AID通常表现为低铁血症、低至正常水平的血清总铁结合力(TIBC)、正常或高的体内铁储存以及骨髓未能充分增加红细胞生成。AID的生理作用被认为是正常免疫反应的一部分,旨在限制微生物对铁的获取。尽管AID有多种致病因素,但主要病理机制是功能性铁缺乏。此外,AID的临床病理特征包括红细胞寿命略有缩短、铁代谢抑制以及骨髓促红细胞生成素介导的红细胞生成受损。然而,目前在兽医学中尚未确立可靠的AID诊断标准。
病因与病理机制
红细胞寿命
实验性AID猫中已观察到红细胞寿命的中度缩短。在人类医学中,已知患有活跃性类风湿性关节炎的贫血患者表现出无效的红细胞生成和缩短的平均红细胞寿命。该现象被认为具有免疫学基础:炎症期间释放的多种细胞因子(如肿瘤坏死因子α,TNF-α)激活巨噬细胞,加速组织巨噬细胞对红细胞的吞噬清除。这种红细胞吞噬作用通过红细胞表面包覆的γ免疫球蛋白进一步增强,这在猫AID模型中被特别指出。
铁代谢抑制
尽管体内铁储备充足,AID患者仍表现为低铁血症,这表明铁代谢发生障碍。这一改变被认为是宿主免疫反应的重要部分,旨在限制微生物对铁的获取,其机制包括抑制胃肠道铁吸收及炎症中巨噬细胞内的铁滞留。血清中的铁主要以转铁蛋白(Tf)结合形式存在,形成半闭合的铁循环系统(图1)。衰老红细胞被组织巨噬细胞吞噬并分解,血红素释放的铁重新进入循环系统。然而,当巨噬细胞铁释放受阻时,血清铁浓度迅速下降,导致骨髓中血红蛋白合成所需铁的供应减少,从而抑制红细胞生成。这是触发AID发展的重要机制。
II型急性期蛋白铁调素的生物活性形式由25个氨基酸组成(铁调素-25),其产生受到铁过载和炎性细胞因子(如白介素(IL)-6或IL-1)的诱导。铁调素是一种主要由肝细胞产生的激素,通常被认为是AID的关键介导因子。它与铁转运蛋白结合,后者是已知的唯一细胞铁输出蛋白,主要在肠上皮细胞、巨噬细胞、肝细胞和胎盘细胞表面表达。结合后,铁转运蛋白被内化并降解,阻止铁的吸收和巨噬细胞中铁的回收。在转基因小鼠中过度表达铁调素会导致严重的铁缺乏,尽管铁调素基因敲除小鼠在松节油引发的无菌脓肿中不会发展成低铁血症。松节油已被用于50多年来的AID动物模型中引发局部炎症反应。此外,IL-6基因敲除小鼠在无菌脓肿中既不表现出低铁血症,也不显示铁调素基因表达,这表明IL-6在铁调素的表达中起着核心作用,并且存在IL-6-铁调素轴(图2)。
在一项最近的研究中,IL-6基因敲除小鼠在无菌脓肿中,血红蛋白浓度和红细胞数量均减少。然而,铁调素基因敲除小鼠中,红细胞数量显著下降,表明在炎症期间存在铁调素独立的机制,损害红细胞的反应。在狗中,铁调素基因在肝脏的表达会因营养性铁缺乏而减少,并在松节油引发的炎症中增加。然而,在狗的实验性长期炎症模型中,使用反复皮下注射松节油时,肝脏的铁调素基因表达只在实验初期增加,并在后期恢复正常,尽管贫血和低铁血症持续存在。在小鼠的AID模型中,也观察到了类似的现象,这些模型使用了反复注射松节油。这些结果表明,虽然铁调素是AID的一个重要介导因子,但在AID的发展和维持中还涉及其他机制。
图1.哺乳动物铁代谢概述哺乳动物从食物中吸收的铁量非常少(成人每天约1至2毫克),且大致等于每天的铁流失量。造血所需的大部分铁来自衰老红细胞中的血红蛋白,通过网状内皮细胞进行的吞噬作用(红细胞吞噬)回收。多余的铁主要以铁蛋白的形式储存在肝脏中,并根据需要释放到循环系统中。
图2.炎症性疾病贫血中白介素-6-铁调素轴的病理生理机制。
由炎症激活的单核细胞通过白介素-6(IL-6)的产生促进肝脏中铁调素基因的表达。铁调素随后释放到血液中,并抑制铁输出蛋白(ferroportin)的功能。铁输出蛋白是网状内皮细胞(主要指巨噬细胞)向外转运铁的关键通道。铁输出蛋白在铁代谢中起着重要作用,其抑制作用会迅速降低血清铁浓度。血清铁浓度的降低进一步抑制红细胞生成(红细胞生成减少),最终诱发贫血。
