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自身免疫性疾病及白血病研究重要的原材料-外周血单个核细胞（PBMC）

2025-03-06

关键词：自身免疫性疾病，系统性红斑狼疮（Systemic lupus erythematosus, SLE），类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis, RA) ，银屑病（Psoriasis），白血病（leukemia），PBMC

随着生物技术的飞速发展，人体免疫系统在疾病治疗、药物发展中的作用越来越明显。外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells，PBMC）作为免疫系统的重要组成部分，其在自身免疫性疾病及白血病等疾病的发病机制中扮演着关键角色。

一、外周血单个核细胞简介

外周血单个核细胞（Peripheral Blood Mononuclear Cells，PBMC）是外周血中具有单个核的细胞的混合群体，主要包括淋巴细胞（T细胞、B细胞和NK细胞等）、单核细胞和树突状细胞。PBMC通过血液循环分布到全身各组织器官中，参与机体的免疫应答和免疫调节。

PBMC中大部分是淋巴细胞，包括T细胞、B细胞和NK细胞等。其中T淋巴细胞在胸腺中发育成熟，执行人体的细胞免疫功能，在免疫监视中发挥重要作用；B淋巴细胞执行体液免疫功能，受抗原刺激后能发育为浆细胞分泌抗体；NK细胞即自然杀伤细胞，是非特异性免疫细胞，也在免疫监视中发挥着重要作用。单核细胞属于白细胞，是一种髓系免疫细胞，可分化为巨噬细胞或树突状细胞，参与先天免疫和抗原呈递。树突状细胞也是免疫系统中的一种重要细胞，主要存在于淋巴组织和血液中，其主要功能是通过吞噬、处理和呈递抗原，启动和调控免疫应答。

由此可见，PBMC中各细胞亚群“各司其职”，共同构成了人体的免疫屏障。作为免疫系统的重要组成部分，PBMC数量和功能的变化不仅可以反映机体的免疫状态，而且与多种疾病的发生和发展有关。比如自身免疫性疾病是一类由于机体免疫系统对自身组织发生免疫反应而导致的疾病，而PBMC中的不同细胞类型在这一过程中发挥着不同的作用。另外，白血病的发生和发展不仅与癌细胞本身有关，还与周围的免疫微环境密切相关。相关研究发现，PBMC在免疫微环境中的作用不容忽视，它们可以通过分泌各种细胞因子和趋化因子来影响白血病细胞的行为。因此，在自身免疫性疾病及白血病研究中，PBMC是重要的原材料，通过研究疾病状态下PBMC中不同免疫细胞的功能状态和数量改变，可以更好地理解自身免疫性疾病和白血病的发病机制，并为疾病的诊断、监测和治疗提供新的思路和方法。

二、自身免疫性疾病与PBMC的研究

自身免疫性疾病是指机体对自身抗原发生免疫反应而导致自身组织损害所引起的疾病，常见的有系统性红斑狼疮(Systemic Lupus Erythematosus, SLE)、类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis, RA)和银屑病（Psoriasis）等。

自身免疫性疾病的发生与免疫系统的异常激活有关。正常情况下，免疫系统能够区分自身和非自身的抗原，但在自身免疫性疾病中，这种识别机制出现故障，导致免疫系统错误地攻击自身组织，而PBMC中的不同细胞类型则在这一过程中发挥着不同的作用。

【系统性红斑狼疮】

系统性红斑狼疮（Systemic lupus erythematosus, SLE）是一种慢性自身免疫性疾病，以炎症和免疫介导的多器官系统损伤为特征，包括皮肤黏膜系统、肌肉骨骼系统、血液系统和肾脏系统。全世界约有340万人被诊断为系统性红斑狼疮。

流行病学：中国大陆地区SLE患病率约为30~70个/10万，男女患病比为1:10~12，好发于育龄期女性，多为15~40岁。

临床表现：具有高度异质性，系统受累表现多样，病程和疾病严重程度不一。全身症状包括发热、疲乏和体重下降；特异性狼疮皮肤损害的典型表现为面颊部蝶形红斑，亦可表现为亚急性皮肤型狼疮和慢性皮肤型狼疮；关节受累表现为对称分布的非侵蚀性关节痛和关节炎，通常累及双手小关节、腕关节和膝关节；此外，神经系统、心、肺，消化系统等均可被累及。

