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移植物抗宿主病(GVHD)是造血干细胞移植(HCT)临床成功的主要障碍之一。尽管使用、ATG、移植后环磷酰胺、脐带血移植以及供者识别和配型技术的改进降低了GVHD的发生率,但它仍然是HCT死亡的主要原因。早期准确识别GVHD是改善HCT结局所必需的。尽管基于PCR的粪便检查、组织活检中的免疫组织化学标志物以及组织病理学检查有所改进,但诊断的模糊性仍然是个问题。因此,GVHD的早期诊断缺乏既定的诊断性生物标志物,而这些标志物本可以在治疗结果最具影响力的时期改善GVHD的及时识别和治疗。
近日《Blood Reviews》发表综述,讨论了诊断性血清生物标志物和影像学用于预测GVHD发生、严重程度和预后的现有进展,还重点介绍了GVHD与其他相关病理状况的鉴别诊断。
引言
GVHD是造血干细胞输注后的一种全身性但呈斑片状分布的并发症,最初被称为“第二疾病”( second disease),当时在动物身上观察到,在移植初期情况改善后出现严重的体重减轻、腹泻和脱发症状。“第二疾病”后来确认为GVHD,临床上诊断为急性和广泛的慢性皮肤、肝脏和胃肠道器官受累。慢性和急性GVHD的分类和区分基于美国国立卫生研究院(NIH)共识会议制定的特定表现。急性GVHD(aGVHD)在发病时主要影响皮肤、肝脏和胃肠道(GI tract),急性症状可分为经典型aGVHD、迟发性aGVHD、复发性aGVHD和持续性aGVHD。在经典型aGVHD中,GVHD的首次发作发生在移植后100天内,而在迟发性aGVHD中,首次发作出现在移植100天后。当已有经典aGVHD症状的患者在移植100天后出现新的发作时,aGVHD被分类为复发性aGVHD。经典型aGVHD症状超过100天的患者为持续性aGVHD。无论发病时间如何,cGVHD根据是否存在GVHD症状分为经典型cGVHD或重叠综合征cGVHD(overlap cGVHD)。
病理生理学上,GVHD的特征是供体T细胞激活并靶向攻击宿主组织。尽管使用了预防性免疫抑制方案,约10%至50%的HCT受者仍会发生aGVHD。因此,aGVHD仍然是患者非复发死亡率和发病率的主要原因。aGVHD的诊断基于临床评估,并需要排除其他病因。实验室评估通常包括全血细胞计数、肝功能测试、炎症标志物、受累组织的组织病理学活检,以及偶尔的器官成像。由于许多伴随疾病的临床表现常常相似,导致GVHD的评估和诊断过程中通常会遇到多项检查和延误。
血浆生物标志物,如T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域3(TIM-3)、白细胞介素-6(IL-6)、可溶性肿瘤坏死因子受体1(sTNFR1)、再生胰岛衍生蛋白3(REG3)和致瘤性抑制因子2(ST2)是严重GVHD和非复发死亡率的预测指标。这些可以在血液、血浆或组织中检测到的生物标志物为了解aGVHD的严重程度和进展提供了宝贵的见解,从而实现及时和有针对性的治疗干预(图1)。
ST2和Reg3α的组合(MAGIC生物标志物)已成为aGVHD中最常用的临床生物标志物组合。通过在GVHD发生前测量这些生物标志物,临床医生可以预测3-4级GVHD的发展并相应地调整治疗策略。这种预测能力对于改善患者结局至关重要,因为早期识别高危患者可以实现更积极和个性化的治疗方法。随着治疗格局的改善,最近FDA批准了mesoblast(用于儿科aGVHD的间充质干细胞疗法)、芦可替尼,以及针对慢性GVHD(cGVHD)的更广泛疗法(批准了芦可替尼、贝舒地尔和伊布替尼),但每位患者的理想治疗方案尚不明确。因此,迫切需要增加影像学和血清学生物标志物来进一步阐明疾病病理,这些能够区分aGVHD和其他移植后并发症的生物标志物,也可以改善aGVHD的准确诊断和适当管理。
本综述总结了基于新型诊断生物标志物的aGVHD影像学领域的最新进展,还详细讨论了与GVHD急性发作相关的特定血清、血浆和血液生物标志物,以及器官特异性生物标志物。
aGVHD的病理生理学
