造血干细胞缺乏导致造血功能衰竭一直被认为是再生障碍性贫血(AA)的主要病理机制。最初应用体外造血细胞集落形成证实AA患者的骨髓中造血细胞明显减少或缺如,CD34+细胞数和集落形成能力均明显低于正常对照组[1]。然而,应用免疫抑制剂如抗胸腺细胞或淋巴细胞球蛋白(ATG或ALG)以及环胞菌素A(CyA)治疗AA,其疗效为50%~80%[2,3],由此表明既使重型再生障碍性贫血(SAA),其体内仍有少量造血干细胞的残留,且造血干细胞减少可能是免疫功能异常介导的细胞毒性作用所致[4,5]。近年的研究表明,由T淋巴细胞介导的造血功能抑制在AA的发生、发展中起重要作用,并发现AA的造血微环境中确实存在异常活化具有抑制自身造血和杀伤造血细胞的T细胞及表达NK标志的细胞毒性细胞,鉴此,对AA免疫病理机制的探讨无疑将为AA的有效治疗开拓新的途径。近年来,AA免疫病理研究的焦点集中在:(1)T细胞及其亚群数量的功能改变;(2)Fas/FasL介导细胞凋亡和激活诱导细胞凋亡(AICD)的异常;(3)造血微环境中正性造血和负性调节因子的作用。
1T淋巴细胞及其亚群数和功能异常在AA中的作用
T淋巴细胞是细胞免疫中的主要效应细胞,也是极不均一的群体,业已有研究发现AA患者不仅存在T细胞数量异常,其功能和表型也有明显改变。Melenhorst等应用定量免疫组化对AA患者骨髓活检细胞进行分析[6],发现8例患者中的5例骨髓残余造血组织中的T细胞明显增多,他们认为AA患者骨髓中CD3+细胞的增加是淋巴细胞直接浸润或局灶性增生的结果,也是AA造血功能衰竭的原因之一。Maciejewski等检测了33例AA患者(其中23例为SAA)的外周血和骨髓淋巴细胞的表型[7],结果发现患者骨髓中HLA-DR+CD8+、CD56+标记细胞明显增高,43%的患者外周血和骨髓中CD8+细胞均有增加,28%的患者仅在骨髓中呈现CD8+细胞增多。经免疫抑制治疗缓解后,患者骨髓中HLA-DR+CD8+和CD56+标记细胞数量虽有所下降,但仍高于正常水平。该结果提示与异常免疫有关的细胞毒T淋巴细胞(CTL)或者NK细胞的活化和增生主要局限在骨髓,是造成造血功能异常的主要原因。我们早期研究也发现[8,9],AA患者CD4/CD8比值倒置,患者外周血CD8+、HLA-DR+和γδT+细胞显著增加,且与免疫抑制剂疗效成正相关,凡CD8+、HLA-DR+和γδT+细胞增多者,免疫抑制剂治疗效果较好。进一步研究证实,患者骨髓AA和外周血中CD8+、CD25+4-1BB+细胞明显增多,双标记分析进一步证实CD3+CD28+、CD8+CD25+细胞显著高于正常对照组,而且表达共刺激分子CD40抗原的细胞也明显升高。由此可见,AA患者体内不但淋巴细胞亚群比例改变,尤其值得注意的是患者体内与淋巴细胞活化第二信号相关的共刺激分子表达异常,提示患者体内多种原因导致淋巴细胞活化信号增加,是自身反应性淋巴细胞产生和异常活化的主要原因之一。AA患者骨髓血体外集落试验也进一步证实,如用免疫磁珠阴性选择法去除骨髓中CD3+细胞,骨髓血集落形成明显增加,由此表明患者骨髓中包含有对自身造血干/祖细胞具有抑制作用的T淋巴细胞。Teramura等观察了ATG治疗前后自身淋巴细胞对造血干细胞的影响[8]。也同样提示异常活化的T淋巴细胞对骨髓造血干/祖细胞毒性作用在AA发病中起重要作用。
Manz等应用RT-PCR研究了6例未经治疗的SAA外周血和骨髓中T淋巴细胞抗原受体(TCR)库中Vβ1-24、J基因和互补决定区3(CDR3)构型的改变[10],虽然T细胞Vβ基因的取用具有高度多样性,但与正常对照组相比,6例患者中有5例Vβ3、Vβ20、Vβ21和Vβ22的选用率约高3倍。CDR3虽具有多样性的特性,但每个个体均有1~2种占优势且互不相同的J基因重组,主要是Vβ5、Vβ7、Vβ8、Vβ13、Vβ15、Vβ16和Vβ23。他们认为多克隆的T淋巴细胞被高度扩增的寡克隆T淋巴细胞取代,在AA发病起始阶段可能是重要的免疫病理的起因。Nakao等应用PCR-单链构型多态性分析了AA患者骨髓中TCR Vβ的多态性[11,12],发现骨髓中存在着由于抗原刺激而异常扩增的寡克隆淋巴细胞,并从1例CyA依赖型AA患者骨髓中建立了一株表型为CD4+Vβ21的T淋巴细胞系NT4.2。该株细胞可杀伤自身经EB病毒转化或植物凝血素刺激的淋巴母细胞,对自身及异体CD34+造血细胞也有明显的杀伤作用,但其细胞毒性作用受靶细胞HLA-DR4的限制,体外培养发现NT4.2可强烈抑制表达HLA-DRB1*0405异体CD34+造血细胞的集落形成,其毒性作用可被抗HLA-DR或抗CD3单抗阻断。他们认为这是被一种特定抗原刺激后而扩增的异常淋巴细胞克隆,能识别并杀伤表达该抗原的CD34+的造血细胞,从而导致患者骨髓功能衰竭。