发病机制：系统性红斑狼疮（SLE）的发病机制是多方面的，涉及遗传、环境、激素水平和免疫系统的异常。PBMC中不同的细胞参与SLE的发病机制（图1）

图1 系统性红斑狼疮发病机制（来源：Immunopathogenesis of systemic lupus erythematosus: An update）

·树突状细胞（DCs）识别和内化自身抗原，如核酸、免疫复合物、凋亡细胞碎片（K）。

·自体抗原呈递给自身反应性T细胞，导致其活化和增殖（L）。

·人浆细胞样树突状细胞（pDCs）在调节免疫应答中起着至关重要的作用，并且在SLE的发病机制中起着至关重要的作用(M)。

·巨噬细胞通过各种机制参与SLE的发病机制(N)。

·B细胞功能异常，包括B细胞受体信号的改变、B细胞耐受机制的缺陷、B细胞凋亡受损和B细胞亚群的失调，都是SLE的发病机制(P)。

·CD4+ T细胞与自身反应性B细胞相互作用，激活并分化为产生抗体的细胞(R)

·Tregs的功能和数量改变有助于免疫耐受的破坏，表现为抑制能力降低、生存受损和对细胞因子的反应性改变(S)。

【类风湿性关节炎】

类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis, RA) 是一种慢性自身免疫性疾病，会导致关节炎症和疼痛，影响身体多个系统，给患者带来了极大的痛苦和生活不便。

流行病学：我国RA的患病率为0.42%，患者总数约500万，男女比约为1∶4。多数患者为女性，且疾病的发病年龄多在20～55岁之间。

临床表现：滑膜炎，并逐渐出现关节软骨和骨破坏，最终导致关节畸形和功能丧失，可并发肺部疾病、心血管疾病、恶性肿瘤、骨折及抑郁症等。

发病机制：目前RA具体的发病机制目前尚未完全清晰，一般认为是遗传、环境、免疫系统等多种因素相互作用的结果。遗传易感性和环境因素可能导致自我耐受破坏，引起系统性自身免疫反应，从而导致软骨和骨骼的破坏。PBMC中的T细胞和B细胞参与RA的发病机制（图2）：

图2 类风湿性关节炎发病机制（来源：Update on the Pathomechanism, Diagnosis,and Treatment Options for Rheumatoid Arthritis）

RA患者中T细胞过度活化，分泌大量的炎症因子，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1（IL-1）和白细胞介素-6（IL-6）等，导致关节滑膜的炎症反应。B细胞则产生针对自身组织的抗体，如类风湿因子（RF）和抗环瓜氨酸多肽抗体（ACPA）。这些抗体与自身抗原形成免疫复合物，沉积在关节滑膜中，进一步激活补体系统，引发炎症和组织损伤。随着炎症的持续和加重，关节滑膜逐渐增厚，形成血管翳，侵蚀软骨和骨组织，导致关节畸形和功能障碍。

【银屑病】

银屑病（Psoriasis）俗称“牛皮癣”，是一种由环境因素刺激、多基因遗传控制、免疫介导的慢性、复发性、炎症性、系统性疾病，无传染性，需终身治疗，严重影响患者的身心健康和生活质量。

流行病学：2008年中国6省市银屑病流行病学调查结果为0.47%，欧美国家的患病率为2% ~ 4%，可发生于任何年龄，约2/3的患者在40岁以前发病。大部分患者冬重夏轻，部分患者无明显季节性。

临床表现：典型临床表现为局限或广泛分布的鳞屑性红斑或斑块，可伴有瘙痒、疼痛等不适症状，最常累及头皮、肘膝、小腿、臀部等部位，也可波及指（趾）甲。

发病机制：银屑病的确切病因与发病机制尚未完全阐明。发病机制较为复杂,通常是遗传背景、环境诱因、免疫应答异常等因素相互作用，最终导致角质形成细胞异常增殖和/或关节滑膜细胞与软骨细胞的炎症反应。PBMC在银屑病的发病机制中有重要作用（图3）。

图3 银屑病发病机制（来源：Inflammation and Psoriasis: A Comprehensive Review）

在银屑病发病机制中重要的细胞是树突状细胞（DC)、Th17、Th1和角质形成细胞。DC被各种刺激激活过度产生和分泌TNF-α和IL-23也包括IL-12。IL-23诱导幼稚T细胞分化为Th17。活化的Th17细胞过度产生IL-17和IL-22。TNF-a 和 IL-17 激活角质形成细胞，促进表皮增生，募集炎症细胞（如中性粒细胞），并诱导抗菌肽（AMP）的产生。DC产生的IL-12也诱导Th1，Th1产生细胞因子，包括IFN-γ。这种不规则的免疫反应随着TNF-α激活树突状细胞而持续。

