Wiskott-Aldrich综合征发病机理研究进展
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2004年8月20日
杨仁池 2004-8-2 15:49:40 国外医学输血及血液学分册1999年第22卷第4期
摘要 Wiskott-Aldrich综合征(WAS)是一种罕见的血液病，以儿童为多见，重者多死于儿童期，呈X-连锁隐性遗传。临床上表现为血小板减少、湿疹和免疫缺陷三联征。WAS蛋白基因的发现大大加深了人们对WAS的发病机理的认识，本文拟对此进行阐述。
关键词：Wiskott-Aldrich综合征基因 发病机理
Wiskott-Aldrich综合征(WAS)是一种罕见的血液病，呈X-连锁隐性遗传，主要见于儿童，成人罕见。典型患者表现为血小板减少、湿疹和免疫缺陷三联征。患者血小板平均直径为1.82±0.12μm，比正常血小板(平均直径为2.30±0.12μm)体积小。患者出生时即有血小板减少且持续存在，而免疫缺陷则是在出后才发生，且呈进行性发展，具体表现为湿疹、不能产生抗多糖的单克隆抗体、易发生机会性感染等，有些患者还可发生一过性自身免疫性疾病。成年患者容易发生恶性肿瘤，尤其是非霍奇金淋巴瘤[1~3]。另外，有些患者仅表现为血小板减少而无免疫缺陷或仅有轻度免疫缺陷，称为X-连锁性血小板减少症(XLT)，过去被认为是一种独立的疾病实体。随着WAS蛋白(WASP)基因的克隆[4]，现已发现WAS和XLT均是由于WASP基因突变所致[5，6]，故现在认为WAS和XLT是同一疾病的不同表现形式。现就本病发病机理的研究进展阐述如下。
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1 WASP基因及其表达产物的结构与功能
WAS是一种单拷贝基因缺陷性疾病，连锁分析将致病基因定位于Xp11.22[1，2]。Derry等[4]于1994年借助定向克隆技术将该基因分离出来，并命名为WASP基因。WASP基因包括12个外显子，基因组DNA长约9kb,其cDNA由1821个碱基组成，编码502个氨基酸残基的开放阅读框[2，4]。在造血细胞的各个系列(包括CD34+的祖细胞)中均有WASP mRNA表达，而在非造血细胞如肌肉、肝、胃、胰腺、肾脏、睾丸、肺、心脏、脑、眼、甲状腺和前列腺等中则无表达[4，5，7]。由于缺乏信号肽，提示WASP是一种胞浆蛋白。其分子量约65000，有一个pleckstrin同源(PH)区、一个GTP酶结合区、一个脯氨酸富集区和verprolin和cofilin同源区[1，2]。WASP的脯氨酸富集区有Src同源3(SH3)结构域结合的位点。SH3结构域可见于涉及细胞内信号传导的许多蛋白，但仅Fyn、Nck和Grb2三种蛋白能在造血细胞中与WASP结合。Nck和Grb2是缺乏内在酶活性的接头蛋白，Fyn是c-Src家族的一员[2]。有证据表明Fyn与WASP结合后其激酶活性被激活，Fyn与WASP结合可能是传导调节细胞骨架组织信号的一步[1]。
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近年来的研究表明WASP具有调节细胞骨架结构的作用。有人在WASP的转录启始点上游发现了一段长137bp的序列，该序列为WASP在造血细胞中表达所必须的，含两个Ets基元(motif)[8]。为阐明WASP在维持血小板正常功能方面是否重要，最近有人检测了WASP在信号传导中的作用,发现胶原能迅速增加血小板相关的WASP的酪氨酸磷酸化(血小板生成素和凝血酶则不能)，这一过程可被细胞松驰素D和wortmannin抑制，提示肌动蛋白多聚化和磷脂酰肌醇3激酶在诱导WASP的酪氨酸磷酸化时起作用。并在静息血小板裂解物中发现谷胱甘肽S-转移酶-Grb2与WASP结合，而这种结合在经胶原刺激后的血小板裂解物中则减少，提示WASP的酪氨酸磷酸化可能直接或间接调节WASP的接头蛋白功能。此外，还发现WASP在Ca2+依赖性中和蛋白酶(calpain)作用下被剪切。该研究提示胶原可特异性诱导WASP的酪氨酸磷酸化增加，WASP通过在细胞骨架中再分布和血小板聚集时的剪切而参与凝血酶诱导的血小板聚集时的信号传导[9]。