aGVHD的发病机制涉及免疫细胞识别和攻击供体和受体之间HLA差异的复杂相互作用,导致受体组织损伤。GVHD的驱动因素包括预处理方案导致的继发性组织损伤、巨细胞病毒(CMV)和单纯疱疹病毒(HSV)等感染、识别到受体和供体之间主要和次要组织相容性抗原不匹配,以及微生物组的微生物群失调。aGVHD的发病机制分为三个阶段:启动阶段、传入阶段和效应阶段(图2)。
在启动阶段,HSC受体的抗原呈递细胞(APCs)因组织损伤而被激活,患者组织损伤的严重程度、感染或预处理方案类型影响促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素1(IL-1)的释放,从而增强APCs的激活。APC激活进展到第二阶段(传入阶段),激活的APCs进一步激活供体T细胞。微生物产物从受损的肠道和皮肤粘膜泄漏到体循环中,进一步激活单核细胞,增加炎症和细胞因子的释放。病原体相关微生物产物(PAMP),如脂多糖(LPS),和损伤相关分子模式(DAMP),如尿酸、热休克蛋白和ATP,进入体循环,驱动APC激活。APCs进一步激活供体T细胞并加剧宿主组织损伤。在发病机制的第三阶段,细胞和炎症因子协同作用,损害GVHD中的靶组织。激活的供体T细胞释放大量促炎细胞因子,如TNF-α、IL-1和干扰素(IFN-γ, IFNG),导致组织损伤扩大。靶T细胞凋亡是GVHD发病机制效应阶段的主要事件。细胞毒性 T 细胞 (CTL) 和自然杀伤细胞等细胞介质通过 Fas/Fas 配体 (FasL) 和穿孔素/颗粒酶途径裂解靶 T 细胞,炎性细胞因子释放加上 CTL 活性上调导致 aGVHD 传出期组织损伤加速(图3)。
概述、疾病管理的重要性和意义
异基因造血细胞移植(HCT)是多种血液恶性肿瘤和其他血液相关疾病的一种治愈策略。随着移植技术的改进和对疾病生物学理解的增加,非复发死亡率已显著下降。非复发死亡率在20世纪80年代高达29.7%,到2016年已降至12.2%。尽管取得了这些进展,但由于aGVHD的高发病率,与HCT相关的发病率仍高达49%。这些移植的意外后果可能会显著增加症状负担并降低生活质量。
aGVHD的表现范围较广,从可以用低剂量局部或全身类固醇轻松治疗的轻度疾病,到对类固醇耐药的严重4级危及生命的疾病。皮肤表现通常为累及颈部、肩部、手部和脚部的斑丘疹,但在严重情况下可能会发展为伴有毒性表皮坏死的水疱性病变。由于与病毒和药物反应的表现相似,皮肤GVHD可能难以诊断。皮肤活检常用于评估GVHD,但结果通常不具特异性,无法明确排除其他原因。胃肠道(GI)早期受累与长期生存率差有关。GI GVHD通常以斑片状分布累及上消化道和下消化道,表现为恶心、呕吐、腹泻和腹痛。在儿童患者中,有报道称移植前腹泻病原体的定植与移植后腹泻有关。
快速诊断和早期实施治疗可以降低GVHD的严重程度并限制其对生活质量的影响。类固醇治疗仍然是GVHD的一线疗法,有25-40%的患者达到完全缓解。许多患者将对一线糖皮质激素无效,可能需要进一步的免疫抑制剂来限制进展。类固醇难治性GVHD(SR-GVHD)的二线药物包括选择性JAK-STAT抑制剂如芦可替尼、itacitinib,BTK抑制剂如伊布替尼,以及Rock 2抑制剂如贝舒地尔。在几项2期试验和两项随机3期试验中,芦可替尼显示出优于其他治疗的疗效。芦可替尼在包括12岁以下患者在内的SR-GVHD儿科患者中也显示出有希望的结果。评估儿科人群疗效和安全性的具体试验正在进行中。
BTK抑制剂目前用于治疗cGVHD,但其成功确立仍需进一步探索。其他治疗策略包括维得利珠单抗、依那西普,以及联合用药如体外光分离置换术(ECP)和芦可替尼,以及ECP联合依那西普已用于aGVHD的治疗。ECP是cGVHD成熟的二线治疗方法,近期文献支持使用ECP治疗aGVHD]。除了全身治疗外,还有使用粪便微生物群移植(FMT)和间充质干细胞(MSC)的新兴证据。胃肠道中的共生微生物产生丁酸盐和丙酸盐等产物,影响促炎和抗炎细胞之间的平衡。多项研究证明了aGVHD与肠道微生物群之间的关联。FMT是将健康供体的粪便悬浮液输注到aGVHD患者的胃肠道中,以恢复健康的微生物群。在随机临床试验中,FMT因其在aGVHD患者中的微生物恢复作用而显示出治疗效果。在最近的一项研究中,评估了首个人类使用的MaaT013(一种汇集异体粪便微生物群)治疗类固醇难治性胃肠道aGVHD的安全性和有效性。发现MaaT013在高度免疫抑制患者中是安全的。MSC为治疗类固醇难治性aGVHD(SR-aGVHD)提供了潜在有效且可耐受的二线疗法。MSC疗法已在加拿大和新西兰被批准用于SR-aGVHD儿科患者,在美国被批准用于成人SR-aGVHD患者。同样,在日本,MSC疗法被批准用于儿科和成人患者。