此外，有相关研究显示[4]，银屑病患者外周血单个核细胞中CD4+T细胞、CD8+T细胞和Tregs细胞的频率与正常人相当，而Th17细胞、Tc1细胞和Tc17细胞的频率在银屑病患者中升高。银屑病患者外周血NKT细胞和CD69+iNKT细胞频率明显降低。这些研究结果提示PBMC中这些细胞亚群可能在银屑病的发病机制中发挥着重要作用。

三、白血病与PBMC的研究

除了和自身免疫性疾病息息相关外，PBMC作为外周血中重要的细胞群，在血液系统相关疾病中也有重要的作用，比如白血病。白血病（leukemia）是一种源于造血干细胞的恶性克隆性疾病，其特征是白血病细胞在骨髓和其他造血组织中的异常增殖，这导致正常造血功能受到抑制并可能浸润到其他器官。根据细胞分化程度和病程，白血病可分为急性和慢性，以及淋巴细胞和非淋巴细胞白血病。常见类型包括急性淋巴细胞白血病（ALL）、急性髓系白血病（AML）、慢性髓系白血病（CML）和慢性淋巴细胞白血病（CLL）。

流行病学：我国AML的发病率约为1.62/10万，而ALL则约为0.69/10万。成人以AML多见，儿童以ALL多见。2022年9月，首个针对中国儿童和青少年癌症发病率和卫生服务可及性现状的研究在《Lancet》发表，研究称，2018~2020年，在儿童所有恶性肿瘤中，白血病的发病率排名第一，发病率为42.33/百万；在青少年所有恶性肿瘤中，白血病发病率排名第二，发病率为30.08/百万。

临床表现：贫血、出血、发热、疲乏、体重减轻、面色苍白、瘀斑、淋巴结和肝脾肿大、骨骼和关节肿痛、呼吸困难、眩晕、心悸和反复感染。

发病机制：白血病的发病机制涉及多个方面，包括遗传因素、物理因素、化学因素、病毒感染以及免疫功能异常等。白血病患者PBMC中的淋巴细胞和单核细胞的功能状态、数量比例等可能会发生改变。研究人员对AML患者和正常人外周血样本中各类免疫细胞占比进行统计（图4与图5），结果显示AML 患者中占比较高的免疫细胞类型是单核细胞（紫色），且淋巴细胞比例显著下降。

图4 AML患者外周血各类免疫细胞占比

图5 正常人外周血各类免疫细胞占比（来源：基于单细胞测序的急性髓系白血病免疫细胞异质性研究）

综上所述，外周血单个核细胞（PBMC）在自身免疫性疾病（如系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎和银屑病等）及白血病等疾病的发病机制中扮演着重要的角色，这也使得PBMC成为研究这些疾病的重要的原材料。通过研究疾病状态下PBMC中不同免疫细胞的功能状态和数量改变，有助于深入了解自身免疫性疾病及白血病的发生和发展，并为该类疾病的诊断、靶向治疗和预后评估提供理论依据。

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参考资料：

[1] Laurent Arnaud , François Chasset , Thierry Martin. Immunopathogenesis of systemic lupus erythematosus: An update. Autoimmun Rev. 2024, 23(10):103648.

[2] Yen-Ju Lin , Martina Anzaghe , Stefan Schülke. Update on the Pathomechanism, Diagnosis, and Treatment Options for Rheumatoid Arthritis. Cells. 2020, 9(4):880.

[3] Alessandra-Mădălina Man , Meda Sandra Orăsan , Oana-Alina Hoteiuc, etc. Inflammation and Psoriasis: A Comprehensive Review.Int J Mol Sci. 2023,24(22):16095.

[4] Yifan Hu , Youdong Chen , Zeyu Che,etc. Dysregulated Peripheral Invariant Natural Killer T Cells in Plaque Psoriasis Patients.Front Cell Dev Biol. 2022, 9:799560.

[5] 李天欣. 基于单细胞测序的急性髓系白血病免疫细胞异质性研究[D]. 哈尔滨工业大学. 2020.