《Veterinary Clinical Pathology》:In the Midst of a Cytokine Storm—The Hemophagocytic Syndrome (Hemophagocytic Lymphohistiocytosis/Macrophage Activation Syndrome)
背景:噬血细胞综合征(HPS)/噬血细胞性淋巴组织细胞增生症(HLH)是一种危及生命的高炎症综合征(hyperinflammatory syndrome),以免疫失调(immune dysregulation)、细胞因子过度产生(cytokine overproduction)、噬血现象(hemophagocytosis)、血细胞减少(cytopenias)和多器官功能障碍(multiorgan dysfunction)为特征。尽管人类医学已建立诊断标准,但犬和猫尚缺乏标准化诊断标准(standardized diagnostic criteria)及经过验证的生物标志物(validated biomarkers)。
目的:综述HPS/HLH的发病机制、临床与临床病理学特征、诊断及鉴别诊断,重点讨论犬和猫,并提出建立犬HPS标准化诊断标准的框架。
方法:回顾有关HLH、HPS和巨噬细胞活化综合征(MAS)的人类与兽医文献,包括诊断标准、生物标志物、骨髓形态学、免疫组织化学(IHC)、流式细胞术(flow cytometry)和分子诊断(molecular diagnostics)。评估代表性犬继发性HPS和噬血细胞性组织细胞肉瘤(hemophagocytic histiocytic sarcoma,HHS)病例,以说明诊断挑战。
结果:HPS源于细胞毒性淋巴细胞(cytotoxic lymphocytes)和巨噬细胞(macrophages)的活化失调,其中干扰素-γ(IFN-γ)在维持高炎症状态中发挥核心作用。在犬和猫中,HPS最常与感染、肿瘤和免疫介导性疾病相关。临床和实验室表现缺乏特异性;尽管噬血现象支持诊断,但其既非诊断必需,也不足以单独确立HPS。区分反应性HPS与组织细胞肿瘤及其他非肿瘤性噬血活性原因——包括药物相关改变、输血后噬血现象和PIMA相关组织细胞活性——需要整合细胞形态学(cytomorphology)、组织分布(tissue distribution)、免疫表型分析(immunophenotyping)和分子诊断(molecular diagnostics)。人类HLH-2004标准(HLH-2004 criteria)和HScore评分(H-score)提供了有用的诊断框架,但二者均未在兽医物种中得到验证。
结论:HPS在犬和猫中是一种具有挑战性且可能致命的综合征,需要全面的临床病理学评估。尚需前瞻性研究以建立种属特异性诊断标准(species-specific diagnostic criteria),并验证定量形态学(quantitative morphologic)、免疫表型(immunophenotypic)、分子(molecular)和基于生物标志物(biomarker-based)的方法,以区分HPS与以吞噬活性为突出表现的感染性、免疫介导性和肿瘤性疾病。
1 Introduction(引言):文章指出HPS/HLH是一组以严重免疫失调和高炎症为特征的临床综合征,术语包括HPS、HLH、MAS及“细胞因子风暴”,不同术语分别强调病因、巨噬细胞活化或噬血现象等侧面;为保持一致性,综述在一般性讨论及犬猫疾病中使用HPS,在人类特异性讨论中使用HLH。
1.1 Overlapping Terminology(术语重叠):HLH涵盖家族性与继发性形式,突出淋巴细胞和组织细胞参与;MAS被视为HLH亚型,主要与系统性幼年特发性关节炎和系统性红斑狼疮(SLE)等自身免疫病相关;“细胞因子风暴”是更宽泛的高炎症状态描述;HPS是兽医最常用术语,强调活化巨噬细胞吞噬血细胞。
1.2 Hemophagocytic Syndrome(HPS):HPS由免疫系统过度活化所致,表现为细胞毒性T淋巴细胞(CTLs)和自然杀伤(NK)细胞不能有效清除靶细胞而失调,巨噬细胞非选择性吞噬红细胞、白细胞和血小板,导致发热、脾肿大、血细胞减少及多器官功能障碍;早期识别与管理影响结局。