早期治疗和评估治疗反应很有必要,因为疾病严重程度的增加与后续治疗方案反应率降低相关。除了治疗,GVHD的预防随着广泛采用的移植后环磷酰胺给药而得到改善。与接受标准预防的患者相比,环磷酰胺显示出改善的无GVHD无复发生存率。最近证实,Orea-T(一种调节性T细胞和干细胞产品的组合)在控制同种异体免疫反应T细胞中起着关键作用。由中央GMP实验室生产的Orea-T,在单中心2期和多中心1b期试验中显示出令人印象深刻的GVHD控制、良好的安全性以及改善的免疫重建。在一项单中心开放标签1期试验中,Orea-T细胞疗法被证明是一种安全可行的移植策略,用于晚期血液系统恶性肿瘤,具有低aGVHD和cGVHD发生率以及低疾病复发率T细胞。最近首次使用ORCA-T细胞进行HCT治疗的随机试验显示,在中重度cGVHD和急性II-IV级GVHD患者中生存率得到改善。
GVHD的组织病理学特征及其在诊断中的作用
aGVHD 可诱导皮肤、肝脏和胃肠道的特征性镜检变化,有助于将其与具有重叠临床特征的其他疾病(如病毒感染和药物诱导的反应)区分开来。内镜活检对于获得组织学样本以排除替代诊断仍然至关重要。最常用的组织病理学分级系统是由Lerner于1970年提出的,基于表皮角质形成细胞和上皮组织损伤的程度。然而,组织学分级的临床效用受限于观察者间变异性和某些组织学发现非特异性性质。aGVHD、化疗诱导的损伤和药物相关效应之间重叠的组织病理学特征也构成诊断挑战。最近的研究表明,临床和组织学分级与治疗反应(如非复发死亡率和全因死亡率(ACM))之间存在显著相关性。组织学分级和临床分级已显示出预后价值,并可能有助于预测疾病和疗效。特别是,胃肠道GVHD的严重程度是接受异基因HCT患者总生存期和NRM的关键决定因素。最近一项针对儿科HCT患者的回顾性研究进一步证实,临床和组织学GI受累更严重的患者存在更高的NRM风险。组织学上,肠隐窝内存在至少一个隐窝凋亡体是诊断aGVHD的最低阈值;其他标志性特征包括隐窝上皮细胞凋亡、固有层淋巴细胞浸润、粘膜溃疡、腺体扩张、局灶性纤维化和隐窝脓肿形成。图3显示了结肠中具有代表性的组织病理学变化。
虽然组织病理学评估在aGVHD的诊断中起着至关重要的作用,但其临床效用常常受到限制。在高度免疫抑制的患者中,内镜活检等侵入性操作可能带来显著风险,并且经常被推迟。血清生物标志物和影像学检查为改善aGVHD的诊断准确性、风险分层和治疗监测提供了有希望的替代方案。这些创新在脆弱患者群体中尤其有价值,因为传统的诊断方法因安全问题而受限或无法进行。除了预后能力,生物标志物还可以促进治疗反应的实时评估,从而实现精准医疗。将这些工具整合到临床实践中提高了GVHD管理的精确性,有可能降低发病率,并改善HCT患者的生存结局。随着研究的不断进展,持续识别和验证新的生物标志物(包括血清和影像学)将进一步完善Agvhd的诊断和治疗。
下文探讨了多种影像学模式(包括MRI、PET和超声,以及新兴的血清生物标志物)在预测aGVHD严重程度和进展方面的效用。
磁共振成像 (MRI)
MRI在评估炎症性疾病(如克罗恩病)方面已显示出实用性,其在GVHD评估中的应用正在扩大。在HCT背景下,肠道GVHD与特征性MRI表现相关,包括十二指肠和空肠增厚,以及肠道GVHD中整个肠壁的透壁性增厚。最近的一项研究评估了MRI在急性胃肠道GVHD中的准确性,使用了六个影像学标准:小肠受累程度、T2加权成像上的粘膜下水肿、肠壁血管过度形成、腹膜液存在、腹膜后水肿和严重腹泻的迹象。该研究报告的敏感性为84.6%,特异性为100%,最高的MRI严重程度评分显示出优于临床Glucksberg评分的预后价值。除了炎症,MRI还用于评估因地中海贫血接受HCT后GVHD患者的肝脏铁水平。这些基于MRI的方法能够检测到GVHD和非GVHD病例中升高的肝脏铁水平,尽管未观察到总生存期或移植相关死亡率的显著差异。多项研究报道了aGVHD患者MRI上的肠壁增厚。