韩婷婷 许兰平
植入综合征(engraftment syndrome,ES)是造血干细胞移植(hematopoietic stem cell transplantation,HSCT)后中性粒细胞恢复初期发生的一种临床综合征,因其与急性移植物抗宿主病(graft-versus-host disease,GVHD)的表现接近,在其诊断及鉴别诊断方面有一定困难,现就其发生情况、危险因素及发病机制、诊断标准、治疗以及预后等方面综述如下。
Radford等[1]在1994年首次提出ES这一概念,当时又称为毛细血管渗漏综合征(capillary leakage syndrome,CLS)。临床关于ES发生率的报道差别较大[2-4]。最早关于ES的报道是在自体HSCT受者中,发生率在 7% ~ (34.5 ±4.5)%[4-8]。随着异基因HSCT的广泛实施,ES发生率明显升高,为20% ~68%[9-14]。由此可见,随着不同移植类型的推广,ES发生率也不尽相同,因此提示移植类型可能是ES发生的危险因素之一。
目前大多数研究显示与ES发生相关的危险因素包括基础疾病、移植前治疗模式及移植类型等方面。
(1)基础疾病:Edenfield等[4]研究发现ES的发生率在乳腺癌患者中最高,多发性骨髓瘤患者中次之,而恶性淋巴瘤、急性髓系白血病(缓解期)及其他疾病患者中均无ES发生。Moreb等[15]研究结果也显示乳腺癌患者移植后ES的发生率高于淋巴瘤患者。Gonzalez-Vicent等[8]研究显示实体肿瘤是发生ES的高危因素。
(2)移植前治疗模式及移植类型:Ravoet等[2]和Cahill等[12]分别发现含白消安和胸部放疗的预处理方案是发生ES的危险因素。Nash等[16]认为含有大剂量免疫抑制剂的预处理方案治疗自身免疫病时易发生ES。Carreras等[17]认为移植前未进行充分的化疗也是发生ES的危险因素。
(3)植入细胞的数量:输注高剂量单个核细胞[4,9]和 CD34+细胞[8]是 ES 的危险因素。
(4)移植干细胞来源及预处理方案:Spitzer等[18]认为外周血HSCT受者发生ES多于骨髓移植受者。Ravoet等[2]和 Edenfield 等[4]认为异基因较自体HSCT受者发生ES的风险高,使用白消安是危险因素。而Gonzalez-Vicent等[8]回顾性分析112例自体HSCT受者资料,认为不使用以白消安为基础的预处理方案与ES的发病明显相关。此外Gorak等[5]报道ES更多发生于环磷酰胺/氟达拉滨预处理的非清髓异基因HSCT受者。Cahill等[12]研究发现使用依托泊苷是发生ES的危险因素。近来Jimenez-Zepeda等[19]使用自体HSCT治疗POEMS综合征 (polyneuropathy,organmegaly,endocrinopathy,M-protein,skin changes syndrome),先使用环磷酰胺及泼尼松作诱导治疗,再用环磷酰胺做干细胞动员,重点分析了这部分受者的移植相关病死率及ES的发生率,结果显示该方案可以减少ES的发生及相关的病死率。
(5)药物:目前研究中提到最多的与ES发生相关的药物有粒细胞集落刺激因子(granulocytecolony-stimulating factor,G-CSF)[3,16,20]、巨噬细胞 -粒细胞集落刺激因子[6]以及两性霉素[5,9]。此外,Lee等[3]研究中还发现1989年开始在粒细胞缺少期预防性使用抗生素后,移植后第1周发生败血症的比例明显减少,但CLS的发生率增高,但是二者之间是否存在关联,目前尚不清楚。
(6)受者年龄及性别:研究显示老年[5]、女性[7,17]是ES发生的危险因素,且发生 ES组受者中非复发病死率较高、总存活率较低[5]。
关于ES的发病机制,Nakagawa等[21]认为移植预处理的毒性与外源性G-CSF的使用共同促进了促炎性细胞因子的产生,进而引起 ES的发生。Takatsuka等[22]也认为ES可能的发病机制是预处理放化疗后,血液中的细胞因子水平异常升高,出现炎症样发热表现,但无感染证据,之后在中性粒细胞恢复期,由于高浓度环孢素、他克莫司、两性霉素或CMV感染等刺激因素,触发大量中性粒细胞局部迁移浸润血管、中性粒细胞脱颗粒、氧化代谢等过程,使血管通透性增加,导致血管内皮细胞损伤,进而导致ES的发生。引起ES的具体病理生理机制是多因素参与的,主要包括T淋巴细胞、单核细胞以及其他效应细胞相互作用、促炎性细胞因子的产生、释放和补体激活等[2-4,23]。