2 WASP基因突变
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迄今为止，已在许多WAS患者中检测到WASP基因突变，并已建立WASP基因突变数据库[5,6,10]。绝大多数为单一碱基改变导致的错义或无义突变，所有编码区均可发生这类突变，但以5’端为最多见，尤其是PH区；单一密码子的缺失或插入也较常见[5,6,11]。在已报道的231例WASP基因突变中，有138例为独特性突变。有两例大片段缺失，其余229例突变中，134例为编码区的单一碱基置换，导致41例无义突变和93例误义突变；此外，还有23例为插入，38例缺失，30例突变累及剪切位点以及4例复合突变[5,6]。虽然WASP的12个外显子均有发生突变的报道，但突变的分布并不均衡，其中PH结构域(外显子1、2和3的一部分)占所有突变的一半以上, 且69%的置换发生在该区，但该区的氨基酸仅为整个蛋白的22%；与此相反，外显子8~12编码的氨基酸占整个蛋白的一半以上，而突变发生率仅为26%，且多为移码突变或累及剪切位点的突变[3]。Zhu等[5]通过对48个无关WAS家系进行研究发现，PH结构域(外显子1~3)的错义突变抑制WASP的非重要功能，因而患者的症状轻，而外显子4的错义突变和3’端的复杂突变影响WASP的关键功能，从而导致典型的WAS。
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3 WAS的发病机理
树突状细胞是一类起源于骨髓的抗原呈递细胞，是启动免疫反应所必须的。不成熟树突状细胞以表型异质性亚群存在于大多数非淋巴组织中，具有很强的抗原捕获和抗原呈递功能。一旦遇到抗原，这些前哨树突状细胞就迁移至T细胞丰富的次级淋巴器官，在这一过程中，其捕获抗原的能力丧失，而成为T细胞免疫的强力刺激物。树突状细胞可以通过IL-4和GM-CSF与CD14阳性的外周血前体细胞培养而获得，此即所谓外周血起源的树突状细胞(PBDC)。有人研究了WAS患者的PBDC的特征，发现WAS患者PBDC的免疫表型与正常PBDC相同，但在体外培养中发现若将WAS患者和正常人的PBDC分别接种于含纤维连接蛋白(ffibronectin)的培养体系中，WAS患者的PBDC不能迁移，其树突状突起也不能延伸，而正常PBDC则可以迁移。这可以解释WAS患者容易发生湿疹和自身免疫性疾病的原因，因为树突状细胞在原位成熟可能使局部T细胞的激活失调并使树突状细胞介导的外周耐受能力丧失[2]。另有研究表明WAS患者的巨噬细胞的趋化活性丧失，而中性粒细胞的趋化活性正常，并发现巨噬细胞和相关的抗原呈递细胞的定向性细胞移动异常可能在WAS患者的免疫异常和湿疹的发生中起重要作用[12]。
, 百拇医药
WAS患者血小板功能异常的机理不明。借助流式细胞术，有人发现WAS患者血小板表面的GpⅡb/Ⅲa和GpⅣ表达明显降低。此外，凝血酶和ADP诱导的CD62P和CD63的表达也有缺陷[13]。该研究提示WAS患者血小板细胞骨架可能有内在缺陷，这或许能解释为何WAS患者的血小板体积较正常人小。
CD43糖蛋白在多数血细胞上的表达异常是本病的一个特征，CD43基因定位于16号染色体上，提示WASP可能直接或通过更复杂的机制在调节CD43基因表达中起作用。另有人报道了一个呈常染色体显性遗传的WAS家系，在该家系中用Southern杂交技术未发现CD43基因的结构异常，基因型分析也排除了该家系成员中患WAS者共有一个CD43等位基因的可能，提示该家系成员中患WAS与CD43基因无关[14]。该研究提示导致WAS的遗传机制比过去已知要复杂。
4 小结
虽然WASP基因被分离出来已经4年，但仍有许多问题有待阐明，尤其是WASP的功能尚未完全阐明。但WASP基因的发现使得有可能对WAS患者进行基因治疗。随着WASP功能的阐明，我们对于WAS患者的发病机理必将有更深的认识。
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作者单位：300020天津，中国医学科学院中国协和医科大学血液学研究所血液病医院
参考文献