例如,Bujan等人证明了MRI与胃肠道GVHD内镜分级之间的相关性,MRI在组织学确认的病例中揭示了壁水肿和粘膜强化的模式。在一项纳入41名已知或疑似胃肠道GVHD且无其他炎症性肠病病史的患者队列中,MRI显示出35.7%的敏感性和71%的阳性预测值(PPV)。Derlin等人发现受累肠段数量与GVHD临床分级之间存在显著相关性(p=0.009)。MRI作为影像学生物标志物的临床意义包括提高诊断准确性、改进疾病分期和预后,以及潜在改善微创评估。然而,尽管有这些令人鼓舞的发现,MRI在aGVHD中仍处于研究阶段,目前用作既定诊断方法的辅助手段而非替代手段。
PET/CT
正电子发射断层扫描(PET)在临床实践中广泛用于检测恶性肿瘤、评估葡萄糖代谢和识别感染部位。其在GVHD中的应用越来越受到关注,特别是因为内镜检查的范围有限(虽然是当前的诊断金标准),尤其是在小肠,并且常常无法在早期和斑片状疾病中确认GVHD。此外,内镜检查结果并不总是与组织学诊断相关,并且通常在没有组织学确认疾病的情况下凭经验开始经验性治疗。因此,组织学评估不能单独用于确认GVHD,因为常见的组织病理学特征如细胞凋亡并非肠道GVHD所独有,也可见于其他病理状况。此外,标志性的组织学发现(如上皮细胞凋亡)对GVHD并不特异,也可能在其他炎症或感染性疾病中观察到。PET成像(主要是使用放射性示踪剂18F-氟脱氧葡萄糖(FDG)),已被探索其非侵入性检测GVHD和监测干细胞移植后造血恢复的潜力。FDG-PET成像广泛可用、非侵入性、常规用于肿瘤学,使其成为GVHD评估的有吸引力的方式。FDG的标准摄取值(SUV)有助于定位疾病活动,并可提供预后见解。然而,FDG-PET的局限性在于无法可靠地区分GI-GVHD与感染或其他非特异性炎症。其他放射性示踪剂,如18F-氟胸苷(FLT),已被评估用于提高敏感性和特异性,因其仅限于增殖的淋巴细胞和造血组织,使其成为GVHD成像的有希望的候选者。在最近一项涉及20名患者的初步研究中,FLT-PET成像成功识别了空肠摄取——这是标准内镜检查无法到达的区域——并在HCT后第100天预测了10名患者中的3名患有胃肠道GVHD这些发现突出了FLT-PET检测亚临床疾病和指导早期干预的潜力。虽然是初步的,但这些结果值得在更大规模的前瞻性研究中进一步调查,以验证FLT-PET作为aGVHD诊断和预后工具的价值。
超声形态学
尽管内镜检查和组织学取样仍是aGVHD诊断的金标准,但超声提供了一种非侵入性、实时、广泛可用且成本效益高的替代方案,可避免电离辐射。超声技术已证实可检测多种组织中的 aGVHD 相关变化并监测治疗反应。B型超声可显示 GVHD 患者颊黏膜及肠道上皮增厚及游离液体的存在。在皮肤中,B型弹性成像可用于评估真皮硬化,即硬皮病样GVHD中看到的皮肤增厚和硬化;硬化严重程度可以通过受影响的体表面积百分比和硬化本身的严重程度来量化。新生血管形成是aGVHD早期炎症期的一个特征性特征,可以使用彩色多普勒(CCD)和能量多普勒(PD)超声在肠道、颊粘膜和真皮中进行评估。在胃肠道中,肠壁和肠系膜血管的过度血管化是常见发现,而在颊粘膜中,新生血管形成通常在上皮和结缔组织连接处观察到。在这些应用中,GI GVHD的超声评估研究最为广泛。然而还需要进一步的研究来支持开发用于诊断和分级aGVHD严重程度的标准化成像方案。表1总结了aGVHD中各种器官的超声检查结果。
对比增强超声
虽然内镜联合活检是aGVHD诊断的金标准,但它们是侵入性操作,并且在粘膜完整性受损的患者中存在肠道破裂的风险。此外,活检样本的组织病理学检查通常需要几天时间,可能延迟诊断,有时也延迟启动治疗。对比增强超声(CEUS)是一种新兴的、非侵入性的成像方式,提供快速的诊断能力和改善的患者舒适度,使其成为aGVHD传统诊断方法的有希望的辅助手段。在各种临床环境中,包括评估局灶性肝脏病变,以及表征肾细胞癌和囊性病变(其性能优于对比增强CT),CEUS表现出比传统的非对比超声更高的诊断置信度和准确性。CEUS涉及静脉注射微泡对比剂,这些对比剂保留在血管内空间,这些微泡可使用超声成像增强感兴趣区 (ROI) 内微血管变化的可视化。这种血管内特异性使CEUS能够比B型超声、对比增强CT或MRI更有效地检测细微的微血管改变。这种敏感性在评估aGVHD时尤其有用,因为肠壁增厚(常见的非特异性发现)也可以在其他具有相似临床表现的胃肠道病理中观察到。此外,CEUS具有监测aGVHD治疗反应的潜力。已经观察到增强模式的变化,例如治疗期间高增强减少,表明其在跟踪疾病进展和反应方面的效用。