ES多发生在移植后4~22 d,白细胞升高后5 d内[7],伴随中性粒细胞的恢复过程,主要临床表现包括以下方面[10]:(1)发热(>38℃),最早的临床症状,常规抗生素治疗无效[6,10]。(2)皮疹,50% 左右患者会出现[3,15],一般在发热后1~2 d内出现,表现为全身或局部红斑、斑丘疹(上半身多见),色暗红,略高出皮面,严重者可出现水疱、表皮松懈或剥脱[15]。(3)CLS,一般根据非心源性血压进行性下降、全身水肿、体腔积液、低氧血症、血浆蛋白降低及胸部X线片提示肺间质渗出性改变诊断,一般在中性粒细胞恢复早期出现[15]。(4)肺实质浸润及体质量增加,肺部症状表现为不能用心力衰竭解释的气促、呼吸困难、发绀,吸氧无效,并排除其他原因引起的低氧血症。Gorak等[5]研究中ES患者100%出现肺水肿,87%出现低氧血症。
另外,Carreras等[17]研究发现出现 ES的43例受者中C-反应蛋白水平较未发生ES者明显升高,认为在ES可疑受者中,明显升高的C-反应蛋白可以帮助确诊。Nakagawa等[21]报道1例患者血清G-CSF水平与CLS的严重程度相关,经过激素治疗后患者血清G-CSF水平下降,提示血清G-CSF水平可以用于监测CLS的发生。部分ES患者可发展为急性呼吸窘迫综合征、血流动力学不稳定和多器官功能衰竭,病死率高。
根据ES的临床特点,2001年Spitzer[18]推荐下列诊断标准(S标准):(1)主要诊断标准为:①体温≥38.0℃,无确定的感染源;②非药物所致的红斑性皮疹,累及全身皮肤25%以上;③表现为弥漫性肺浸润的非心源性肺水肿及缺氧症状。(2)次要诊断标准为:①肝功能异常,总胆红素≥34μmol/L或转氨酶≥基值2倍以上;②肾功能不全,肌酐≥基值2倍以上;③体质量增加≥基础体质量的2.5%;④不能用其他原因解释的一过性脑病。确诊ES需满足3条主要诊断标准或2条主要标准加1条及以上次要标准。2003年Maiolino等[7]报道的诊断标准(M标准)为首次出现中性粒细胞升高的24 h内出现以下情况:皮疹、肺水肿或者腹泻以及围植入期呼吸窘迫综合征。
考虑到不同诊断标准的诊断效能,Carreras等[17]对比分析了328例外周血自体HSCT受者使用M标准和S标准的诊断效能,结果43例可诊断为ES的受者按M标准诊断为41例(95%),按S标准诊断为22例(51%),认为由于没有考虑到众多相关临床症状以及对植入后观察时间的限制使得S标准较M标准的敏感性低。Dispenzieri等[24]分析30例自体HSCT受者根据S标准和M标准诊断为ES的比例分别为27%和47%,但是如果放宽中性粒细胞植活时间的限制,两者诊断ES的比例均高于50%,这与Carreras等[17]的结果不一致。因此,提示我们在以后的临床研究中最好使用统一的诊断标准,这对研究结果的可比性有重要意义。
ES临床表现与植入前免疫反应(pre-engraftment immune reactions)以及超急性GVHD临床表现相近,Kim 等[25]认为,在异基因 HSCT 中,超急性GVHD与ES没有本质区别,甚至前者更能准确反映移植的免疫学改变。但随着以环磷酰胺、抗胸腺细胞球蛋白、胸腺照射等为基础的非清髓预处理方案的应用,独立于GVHD的ES越来越常见[4]。ES与超急性GVHD和植入前免疫反应目前主要从发生时间、临床表现、皮肤活检和细胞因子几方面进行鉴别[6]。
(1)发生时间:既往研究中把移植后白细胞植入前6 d以前出现的非感染性发热、腹泻、皮疹以及较基础体质量增加10%以上的症状称为植入前免疫反应,而把植入前后5 d内出现上述症状者称为ES[26],而超急性GVHD一般为移植14 d内出现上述症状者[27-28],移植14 d后出现上述症状者为急性GVHD。
(2)临床表现:ES会发生CLS及肾功能损害,超急性GVHD和急性GVHD则没有。GVHD主要累及胃肠道及肝,以不能解释的高热、皮疹、肝损和腹泻为主要表现[29-30]。我们的一项前瞻性的研究结果显示预处理相关的腹泻是急性GVHD的一个预测指标[31]。
