先天性纯红细胞再生障碍性贫血

DBA 是一种核糖体合成障碍性疾病，是影响核糖体合成的基因突变所致。大量已被识别导致 rRNA 成熟缺陷的核糖体蛋白（Ribosomal protein，RP）基因突变已被证明是导致幼红细胞减少症的原因。核糖体功能缺陷引起选择性红系生成不良，可导致红系定向祖细胞存在增殖、分化、凋亡及对细胞因子无反应的内在缺陷。

核糖体的合成受损也影响肿瘤蛋白 p53（tumor protein p53，TP53）肿瘤抑制通路的稳定性和活性，是疾病临床表现（包括红细胞生成受损、肿瘤易感）的原因，p53 激活及下游事件导致细胞周期俘获和细胞凋亡。

核糖体蛋白基因突变

RP 基因突变是 DBA 的主要发病机制，核糖体蛋白是参与组成核糖体的组成成分之一，其基因突变引起 RP 的单倍剂量不足使核糖体合成受损，核糖体水平的整体下降，会改变特定转录因子的转录活性，从而能引起红系发育异常^[1]。

核糖体蛋白 S19（RPS19）是首先被发现、研究最深入的核糖体蛋白，大约 25％的 DBA 患者 RPS19 基因有突变。随后发现的其他常染色体显性致病性 RP 突变基因有 RPS24、RPS7、RPS10、RPS15A、RPS17、RPS26、RPS27、RPS28、RPS29、RPL5、RPL11、RPL15、RPL18、RPL26、RPL27、RPL31、RPL35、RPL35A，它们单独或杂合突变都能导致 DBA，上述这些突变约占 DBA 患者基因突变的 72％^[2-3]。其中 RPL5 或 RPL11 突变患者更常出现躯体畸形。

作用机理

RPS19 缺陷的斑马鱼模型的研究发现^[4]，RPS19 缺乏后，红系细胞中出现 P53 上调，由于 RPS19 缺乏导致核糖体合成异常，引起核仁组织畸变，并通过“核仁应激”或“核糖体应激”最终导致 P53 激活。活化的 P53 引发一系列下游事件，包括细胞周期停滞或细胞凋亡，最终引起贫血、生长发育迟缓和先天性器官发育畸形^[5]。

RP 基因的突变引起的单倍计量不足导致 GATA 结合蛋白 1（GATA1）降解。RPS19 的单倍剂量不足可以使 P53 活化，过多的 P53 蛋白可通过增加肿瘤坏死因子-α（Tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）、激活 p38 丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-Activated Protein Kinase，MAPK）通路、降低转录因子 GATA1 表达等多种方式引起早期红系祖细胞凋亡^[6-7]。

核糖体功能缺陷导致球蛋白合成/转录失调。

STAT3 或 TAK2 通路的磷酸化导致红细胞发育障碍。

非核糖体蛋白基因突变

尽管 DBA 被认为是核糖体疾病，但也有研究在少数患者中发现了非核糖体基因突变，即 GATA 结合蛋白 1（GATA1）基因突变和 TSR2 核糖体成熟因子（TSR2）的 x 连锁突变^[8]，这种突变是除核糖体蛋白异常之外另一种可导致 DBA 的因素，可损害全长蛋白（一种红系分化所必需的转录因子）的生成，进而影响红系祖细胞的增殖分化^[9]。

近期发现的双等位基因 CECR1 突变也可能导致 DBA 表型。其他的机制可能有原癌基因 c-myc 的激活。转化生长因子-β（Transforming growth factor β，TGF-β）、mTOR 信号通路等多种信号通路被证实参与 DBA 的发病^[10-11]。

DBA 颇为少见，其确切的发病率难以确定。DBA 在欧美国家发病率为５/100 万～７/100 万，日本为 12／100 万^[12]，我国尚无发病率数据统计的报道。

此病发生于婴幼儿，多数患儿出生后 2 周~2 年发病，＞90% 的患儿在 1 岁内确诊，其中 35% 是在出生 1 个月内诊断的。欧洲研究表明，DBA 在≤15 岁儿童中年发病率约为 1.5/100 万~5.0/100 万。确诊中位年龄为 2-3 个月，2 岁以前确诊的 DBA 病例占 95%，5 岁以前确诊的占 99%^[13-14]。13-16% 的病例在出生时已确诊 DBA。

无明显的性别和种族差异性^[15]。男女患者之比约为 1.1：1，10%~25% 有家族史。大多数病例报道为高加索人，但在其他人种中也被发现。

DBA 患者遗传学的异质性很大：约 40%-45% 的 DBA 病例为家族性病例，由 RP 基因缺陷引起的 DBA 均呈常染色体显性遗传^[16]；其余 55%-60% 为散发病例，多由新发（de novo）基因突变引起；还有少数呈隐性（EPO 基因）或 X 连锁（GATA1、TSR2 基因）遗传。

