พยาธิสภาพของโรคโลหิตจางอะพลาสติก

ตามแนวคิดสมัยใหม่ที่มีพื้นฐานมาจากวิธีการวิจัยทางวัฒนธรรม กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน เนื้อเยื่อวิทยา ชีวเคมี และเอนไซม์ พบว่ากลไกหลักสามประการมีความสำคัญในการเกิดโรคโลหิตจางชนิดอะพลาสติก ได้แก่ ความเสียหายโดยตรงต่อเซลล์ต้นกำเนิดที่มีศักยภาพในการแบ่งตัวของเซลล์ (PSC) การเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมจุลภาคของเซลล์ต้นกำเนิด ซึ่งส่งผลให้เซลล์ต้นกำเนิดถูกยับยั้งหรือหยุดการทำงาน และสภาวะทางภูมิคุ้มกันวิทยา

ตามแนวคิดสมัยใหม่ สาเหตุของภาวะเม็ดเลือดต่ำในระดับเซลล์และจลนศาสตร์คือจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดลดลงอย่างมีนัยสำคัญและเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดที่โตเต็มที่แล้วที่ทำหน้าที่สร้างเม็ดเลือดแดง เม็ดเลือดขาว และเกล็ดเลือด นอกจากนี้ ข้อบกพร่องเชิงคุณภาพของเซลล์ต้นกำเนิดที่เหลือยังมีบทบาทบางอย่าง ซึ่งแสดงออกโดยไม่สามารถผลิตลูกหลานที่โตเต็มที่ได้เพียงพอ ข้อบกพร่องของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดเป็นความผิดปกติหลักที่แสดงออกหรือทวีความรุนแรงขึ้นภายใต้อิทธิพลของปัจจัยก่อโรคต่างๆ ความสำคัญของข้อบกพร่องของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดซึ่งเป็นปัจจัยหลักในการเกิดโรคโลหิตจางจากไขกระดูกนั้นขึ้นอยู่กับการตรวจพบการลดลงอย่างรวดเร็วของความสามารถในการสร้างโคโลนีของเซลล์ไขกระดูกในผู้ป่วย ซึ่งยังคงมีอยู่แม้ในช่วงที่อาการทางคลินิกและภาวะโลหิตจางทุเลาลง และการตรวจพบเซลล์เม็ดเลือดที่มีรูปร่างผิดปกติ ซึ่งบ่งชี้ถึงความด้อยประสิทธิภาพของเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าเมื่อระดับ PSC ลดลงมากกว่า 10% จากค่าปกติ จะเกิดความไม่สมดุลของกระบวนการสร้างความแตกต่างและแพร่กระจาย โดยมีการสร้างความแตกต่างเป็นหลัก ซึ่งน่าจะอธิบายได้ดีที่สุดว่าความสามารถในการสร้างโคโลนีของไขกระดูกลดลง ความสำคัญของข้อบกพร่อง PSC ในโรคโลหิตจางอะพลาสติกได้รับการยืนยันจากข้อเท็จจริงต่อไปนี้:

• การเกิดโรคโลหิตจางชนิดอะพลาสติกอาจเกิดขึ้นได้เมื่อมีการใช้ยาคลอแรมเฟนิคอล (เลโวไมซีติน) ซึ่งไปยับยั้งการรวมตัวของกรดอะมิโนเข้าไปในโปรตีนในไมโตคอนเดรียและการสังเคราะห์ RNA ในเซลล์ตั้งต้นของไขกระดูกอย่างไม่สามารถกลับคืนได้ ซึ่งนำไปสู่การหยุดชะงักของการแบ่งตัวและการแบ่งแยกของเซลล์
• การได้รับรังสีทำให้ส่วนหนึ่งของ PSC ตาย และการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นในระบบต้นกำเนิดของบุคคลที่ได้รับรังสีอาจเป็นสาเหตุของโรคโลหิตจางชนิดอะพลาสติกได้
• ประสิทธิภาพของการปลูกถ่ายไขกระดูกจากผู้อื่นในโรคโลหิตจางอะพลาสติกได้รับการพิสูจน์แล้ว
• การเชื่อมโยงระหว่างโรคโลหิตจางอะพลาสติกและโรคโคลนได้รับการยืนยันแล้ว - การเปลี่ยนแปลงของโรคโลหิตจางอะพลาสติกเป็นภาวะฮีโมโกลบินในปัสสาวะตอนกลางคืนแบบพารอกซิสมาล กลุ่มอาการเม็ดเลือดผิดปกติ และมะเร็งเม็ดเลือดขาวชนิดไมอีโลบลาสติกเฉียบพลันนั้นเป็นไปได้

