖為良性克隆性疾病，但起病急驟，病情反復，遷延不愈，生存質量差，存活期短。因此，深入研究其病理機制，探討新的治療思路是目前亟待解決的難題。
眾所周知，PNH是由于患者造血干細胞中PIG-A基因發(fā)生突變，導致細胞膜表面糖化磷脂酰肌醇(GPI)錨合成障礙，從而使血細胞膜表面GPI錨連蛋白缺失，如CD55、CD59等，使細胞抵抗補體攻擊的能力減弱，導致細胞容易被破壞，發(fā)生溶血及全血細胞減少。但目前多種研究已顯示PIG-A基因突變本身并不能賦予PNH克隆增殖優(yōu)勢，PNH的發(fā)病還需其他因素參與。現(xiàn)就PNH病理機制介紹如下。
1PIG-A基因突變
PIG-A基因編碼484個氨基酸的蛋白產(chǎn)物———α1-6-N-乙酰氨基葡萄糖轉移酶的一個亞基，該酶參與GPI錨連蛋白的合成過程。PNH的PIG-A基因突變是異質性的，突變位點各不相同。目前，已經(jīng)報道的PIG-A基因突變有100多種，隨機發(fā)生于整個編碼區(qū)，沒有突變叢集區(qū)或熱點，第2號外顯子是PIG-A基因中最大的一個外顯子，發(fā)生突變的頻率最高，大多數(shù)突變形式(約占2/3)為小的堿基插入或缺失，其中缺失更為常見。我們的課題組對PNH及再生障礙性貧血(AA)-PNH患者骨髓單個核細胞的PIG-A基因進行突變形式檢測，結果示部分中國PNH患者的突變類型多表現(xiàn)為單個堿基置換，且發(fā)生部位均不相同(待發(fā)表)。該研究結果支持PIG-A基因突變的高發(fā)性和隨機性，PIG-A基因突變導致GPI錨連蛋白的減少或缺失，可能賦予PNH細胞一定的生長優(yōu)勢，致PNH克隆擴增。
然而，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，PIG-A基因突變在正常人血細胞中偶爾也可檢測到，但只有PNH患者體內的PNH造血干細胞表現(xiàn)出生長優(yōu)勢，克隆性增殖，并最終導致了PNH發(fā)病。最近一些研究也提示，健康對照者中大多數(shù)PIG-A基因突變發(fā)生在集落形成細胞水平，而不是造血干細胞水平，因為集落形成細胞沒有自我更新能力，所以在健康對照者中發(fā)現(xiàn)的PIG-A基因突變與PNH的病理生理無關聯(lián)或關聯(lián)性很低。因此，PNH克隆增殖是PNH發(fā)病的必要條件之一，PIG-A基因突變是PNH克隆增殖的前提，然而單純PIG-A基因突變并不足以致PNH克隆增殖。PNH克隆增殖優(yōu)勢一定還依賴于除PIG-A基因突變之外的其他機制參與。
2免疫逃避機制
最近的研究表明，單純PIG-A基因突變并不導致PNH克隆先天生長優(yōu)勢。那么，究竟是何種因素導致PNH干細胞克隆性增殖，從而導致PNH發(fā)病?近年來，有學者提出假設:PNH患者體內存在由T淋巴細胞介導的自身免疫反應，使自身免疫系統(tǒng)選擇性地攻擊正常造血干細胞，而PNH克隆因缺乏GPI錨連蛋白可逃避該免疫攻擊，從而獲得生長優(yōu)勢。兩因素協(xié)同作用才導致PNH發(fā)病，這也被稱為PNH的雙因素發(fā)病學說。這一假說得到了直接和間接的證據(jù)。(1)直接證據(jù):Risitano等研究了PNH患者的T細胞受體β鏈可變區(qū)互補決定區(qū)3(TCR-VβCDR3)的序列，發(fā)現(xiàn)PNH患者的TCR-VβCDR3與正常人不同，呈偏態(tài)非高斯分布，以CD8+T淋巴細胞為甚。基于TCR-VβCDR3可鑒別不同克隆T細胞群的理論，實驗結果提示該T細胞群為寡克隆，且其中可能含有異常增殖的T細胞克隆。Mer-chav等將1例PNH患者的骨髓單個核細胞進行體外培養(yǎng)，去除T淋巴細胞后，其集落的產(chǎn)率較不去除明顯增加(4.5倍)，與正常對照相比，差異有統(tǒng)計學意義。在培養(yǎng)體系中加入甾體類藥物后，T淋巴細胞對集落形成的抑制作用明顯減弱。這些實驗提示T淋巴細胞介導的免疫機制參與了PNH的發(fā)病。(2)間接證據(jù):曾先后有使用抗人胸腺細胞免疫球蛋白(ATG)治療PNH部分有效的報道，從另一側面證實了PNH的`發(fā)病機制中有T細胞免疫的參與。