骨髓功能
据报道,在以缺氧为诱因的促红细胞生成素分泌模型中,IL-1和TNF-α(肿瘤坏死因子-α)抑制了促红细胞生成素基因表达。此外,IL-1和TNF-α还抑制了大鼠肾脏中的促红细胞生成素基因表达。这些结果表明,多种炎症性细胞因子参与了AID中促红细胞生成素的负性调控。然而,这些因子对临床AID中促红细胞生成素释放的具体影响尚不清楚。
在人体医学中,患有慢性疾病的贫血患者,其血清促红细胞生成素浓度显著低于其他类型贫血患者。然而,也有报告显示,类风湿性关节炎患者的血清促红细胞生成素浓度有所升高。在兽医学中,实验性猫AID模型中,血清促红细胞生成素浓度通常在参考范围内,或仅轻微升高。因此,与其说促红细胞生成素浓度的变化对AID的发生更重要,不如说骨髓对促红细胞生成素的响应更为关键(至少在猫和一些人体合并症中如此)。据作者所知,目前没有关于犬AID中促红细胞生成素浓度的报道。
在AID中,红系前体细胞的增殖和分化因对促红细胞生成素响应的变化而受损。潜在机制包括细胞因子介导的凋亡、红系祖细胞上促红细胞生成素受体表达的下调、其他促造血因子(如干细胞因子)表达的减少以及红系集落形成单位数量的减少。
实验室特征与AID的诊断
由于AID本质上是一种“功能性”铁缺乏状态,它与真正的缺铁性贫血(IDA)共享一些临床特征,包括低铁血症和红细胞形态的多种变化。纯缺铁性贫血的特点包括:平均红细胞体积(MCV)和平均红细胞血红蛋白浓度(MCHC)下降,中度至显著的血小板增多症,红细胞分布宽度(RDW)增加。此外,血涂片中还可见以下特征性变化:中央苍白区扩大,红细胞形态异常(如角形细胞和裂片细胞)。在实验性诱导的营养性及临床性缺铁性贫血的犬模型中,网织红细胞指数,尤其是血红蛋白含量和平均网织红细胞体积的临床价值已被证实。然而,由于缺乏关于这些参数在IDA过程中的变化(特别是急性铁缺乏及基础疾病的影响)的信息,诊断仍然困难。
因此,诊断AID需要结合病史、体格检查和常规实验室检查。然而,由于基础疾病导致的其他血液学变化,AID的最终诊断应在排除其他贫血原因(如营养缺乏症、甲状腺功能减退、骨髓发育不良、药物反应、慢性肾病和出血)后进行。
AID的管理(炎性疾病性贫血的管理)
尽管AID是贫血的常见原因之一,但其严重程度很少需要专门治疗。重要的是,应在可能的情况下优先治疗引发炎症的基础疾病,而不是直接针对贫血进行治疗。在某些慢性疾病(如恶性肿瘤)中,根治性治疗通常不可能,在此类病例中,目前尚不清楚(在兽医物种中)治疗AID是否能改善结果。
在人类医学中,贫血,包括AID,会影响患者的发病率、死亡率和生活质量。尽管治疗基础疾病是治疗AID的最佳方法,但在某些情况下,这可能无法实现,此时可能需要采用替代策略。这些策略包括输血、注射铁剂治疗以及重组人促红细胞生成素的使用。
AID的未来挑战
本文强调了在诊断AID时,建立区分其与IDA(缺铁性贫血)以及同时存在AID和IDA的标准方法的重要性。我们指出了研究方法的重要性,这些方法除了传统的诊断手段(如全血细胞计数、红细胞形态、铁参数和网织红细胞指数)外,还应评估体内铁储存。然而,由于在初级护理中难以进行侵入性检查(如肝或骨髓活检),开发替代的非侵入性方法是值得期待的。
总之,由于目前难以明确诊断犬猫的AID,其流行病学、与预后的关系以及治疗的临床意义仍然未知。目前关于犬猫AID的文献中,对其机制及其对潜在疾病状态的影响仅有有限的描述。希望通过未来在该领域的工作,能够提供更多信息,以帮助了解AID的实际影响以及最佳管理策略。
未来,一旦建立可靠的AID诊断方法,流行病学数据将更加清晰,并能明确治疗的临床意义。希望本文综述提供了该主题的重要背景信息,并能激发更多研究,以更全面地描述犬猫中的AID。