先天性粒细胞减少症的研究进展

苏霞丽综述，陈建斌审校（重庆医科大学附属第一医院血液内科，重庆400016）

先天性粒细胞减少症的研究进展

苏霞丽综述，陈建斌△审校（重庆医科大学附属第一医院血液内科，重庆400016）

粒细胞缺乏；中性粒细胞减少；周期性；综合征；综述

先天性粒细胞减少症是指患者外周血中性粒细胞绝对值减少而引发的一组异质性遗传综合征，包括重型先天性中性粒细胞减少症（severe congenital neutropenia，SCN）、周期性中性粒细胞减少症（cyclic neutropenia，CN）、家族性良性慢性中性粒细胞减少症及网状组织发育不全等一系列疾病。本文着重介绍先天性中性粒细胞减少症中的2种类型：SCN和CN。近年来相关学者在分子水平上对先天性粒细胞减少症进行了一系列的研究，取得较好的成效。现将SCN和CN的临床表现、发病机制及相应的治疗措施综述如下，以期为今后靶向治疗提供理论依据。

1　先天性粒细胞减少症概述

目前先天性粒细胞减少症暂无统一的分类标准，可根据受累部位分为非综合性先天性粒细胞减少症和综合性先天性粒细胞减少症，前者仅血液系统单独受累，后者除中性粒细胞计数减少外同时合并皮肤、大脑、心脏、胰腺、泌尿生殖系统的病变［1-2］。SCN患者易反复发生中耳炎、咽喉炎、蜂窝组织炎、肺炎及骨髓炎等严重的细菌感染，部分患者可转变为骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndrome，MDS）/急性髓系白血病（acute myeloidleukemia，AML），对患者的生命安全构成极大威胁。然而有研究结果显示，并非所有中性粒细胞减少均会导致病症发生，如中东地区的一些民族和某些非洲后裔中存在良性种族性中性粒细胞减少症［3］。

1.1SCN瑞典儿科医生Kostmann于1956年对SCN进行了首次详细描述，故SCN又名Kostmann综合征。SCN患者骨髓象特征表现为粒细增生低下、成熟障碍，外周血中性粒细胞计数通常低于0.5×109L-1。易反复出现脐炎、肺炎、皮肤脓肿、败血症等细菌感染，长期中性粒细胞缺乏患者容易发生侵袭性真菌感染。SCN是一种与多个基因突变相关的异质性遗传性综合征［4-6］，目前发现有20多种基因与SCN发病有关，每个基因突变类型又有不同的发病机制和临床表现。

1.1.1中性粒细胞弹性蛋白酶基因（ELA2/ELANE）突变该基因位于常染色体19p13.3，包含5个外显子及4个内含子，编码中性粒细胞弹性蛋白酶。中性粒细胞弹性蛋白酶主要由早幼粒细胞和幼稚单核细胞合成，存在于成熟中性粒细胞的初级颗粒。ELA2/ELANE突变是SCN最常见的突变类型［5-6］，目前已发现104种ELA2/ ELANE突变类型。该基因有多种突变形式，如错义突变、移码突变、终止子突变、缺失或插入等，其中以错义突变最常见。移码突变与脓肿形成及MDS/AML相关，终止子突变有进展为AML的风险，C151Y、G214R 2种错义突变类型极易发生AML。这些高风险的发生可能与氨基酸置换后蛋白质结构异常和电荷数量及极性改变相关［7］。Skokowa等［8］认为，ELA2/ELANE突变后细胞高表达多功能转录因子5（STAT5）可能与MDS/AML发生有关。最新研究认为，ELA2/ELANE中编码甲硫氨酸的起始密码子突变，可促使蛋白质的翻译从下游内部的起始密码子开始，产生大量截断错位的氨基酸多肽积存于细胞核中，导致MDS/AML的发生［9］。ELA2/ELANE突变后合成大量结构、功能异常的弹性蛋白酶积存于中性粒细胞内质网，弹性蛋白酶错位分布可激活内质网的应激反应，将增加分子伴侣、内质网相关的降解和促凋亡基因的转录，细胞凋亡发生，即未折叠蛋白反应（unfolded protein response，UPR）［6-7，10-11］是SCN的主要发病机制。部分学者提出ELA2/ELANE突变可引起信号通路的异常，从而导致SCN的发生。中性粒细胞成熟过程中的淋巴增强因子-1（lymphoid enhancer factor-1，LEF-1）是一个重要转录因子，可激活CCAAT/增强子结合蛋白α （C/EBPα）的表达，从而促进造血干细胞的增殖分化。ELA2/ ELANE突变后，SCN患者LEF-1的表达和功能明显受损，无法调控转录因子PU.1的表达，影响中性粒细胞生成的转录因子C/EBPα的表达，阻碍中性粒细胞成熟，最终导致中性粒细胞缺乏［8，12］。Nayak等［13］认为，粒细胞的生成是一个完整的反馈通路。ELA2/ELANE突变后，人源全长重组蛋白5（PFAAP5）和异常中性粒弹性蛋白酶相互作用干扰锌指结构独立生长因子1（GFI1）的转录调控，扰乱中性粒细胞生成的完整信号通路，可能导致粒细胞生成受阻。

