慢性病貧血與結(jié)核病貧血相關機制研究進展

高露瑤 綜述，劉清蒙，宋 鴻 審校

(遵義醫(yī)科大學微生物學教研室，貴州 遵義 563099)

臨床研究發(fā)現(xiàn)，貧血是結(jié)核病患者最常見的血液學問題之一，而活動性結(jié)核病患者無論病情輕重，均具有不同程度的貧血癥狀[1-3]，并且多數(shù)患者在疾病期間難以糾正其貧血，如能明確其發(fā)生的原因及機制，不僅有利于糾正患者的貧血和抗結(jié)核病治療，而且有助于改善患者的生活質(zhì)量和促進疾病的早日康復。令人遺憾的是，結(jié)核病貧血的發(fā)生機制長期以來并未完全闡明。既往認為導致結(jié)核病患者貧血的原因是多方面的，如結(jié)核病為慢性消耗性疾病，造成患者營養(yǎng)障礙，出現(xiàn)營養(yǎng)不良及缺鐵等代謝性原因?qū)е仑氀?；結(jié)核分枝桿菌的某些可溶性成分可作為抗原刺激血細胞系統(tǒng)，導致免疫反應性貧血；檢驗分析發(fā)現(xiàn)，結(jié)核病急性進展期患者外周血中性及單核細胞明顯增多等[4]，均提示結(jié)核病貧血機制十分復雜，且與機體免疫功能狀態(tài)密切相關。

然而，就結(jié)核病貧血原因或發(fā)生機制的研究卻鮮見報道，但關于其他慢性病貧血(ACD)原因及發(fā)生機制的研究卻取得了一定的進展。結(jié)核病貧血在ACD中為常見病，ACD 發(fā)病機制應與結(jié)核病貧血發(fā)生機制相同或密切相關，據(jù)此，本文就ACD與結(jié)核病貧血的相關機制作扼要綜述。

1 鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)激素(hepcidin)與結(jié)核病貧血

鐵為人體必需微量元素之一，構成細胞內(nèi)多種代謝酶類的輔酶，細胞氧運輸、呼吸鏈電子傳遞、DNA 修復等均需鐵的參與。但細胞內(nèi)鐵含量過多可損傷細胞正常功能，導致與鐵代謝有關的疾病，特別是血液相關疾病。

現(xiàn)認為ACD主要由慢性感染、腫瘤、其他慢性疾病等導致，發(fā)生機制與鐵代謝紊亂(病理生理特征是血清鐵降低)、急性相蛋白和細胞因子之間復雜的相互作用有關。關于ACD分子發(fā)病機制，多認同hepcidin是重要的下游效應分子[5-6]。人類的 hepcidin首先由 KRAUSE等于2000年從人血漿的超濾液中分離得到，其為一多肽分子，因其在體外具有抑制細菌和真菌生長的活性，且其合成部位在肝臟，故命名為肝臟表達的抗微生物多肽( LEAP-1)。后研究證實 hepcidin主要有2種形式，即22和25個氨基酸殘基組成的短肽激素，由肝細胞產(chǎn)生，在調(diào)節(jié)鐵代謝平衡及鐵轉(zhuǎn)運中起重要作用[7-8]。

人血清中的鐵主要來自巨噬細胞釋放和從腸道吸收，而這2種鐵的來源均受到hepcidin的抑制。因此，在維持機體鐵穩(wěn)態(tài)的過程當中，hepcidin是一種發(fā)揮著關鍵性負相調(diào)節(jié)作用的重要分子[9]，同時，其在鐵代謝紊亂性疾病，如 ACD的發(fā)生中也扮演著重要角色。發(fā)生炎癥時，機體受到細菌內(nèi)毒素、細胞因子，特別是致炎因子的刺激，肝臟 hepcidin mRNA可超表達，使 hepcidin的生成和分泌增加，hepcidin通過抑制單核巨噬細胞鐵釋放和抑制腸道鐵吸收，導致患者血清鐵及轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度兩者均降低，出現(xiàn)正細胞正色素性貧血。隨著病程的延長和(或)病情加重，體內(nèi)鐵逐漸耗竭，患者出現(xiàn)嚴重缺鐵癥狀，最終發(fā)展成為典型的 ACD[10-11]。