1 Remold-O’Donnell, E, rosen FS, Kenney DM.Blood,1996;(7):2621
2 Brickell PM, Katz DR, thrasher AJ.Br J Haematol,1998;101(4):603
3 Ochs HD, Semin hematol,1998;35(4):332
4 Derry JMJ, Ochs HD, francke U,Cell,1994;78:635
5 Zhu Q,Watanabe C, Liu t, et al .Blood,1997;90(7):2680
, 百拇医药
6 Schwarz K, Nonoyama S, peitsch MC, et al .Immunol Today ,1996;17(11):496
7 Parolini O, Berardelli s, Riedi E, et al.Blood,1997;90(1):70
8 Petrella A, Doti I, agosti V, et al .Blood,1998;91(12):4554
9 Oda A, Ochs HD, Druker bJ, et al. Blood,1998;92(6):1852
10 Wengler GS, notarangelo LD, Bernardelli S, et al. Blood,1995;86(10):3648
, 百拇医药
11 Schwartz M, Bekassy A, donner M, et al .Thromb Haemost ,1996;75(4):546
12 Zicha D, Allen WE, brickell PM, et al .Br J Haematol,1998;101(4):659
13 Semple JW, Siminovitch kA, Mody M, et al.Br J Haematol,1997;97(4):747
14 Rocca B, Bellacosa A, de Cristofaro R, et al.Blood,1996;87(11):4538, 百拇医药
摘要 Wiskott-Aldrich综合征(WAS)是一种罕见的血液病，以儿童为多见，重者多死于儿童期，呈X-连锁隐性遗传。临床上表现为血小板减少、湿疹和免疫缺陷三联征。WAS蛋白基因的发现大大加深了人们对WAS的发病机理的认识，本文拟对此进行阐述。
关键词：Wiskott-Aldrich综合征基因 发病机理
Wiskott-Aldrich综合征(WAS)是一种罕见的血液病，呈X-连锁隐性遗传，主要见于儿童，成人罕见。典型患者表现为血小板减少、湿疹和免疫缺陷三联征。患者血小板平均直径为1.82±0.12μm，比正常血小板(平均直径为2.30±0.12μm)体积小。患者出生时即有血小板减少且持续存在，而免疫缺陷则是在出后才发生，且呈进行性发展，具体表现为湿疹、不能产生抗多糖的单克隆抗体、易发生机会性感染等，有些患者还可发生一过性自身免疫性疾病。成年患者容易发生恶性肿瘤，尤其是非霍奇金淋巴瘤[1~3]。另外，有些患者仅表现为血小板减少而无免疫缺陷或仅有轻度免疫缺陷，称为X-连锁性血小板减少症(XLT)，过去被认为是一种独立的疾病实体。随着WAS蛋白(WASP)基因的克隆[4]，现已发现WAS和XLT均是由于WASP基因突变所致[5，6]，故现在认为WAS和XLT是同一疾病的不同表现形式。现就本病发病机理的研究进展阐述如下。
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1 WASP基因及其表达产物的结构与功能