2细胞凋亡在AA中的作用
CD95/CD95L是肿瘤坏死因子(TNF)受体家族成员,通过与仅表达在活化淋巴细胞表面或由存在血浆的可溶性CD95L(sCD95L)相结合后,可诱导细胞发生程序死亡——凋亡。虽然正常个体CD34+细胞也可表达少量Fas抗原,但对Fas诱导的凋亡不敏感。Callera等应用原位末端脱氧脲苷转移酶催化的DNA标记染色法(TUNEL)检查了11例(SAA 4例)AA患者的骨髓活检标本[13],结果提示AA骨髓造血细胞的凋亡明显增加,达8.19%±1.45%。而正常组仅为2.07%±0.86%。他们认为AA患者骨髓中造血细胞对调亡诱导的敏感性增加,是AA造血干/祖细胞减少的主要原因。Philpott等则用7-氨基actinomycinD(7AAD)标记了46例AA(SAA12例)的骨髓CD34+细胞[14],与正常骨髓CD34+细胞相比,AA患者的骨髓CD34+细胞对凋亡更为敏感,在发病早期,尤其是SAA,CD34+细胞的Fas抗原表达显著增加,其程度与病情的严重性相关,治疗有效者CD95+细胞有所减少。AA患者骨髓的CD34+细胞Fas抗原表达增多的原因尚未明了,他们认为可能与骨髓局部粒细胞集落刺激因子(G-CSF)分泌过少,负性造血调控因子γ-干扰素(TFN-γ)和/或TNF-α产生过多,上调Fas抗原的表达,而成为CTL或上调表达Fas配体(FasL)的异常活化淋巴细胞增加,Fas受体与配体的相互作用,使骨髓CD34+细胞大量凋亡是导致造血功能衰竭的重要原因。本室对AA患者骨髓和外周血IL-2、IL-2R及sFasL等T淋巴细胞活化产物的分析发现,初治患者绝大部分骨髓和外周血IL-2和sFasL显著升高,尤其是骨髓中升高更为明显,对AA治疗有效患者的动态随访提示,血浆和骨髓中IL-2和sFasL水平变化与病情变化相关,凡有效者两水平下降,复发时再次升高,骨髓和外周血中sFasL含量显著增加,使大量因代偿进入细胞周期的造血干/祖细胞发生凋亡,短期内消耗了大量造血干/祖细胞,从而导致造血功能衰竭。
Callera等进一步观察了AA患者外周血和骨髓T、B淋巴细胞P53、bcl-2、Fas和FasL的表达[15],发现14例AA患者骨髓和外周血T、B细胞过度表达Fas抗原,其T、B淋巴细胞数也明显减少,而bcl-2和P53的表达与正常组或AA完全缓解(CR)时没有差别[16]。他们提出,AA时CD34+细胞、T和B淋巴细胞表面Fas表达过度是一个普遍现象,由FasL介导的细胞凋亡并不涉及bcl-2和P53。最近对AA、阵发性睡眠性血红蛋白尿(PNH)和骨髓增生异常综合征(MDS)的研究发现[15,17],11例PNH的外周血粒细胞和淋巴细胞在体外对自发和抗CD95单抗诱导的细胞凋亡不敏感,其骨髓CD34+细胞对IFN-γ、α-TNF和抗CD95单抗诱导的细胞调亡呈现较强的抵抗,进一步的研究提示这种变化与PNH的异常PIG-A基因无关。13例AA和12例MDS的细胞在体外也有类似结果。他们提出,由于Fas介导的细胞凋亡使大量敏感细胞进入死亡程序,对Fas诱导凋亡不敏感细胞则异常克隆性大量增生,成为骨髓中主要的细胞,这种现象在有骨髓增生异常的疾病如MDS、AA和PNH是普遍存在的,也是导致骨髓造血低下的主要原因。
3造血调控因子异常在AA中的作用
活化淋巴细胞可产生多种细胞因子,它们在机体的免疫及造血调节中发挥重要作用。不同种类和浓度的细胞因子对处于不同阶段的细胞发挥不同的作用。Stefanie等研究了对正常骨髓细胞增殖、分化有重要作用的干细胞生长因子(SCF)、白介素-3(IL-3)粒-单细胞集落刺激因子(G