(3)皮肤活检:Moreb等[15]报道23例出现皮疹的HSCT受者中6例经皮肤组织学检查确诊为急性GVHD,皮肤黏膜活检对ES和急性GVHD的诊断与鉴别具有重要意义[27]。但 Lee等[3]分析自体骨髓或外周血HSCT 248例受者的皮疹出现率为59%,其中23例皮肤病理检查结果与急性GVHD相似,免疫组织化学表现为血管周围 CD2+、CD3+、CD4+、CD5+淋巴细胞浸润。Akasheh 等[6]对 99 例ES患者行皮肤活检,主要表现为组织角蛋白细胞坏死、卫星细胞坏死、界面性皮炎的空泡变性以及在血管周围的淋巴细胞浸润,这些表现与急性GVHD难以区分[17]。然而 Jang等[32]比较了 5例临床诊断ES的患者与15例年龄及性别相匹配的急性GVHD患者皮肤活检组织,认为表皮中CD4+细胞为主和CD1a细胞数量的下降是皮肤型ES的特异性指标。
(4)细胞因子:目前已有较多关于大剂量放化疗和干细胞移植后产生的多种细胞因子在移植后急性GVHD的发生过程中起重要作用的报道,因此通过检测这些细胞因子的变化可能鉴别诊断ES和GVHD。文献报道移植后超急性GVHD患者体内仅IL-6水平显著升高[33-34],在急性GVHD出现之前,患者体内主要是 IL-6、IFN-γ和 TNF-α水平的升高[34]。也有研究报道移植后发生中重度GVHD的受者较未发生GVHD者,在移植后2周时TGF-α、IFN-γ、IL-10 和 sFas水平明显升高[35]。而在 Liseth等[36]研究中显示,移植后 IFN-γ,巨噬细胞 - 粒细胞集落刺激因子和IL-6明显升高。我们的前瞻性研究显示预处理相关腹泻与急性GVHD的相关性主要与预处理期间或者移植后早期体内TNF-α和IL-6有关[31]。而台湾学者的研究显示血浆 IFN-γ和IL-10升高更多是与急性GVHD同时出现,而不是提前预测[37]。有学者报道,在移植后发生早期合并症的患者较未发生者,移植后0~5 d血清IL-6和IL-8水平升高,6~10 d IL-6、IL-8和 TNF-α均升高,但是并不能通过细胞因子水平的变化来区分是哪一种类型的早期并发症[38],与韩国学者报道一致[39]。目前尚未发现与ES相关的特异性细胞因子,有待于更多的研究来证实。
由于移植后常规使用G-CSF促进中性粒细胞的分化与释放有可能促进ES的发病,因此Kawano等[40]建议,进行大剂量放化疗移植预处理的患者,如果输注造血干细胞粒-巨噬细胞集落形成单位大于10×109/kg或CD34+细胞大于10×109/kg,不再使用G-CSF预防ES。一般情况下,自体移植后发生轻度ES的受者,如表现为短期低热、少量皮疹,在血液系统完全恢复及停用生长因子后,大多数症状可自行消失,因此一般不需要治疗。
对于症状较重的ES患者则需要积极治疗。对于临床症状较重,尤其是肺部受累的患者,糖皮质激素 具 有 良 好 的 疗 效[2-3,6-7,11-12,14,17,41-42],Maiolino等[7]认为糖皮质激素并不增加感染的发生率,作为首选治疗可以迅速缓解患者临床症状;剂量范围为1 ~2 mg·kg-1·d-1,在症状好转后迅速减量。针对以CLS 为主要表现的 ES 患者,Nürnberger等[43]认为补体C1抑制剂有良好疗效,实验组和对照组移植后1年存活率分别为57%和14%。除此以外,在未使用激素的情况下,Ikezoe等[44]使用重组人游离血栓调节素(recombinant human soluble thrombomodulin)成功治疗1例68岁异基因HSCT受者出现的与ES相关的肺水肿及体质量增加。此外,根据患者情况也可预防性应用抗生素、给予利尿剂及多巴胺[18]以及其他对症及支持治疗。
ES一般为自限性疾病,轻症患者不治疗可以自行恢复,但是发生呼吸衰竭需要气管插管呼吸机辅助通气治疗的患者病死率较高[39]。Oyama等[45]认为ES与进展性硬皮病的复发无明显相关性,但却增加了移植相关病死率。Gorak等[5]研究显示ES与较高的非复发病死率及较低的总存活率相关。但是 Schmid 等[9]及 Patel等[14]研究认为 ES 与总存活率及移植相关病死率无明显相关性。Maiolino等[7]研究中合并ES与不合并ES患者的病死率分别是16%与5%。
ES在临床上较常见,准确把握其诊断标准对于尽早预防、尽早诊断及有效治疗,减少移植相关病死率,增加移植成功率有重要意义。回顾诸多研究,与ES发生相关的危险因素包括预处理方案、移植物来源、植入细胞数量、原发肿瘤类型等,可以根据患者临床情况,适当进行预防。从发病机制上看ES可能是由细胞和促炎性细胞因子介导的全身炎症反应,参与其发病的细胞因子与急性GVHD及多器官功能衰竭相似,因此治疗上使用糖皮质激素是合理的且已取得较好效果,目前仍将糖皮质激素作为治疗ES的首选药物。针对以CLS为主要表现的ES患者,补体C1抑制剂有良好疗效。