ปัจจุบันเชื่อกันว่าการลดลงของกลุ่มเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดเกิดจากกลไกของการตายของเซลล์ตามโปรแกรม (apoptosis) สาเหตุของการเกิดภาวะอะพลาเซียของเซลล์เม็ดเลือดอาจเกิดจากการเพิ่มขึ้นของอะพลาเซียของเซลล์ต้นกำเนิด ความไวต่ออะพลาเซียของเซลล์ต้นกำเนิดที่เพิ่มขึ้นอาจเป็นมาแต่กำเนิด (กลไกดังกล่าวได้รับการสันนิษฐานสำหรับภาวะอะพลาเซียแต่กำเนิด) หรือเกิดจากการแสดงออกของยีนที่กระตุ้นให้เกิดอะพลาเซียมากเกินไปโดยผู้เข้าร่วมการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน (ภาวะอะพลาเซียที่ไม่ทราบสาเหตุ ภาวะอะพลาเซียหลังจากการฉีดลิมโฟไซต์ของผู้บริจาค) หรือผลต่อเม็ดเลือดขาว (γ-radiation) ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าอัตราการลดลงของกลุ่มเซลล์ต้นกำเนิดและกลไกเฉพาะของการเกิดอะพลาเซียจะแตกต่างกันไปใน AA แต่ละรูปแบบ

ลักษณะสำคัญประการหนึ่งของการเกิดโรคโลหิตจางชนิดอะพลาสติกคือพยาธิวิทยาของไมโครเอ็นไวรอนเมนต์ของระบบเม็ดเลือด ความผิดปกติเบื้องต้นของเซลล์ในระบบเม็ดเลือดอาจเกิดขึ้นได้ ดังจะเห็นได้จากการลดลงของหน้าที่ในการสร้างโคโลนีของไฟโบรบลาสต์ไขกระดูกและการเปลี่ยนแปลงของดัชนีจุลภาคโครงสร้างและจุลภาคเซลล์เคมีของไมโครเอ็นไวรอนเมนต์ของสโตรมาของไขกระดูก ดังนั้น ในผู้ป่วยโรคโลหิตจางชนิดอะพลาสติก ร่วมกับการเสื่อมสลายของไขมันทั้งหมด จะสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับเซลล์สโตรมาทั้งหมด โดยไม่คำนึงถึงตำแหน่งในเนื้อไขกระดูก นอกจากนี้ ยังพบการเพิ่มขึ้นของปริมาณไมโตคอนเดรีย ไรโบโซม และโพลีโซมในไซโทพลาซึมของเซลล์ ความผิดปกติในหน้าที่ของสโตรมาของไขกระดูกอาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งนำไปสู่การลดลงของความสามารถของเซลล์สโตรมาในการหลั่งปัจจัยการเจริญเติบโตของเม็ดเลือด ไวรัสมีบทบาทสำคัญในการเปลี่ยนแปลงไมโครเอ็นไวรอนเมนต์ของระบบเม็ดเลือด เป็นที่ทราบกันดีว่ามีไวรัสกลุ่มหนึ่งที่สามารถส่งผลกระทบต่อเซลล์ไขกระดูก ได้แก่ ไวรัสตับอักเสบซี ไวรัสเดงกี ไวรัสเอปสเตน-บาร์ไซโตเมกะโลไวรัส พาร์โวไวรัส บี 19 ไวรัสเอชไอวี ไวรัสสามารถส่งผลกระทบต่อเซลล์เม็ดเลือดได้ทั้งทางตรงและทางอ้อมผ่านการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมจุลภาคของเม็ดเลือด ซึ่งพิสูจน์ได้จากการตรวจพบสิ่งแปลกปลอมทางพยาธิวิทยาหลายชนิดในนิวเคลียสของเซลล์สโตรมาเกือบทั้งหมดตามกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน อนุภาคไวรัสที่คงอยู่สามารถส่งผลกระทบต่อกลไกทางพันธุกรรมของเซลล์ ทำให้การถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังเซลล์อื่นไม่ถูกต้องและขัดขวางการโต้ตอบระหว่างเซลล์ซึ่งสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้