CEUS的一个显著局限性在于其依赖于经验丰富、技术娴熟的放射科医生的解读才能产生可靠的结果,这使得改进成像解读成为研究的重点领域。彩色编码参数成像是一种可能的方法,并在提高缺乏经验的CEUS解读人员的诊断能力方面显示出有希望的结果(图4)。还存在通过这种方式改善治疗反应监测的可能性,已证明治疗期间高增强减少伴随显著的颜色变化。表2提供了涉及CEUS和aGVHD患者器官影像学发现的研究列表。
复合弹性成像
临床上,复合弹性成像(CE)主要作为其他成像和生物标志物的补充模态进行研究,以提高急性GI-GVHD的敏感性和特异性。在一项涉及经活检证实的GI-GVHD患者并与无症状HCT受体对照组进行比较的研究中,CE和CEUS对GI-GVHD显示出94.4%的特异性和92.9%的敏感性。弹性成像利用某些组织引起的可变弹性来形成临床假设,利用组织弹性的差异来推断病理变化,通过使用超声跟踪机械波传播来量化组织硬度。常用的两种主要弹性成像形式为应变弹性成像和剪切波弹性成像(SWE)。应变弹性成像测量组织对外部压缩的反应变化,在压缩下,更坚硬的结构(如瘢痕或纤维化组织)发生较小的变形,而更软的结构(如水肿组织)发生较大的变形。剪切波弹性成像(SWE)评估剪切波传播的速度,在更硬的组织中速度更快。两种形式的SWE,瞬时弹性成像和声辐射力脉冲成像,在评估包括GVHD在内的异基因SCT后并发症的肝脏变化方面显示出前景。
体内共聚焦显微镜
体内共聚焦显微镜(IVCM)是一种非侵入性成像技术,可在细胞水平上对活组织进行实时纵向成像。它已广泛应用于皮肤病学和眼科学领域,用于诊断和监测各种病理状况。尽管aGVHD的组织病理学特征已得到很好的描述,但最佳的活检解剖部位仍不确定传统上,组织病理学依赖于垂直切片,限制了评估皮肤附属器功能的能力。相比之下,反射式共聚焦显微镜(RCM)提供水平光学切片,允许更广泛地可视化组织结构,并补充了垂直组织学切片提供的有限视野。在aGVHD中,IVCM可以通过对皮肤、肝脏和胃肠道等器官的实时变化进行成像,从而提供有价值的见解。IVCM可跟踪微观变化,如表皮屏障破坏、表皮细胞形态变化、真皮内免疫细胞浸润、微血管变化和凋亡细胞的存在,促进早期诊断和更及时的治疗干预。这种微观细节水平支持临床医生识别(病变),能够实现早期干预,并引领治疗变化和反应监测的创新设计。最近的研究证明了使用RCM无创评估GVHD关键组织病理学特征和Lerner分级标准的可行性(图5)。表3总结了使用RCM检测aGVHD诱导的病理变化的临床价值。如前所述,这种成像工具在临床上仅适用于GVHD的可及部位,例如皮肤,它在具有挑战性的临床场景中(例如具有硬皮病样表现或皮肤色素较深的患者,这种情况下传统评估方法可能受限)具有特别的潜力。在这些领域,RCM可能为评估疾病活动性和治疗反应提供有价值的工具。
生物标志物
MAGIC (MAP) — ST2 和 REG3a
ST2(抑制肿瘤发生2)是白细胞介素1受体家族的一员,与心肌炎、COVID相关败血症、克罗恩病和炎症性肠病等多种炎症性疾病有关。最近ST2已被确定为HCT移植患者严重程度和死亡率增加的生物标志物。早在2013年,ST2连同elafin和肿瘤坏死因子就被确定与严重程度增加和非复发死亡率增加相关。ST2已被确定为预后标志物以及预测性生物标志物。
Reg 3 α(再生胰岛衍生蛋白3-α)与aGVHD和cGVHD的发病率和死亡率增加相关。这些生物标志物由西奈山GVHD联盟(MAGIC)在一个算法中组合并验证,能够在诊断时和治疗后4周识别高风险(NRM为28%)和低风险(NRM为12%)人群。MAGIC生物标志物在临床上可用于预测类固醇无反应,并可进行商业检测。MAGIC 标准由美国国立卫生研究院、国际血液和骨髓移植研究中心工作组以及欧洲血液和骨髓移植学会的专家推荐用于 aGVHD 的评分和诊断。与临床症状变化相比,MAP能更准确地预测6个月NRM。在一项多中心验证研究中,根据Ann Arbor (AA) 评分(1-3)分组的患者,通过MAP和临床评分在治疗开始时和治疗开始后4周识别出的不同NRM风险,在所有AA组中都显示出对非复发死亡风险的改进识别。在Robin等人最近发表的圣路易斯医院(HSL)单中心研究中,评估了血液生物标志物在aGVHD预后判断中的效用。与HCL数据集相比,MAGIC数据集是多中心的(21个HCT中心),样本量更大,提供了更好的视角。MAP提供了关于aGVHD结局的重要信息,并为治疗决策提供了更好的指导。