1 Radford J,Pest E,Weisdorf D.Cytokine-stimulated engraftment syndrome(ES)after high dose chemotherapy(HDC)with bone marrow(BM)and G-CSF-primed peripheral stem cell(GPSC)rescue[J].Blood,1994,84 Suppl 1:490a.
2 Ravoet C,Feremans W,Husson B,et al.Clinical evidence for an engraftment syndrome associated with early and steep neutrophil recovery after autologous blood stem cell transplantation[J].Bone Marrow Transplant,1996,18(5):943-947.
3 Lee CK,Gingrich RD,Hohl RJ,et al.Engraftment syndrome in autologous bone marrow and peripheral stem cell transplantation[J].Bone Marrow Transplant,1995,16(1):175-182.
4 Edenfield WJ,Moores LK,Goodwin G,et al.An engraftment syndrome in autologous stem cell transplantation related to mononuclear cell dose[J].Bone Marrow Transplant,2000,25(4):405-409.
5 Gorak E,Geller N,Srinivasan R,et al.Engraftment syndrome after nonmyeloablative allogeneic hematopoietic stem cell transplantation:incidence and effects on survival[J].Biol Blood Marrow Transplant,2005,11(7):542-550.
6 Akasheh M,Eastwood D,Vesole DH.Engraftment syndrome after autologous hematopoietic stem cell transplant supported by granulocyte-colony-stimulating factor(G-CSF)versus granulocytemacrophage colony-stimulating factor(GM-CSF)[J].Bone Marrow Transplant,2003,31(2):113-116.
7 Maiolino A,Biasoli I,Lima J,et al.Engraftment syndrome following autologous hematopoietic stem cell transplantation:definition of diagnostic criteria[J].Bone Marrow Transplant,2003,31(5):393-397.
8 Gonzalez-Vicent M,Ramírez M, Sevilla J, et al. Engraftment syndrome after autologous peripheral blood progenitor cell transplantation in pediatric patients:a prospective evaluation of risk factors and outcome[J].Bone Marrow Transplant,2004,34(12):1051-1055.