結(jié)核分枝桿菌感染為帶菌感染，患者在患病期間均存在炎癥病變，必然影響hepcidin的表達、合成和分泌，使鐵的吸收、釋放及代謝紊亂，導致貧血。早年有報道，骨髓象符合增生性貧血特點的活動性結(jié)核患者，如鐵粒幼紅細胞陽性率小于20%，細胞外鐵陰性、吞噬細胞內(nèi)無貯存鐵，診斷為缺鐵性貧血(IDA)；鐵粒幼紅細胞陽性率小于20%，細胞外鐵陽性，吞噬細胞內(nèi)可見大量貯存鐵，診斷為ACD。按此診斷標準，IDA占 26%，ACD占 29%，即與鐵代謝紊亂有關的貧血占55%[12]。骨髓鐵染色被認為是鑒別貧血原因的常用方法，但并不能證明結(jié)核病貧血與鐵離子代謝紊亂有關，也不能說明鐵代謝紊亂與貧血發(fā)生機制之間的關系。曾有報道表明，結(jié)核病貧血患者如同時缺鐵，會明顯增加患者的病死率[13]。近年來，有學者證明了在鐵缺乏的情況下，結(jié)核分枝桿菌能夠長期存活，引發(fā)結(jié)核分枝桿菌的持續(xù)感染狀態(tài)，并促進慢性結(jié)核病的發(fā)生[14]。故有必要對結(jié)核病患者鐵離子代謝紊亂與hepcidin之間的關系、變化規(guī)律及其臨床意義進行深入探討。

2 免疫損害與結(jié)核病貧血

結(jié)核分枝桿菌感染可致患者產(chǎn)生自身免疫性溶血性貧血(AIHA)，認為是機體對結(jié)核分枝桿菌免疫應答產(chǎn)生的自身抗體結(jié)合于紅細胞膜表面，激活補體導致紅細胞碎裂溶解而發(fā)生的貧血[15]。但結(jié)核性AIHA發(fā)生的詳細機制尚不明確。早年研究顯示給小動物注射結(jié)核菌能夠誘發(fā)溶血性貧血。結(jié)核性AIHA患者的T細胞CD8 T細胞亞群被異常激活，致使T細胞免疫功能顯著下降[16]，但如何影響B(tài)淋巴細胞功能尚不清楚。結(jié)核性 AIHA患者的正確早期診斷和治療對患者的預后至關重要，因為結(jié)核性 AIHA在使用較大劑量糖皮質(zhì)激素或免疫抑制劑治療后，可能會引起結(jié)核播散，甚至引起更嚴重的后果，如致死[17-18]。

研究顯示，骨髓單個核細胞(BMMNC)端粒酶活性增強可導致自身免疫活化，產(chǎn)生抗體，累及造血系統(tǒng)使血細胞原位破壞速度增快，進而導致外周血兩系或全血細胞的減少[19]。但結(jié)核性AIHA是否與端粒酶活性功能改變有關，鮮見報道。結(jié)核病患者對結(jié)核分枝桿菌抗原應答處于變態(tài)反應狀態(tài)，活動性結(jié)核病患者表現(xiàn)為機體免疫功能受抑制，這是由于輔助性 T細胞功能減低和抑制性 T細胞過度活化而導致其免疫功能低下。

結(jié)核病患者細胞免疫功能是否具有特殊性尚不能完全確定，尤其是與抗體產(chǎn)生密切相關的B細胞功能變化與AIHA發(fā)生之間的關系不確定。臨床上結(jié)核性AIHA患者的預后較差，故值得深入研究其發(fā)生機制及防治新靶點。

3 紅細胞生成不足和(或)壽命縮短與結(jié)核病貧血

結(jié)核分枝桿菌感染為帶菌感染，臨床表現(xiàn)為慢性過程，患者并發(fā)貧血可能與下列因素有關：(1)在漫長的感染過程中，由于持續(xù)存在的細菌成分對免疫細胞有激活作用，單核巨噬細胞系統(tǒng)被激活后，其吞噬紅細胞的作用明顯增強；(2)細菌毒素及其對細胞有害成分可使紅細胞膜損傷，導致紅細胞破裂；(3)細胞膜發(fā)生損傷的紅細胞也易被吞噬細胞吞噬溶解。在這些因素的共同作用下，結(jié)核病患者紅細胞壽命縮短，造成貧血[20]。此外，單用抗結(jié)核病治療后外周血細胞水平恢復正常，被認為是結(jié)核病引起溶血性貧血的一項重要證據(jù)[21]。