PNH患者體內存在T細胞介導的免疫反應，那么，PNH患者體內的T淋巴細胞本身是否存在異常?國內外很多學者對此進行了研究，均已證實PNH患者體內存在PNH克隆型的T淋巴細胞，且存在CD3+CD4+/CD3+CD8+細胞比例倒置、T淋巴細胞基因的異常、T淋巴細胞表面免疫抑制性受體超家族的表達存在異常、T淋巴細胞功能的異常。
本課題組在國內外研究基礎上也進行了較為深入的研究:(1)PNH患者CD4+T淋巴細胞比例較正常對照組明顯下降，CD8+T淋巴細胞比例較正常對照組明顯升高，CD4+/CD8+T淋巴細胞比例倒置，Th1細胞比例較正常對照組明顯升高，這些變化均以AA-PNH患者更為明顯，且與患者血象及骨髓增生情況呈負相關。提示PNH患者T淋巴功能亢進，細胞免疫向Th1方向極化，淋巴因子的分泌失調，可產(chǎn)生過量的造血負調控因子，如白介素(IL)-2、干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α等，從而表現(xiàn)出明顯的造血抑制活性，導致PNH患者造血功能受抑，骨髓衰竭。(2)探討了GPI－T淋巴細胞和GPI+T淋巴細胞的數(shù)量和功能，結果顯示PNH患者體內存在一定數(shù)量的GPI－T淋巴細胞，其占T淋巴細胞的比例明顯低于PNH克隆占粒系、紅系、單核系的比例;其更易出現(xiàn)在AA-PNH患者體內;其占CD8+T淋巴細胞的比例高于占CD4+T淋巴細胞的比例;其CD69的表達率明顯高于正常對照，與GPI+T淋巴細胞CD69的表達率相似，與患者血象及骨髓增生程度負相關。提示患者GPI+、GPI－T淋巴細胞功能均升高，細胞免疫亢進，這種亢進破壞了患者的造血功能，但與T淋巴細胞的來源無關。
3二次基因突變
PIG-A基因突變和免疫機制介導的骨髓損傷對PNH克隆擴增是必需的，但僅有二者并不足以致PNH發(fā)病。PNH克隆在體內獲得生存及增殖優(yōu)勢可能與二次基因突變有關。到目前為止，研究發(fā)現(xiàn)主要有HMGA2基因突變、次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖基轉移酶(HPRT)基因突變、抗凋亡基因(EGR-1基因、TAXREB107基因)、WT1基因及HLA-DR的表達異常與PNH克隆的增殖優(yōu)勢相關。
人類HMGA2基因位于12號染色體的q15區(qū)，又稱構建轉錄因子，調節(jié)大量靶基因的轉錄，該基因在胚胎發(fā)生過程中高表達，正常成熟組織中無表達或微量表達。HMGA2還啟動間質腫瘤的形成，人類良性間質腫瘤中最常見。HMGA2可通過負性調節(jié)ERCC1啟動子抑制核苷酸的切除修復途徑，抑制DNA損傷的修復，導致基因不穩(wěn)定。該基因被認為是發(fā)生染色體重排的高頻靶點之一。PNH克隆屬骨髓造血干細胞的非腫瘤性增殖，上述研究結果說明HMGA2基因的異位表達和PIG-A基因突變共同參與了PNH克隆增殖，即PNH患者可能存在二次基因突變現(xiàn)象。
HPRT基因定位于X染色體q26～27區(qū)域，編碼次黃嘌呤鳥嘌呤磷酸核糖基轉移酶，參與體內嘌呤核甘酸的補救合成途徑，此酶的特異性不強，可將嘌呤類似物6-巰代鳥嘌呤(6-TG)摻入到DNA中而引起細胞死亡。目前應用抗6-TG方法檢測體細胞HPRT基因突變，如果培養(yǎng)體系中含有6-TG，在HPRT作用下，6-TG能摻入到新合成的DNA中，阻止DNA半保留復制，導致細胞死亡;而HPRT基因突變的細胞由于不能編碼生成HPRT，不影響DNA復制，細胞仍能存活。