WAS是一种单拷贝基因缺陷性疾病，连锁分析将致病基因定位于Xp11.22[1，2]。Derry等[4]于1994年借助定向克隆技术将该基因分离出来，并命名为WASP基因。WASP基因包括12个外显子，基因组DNA长约9kb,其cDNA由1821个碱基组成，编码502个氨基酸残基的开放阅读框[2，4]。在造血细胞的各个系列(包括CD34+的祖细胞)中均有WASP mRNA表达，而在非造血细胞如肌肉、肝、胃、胰腺、肾脏、睾丸、肺、心脏、脑、眼、甲状腺和前列腺等中则无表达[4，5，7]。由于缺乏信号肽，提示WASP是一种胞浆蛋白。其分子量约65000，有一个pleckstrin同源(PH)区、一个GTP酶结合区、一个脯氨酸富集区和verprolin和cofilin同源区[1，2]。WASP的脯氨酸富集区有Src同源3(SH3)结构域结合的位点。SH3结构域可见于涉及细胞内信号传导的许多蛋白，但仅Fyn、Nck和Grb2三种蛋白能在造血细胞中与WASP结合。Nck和Grb2是缺乏内在酶活性的接头蛋白，Fyn是c-Src家族的一员[2]。有证据表明Fyn与WASP结合后其激酶活性被激活，Fyn与WASP结合可能是传导调节细胞骨架组织信号的一步[1]。
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近年来的研究表明WASP具有调节细胞骨架结构的作用。有人在WASP的转录启始点上游发现了一段长137bp的序列，该序列为WASP在造血细胞中表达所必须的，含两个Ets基元(motif)[8]。为阐明WASP在维持血小板正常功能方面是否重要，最近有人检测了WASP在信号传导中的作用,发现胶原能迅速增加血小板相关的WASP的酪氨酸磷酸化(血小板生成素和凝血酶则不能)，这一过程可被细胞松驰素D和wortmannin抑制，提示肌动蛋白多聚化和磷脂酰肌醇3激酶在诱导WASP的酪氨酸磷酸化时起作用。并在静息血小板裂解物中发现谷胱甘肽S-转移酶-Grb2与WASP结合，而这种结合在经胶原刺激后的血小板裂解物中则减少，提示WASP的酪氨酸磷酸化可能直接或间接调节WASP的接头蛋白功能。此外，还发现WASP在Ca2+依赖性中和蛋白酶(calpain)作用下被剪切。该研究提示胶原可特异性诱导WASP的酪氨酸磷酸化增加，WASP通过在细胞骨架中再分布和血小板聚集时的剪切而参与凝血酶诱导的血小板聚集时的信号传导[9]。
2 WASP基因突变
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迄今为止，已在许多WAS患者中检测到WASP基因突变，并已建立WASP基因突变数据库[5,6,10]。绝大多数为单一碱基改变导致的错义或无义突变，所有编码区均可发生这类突变，但以5’端为最多见，尤其是PH区；单一密码子的缺失或插入也较常见[5,6,11]。在已报道的231例WASP基因突变中，有138例为独特性突变。有两例大片段缺失，其余229例突变中，134例为编码区的单一碱基置换，导致41例无义突变和93例误义突变；此外，还有23例为插入，38例缺失，30例突变累及剪切位点以及4例复合突变[5,6]。虽然WASP的12个外显子均有发生突变的报道，但突变的分布并不均衡，其中PH结构域(外显子1、2和3的一部分)占所有突变的一半以上, 且69%的置换发生在该区，但该区的氨基酸仅为整个蛋白的22%；与此相反，外显子8~12编码的氨基酸占整个蛋白的一半以上，而突变发生率仅为26%，且多为移码突变或累及剪切位点的突变[3]。Zhu等[5]通过对48个无关WAS家系进行研究发现，PH结构域(外显子1~3)的错义突变抑制WASP的非重要功能，因而患者的症状轻，而外显子4的错义突变和3’端的复杂突变影响WASP的关键功能，从而导致典型的WAS。
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3 WAS的发病机理
树突状细胞是一类起源于骨髓的抗原呈递细胞，是启动免疫反应所必须的。不成熟树突状细胞以表型异质性亚群存在于大多数非淋巴组织中，具有很强的抗原捕获和抗原呈递功能。一旦遇到抗原，这些前哨树突状细胞就迁移至T细胞丰富的次级淋巴器官，在这一过程中，其捕获抗原的能力丧失，而成为T细胞免疫的强力刺激物。树突状细胞可以通过IL-4和GM-CSF与CD14阳性的外周血前体细胞培养而获得，此即所谓外周血起源的树突状细胞(PBDC)。有人研究了WAS患者的PBDC的特征，发现WAS患者PBDC的免疫表型与正常PBDC相同，但在体外培养中发现若将WAS患者和正常人的PBDC分别接种于含纤维连接蛋白(ffibronectin)的培养体系中，WAS患者的PBDC不能迁移，其树突状突起也不能延伸，而正常PBDC则可以迁移。这可以解释WAS患者容易发生湿疹和自身免疫性疾病的原因，因为树突状细胞在原位成熟可能使局部T细胞的激活失调并使树突状细胞介导的外周耐受能力丧失[2]。另有研究表明WAS患者的巨噬细胞的趋化活性丧失，而中性粒细胞的趋化活性正常，并发现巨噬细胞和相关的抗原呈递细胞的定向性细胞移动异常可能在WAS患者的免疫异常和湿疹的发生中起重要作用[12]。
