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第三节 细胞凋亡与血液病
细胞需要生存,必须有效地抑制凋亡。细胞凋亡减弱意味着组织的增生和肿瘤的可能形成,如淋巴细胞积蓄可导致慢性淋巴细胞白血病;凋亡过多可促发器官的衰退甚至疾病,如骨髓细胞凋亡过多会造成外周血细胞的减少和血液疾病。
一、凋亡与造血
造血细胞的产生和消亡都受凋亡调节。维持红系祖细胞的稳定依赖于红细胞生成素(erythropoietin, EPO)。停止EPO的作用便导致红系祖细胞凋亡。早期和晚期红系祖细胞都存在Fas蛋白,但其活性配体(FasL)仅见于晚期幼红细胞。在幼红细胞造血岛内,早期幼红细胞膜上的Fas结合FasL后,便可激活caspases蛋白酶系统而诱导幼红细胞凋亡。
内源性介导凋亡最好例子是中性粒细胞。中性粒细胞在骨髓中发育成熟,进入血流停留约12小时。除一些细胞进入肺和胃肠道丢失外,更多的是进入组织间隙,在1~2天内缺乏炎症的场所,经凋亡由巨噬细胞吞噬而自然地消失。
相反,淋巴细胞死亡则是由外在事件介导的。去除淋巴细胞生长因子,便可激活FasL-Fas或肿瘤坏死因子及其受体凋亡通路的活性。FasL-Fas始动的凋亡在清除免疫应答晚期T细胞,以及非功能性淋巴细胞或自我激活的T、B细胞中起主要作用。由于V(D)J重排的不精确性,大量淋巴细胞没有正确(抗原受体基因重排)发育为表达有功能的抗原受体的B细胞或T细胞;不能产生有效的T细胞受体或者膜表面免疫球蛋白受体复合物的淋巴细胞;在阴性选择发育过程中出现的潜在性自身反应的B细胞或T细胞,都需要通过自身稳定的调节机制进行剔除(凋亡)。成年人,淋巴细胞的数量保持相对恒定,但在参与宿主防御的淋巴细胞是经历着周期性扩增和缩减。当提供预备的免疫应答时,抗原特异性淋巴细胞就需要进行克隆性扩增以清除病原体;而清除成功后又需要相应缩减淋巴细胞维持细胞谱系数量的稳定,也必须清除多余的效应淋巴细胞。
二、凋亡不足与疾病
凋亡不足(insufficient apoptosis)是增殖性疾病的共性特征之一,也是临床最常见的凋亡异常。细胞膜上不适当的基因表达产物增加是恶性肿瘤细胞转化增殖的一个特征。
重要的凋亡调节基因中,如 TP53和 RB1抑癌基因所致的凋亡不足,在CML及其急变、AML、ALL中的意义见前述。原癌基因 ABL、 MYC等属于细胞生存基因。这些基因异常所导致的凋亡不足是血液肿瘤的一个因素。 ABL被激活后对细胞凋亡的抑制被认为是CML成熟粒细胞寿命延长、蓄积性增加的一个原因。 BCL-2定位于染色体18q21.3,其家族成员所致的凋亡不足,常见为 BCL-2过度表达导致B细胞正常死亡受到障碍,结果有利于克隆性B细胞生存并不易凋亡(如滤泡淋巴瘤和慢性淋巴细胞白血病)。一些血液肿瘤,如浆细胞骨髓瘤、慢性淋巴细胞白血病和CML,也可通过直接或间质激活核因子-κB或称B细胞核因子κ链(nuclear factor κB cells, NF-κB或NF-κB)通路导致细胞凋亡减少,与这些疾病的发生或进展有关。一些肿瘤可通过PI3K(PI3-K)通路促进瘤细胞生长和凋亡不足。此外, KIT和 Fas( APO-1)等基因表达异常都与一些血液肿瘤细胞凋亡不足有关。卢兴国等研究白血病患者血浆APO-1/FAS浓度,表明许多白血病血浆中APO-1/FAS浓度升高。这一可溶性APO-1/FAS(sAPO-1/FAS)有竟争FAS配体削弱细胞凋亡而有利于白血病细胞的生存。
三、凋亡增加与疾病
细胞凋亡过度可引起疾病。在造血过程中,由于造血细胞对必需生长因子无效,对生长因子的反应无能,或BCL-2家族促凋亡与抑制凋亡的不平衡,会出现造血细胞的过度凋亡。MDS是以外周血细胞减少而骨髓增生为特征,这是髓系分化晚期细胞过多凋亡所致,结果为无效造血。到了疾病晚期,由于凋亡抵抗克隆常显现,伴随AML的经过。Fanconi贫血伴有由Fas和TNF-α介导的凋亡敏感性增加。类似的凋亡异常也见于其他造血系统疾病,如铁粒幼细胞贫血、巨幼细胞贫血、缺铁性贫血、地中海贫血。