DBA 的骨髓红系特征

DBA 的病理生理学改变尚未完全阐明，主要未解决的问题是一个 RP 基因的突变如何导致 rRNA 成熟缺陷以及核糖体生物合成如何导致特异性红系缺陷。

Sankaran 及其同事的研究表明，某些 RP 基因（RPL11、RPL5、RPS24 基因）的单倍体不足以及 GATA-1 基因的剪接位点突变，导致非全长型 GATA-1s 的消失，这要么是 GATA-1 转录本的特定翻译缺陷^[17]，要么是 GATA-1 突变对其 mRNA 翻译的直接影响，要么是 GATA-1 突变对其 mRNA 翻译和外显子 2 跳跃的直接影响^[18]。

此外，在 EPO 刺激的终末红系分化过程中保护 GATA-1 免受 caspase-3 裂解的 GATA-1 伴侣 HSP70 也以非排他性和非限制性的方式参与其中（图 1）^[19]。

利用体外红细胞培养系统，根据 RP 突变基因，可以按照红系增殖程度、红系分化程度和细胞凋亡程度的差异来区分两种不同的红系 DBA 表型^[20]。在细胞存活和凋亡中起着重要作用的 HSP70 被证明是这两种表型的原因（图 1）^[19]。

任何影响 GATA1 或 HSP70 表达的因素在 DBA 中都将是有害的。事实上，已经证明由于 RP 单倍体不足，一些基因的翻译下调。其中一种是核糖核酸酶抑制剂 1（RNH1）^[22]，它与 40S 核糖体小亚基结合，在核糖体生物合成中起作用。在 GATA1 mRNA 的翻译调控中也起一定作用^[23]。

HSP70/GATA1 复合物和翻译调控的确处于 DBA 病理生理改变的中心位置。

p53 的稳定性

p53 在 DBA 病理生理中同样起着重要作用。

来自斑马鱼^[24-26]、小鼠^[27-28]和人原代细胞^[20-21]等多种模型系统的研究发现，rps19、rpl5 或 rpl11 基因的单倍体不足导致 p53 的稳定性改变，p53 磷酸化增加，其转录靶点包括 p21、bax 和 noxa 激活。

研究表明，DBA 中 p53 的激活与核仁应激和一些 RPs（RPS3、RPS7、RPS27、RPS27a、RPL5、RPL11 和 RPL23）的过度表达有关，这些 RPs 能够直接结合 MDM2 并释放 p53^[29]。然而，在小鼠 ES 细胞中也有一些 p53 独立作用的报道^[30]。

p53 与 GATA-1 之间的联系已经很好地建立，GATA-1 能够抑制 p53^[31]。野生型 HSP70 的过度表达，通过 GATA-1 再生，使 RPL5-和 RPL11-耗竭红细胞中 p53 活化降低^[19]。因此，GATA-1 的表达减少也可能导致 DBA 中 p53 的激活（图 1）。

此外，TP53 基因第 10 外显子 2 种不同增益的功能突变（NM_001126112；P.Ser362Alafs*8），最近被报道在 DBA 和 DKC 之间存在交界性表型的两个 DBA 样个体中被发现^[32]。这些发现加强了 p53 在 DBA 病理生理中的作用。

不平衡的珠蛋白/血红素合成和细胞代谢

细胞代谢和细胞毒性也可能发挥重要作用，如在 DBA 中识别出珠蛋白/血红素合成不平衡^[33]，导致游离血红素过量，从而产生对细胞有毒的活性氧（reactive oxygen species，ROS），导致细胞死亡和凋亡^[34]。

DBA 中过量游离血红素的有害作用进一步被以下发现强化：

DBA 患者原代细胞 ROS 生成增加，过量程度依赖于 RP 突变；

GATA-1/HSP70 复合物在原代 DBA 红系细胞中控制珠蛋白合成和限制血红素合成的重要性是通过降低 ALAS2 和铁螯合酶来调节在珠蛋白合成减少的情况下血红素合成水平来实现的；

红系 DBA 细胞试图通过抑制 EIF2 磷酸化来增加珠蛋白合成，从而通过增加细胞膜血红素输出者 FLVCR1（图 2 和 3）的表达来限制游离血红素毒性^[33-34]。

此外，最近的一项研究显示，GATA-1 与血红素之间存在自调节的串扰，以诱导正常红系分化：GATA-1 在正常红系成熟过程中启动血红素（和珠蛋白）合成^[36]，但血红素抑制 GATA-1 的表达。

在 Flvcr1 敲除小鼠中，血红素增加早期红系细胞的 RP 转录体，以生成有效的核糖体机制，恢复珠蛋白/血红素平衡。然而，在较成熟的红细胞中，过量的血红素通过减少 RP 转录，减少 GATA-1 及其靶基因的表达^[35]。游离血红素过量和由于特异性翻译减少或 caspase-3 裂解后其伴侣 HSP70 降解所致 GATA-1 的缺陷进而导致的血红蛋白/血红素失衡，可能确实是 DBA 病理生理和 DBA 表型调节的关键因素之一。

自噬^[37-38]和细胞代谢^[39]也可能在调节 DBA 表型方面发挥重要作用。