1.1.2葡萄糖-6-磷酸脱氢酶催化亚基3（G6PC3）突变

G6PC3基因突变患者大多合并发育异常，主要表现为皮肤浅表静脉突出、泌尿生殖系统畸形和心血管系统异常，如房间隔缺损、动脉导管未闭、肺动脉高压、心脏瓣膜发育异常［14-15］。患者有猝死的风险，考虑与突发恶性心律失常相关，而G6PC3突变引起MDS/AML的发生率则相对较低。既往研究报道骨髓呈造血阻滞特征，但Desplantes等［15］观察了14例法国登记处G6PC3突变的SCN患者，骨髓粒细胞造血比例正常，无造血停滞，但粒细胞染色质浓聚明显，10%的患者出现小巨核细胞，导致无效造血，外周血中性粒细胞严重减少。这不同于以往的造血停滞现象，值得研究者注意。G6PC3基因位于常染色体17q21，包含6个外显子，目前已发现33种突变类型，包括19种错义突变，4种无义突变，3种剪接突变，7种缺失或插入突变［16］，以常染色体隐性遗传为主要表现。G6PC3编码葡萄糖-6-磷酸酶β（G6P β），其位于内质网内膜上，催化葡萄糖-6-磷酸（G6P）水解为葡萄糖和磷酸。该基因突变后细胞膜上的G6PC3表达减少，导致细胞内糖代谢紊乱，中性粒细胞功能障碍，内质网应激增加，UPR激活，中性粒细胞凋亡增加［16-17］。

1.1.3粒细胞集落刺激因子受体（G-CSFR）基因突变粒细胞集落刺激因子（G-CSF）和骨髓粒细胞表面G-CSFR特异性结合，促进粒细胞增殖、分化、成熟。G-CSFR基因突变可分为两类，即获得性突变和先天性突变。GCSFR突变SCN患者骨髓无造血停滞现象，表明存在不依赖G-CSF信号传导通路调控中性粒细胞生成。获得性突变多表现为G-CSFR胞内段截断受损，增强了信号传导子及转录激活子STAT的活动，可通过激活酪氨酸激酶信号导致SCN向MDS/AML转化［8，18］。先天性突变G-CSFR胞外段受累，表达低反应受体，可通过扰乱正常配体链接而影响受体细胞外结构域的信号传导，导致对G-CSF治疗无反应［18］。

1.1.4凋亡调节蛋白HS1相关蛋白X1（HAX1）和腺苷激酶-2（AK2）基因突变HAX1突变以常染色体隐性遗传为特征。该基因编码BCL-2家族相关抗凋亡蛋白，主要位于线粒体内，部分产物位于内质网内。HAX1基因突变后导致线立体内膜电位阈值降低，激活促凋亡基因BAX，导致细胞凋亡。迄今知晓的HAX1 mRNA前体有A、B 2种剪接体。A型剪接体受累仅表现为中性粒细胞减少，B型剪接体主要位于神经系统，受累时除中性粒细胞减少外，还伴发神经系统异常［12，19］。Roques等［20］研究表明，HAX1基因突变的SCN患者，行造血干细胞移植几乎对神经系统的发育无影响。AK2基因突变遗传规律同HAX1，位于线粒体内膜间隙，参与线粒体能量代谢，该基因突变后导致内膜电位受损，加速细胞凋亡。

1.1.5湿疹血小板减少伴免疫缺陷综合征（WAS）和GFI1基因突变WAS突变可表现为X染色体隐性遗传，该基因编码的WAS蛋白只在造血细胞中表达，突变后导致WAS蛋白构象改变，增加肌动蛋白多聚化，影响细胞增殖、分裂，加速细胞凋亡［21］。临床多表现为淋巴细胞减少，吞噬活性丧失。GFI1是一种调节造血干细胞分化的转录抑制因子。GFI1基因突变后可使中性粒细胞弹性蛋白酶表达增加，CCAAT-增强子结合蛋白 ε （C/EBPε）表达上调，可抑制G-CSF诱导的粒细胞分化增殖，导致骨髓细胞过早凋亡，GFI1基因突变髓系分化受阻，单核细胞比例相对增加［22］。临床常伴有骨质疏松。尽管越来越多的SCN发病有关的致病基因被发现，但仍有30%～40%患者无明确的突变基因［23］。各突变基因均可通过异常的编码产物阻碍中性粒细胞的生成，或加速中性粒细胞凋亡，导致机体中性粒细胞减少［24］。