慢性炎癥過程中，機體促紅細胞生成素(EPO)因不同原因而生成不足，且骨髓幼紅細胞對EPO反應性降低，使紅細胞生成受到影響。有研究認為，幼紅細胞對EPO的抵抗作用與患者血清中細胞因子，特別是致炎細胞因子水平相關[22]。 ACD常繼發(fā)于慢性炎癥，即使一些患者的儲存鐵不缺乏，也依然出現(xiàn)貧血，其病理生理學改變主要與鐵失利用、對促紅素反應性降低和紅細胞壽命縮短等因素有關。使用EPO聯(lián)合多慮平(鹽酸多塞平片)對重度貧血的ACD患者進行治療，可明顯改善患者貧血狀況，認為機制可能與降低白細胞介素-6(IL-6)及hepcidin水平、改善機體對 EPO的敏感性和使紅細胞壽命得到延長有關[23]。

結(jié)核病患者骨髓可表現(xiàn)為增生活躍、明顯活躍、減低和重度減低[24]，提示結(jié)核病貧血的機制十分復雜，遠不止紅細胞壽命縮短或溶血增加所能解釋。

4 巨噬細胞與結(jié)核病貧血

單核巨噬細胞在機體的抗感染免疫和免疫應答調(diào)節(jié)中處于中樞地位，其在結(jié)核病發(fā)病和結(jié)核病貧血中應具重要作用。研究表明，單核巨噬細胞不只是鐵的儲存細胞，還是ACD中產(chǎn)生炎性細胞因子的主要來源。既往認為，hepcidin主要由肝臟分泌，但最近研究顯示單核巨噬細胞被抗原激活后，hepcidin表達水平明顯升高，同樣發(fā)揮著調(diào)節(jié)鐵代謝的作用，在ACD的發(fā)病中起關鍵作用[25]。慢性感染或嚴重炎性反應可誘導機體產(chǎn)生炎癥性貧血，來自細菌的脂多糖(LPS)及其他免疫活性物質(zhì)可刺激單核巨噬細胞活化，表達并釋放過多的IL-6，在加重炎癥的同時強烈刺激并誘導單核巨噬細胞合成及分泌大量 hepcidin，而 hepcidin的過表達可抑制腸道鐵吸收及抑制單核巨噬細胞釋放鐵，這是誘發(fā) ACD最主要的機制[8,26]。有研究者用 IL-6(20 ng/mL)與人單核細胞株 THP-1細胞共育，3 h后發(fā)現(xiàn) hepcidin mRNA表達開始升高，6 h時達峰值，與對照比較，差異顯著。用細菌 LPS處理單核細胞所產(chǎn)生單核因子也能誘導 hepcidin mRNA過表達。EPO不僅能明顯抑制hepcidin蛋白的表達，同時還能抑制由IL-6或LPS誘導的THP-1單核細胞hepcidin mRNA表達，且后者的作用呈時間和濃度限制性。而在體外，EPO可能是通過下調(diào)信號通路C/EBPα、p-Smadl/5/8和 p-STAT3來實現(xiàn)對單核細胞hepcidin表達的抑制[23,27]。

有研究顯示，在結(jié)核病初期，患者體內(nèi)巨噬細胞凋亡明顯高于健康人群，認為對殺滅入侵機體的結(jié)核分枝桿菌有利，隨著病程延長，患者外周血中 CD4+CD25+FoxP3+Treg表達升高，而巨噬細胞凋亡下降，機體免疫功能受損，從而導致結(jié)核病遷延不愈[28]。

巨噬細胞在維持結(jié)核分枝桿菌與宿主免疫應答的動態(tài)平衡中起著重要作用，此種平衡如被打破即發(fā)生結(jié)核病及并發(fā)癥如貧血等。然而，關于巨噬細胞與結(jié)核病貧血之間關系的研究甚少，詳細發(fā)生機制尚未闡明。

5 細胞因子與結(jié)核病貧血

機體免疫活性細胞受結(jié)核分枝桿菌及其抗原成分刺激可分泌多種細胞因子，如干擾素-γ(INF-γ)、 腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、 IL-1、 IL-6、 IL-10、 IL-12、 IL-18、 致炎因子高遷移率族蛋白1(HMGB-1)、 轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)等，這些致炎和抗炎細胞因子，在誘導炎癥的同時亦發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，在結(jié)核病的發(fā)生、發(fā)展和結(jié)局中起著重要作用。結(jié)核分枝桿菌分泌的分枝桿菌脂蛋白是最早被證實的 Toll樣受體(TLR)的配體之一，該脂蛋白與 TLR2結(jié)合后產(chǎn)生誘導 IL-12、 TNF-α及一氧化氮合成酶2基因表達的因子[29]。