กลไกทางภูมิคุ้มกันของการพัฒนาโรคโลหิตจางอะพลาสติกมีความสำคัญ มีการอธิบายปรากฏการณ์ทางภูมิคุ้มกันต่างๆ ที่อาจกำหนดเป้าหมายไปที่เนื้อเยื่อเม็ดเลือด ได้แก่ การเพิ่มขึ้นของการทำงานของลิมโฟไซต์ที (โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับฟีโนไทป์ CD 8) ซึ่งทำให้มีการผลิตอินเตอร์ลิวคิน-2 เพิ่มขึ้นและมีการกดการทำงานของอินเตอร์ลิวคิน-1 การลดลงของกิจกรรมของนักฆ่าธรรมชาติ การเจริญเติบโตของโมโนไซต์เป็นแมคโครฟาจลดลง การผลิตอินเตอร์เฟอรอนเพิ่มขึ้น และอาจรวมถึงการปรากฏตัวของแอนติบอดีที่ยับยั้งการทำงานของเซลล์ที่สร้างโคโลนี มีการรายงานถึงการแสดงออกของแอนติเจนที่เข้ากันได้กับฮิสโตคอมแพทิบิลิตี้ DR 2 ที่เพิ่มขึ้นและระดับของปัจจัยเนโครซิสของเนื้องอกที่สูงขึ้น ซึ่งเป็นตัวยับยั้งการสร้างเม็ดเลือดที่มีศักยภาพ การเปลี่ยนแปลงทางภูมิคุ้มกันเหล่านี้ส่งผลให้เกิดการยับยั้งการสร้างเม็ดเลือดและมีส่วนทำให้เกิดภาวะเม็ดเลือดอะพลาเซีย

ดังนั้น การพัฒนาของโรคโลหิตจางอะพลาสติกจึงขึ้นอยู่กับกลไกทางพยาธิวิทยาที่มีหลายปัจจัย

ผลกระทบที่เป็นอันตรายทำให้ไขกระดูกของผู้ป่วยโรคโลหิตจางอะพลาสติกเกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญหลายประการ หลีกเลี่ยงไม่ได้ที่ปริมาณเซลล์เม็ดเลือดที่ขยายตัวจะลดลง ซึ่งส่งผลให้จำนวนเซลล์ (นิวเคลียส) ของไขกระดูกลดลงในระดับต่างๆ รวมถึงการแทนที่ไขกระดูกด้วยเนื้อเยื่อไขมัน (การแทรกซึมของไขมัน) จำนวนองค์ประกอบของลิมฟอยด์และเซลล์สโตรมาเพิ่มขึ้น ในกรณีที่รุนแรง เนื้อเยื่อเม็ดเลือดจะหายไปเกือบหมด เป็นที่ทราบกันดีว่าอายุขัยของเม็ดเลือดแดงในโรคโลหิตจางอะพลาสติกจะสั้นลง ซึ่งโดยปกติแล้วเกิดจากการลดลงของกิจกรรมของเอนไซม์เม็ดเลือดแดงแต่ละตัว ในขณะที่เมื่อโรคกำเริบขึ้น ระดับฮีโมโกลบินของทารกในครรภ์จะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ยังพบว่าเซลล์เม็ดเลือดแดงถูกทำลายในไขกระดูก

พยาธิวิทยาของเม็ดเลือดขาวจะแสดงออกโดยจำนวนเม็ดเลือดขาวลดลงและการทำงานของเม็ดเลือดขาวลดลง มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในกลุ่มลิมฟอยด์ร่วมกับการทำงานของเม็ดเลือดขาวลดลง ตัวบ่งชี้ภูมิคุ้มกันของเหลวลดลง (ความเข้มข้นของอิมมูโนโกลบิน G และ A) และปัจจัยการป้องกันที่ไม่จำเพาะ (เบตาไลซีน ไลโซไซม์) ความผิดปกติของการสร้างลิ่มเลือดจะแสดงออกในภาวะเกล็ดเลือดต่ำ จำนวนเมกะคารีโอไซต์ในไขกระดูกลดลงอย่างรวดเร็ว การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาต่างๆ อายุขัยของเกล็ดเลือดลดลงเล็กน้อย