1.2CNCN是一种反复感染伴中性粒细胞计数周期性变化的遗传性疾病，可发于任何年龄，多见于婴幼儿和儿童，女性多于男性。患者规律性发作，发作间隔期约为22 d（15～37 d）。发作前期即有粒细胞增生降低、成熟障碍，多停滞于早幼粒细胞阶段。发作期患者中性粒细胞计数明显下降，通常小于0.5×109L-1；此外，可见网织红细胞、血小板周期波动，极少数典型病例在周期波动期间可有单核细胞计数增多（＞0.5×109L-1）。低谷期通常持续4～9 d，期间可伴感染，感染程度与中性粒细胞计数水平相关，主要表现为反复口腔溃疡、肺部感染等，一般无化脓灶［6-7］。随年龄的增长，部分患者周期性发作可逐渐减少，甚至恢复正常。目前国内外无转化为MDS/ AML的病例报道。

CN发病主要与19号染色体ELA2/ELANE基因突变有关。研究表明，几乎全部的CN患者均存在ELA2/ ELANE基因突变，与SCN一样，ELA2/ELANE基因突变会导致UPR，而UPR则会引起中性粒细胞凋亡，这一过程被认为是CN的发病机制［6，7，13］，其遗传方式多为常染色体显性遗传。

2　治疗和预后

2.1G-CSFG-CSF来源于单核-巨噬细胞系统及T淋巴系统，可诱导中性粒细胞的分化并减少凋亡，降低患者中性粒细胞减少程度，缩短中性粒细胞缺乏时间，同时增强中性粒细胞及单核巨噬细胞的吞噬、杀菌作用，从而降低患者的感染概率，延长患者的寿命，是临床治疗CN的首选药物［18］。目前临床通常采用重组G-CSF对SCN患者进行治疗，大剂量的G-CSF通过AKT/BCL2途径促进C/EBPβ的表达，增加粒细胞的生成。大多数患者（90%以上）经治疗后中性粒细胞计数可迅速恢复至正常水平。由于受体下游信号通路缺陷，G-CSF可能还可通过其他信号途径（如NAMPT-NAD-SIRT1信号通路等）调节中性粒细胞的生成，从而促进中性粒细胞的分化。起始剂量推荐每天5 μg/kg皮下注射，如果治疗15 d后没有反应，每天使用剂量再增加5 μg/kg。然而，G-CSF治疗具有很大的异质性，因此应该注意调整重组G-CSF使用剂量和频率，维持患者中性粒细胞大于1×109L-1。此外，值得注意的是，即便给予最大剂量重组 G-CSF（50～100 μg/kg），对部分患者仍无明显疗效［23］。

2.2造血干细胞移植ELA2/ELANE和HAX1突变10年后MDS/AML累计发生率高达20%，而G6PC3突变引起MDS/AML的发生率则相对较低［14］。对G-CSF反应差的患者，10年后AML/MDS的累计发生率为40%，而敏感的患者发生率为10%［25］。对无MDS/AML转化的患者，移植效果较好，无病生存率达75%，而发生MDS/ AML转化的患者，移植后无病生存率分别为27%和57%［26］。因此，对于SCN高危基因突变患者和G-CSF不敏感的患者宜早期行造血干细胞移植。Oshima等［27］对日本18例SCN患儿进行异基因造血干细胞移植，术后随访6.5年，结果发现，2例死亡，16例存活，患者生存率为88.89%。

2.3药物靶向治疗Nayak等［13］在SCN患者中提取出外显子3突变的ELA2/ELANE基因，并克隆增殖大量ELA2/ELANE突变粒细胞。加用中性粒细胞弹性蛋白酶抑制剂-西维来司钠可使正常的弹性蛋白酶储存于成熟粒细胞的原始颗粒中，改善UPR反应，促进早幼粒细胞分化。药物联合应用可明显减少G-CSF的用量，降低MDS/AML发生的风险。增强子结合蛋白α（C/EBPα）和增强子结合蛋白β（C/EBPβ）同属于转录因子家族，分别调节基础粒细胞数量、紧急情况下粒细胞的生成。ELA2/ELANE突变后，C/EBPα、C/EBPβ及淋巴增强因子1（LEF1）表达下调，G-CSF联合西维来司钠治疗SCN患者，可明显修复C/EBPα的表达，增加基础粒细胞的数量，但不能诱导C/EBPβ表达的增加［13］。目前西维来司钠明确的作用机制仍不清楚，但为临床治疗提供了方向。

3　小　结

先天性粒细胞减少症是一种先天性免疫缺陷病，临床发病率低。近年来，对CN和SCN的发病机制进行了一些有益的探索，发现细胞信号通路异常与CN和SCN发病相关。但仍有一部分SCN发病机制不明确，早期诊断和尽早干预可明显改善患者的预后。现阶段G-CSF仍是CN和SCN的首选药，对G-CSF治疗无反应者首选造血干细胞移植。造血干细胞移植在SCN治疗中初步显示出良好的应用前景，细胞生物学实验显示了药物靶向治疗的良好作用，但仍需进一步研究。

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10.3969/j.issn.1009-5519.2016.15.025

A

1009-5519（2016）15-2345-04

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（2016-03-09）