活動性結(jié)核病患者外周血多種細胞因子，如 TNF-α、 IL-1、 IL-4、 IL-6等，明顯高于健康人，并且在結(jié)核病的發(fā)生、發(fā)展中具有重要作用，已是不爭的事實，在 ACD的發(fā)病過程中，TNF-α、 IL-1和 IL-6亦起著主要的介導作用。

TNF-α由活化巨噬細胞產(chǎn)生，其在結(jié)核病理進程中的主要作用有：(1)在結(jié)核肉芽腫的形成過程中具有促進作用；(2)誘導帶有結(jié)核分枝桿菌的巨噬細胞凋亡；(3)維持結(jié)核桿菌的休眠狀態(tài)；(4)介導鐵參與的結(jié)核分枝桿菌生長抑制；(5)調(diào)控Ⅰ型超敏反應[30-31]。亦有人認為，TNF-α的抗結(jié)核病作用主要是因為其為控制結(jié)核桿菌感染的重要致炎細胞因子，且其他細胞因子無法替代此作用[32]。IL-1是由巨噬細胞產(chǎn)生的早期炎癥始動因子，其存在可明顯放大炎癥級聯(lián)反應。在結(jié)核病患者體內(nèi)，IL-1表達水平顯著升高，并伴隨病程遷延而持續(xù)高水平，隨病情好轉(zhuǎn)而降低[33]。IL-4由免疫活性細胞特別是活化的巨噬細胞產(chǎn)生，IL-4對 B細胞、T細胞、單核巨噬細胞、嗜堿性粒細胞等多種細胞具有活化、增殖、分化和趨化作用，在免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡中發(fā)揮著關鍵作用[34]。在炎癥狀態(tài)下，IL-4升高可促進免疫活性細胞產(chǎn)生大量細胞因子，并促使巨噬細胞凋亡，IL-4通過調(diào)控各免疫活性細胞的功能平衡以抵抗感染，但在結(jié)核病貧血機制中的作用鮮見報道。巨噬細胞受炎癥物質(zhì)刺激時生成并釋放 IL-6，過量 IL-6與其受體結(jié)合形成復合物，使Janus 激酶(JAKs)活化，JAKs再活化信號傳導及轉(zhuǎn)錄激活因子(STAT)蛋白，STAT3移位進入細胞核并調(diào)節(jié) hepcidin的轉(zhuǎn)錄和表達，生成過量 hepcidin導致貧血的發(fā)生[22]。晚期HMGB-1在誘發(fā)局部炎癥的同時，可作為一種內(nèi)源性危險信號激發(fā)免疫活性細胞超表達細胞因子，加劇炎癥級聯(lián)反應，加劇炎性反應程度并致使炎癥時間延長[27,35-36]。HMGB-1在活動性結(jié)核病患者及化療失敗患者外周血中水平顯著高于健康人，提示HMGB-1可能與結(jié)核炎癥慢性遷延有關，但與貧血有無關系尚缺乏報道[33,37]。

多種細胞因子參與結(jié)核病的免疫應答、免疫病理過程及誘發(fā)結(jié)核病并發(fā)癥，包括結(jié)核病貧血，但就各主要參與結(jié)核病理發(fā)生、發(fā)展的細胞因子在結(jié)核病貧血發(fā)生中的作用及機制，目前遠未闡明，且報道甚少。

6 展 望

結(jié)核病長期以來被作為研究免疫功能紊亂的天然模型，其免疫紊亂涉及體液免疫、細胞免疫、免疫調(diào)節(jié)、多種免疫效應分子，且與患者多種臨床并發(fā)癥密切相關。雖經(jīng)長期不懈努力，目前仍不完全清楚結(jié)核病免疫功能紊亂的詳細機制、決定結(jié)核分枝桿菌感染呈慢性化的因素和結(jié)核特異免疫應答被抑制的原因。

結(jié)核病患者免疫功能紊亂必然累及血液系統(tǒng)，臨床表現(xiàn)常為貧血。近年對慢性病貧血的發(fā)病機制研究雖有長足進步，但針對慢性病貧血中最為常見的結(jié)核病貧血發(fā)生機制的研究卻鮮見報道。如結(jié)核病貧血患者鐵代謝障礙與 hepcidin的關聯(lián)及機制、主要致炎細胞因子及其信號通路與結(jié)核病貧血發(fā)生機制、細胞凋亡與結(jié)核貧血、結(jié)核病遷延慢性化與貧血的相關性、促紅素在結(jié)核病貧血中的臨床意義、細胞免疫功能抑制與結(jié)核病貧血的關聯(lián)等。如能深入研究，盡快闡明上述問題，必然會對防治結(jié)核病產(chǎn)生積極的影響。