EGR-1基因介導細胞的增殖、分化及多能造血干細胞的自我更新。WT1基因編碼一種轉錄因子，可以激活或者抑制靶基因的轉錄調控，參與多種細胞包括造血干細胞的生長、分化及凋亡過程。既往有研究顯示，PNH患者EGR-1基因及WT1基因較正常人呈現(xiàn)高表達水平，且PNH患者WT1基因在BMMNCs的表達與粒系CD16b表達比例呈正相關，說明EGR-1基因和WT1基因mRNA表達水平與PNH克隆有關，PNH克隆的擴增需要除外PIG-A基因突變之外的其他基因缺陷的參與。本課題組利用流式細胞分選技術將PNH患者的CD59－細胞分選出來，檢測其EGR-1基因和WT1基因mRNA的表達水平。結果顯示PNH患者GPI缺陷細胞(CD59－細胞)EGR-1基因和WT1基因mRNA的表達水平均顯著高于同一PNH患者的CD59+細胞及正常對照組，且上述兩種基因的相對表達量與CD59－細胞數(shù)量呈顯著正相關關系，即EGR-1基因和WT1基因的表達與PNH克隆增殖相關(待發(fā)表)。由此證實除PIG-A基因突變之外，PNH患者EGR-1基因及WT1基因的過度表達對PNH克隆取得增殖優(yōu)勢可能起到促進作用。
核糖體蛋白L6(RPL6)又稱Taxreb107，是HTLV-1原癌蛋白Tax應答序列結合蛋白，Tax是人類T淋巴細胞白血病病毒編碼的轉錄因子，Taxreb107/RpL6可能通過與Tax的相互作用而調節(jié)Tax在病毒感染中的作用。目前關于Taxreb107基因的功能還未完全闡明，已明確的是其在促紅細胞生成過程的正調控作用。有研究7例PNH中，3例TAXReb107基因呈現(xiàn)過度表達，提示TAXReb107作為一種抗凋亡基因，可能參與了PNHGPI－細胞的凋亡、分化與增殖過程，但由于所研究樣本例數(shù)有限，具體機制仍須進一步研究。
4抗凋亡機制
凋亡機制在PNH克隆增殖中的作用也是PNH發(fā)病機制研究的熱點之一。目前，關于PNH克隆是否具有抗凋亡優(yōu)勢還存在分歧。有研究發(fā)現(xiàn)，在體外無Fas抗體及配體誘導的條件下培養(yǎng)，PNH患者粒細胞的凋亡率明顯低于正常對照者，且PNH克隆也具有抵抗TNF-α和IFN-γ等的凋亡誘導作用。
Chen等通過將分選后的PNH患者GPI+CD34+細胞和GPI－CD34+細胞及正常對照組CD34+細胞進行培養(yǎng)，然后測定其凋亡率和Fas的表達，發(fā)現(xiàn)PNH患者GPI+CD34+細胞的凋亡率和Fas的表達明顯高于GPI－CD34+細胞，而PNH患者GPI－CD34+細胞與正常對照組CD34+細胞都為相似的低水平凋亡率。上述實驗結果提示，PNH克隆的擴增優(yōu)勢可能是由于PNH患者的GPI+CD34+細胞對凋亡高度敏感而產(chǎn)生機體對PNH克隆的選擇。最近又有研究發(fā)現(xiàn)一些抗凋亡基因(humanA1、Hhr23B、Mcl-1、RhoA)在PNH患者有顯著的高表達，但這些基因是否降低PNH克隆的凋亡率，目前尚無相關研究。
綜上所述，PIG-A基因突變導致GPI－錨連蛋白缺失而引起的血管內溶血機制已十分明了，但何種機制導致PNH克隆的增殖優(yōu)勢目前仍未闡明。目前為止，PNH尚無有效治療方法，新近報道的單克隆抗體eculizumab通過抑制補體終末階段的級聯(lián)放大反應，可有效控制PNH的溶血及其其他癥狀，但此抗體從根本上保護了PNH克隆的形成，并不能根治PNH。通過對PNH克隆增殖發(fā)病機制的深入研究，可能會探索到減弱PNH患者體內的PNH克隆的有效治療方法。
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