ในพยาธิสภาพของโรคโลหิตจางแบบอะพลาสติกที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั้น ความสำคัญนั้นถูกให้ความสำคัญอย่างมากกับข้อบกพร่องทางพันธุกรรมและอิทธิพลของผลข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์ในระยะเริ่มต้นของการสร้างตัวอ่อน ปัจจุบัน ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าการเกิดโรคโลหิตจางแบบอะพลาสติกที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมนั้นมีความเกี่ยวข้องกับแนวโน้มแต่กำเนิดที่เพิ่มขึ้นของ PSC ที่จะเกิดอะพอพโทซิส โรคโลหิตจางแบบ Fanconi อาจถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบถ่ายทอดลักษณะยีนด้อย ประมาณ 10-20% ของผู้ป่วยเกิดจากการแต่งงานกันในครอบครัวเดียวกัน การศึกษาทางไซโตเจเนติกส์ที่ดำเนินการในเด็กที่เป็นโรคโลหิตจางแบบ Fanconi เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในโครงสร้างโครโมโซมในรูปแบบของความผิดปกติทางโครโมโซมต่างๆ (การแตกของโครมาทิด ช่องว่าง การจัดเรียงใหม่ การแลกเปลี่ยน การจำลองซ้ำภายในโครโมโซม) ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงในโครโมโซม 1 และ 7 (การลบหรือการเปลี่ยนแปลงทั้งหมดหรือบางส่วน) ก่อนหน้านี้ เชื่อกันว่าพยาธิสภาพของโรคโลหิตจางแบบ Fanconi เกิดจากข้อบกพร่องในการซ่อมแซม DNA เนื่องจากมีการใช้สารหลายชนิดที่เรียกว่า clastogens เพื่อวินิจฉัยโรคโลหิตจางแบบ Fanconi ซึ่งบ่งชี้ถึงกลไกที่กล่าวถึงข้างต้น สารเหล่านี้ (mitomycin C, diepoxybutane, nitrogen mustard) ทำลาย DNA โดยทำให้เกิดการเชื่อมขวางระหว่างสาย การเชื่อมขวางภายในสาย และการแตกหัก ปัจจุบัน มีสมมติฐานทางเลือกว่าความไวที่เพิ่มขึ้นของเซลล์โรคโลหิตจางแบบ Fanconi ต่อ mitomycin C เกิดจากความเสียหายที่เกิดจากอนุมูลอิสระออกซิเจน มากกว่าความผิดปกติในการเชื่อมขวางของ DNA อนุมูลอิสระออกซิเจนได้แก่ ซุปเปอร์ออกไซด์แอนไอออน ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และไฮดรอกซิลอนุมูลอิสระ อนุมูลอิสระเหล่านี้ถือเป็นสารก่อกลายพันธุ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งไฮดรอกซิลไอออนสามารถทำให้เกิดความผิดปกติของโครโมโซมและการแตกหักของ DNA ได้ มีกลไกการกำจัดสารพิษต่างๆ มากมายเพื่อกำจัดอนุมูลอิสระออกซิเจนและปกป้องเซลล์จากความเสียหาย ซึ่งรวมถึงระบบเอนไซม์ superoxide dismutase (SOD) และ catalase การเติม SOD หรือ catalase ลงในลิมโฟไซต์ของผู้ป่วยโรคโลหิตจาง Fanconi จะช่วยลดความเสียหายของโครโมโซม การศึกษาทางคลินิกที่ใช้ SOD แบบรีคอมบิแนนท์แสดงให้เห็นว่าการให้ยาในบางกรณีสามารถลดจำนวนการแตกของโครโมโซมได้ ข้อมูลที่ได้รับเป็นพื้นฐานสำหรับการพิจารณาบทบาทของอนุมูลอิสระออกซิเจนในภาวะที่เซลล์ของผู้ป่วยโรคโลหิตจาง Fanconi มีความไวต่อไมโทไมซินซีเพิ่มขึ้น และสำหรับการศึกษาบทบาทของอะพอพโทซิสในสถานการณ์นี้ ไมโทไมซินซีมีอยู่ในสถานะที่ไม่ทำงานและอยู่ในรูปออกไซด์ เอนไซม์หลายชนิดในเซลล์สามารถเร่งปฏิกิริยาการสูญเสียอิเล็กตรอนหนึ่งตัวในโมเลกุลไมโทไมซินซี ซึ่งจะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำ ซึ่งมีอยู่ในเซลล์ของเซลล์สายที่ขาดออกซิเจน ไมโทไมซินซีจะทำปฏิกิริยากับดีเอ็นเอและทำให้เกิดพันธะขวาง อย่างไรก็ตาม ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนสูง ซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของการเพาะเลี้ยงเซลล์ปกติ ไมโทไมซินซีจะถูกออกซิไดซ์มากเกินไปโดยออกซิเจนเพื่อสร้างอนุมูลอิสระออกซิเจน และความสามารถในการพันธะขวางดีเอ็นเอจะลดลงอย่างมาก การศึกษาอะพอพโทซิสโดยใช้ระบบวิจัยพิเศษแสดงให้เห็นว่าที่ความเข้มข้นของออกซิเจนต่ำ (5%) ไม่มีความแตกต่างในความรุนแรงของอะพอพโทซิสในเซลล์ปกติและเซลล์ของผู้ป่วยโรคโลหิตจางฟานโคนี อย่างไรก็ตาม ที่ความเข้มข้นของออกซิเจนสูง (20%)ซึ่งส่งเสริมการสร้างอนุมูลอิสระภายใต้อิทธิพลของไมโทไมซินซี การเกิดอะพอพโทซิสในเซลล์ของผู้ป่วยโรคโลหิตจางแบบฟานโคนีมีความเด่นชัดมากขึ้นและแตกต่างเชิงคุณภาพมากกว่าในเซลล์ปกติ