双调蛋白 (Amphiregulin)
最近的研究强调了组织修复机制、表皮生长因子受体和血管标志物在影响aGVHD结局中的潜在作用。双调蛋白(是表皮生长因子的配体,参与组织修复,并在炎症性疾病中增加,已被评估为系统性血浆水平以及皮肤组织生物标志物。在两项前瞻性临床试验中。系统性双调蛋白(AREG)水平与临床反应相关,表明它可用作死亡率风险评估的补充工具,特别是在新诊断的aGVHD患者和高风险患者中。此外,在血液和骨髓移植临床试验网络(BMT CTN)0302和0802中,AREG水平增强了明尼苏达aGVHD风险评分的预后准确性。AREG水平 >33 的患者与第28天较低的类固醇反应和较高的2年NRM相关。总体而言,这些表明高水平的AREG可用作GVHD风险评估和预后判断的生物标志物,但需要进一步的临床研究来确认其对aGVHD的特异性,而非其他T细胞炎症性疾病。
T细胞免疫球蛋白和粘蛋白结构域包含蛋白3 (TIM-3)
T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域3(TIM-3)最近成为aGVHD中的一个感兴趣标记物。Hansen等人证明,TIM-3可溶性结构域水平升高与aGVHD的诊断以及HCT后GI-GVHD的严重程度有关。在一项研究中,移植后14天测量的TIM-3水平升高与静脉闭塞性疾病风险更高(12%对4%,p=0.05)有关。同样,一项包括117名患者的前瞻性研究发现,可溶性TIM-3水平升高与aGVHD的发生显著相关(p=0.013),但与总生存率或无进展生存率无关。McDonald等人评估了一个包括TIM-3、可溶性TNF受体1(sTNFR1)、总血清胆红素和皮肤GVHD存在的生物标志物小组。该小组对3-4级GVHD的阳性预测值(PPV)为40%,对1年NRM的PPV为50%。值得注意的是,TIM-3单独与GVHD治疗失败和NRM显著相关(均P<0.0001)。
在一项纳入730名患者和19个中心的大型多中心研究中,从最近诊断的GVHD患者中收集血清样本,并使用酶联免疫吸附测定法测量TNFR1、IL-6、TIM-3、ST2和REG3α浓度。仅包含全身炎症生物标志物(TNFR1+TIM-3)的算法与包含多个GI损伤生物标志物的算法(TNFR1+REG3α,0.73;TNFR1+ST2,0.70;ST2+REG3α,0.79)相比,曲线下面积(AUC)显著较小(0.57)。TIM-3与其他全身炎症生物标志物(TNFR1)能够在第28天预测严重GVHD和类固醇反应性。然而,长期NRM和生存率的预测需要将其他GI损伤生物标志物与TIM-3一起包括在内。在治疗前收集的血清中,TIM-3、sTNFR1和IL-6水平预测了3-4级GVHD的发生,ROC曲线下面积为0.88。移植后第14天的TIM-3血浆水平在GVHD患者中显著高于无GVHD的患者和健康对照组。在一项57名患者的小型研究中,TIM-3的临床样本显示出区分高风险(3-4级)与低风险(1-2级)GVHD的潜力。当与血清IL-2α结合时,TIM-3水平超过950 pg/mL与总生存率降低和治疗相关死亡率增加有关(p=0.05)。尽管TIM-3显示出作为aGVHD预后生物标志物的潜力,但尚未被纳入常规临床实践。需要在更大规模的前瞻性研究中进一步验证,以确认其特异性和实用性,特别是在区分aGVHD与其他T细胞介导的炎症状况方面。
Elafin