2 Pathophysiology and Pathogenesis of HPS(病理生理与发病机制):核心机制为细胞毒性淋巴细胞、NK细胞与巨噬细胞功能失调及持续抗原刺激驱动的炎症放大。
2.1 Dysregulation of Cytotoxic T Lymphocytes, Natural Killer Cells, and Macrophages(CTLs、NK细胞与巨噬细胞失调):正常情况下,CD8
+ T淋巴细胞或NK细胞通过穿孔素(perforin)和颗粒酶(granzymes)诱导靶细胞凋亡,并因抗原刺激减少而下调免疫反应;HPS中靶抗原持续存在,免疫细胞持续增殖并释放促炎细胞因子,激活巨噬细胞,触发噬血现象及更多细胞因子释放,最终造成系统性炎症、组织损伤和器官衰竭。
2.2 Cytokine Storm(细胞因子风暴):过度活化的CD8
+ T细胞、NK细胞和巨噬细胞产生大量促炎细胞因子,包括IL-1β、IL-2、IL-6、IL-12、IL-16、IL-18、TNF-α和IFN-γ,sIL-2R/sCD25亦常升高;IFN-γ是驱动巨噬细胞活化和疾病进展的关键介质,穿孔素缺陷小鼠模型显示CD8
+ T细胞和IFN-γ对疾病发生至关重要,IFN-γ因此成为潜在治疗靶点。
3 Classification and Epidemiology of HLH(HLH分类与流行病学):人类HLH分为原发性和继发性,二者临床病理重叠但病因不同;犬猫仅识别继发性形式。
3.1 Classification and Blurred Distinctions(分类与界限模糊):家族性HLH与PRF1、UNC13D、STX11、STXBP2等细胞毒颗粒转运、胞吐或功能相关基因突变有关;继发性HLH常与感染、肿瘤、自身免疫病或系统性疾病相关,病毒如EBV和COVID-19、细菌、真菌、寄生虫及血液肿瘤均可触发;犬猫尚无遗传性HPS报道,且继发性HPS的遗传易感性尚未研究;原发性与继发性界限日益被认为呈谱系重叠。
3.2 Timeline for Identification and Characterization(识别与表征时间线):人类继发性HLH于1939年、家族性HLH于1952年描述;犬猫类似综合征在近50年后才被报道,早期诊断依据为至少两系血细胞减少及骨髓中≥2%噬血细胞并伴感染或肿瘤;1994年HLH94及2004年HLH-2004标准逐步纳入NK活性、高铁蛋白血症和sCD25;犬猫尚无系统评估诊断标准或治疗的前瞻性研究。
3.3 Epidemiology(流行病学):人类儿童HLH发病率约1–225/300 000,成人约1/2000入院,MAS女性风险较高;犬HPS占某教学医院骨髓样本的3.9%,西藏梗犬过代表,中位年龄7.2岁;犬HPS与免疫介导病、感染及肿瘤/骨髓增生异常相关,也可无明确病因,预后常较差。
4 Presentation of HLH (Humans) and HPS (Dogs and Cats)(人类HLH与犬猫HPS的表现):临床表现非特异,易与脓毒症、感染、肿瘤和自身免疫病混淆。
4.1 Clinical Characteristics(临床特征):人类常见发热、血细胞减少、器官肿大,亦可出现皮疹、红皮病、水肿、肝肾功能障碍和胃肠道症状,神经系统症状多见于儿童;犬常见发热、黄疸、脾肿大、肝肿大和腹泻;猫仅有三例报道,难以概括;单一临床特征不能诊断HPS。
4.2 Routine Laboratory Characteristics(常规实验室特征):血细胞减少常为两系或全血细胞减少,源于骨髓抑制、噬血现象、炎症微环境损伤及免疫介导破坏;血清生化可见高胆红素血症和乳酸脱氢酶(LDH)升高,反映溶血、组织破坏和肝功能障碍,但均非特异。
4.3 Specialized Diagnostic Studies(专门诊断研究):包括铁蛋白、sCD25、NK活性、甘油三酯/纤维蛋白原、细胞因子、噬血现象及骨髓免疫组织化学等。