9 Schmid I,Stachel D,Pagel P, et al. Incidence, predisposing factors,and outcome of engraftment syndrome in pediatric allogeneic stem cell transplant recipients[J].Biol Blood Marrow Transplant,2008,14(4):438-444.
10 Nishio N,Yagasaki H,Takahashi Y,et al.Engraftment syndrome following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation in children[J].Pediatr Transplant,2009,13(7):831-837.
11 Colby C,Mcafee S,Sackstein R, et al. Engraftment syndrome following non-myeloablative conditioning therapy and HLA-matched bone marrow transplantation for hematologic malignancy[J].Blood,2000,96:520a.
12 Cahill RA,Spitzer TR,Mazumder A.Marrow engraftment and clinical manifestations of capillary leak syndrome[J].Bone Marrow Transplant,1996,18(1):177-184.
13 Koreth J, Biernacki M, Aldridge J, et al. Syngeneic donor hematopoietic stem cell transplantation is associated with high rates of engraftment syndrome[J].Biol Blood Marrow Transplant,2011,17(3):421-428.
14 Patel KJ,Rice RD,Hawke R,et al.Pre-engraftment syndrome after double-unit cord blood transplantation:a distinct syndrome not associated with acute graft-versus-host disease[J].Biol Blood Marrow Transplant,2010,16(3):435-440.
15 Moreb JS,Kubilis PS,Mullins DL,et al.Increased frequency of autoaggression syndrome associated with autologous stem cell transplantation in breast cancer patients[J]. Bone Marrow Transplant,1997,19(2):101-106.
16 Nash RA, Bowen JD, McSweeney PA, et al. High-dose immunosuppressive therapy and autologous peripheral blood stem cell transplantation for severe multiple sclerosis[J].Blood,2003,102(7):2364-2372.
17 Carreras E, Fernández-Avilés F, Silva L, et al. Engraftment syndrome after auto-SCT:analysis of diagnostic criteria and risk factors in a large series from a single center[J].Bone Marrow Transplant,2010,45(9):1417-1422.
18 Spitzer TR.Engraftment syndrome following hematopoietic stem cell transplantation[J].Bone Marrow Transplant,2001,27(9):893-898.
19 Jimenez-Zepeda VH,Trudel S,Reece DE,et al.Cyclophosphamide and prednisone induction followed by cyclophosphamide mobilization effectively decreases the incidence of engraftment syndrome in patients with POEMSsyndrome who undergo stem cell transplantation[J].Am J Hematol,2011,86(10):873-875.
20 Sato Y,Goto Y,Sato S,et al.Continuous subcutaneous injection reduces polymorphonuclear leukocyte activation by granulocyte colonystimulating factor[J].Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol,2004,286(1):L143-L148.
21 Nakagawa N,Ota H,Tanabe Y,et al.A case of idiopathic systemic capillary leak syndrome with high serum levels of G-CSF on exacerbation[J].Intern Med,2011,50(6):597-600.
22 Takatsuka H,Takemoto Y,Yamada S,et al.Complications after bone marrow transplantation are manifestations of systemic inflammatory response syndrome[J].Bone Marrow Transplant,2000,26(4):419-426.
23 Khan SA,Gaa B,Pollock BH,et al.Engraftment syndrome in breast cancer patients after stem cell transplantation is associated with poor long-term survival[J].Biol Blood Marrow Transplant,2001,7(8):433-438.
24 Dispenzieri A,Lacy MQ,Hayman SR,et al.Peripheral blood stem cell transplant for POEMS syndrome is associated with high rates of engraftment syndrome[J].Eur JHaematol,2008,80(5):397-406.
25 Kim DH,Sohn SK,Kim JG,et al.Clinical impact of hyperacute graftversus-host disease on results of allogeneic stem cell transplantation[J].Bone Marrow Transplant,2004,33(10):1025-1030.
26 Kishi Y,Kami M,Miyakoshi S,et al.Early immune reaction after reduced-intensity cord-blood transplantation for adult patients[J].Transplantation,2005,80(1):34-40.
27 Shiohara J,Takata M,Shiohara M,et al.Hyperacute graft-versushost disease:histological assessment of skin biopsy specimens from 19 cases[J].Clin Exp Dermatol,2012,37(4):335-340.