ในโรคโลหิตจาง Blackfan-Diamond ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าโรคนี้ไม่เกี่ยวข้องกับการสูญเสียความสามารถของไมโครเอ็นไวรอนเมนต์ในการรองรับการสร้างเม็ดเลือดแดงหรือการตอบสนองภูมิคุ้มกันต่อเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดแดง (การศึกษาที่สนับสนุนสมมติฐานนี้แสดงให้เห็นว่าการสร้างภูมิคุ้มกันโดยอาศัยการถ่ายเลือด) สมมติฐานที่เป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการพัฒนาโรคโลหิตจาง Blackfan-Diamond คือข้อบกพร่องภายในเซลล์ในกลไกการถ่ายทอดสัญญาณหรือปัจจัยการถอดรหัสในระยะเริ่มต้นของการสร้างเม็ดเลือด (เซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือดแดงในระยะเริ่มต้นหรือเซลล์ต้นกำเนิดพหุศักยภาพ) การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวอาจทำให้เซลล์เม็ดเลือดแดงไวต่ออะพอพโทซิสมากขึ้น เมื่อเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองโดยไม่มีอีริโทรโพอิเอติน เซลล์ดังกล่าวจะเข้าสู่ภาวะเซลล์ตายตามโปรแกรมได้เร็วกว่าเซลล์ปกติจากบุคคลในกลุ่มควบคุม

พันธุกรรมของโรคโลหิตจาง Blackfan-Diamond: มากกว่า 75% ของผู้ป่วยเป็นโรคที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญ ผู้ป่วย 25% มีการกลายพันธุ์ของยีนที่อยู่บนโครโมโซม 19ql3 ซึ่งเข้ารหัสโปรตีนไรโบโซม S19 ผลที่ตามมาของการกลายพันธุ์นี้คือการเกิดโรคโลหิตจาง Blackfan-Diamond การกลายพันธุ์ของยีนพบได้ทั้งในผู้ป่วยโรคโลหิตจางที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญและในครอบครัว เมื่อพบผู้ป่วยโรคโลหิตจางนี้หลายรายในครอบครัวเดียวกัน กรณีที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม ได้แก่ การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโรคโลหิตจางแบบเด่นในผู้ที่เป็นโรคและในพ่อแม่ฝ่ายใดฝ่ายหนึ่ง หรือการเกิดความผิดปกติในพี่น้องที่เกิดทีละคน ไม่สามารถตัดความเป็นไปได้ของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบด้อยและแบบถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบเอ็กซ์ลิงค์ออกไปได้ พบความผิดปกติแบบสุ่มในผู้ป่วยโรคโลหิตจาง Blackfan-Diamond ส่วนใหญ่ เช่น ความผิดปกติของโครโมโซม 1 และ 16

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]