4.3.1 Serum Ferritin(血清铁蛋白):铁蛋白为急性期反应物,受IL-1和TNF-α驱动升高;HLH常>10 000 ng/mL,连续检测有助监测疾病活动;但肾功能衰竭、肝损伤、感染、血液肿瘤及犬淋巴瘤、组织细胞肉瘤、脾血管肉瘤和IMHA亦可升高,不能单独诊断,正常水平有较高阴性预测价值;犬HPS中的诊断价值尚未确立。
4.3.2 Soluble Interleukin-2 Receptor(可溶性白细胞介素-2受体):sIL-2R/sCD25由活化T细胞释放,敏感但特异度不足,淋巴瘤和白血病亦可升高;人类筛查可参考铁蛋白>500 ng/mL及sCD25>2400 U/mL,sCD25>10 000 U/mL且铁蛋白>5200 ng/mL时特异度提高;犬已有放射免疫测定(RIA),但尚未系统评价,且犬HPS常继发于淋巴瘤,sCD25升高可能反映肿瘤。
4.3.3 NK Cell Activity(NK细胞活性):NK活性检测有助区分家族性与继发性HLH,家族性常显著降低或缺失,继发性可变;流式细胞术、细胞毒试验、穿孔素表达和CD107a上调可用于评估;犬NK细胞毒活性研究有限,临床可及性不足。
4.3.4 Hypertriglyceridemia and Hypofibrinogenemia(高甘油三酯血症与低纤维蛋白原血症):高甘油三酯由细胞因子驱动脂解增加及肝脏清除减少所致,低纤维蛋白原与纤溶增强、肝功能障碍和消耗有关,均为HLH诊断标准组成部分。
4.3.5 Elevated Cytokines(细胞因子升高):IFN-γ、TNF-α和IL-6支持HLH诊断,IFN-γ驱动巨噬细胞活化和噬血,TNF-α促进组织损伤和发热,IL-6参与高铁蛋白、高甘油三酯和急性期反应;但这些细胞因子未纳入HLH-2004标准。
4.3.6 Hemophagocytosis(噬血现象):噬血现象是HLH重要特征,活化巨噬细胞吞噬血细胞及细胞碎片,骨髓细胞学最易检出,活检可局灶;免疫组化可增强组织细胞识别;但噬血现象既非诊断必需,其缺失也不能排除HLH。
4.3.7 Immunohistochemistry for Histiocytic Cells in Bone Marrow(骨髓组织细胞免疫组织化学):正常骨髓组织细胞不明显,常位于红系集落;CD11d、Iba1等标记有助识别犬组织细胞并评估分布和形态;反应性HPS常为分化良好、泡沫状巨噬细胞弥漫或小簇分布并保留骨髓架构,结节状聚集不常见;组织细胞肉瘤(HS)可呈大而异型细胞、架构破坏,HHS常CD11d阳性,树突细胞肿瘤常CD11d阴性;形态与免疫表型需结合临床、细胞学及分子数据解释。
4.3.8 Immunohistochemistry and Distribution of Lymphoid Cells in Bone Marrow(骨髓淋巴样细胞免疫组织化学与分布):CD3和CD20染色有助区分反应性与肿瘤性淋巴浸润,因HPS/HLH可继发于淋巴肿瘤;反应性浸润常为多克隆、局灶或小聚集,肿瘤性浸润常为单克隆、弥漫并破坏架构;犬猫可结合PARR等分子检测。
5 Diagnosis of HLH (The Preponderance of the Evidence)(HLH诊断):诊断需综合临床、实验室和病理证据,并排除类似疾病。
5.1 HLH-2004 Diagnostic Criteria(HLH-2004诊断标准):HLH-2004要求至少2/3临床特征(发热、脾肿大、噬血现象)及3/5实验室异常(高铁蛋白、高甘油三酯、低纤维蛋白原、sCD25升高、≥2系血细胞减少),或检出已知致病突变;高铁蛋白>10 000 ng/mL提示但非确定,正常铁蛋白强烈提示其他诊断;噬血现象无阈值,初次骨髓阴性时可复查或活检其他组织;犬猫尚无共识标准。
5.2 HScore(HScore评分):HScore用于估计成人继发性HLH概率,整合临床、实验室和骨髓噬血现象并赋予权重,总分>169提示高概率;其有助于区分临床显著HLH与输血后等偶然噬血,但不用于区分肿瘤性组织细胞病;兽医因阈值未验证而应用有限。
5.2.1 Clinical and Hematologic Assessment(临床与血液学评估):记录持续性两系或全血细胞减少,并系统评估炎症或肿瘤过程。