Elafin也称为肽酶抑制剂3(PI3),是一种具有强大抗炎和伤口愈合特性的丝氨酸蛋白酶抑制剂,主要通过其对人类白细胞弹性蛋白酶的抑制作用。它最初是从银屑病患者的皮肤鳞屑中分离和纯化的。Elafin是在炎症刺激下局部产生的,这些刺激由TNF-α和IL-1等细胞因子介导。2010年,Paczesny等人首次将Elafin鉴定为皮肤GVHD的生物标志物。在这项研究中,使用完整蛋白分析系统(IPAS)比较了患有GVHD的HCT患者的血浆样本与未患有GVHD的患者。发现患有皮肤GVHD的患者中Elafin水平高出三倍。此外,Elafin水平升高与GVHD相关死亡率增加有关,表明其预后重要性。
随后的研究进一步探讨了Elafin作为aGVHD中的生物标志物。在87名患者的队列中,移植后第15天和第30天测量的Elafin水平在发生严重皮肤GVHD的个体中显著更高,与III-IV期疾病的发病率增加相关。这些发现在62名单倍体移植受者的独立队列中得到了验证。然而,在MAGIC联盟的526名患者队列中,接受糖皮质激素治疗皮肤GVHD的患者,血清Elafin水平升高并未预测六个月NRM、总生存率或治疗反应。从诊断角度来看,由于已知Elafin在其他炎症状况(包括银屑病、炎症性肠病、乳糜泻等)中也会升高,因此不认为其对GVHD具有特异性。尽管已识别出已知皮肤GVHD患者与无GVHD患者之间Elafin水平的差异,但其临床用途尚未明确界定。Elafin与其他检测方法结合使用,可用于皮肤GVHD的诊断。由于Elafin在银屑病、炎症性肠病和乳糜泻中也会升高,因此其对GVHD的特异性不足。
长链非编码RNA(lncRNA)
长链非编码RNA(lncRNA)定义为超过200个核苷酸的转录本,在aGVHD的发病机制中所起的作用越来越受到认可。这些分子在转录水平、转录后水平和表观遗传水平上调节免疫反应。在转录水平上,lncRNA表达失调会改变介导aGVHD发病机制的细胞因子和趋化因子的表达。此外,lncRNA通过控制细胞因子环境调节异体T细胞的分化、迁移和激活反应。基因间lncRNA(lincRNA)的表达受其与GATA-3、STAT-4、STAT-6和T-bet等转录因子的相互作用影响,进而影响TH1和TH2型细胞的激活和迁移状态。一般来说,aGVHD主要由TH1反应介导,而cGVHD由TH2免疫反应驱动。lncRNA表达水平的变化与aGVHD的发生和进展有关。除了改变免疫反应中T细胞的命运外,lncRNA还影响树突状细胞(DC)的分化和激活,这些是aGVHD进展的关键调节因子。
lnC-DC的敲低可以减轻抗原呈递细胞(APCs)的抗原摄取以及随后的T细胞激活。特定的lncRNA已显示出与aGVHD相关的时序表达模式。在一项研究中,移植后第14天,aGVHD和非GVHD之间的lncRNA MAF4和INFG-AS1的表达水平相当,但在第28天显著上调(P<0.0001和P=0.0328)。同样,在38名异体移植患者的队列中,发生aGVHD的患者在第28天的LnC-DC水平显著升高,而非GVHD患者则几乎没有或没有增加(CI=95%,P<0.03)。这些发现表明,ln-DC可能是接受HCT患者中aGVHD的潜在诊断生物标志物。lncRNA表达与aGVHD发病机制之间的强相关性凸显了进一步研究其机制作用和预测疾病复发的潜在用途的必要性。
白细胞介素-6(IL-6)
GVHD以强烈的先天免疫系统激活为特征,导致促炎细胞因子的释放。白细胞介素-6(IL-6)是一种涉及多种炎症疾病的多效性细胞因子,它在感染或组织损伤的局部产生,并在启动急性期反应和调节免疫活动中发挥核心作用。IL-6还通过影响髓系和T细胞系的分化,对造血作用做出贡献。急性期反应物如C反应蛋白(CRP)和IL-6已在移植前环境中被评估为移植相关死亡率和GVHD的预后标志物。值得注意的是,移植前IL-6升高似乎对移植相关死亡率或GVHD没有影响。IL-6水平与移植相关死亡率或GVHD发展的风险增加之间的一致性关联尚未确定。作为aGVHD生物标志物的IL-6得出了混合结果。在早期研究中,10名aGVHD患者中有8名在疾病临床发作前几天的IL-6水平超过了20 U/mL。然而,其他研究未能显示明确的关联,因为IL-6升高也在多种非GVHD炎症状况中观察到,限制了其作为诊断标志物的特异性。
表4总结了生物标志物和影像学方法的优势、潜在应用和缺点。
结论与未来方向