28 Saliba RM,de Lima M,Giralt S,et al.Hyperacute GVHD:risk factors,outcomes,and clinical implications[J].Blood,2007,109(7):2751-2758.
29黄晓军,陈育红,郭乃榄,等.异基因造血干细胞移植后超急性移植物抗宿主病的临床分析[J].中华医学杂志,2002,82(8):511-514.
30许兰平,黄晓军.急性移植物抗宿主病的诊断和鉴别诊断[J].国际输血及血液学杂志,2010,33(4):306-309.
31 Liu D,Yan C,Xu L,et al.Diarrhea during the conditioning regimen is correlated with the occurrence of severe acute graft-versushost disease through systemic release of inflammatory cytokines[J].Biol Blood Marrow Transplant,2010,16(11):1567-1575.
32 Jang KT,Song KY,Kim BK.Histological features and immune cell changes in skin lesions of engraftment syndrome of children undergoing hematopoietic stem cell transplantation[J]. Histol Histopathol,2012,27(2):235-240.
33 Imamura M,Hashino S,Kobayashi S,et al.Hyperacute graftversus-host disease accompanied by increased serum interleukin-6 levels[J].Int JHematol,1994,60(1):85-89.
34 Imamura M,Tanaka J,Hashino S,et al.Cytokines involved in graftversus-host disease[J].Hokkaido Igaku Zasshi,1994,69(6):1348-1353.
35 Remberger M,Jaksch M,Uzunel M,et al.Serum levels of cytokines correlate to donor chimerism and acute graft-vs.-host disease after haematopoietic stem cell transplantation[J].Eur JHaematol,2003,70(6):384-391.
36 Liseth K,Sjo M, Paulsen K, et al. Early pre-engraftment,functional,in vitro responsiveness of T lymphocytes in allotransplanted,acute leukemia patients:proliferation and release of a broad profile of cytokines,possibly predictive of graft-versus-host disease[J].Eur Cytokine Netw,2010,21(1):40-49.
37 Yeh SP,Liao YM,Lo WJ,et al.Kinetics of T helper subsets and associated cytokines correlate well with the clinical activity of graftversus-host disease[J].PLoSOne,2012,7(9):e44416.
38 Schots R,Kaufman L,Van Riet I,et al.Proinflammatory cytokines and their role in the development of major transplant-related complications in the early phase after allogeneic bone marrow transplantation[J].Leukemia,2003,17(6):1150-1156.
39 Min CK,Lee WY,Min DJ,et al.The kinetics of circulating cytokines including IL-6,TNF-alpha,IL-8 and IL-10 following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation[J].Bone Marrow Transplant,2001,28(10):935-940.
40 Kawano C,Muroi K,Kuribara R,et al.Engraftment syndrome after autologous peripheral blood stem cell transplantation with high numbers of peripheral blood stem cells followed by granulocyte colonystimulating factor administration[J].Bone Marrow Transplant,2000,25(2):228-229.
41 Raptis A,Mavroudis D,Suffredini A,et al.High-dose corticosteroid therapy for diffuse alveolar hemorrhage in allogeneic bone marrow stem cell transplant recipients[J].Bone Marrow Transplant,1999,24(8):879-883.
42伏瑞祥,吴德沛,常伟荣,等.非清髓性异基因外周血造血干细胞移植后植入综合征2例报告[J].临床血液学杂志,2003,16(3):103-104.
43 Nürnberger W,Heying R,Burdach S,et al.C1 esterase inhibitor concentrate for capillary leakage syndrome following bone marrow transplantation[J].Ann Hematol,1997,75(3):95-101.
44 Ikezoe T,Takeuchi A,Taniguchi A,et al.Recombinant human soluble thrombomodulin counteracts capillary leakage associated with engraftment syndrome[J].Bone Marrow Transplant,2011,46(4):616-618.
45 Oyama Y,Cohen B,Traynor A,et al.Engraftment syndrome:a common cause for rash and fever following autologous hematopoietic stem cell transplantation for multiple sclerosis[J].Bone Marrow Transplant,2002,29(1):81-85.