5.2.2 Bone Marrow Evaluation(骨髓评估):评估涂片和活检中的噬血现象、组织细胞负荷及架构破坏,建议免疫组化评估分布和表型。
5.2.3 Exclusion of Reactive Causes(排除反应性原因):系统排除脓毒症、免疫介导性血细胞减少(如IMHA、PIMA、ITP)、感染、严重药物反应和输血后反应。
5.2.4 Ancillary Testing(辅助检测):按需采用PARR等分子检测和免疫表型研究,以区分反应性组织细胞增生与恶性组织细胞病。
5.3 Bone Marrow Criteria(骨髓标准):人类研究提示定量吞噬细胞类型可提高诊断准确性,如至少1个噬血细胞含粒细胞、≥2个含核红细胞、1个含淋巴细胞时几乎100%确定HLH;单个噬血细胞含多个核细胞亦为强指标;无粒细胞吞噬者HLH可能性仅约3%;仅吞噬无核红细胞为非特异,需结合临床、实验室和病理综合判断。
5.4 Case Illustrations of Histiocytic Disorders in Dogs Aligned With HLH-2004–Style Diagnostic Criteria(符合HLH-2004式标准的犬组织细胞病病例展示):文章以两例反应性HPS和一例HHS说明骨髓形态、组织细胞分布及辅助检测在HLH-2004式框架中的解释价值;病例多满足≥2系血细胞减少、骨髓噬血及触发疾病,但发热、器官肿大等临床特征记录不一致,提示需尽可能完整评估。
5.5 Acute Myeloid Leukemia–Associated Hemophagocytic Syndrome(急性髓系白血病相关HPS):2岁金毛犬表现为非再生性贫血和血小板减少、骨髓红系和髓系前体噬血;骨髓中约5%泡沫状巨噬细胞呈单个或小簇分布且架构保留,髓系前体显著增生、>20%髓母细胞符合AML;后续淋巴结38%髓母细胞、流式CD45
+ 45%、CD34
+ 20%,PARR多克隆排除淋巴瘤,支持AML驱动的继发性HPS。
5.6 HPS Secondary to Large Granular Lymphocyte (LGL) Lymphoma/Leukemia(继发于大颗粒淋巴细胞淋巴瘤/白血病的HPS):4.5岁母獒表现为全血细胞减少、骨髓多系噬血及T细胞肿瘤;骨髓高细胞性,约3.5%分化良好的泡沫状巨噬细胞呈单个或小簇分布,CD11d阳性;CD3阳性LGL细胞浸润,PARR示单克隆T细胞受体基因重排,支持继发性HPS。
5.7 Hemophagocytic Histiocytic Sarcoma (HHS)(噬血细胞性组织细胞肉瘤):7岁伯恩山犬表现为再生性贫血和血小板减少、显著噬血;骨髓约6%噬血组织细胞,以红系吞噬为主;组织学见明显细胞异型、弥漫架构破坏,CD11d强阳性,结合品种倾向及肝脾浸润,支持原发性噬血性恶性肿瘤而非反应性HPS。
5.8 Integrative Interpretation(整合解释):反应性HPS多为局限或松散聚集的组织细胞且骨髓架构保留,HHS多为弥漫浸润、细胞异型及架构破坏;但形态学并非绝对,反应性增生可弥漫异型,肿瘤亦可形态温和,故需结合临床病理、免疫组化、流式及PARR等分子检测;铁蛋白和sCD25等HLH-2004参数在病例中不常可得。
5.9 Proposal for Histiocytic Study Group: Prospective Multi-Institutional Research(组织细胞研究组建议:前瞻性多中心研究):文章提出多中心研究以验证犬HPS诊断标准并区分反应性与肿瘤性组织细胞/巨噬细胞病;目标包括验证HLH-2004、改编HScore、分析骨髓拓扑、免疫组化识别组织细胞和淋巴群、分子标志及定量噬血阈值,并以统计方法评价敏感性、特异性和预测值。
6 Conclusions(结论):HPS/HLH是免疫失调驱动的高炎症综合征,可导致细胞因子过度释放、免疫细胞增殖和器官损伤;NK细胞和CTLs细胞毒功能受损是核心,家族性常与基因突变相关,继发性常由感染、肿瘤或自身免疫病触发;诊断需综合临床、实验室和病理,骨髓检查及分子检测对鉴别至关重要;文章建议先建立犬HPS诊断标准及阈值,并可能扩展至猫,为后续治疗研究和改善预后奠定基础。