GVHD仍然是造血细胞移植后发病率和死亡率的主要原因。早期诊断和及时干预至关重要,但在临床上仍具挑战性,这为改善这一脆弱人群的预后提供了机会。近年来,血清生物标志物和影像学手段的进步显著增强了aGVHD的临床管理。诸如ST2、REG3α、TIM-3和elafin等血清生物标志物已在预测aGVHD的发病、严重程度以及治疗反应方面显示出应用价值。这些生物标志物能够早期识别高风险患者,从而实现及时且个性化的治疗策略,这对于改善患者预后至关重要。除了诊断之外,这些标志物还支持疾病监测以及治疗效果的评估,进而降低发病率并提升长期预后。
包括MRI、超声造影以及PET-CT在内的影像学生物标志物在急性胃肠道GVHD的诊断和分期方面展现出潜力。尽管在使用频率上不如血清生物标志物,但影像学生物标志物作为有价值的补充手段,尤其在因患者风险而无法进行内镜评估时。MRI特征,例如黏膜下水肿以及肠壁水肿和肠壁血管过度充盈,提供了评估疾病严重程度的无创方法,并有助于指导治疗决策。PET-CT,特别是使用新型示踪剂如FLT-PET,为识别不易进行活检的肠道区域(如空肠)提供了机会,进一步拓展了诊断能力。
将影像学生物标志物与基于血清的诊断手段相结合,为aGVHD管理提供了一种全面的方法。这种双重模式策略增强了诊断的精确性以及预后的准确性,最终有助于改善患者护理。随着研究的不断推进,这些生物标志物的验证和应用对于推动aGVHD的早期检测、风险分层以及治疗至关重要。
实践要点
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aGVHD的早期诊断可获得更好的预后。
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早期治疗及评估治疗反应是改善HCT患者疾病管理的关键。尽管血清生物标志物已提示了类固醇反应的风险,并识别了治疗相关死亡率的风险,但它们并非GVHD的准确诊断指标。
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优化非侵入性影像学生物标志物的使用,可以在检查免疫抑制程度高的患者群体的黏膜变化时,降低内镜相关感染的风险,这类患者群体的发病率风险较高。
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超声、计算机断层扫描(CT)和正电子发射断层扫描(PET)等影像学手段在动物模型的临床前研究中显示出潜力,但由于在人类测试中缺乏敏感性和特异性,尚未转化为临床应用。为了评估新型生物标志物或影像学手段的敏感性和特异性,理想的方案是进行随机对照试验。此外,还应进行前瞻性队列研究,以在更广泛的人群中推广结果。
研究议程
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探索影像学和血清学生物标志物,以预测aGVHD患者的治疗效果,并通过治疗实现更好的预后。
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识别用于早期且准确诊断aGVHD的新型血清生物标志物和影像学方法,这些患者接受了异体移植。
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利用先进的影像学手段和开发新型对比剂,以准确预测并区分具有类似临床表现的aGVHD与其他疾病。
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通过开展临床前和临床试验,探索aGVHD的发病机制,以实现对GVHD的准确且早期诊断。
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进行大规模、多中心的临床试验,以在更广泛的患者群体中验证新发现的aGVHD血清学和影像学生物标志物。
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推进早期诊断方法的发展,以降低由GVHD导致的移植后死亡率。
参考文献
Rohit Singh et al., Blood Reviews, https://doi.org/10.1016/j.blre.2025.101329
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