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WAS患者血小板功能异常的机理不明。借助流式细胞术，有人发现WAS患者血小板表面的GpⅡb/Ⅲa和GpⅣ表达明显降低。此外，凝血酶和ADP诱导的CD62P和CD63的表达也有缺陷[13]。该研究提示WAS患者血小板细胞骨架可能有内在缺陷，这或许能解释为何WAS患者的血小板体积较正常人小。
CD43糖蛋白在多数血细胞上的表达异常是本病的一个特征，CD43基因定位于16号染色体上，提示WASP可能直接或通过更复杂的机制在调节CD43基因表达中起作用。另有人报道了一个呈常染色体显性遗传的WAS家系，在该家系中用Southern杂交技术未发现CD43基因的结构异常，基因型分析也排除了该家系成员中患WAS者共有一个CD43等位基因的可能，提示该家系成员中患WAS与CD43基因无关[14]。该研究提示导致WAS的遗传机制比过去已知要复杂。
4 小结
虽然WASP基因被分离出来已经4年，但仍有许多问题有待阐明，尤其是WASP的功能尚未完全阐明。但WASP基因的发现使得有可能对WAS患者进行基因治疗。随着WASP功能的阐明，我们对于WAS患者的发病机理必将有更深的认识。
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作者单位：300020天津，中国医学科学院中国协和医科大学血液学研究所血液病医院
参考文献
1 Remold-O’Donnell, E, rosen FS, Kenney DM.Blood,1996;(7):2621
2 Brickell PM, Katz DR, thrasher AJ.Br J Haematol,1998;101(4):603
3 Ochs HD, Semin hematol,1998;35(4):332
4 Derry JMJ, Ochs HD, francke U,Cell,1994;78:635
5 Zhu Q,Watanabe C, Liu t, et al .Blood,1997;90(7):2680
, 百拇医药
6 Schwarz K, Nonoyama S, peitsch MC, et al .Immunol Today ,1996;17(11):496
7 Parolini O, Berardelli s, Riedi E, et al.Blood,1997;90(1):70
8 Petrella A, Doti I, agosti V, et al .Blood,1998;91(12):4554
9 Oda A, Ochs HD, Druker bJ, et al. Blood,1998;92(6):1852
10 Wengler GS, notarangelo LD, Bernardelli S, et al. Blood,1995;86(10):3648
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11 Schwartz M, Bekassy A, donner M, et al .Thromb Haemost ,1996;75(4):546
12 Zicha D, Allen WE, brickell PM, et al .Br J Haematol,1998;101(4):659
13 Semple JW, Siminovitch kA, Mody M, et al.Br J Haematol,1997;97(4):747
14 Rocca B, Bellacosa A, de Cristofaro R, et al.Blood,1996;87(11):4538, 百拇医药