學習重點 慢性肉芽腫病(chronic granulomatous disease,CGD)是吞噬細胞氧化代謝異常造成的遺傳性免疫缺陷,致病基礎是 NADPH 氧化酶(NADPH oxidase)相關基因突變,可為 X 染色體性聯遺傳或體染色體隱性遺傳。 CGD 嗜中性球的數目、黏附、趨化與吞噬作用大致正常,myeloperoxidase 也正常;缺陷在於無法產生超氧化物等活性氧(ROS),因此吞噬後殺菌失敗。 NBT(nitroblue tetrazolium)試驗檢測吞噬細胞的氧化爆發能力;CGD 無法還原 NBT,結果呈陰性,NBT slide test 可用來確認診斷。 考題問「NBT 試驗主要測試哪種功能」時,選項若為 phagocytosis、migration、apoptosis、adhesion、opsonization、抗體產生、T 細胞毒殺等,應選嗜中性球的吞噬(phagocytosis)功能。 嗜中性球具特殊形態並合併功能異常的疾病(如 Chediak-Higashi syndrome 的巨大顆粒),趨化、吞噬、殺菌皆可受影響,黏附(adhesion)最不受影響。 核心觀念 一、NADPH 氧化酶與呼吸爆發 嗜中性球吞入微生物後,會啟動呼吸爆發(respiratory burst):NADPH 氧化酶把 NADPH 的電子傳給氧分子,生成超氧化物(superoxide,O₂⁻),再轉為過氧化氫;過氧化氫再經 myeloperoxidase(MPO)作用形成次氯酸,共同殺死吞噬泡內的微生物。 此途徑的上下游順序要記清楚:NADPH 氧化酶(上游,產生超氧化物)→ 過氧化氫 → MPO(下游,產生次氯酸)。CGD 壞在上游的 NADPH 氧化酶;MPO 缺乏則是下游缺陷,兩者不同。 其他選項中的酵素:glutathione reductase 與 glucose-6-phosphate dehydrogenase(G6PD)參與細胞的抗氧化與 NADPH 供應,並不是 CGD 的主要致病酵素。 二、慢性肉芽腫病的特徵 CGD 可由 X 染色體或體染色體上編碼 NADPH 氧化酶次單元的基因突變造成,其中以 X 性聯型(CYBB 基因)最常見。基本缺陷是 NADPH 氧化酶功能不足或缺失,所以超氧化物及其他 ROS 產生減少,絕不是產生過多。 病人嗜中性球能移動到感染部位、也能把細菌吞入,但吞入後無法以氧化方式殺死,尤其容易反覆感染過氧化氫酶(catalase)陽性的細菌與真菌。病原持續存在,發炎反應無法中止,巨噬細胞聚集形成肉芽腫,疾病因此得名。 項目CGD 的典型表現判讀重點 嗜中性球數目正常不是 neutropenia 黏附、穿越血管壁、趨化大致正常能到達感染部位 吞噬作用大致正常能把微生物吞入 Myeloperoxidase正常CGD 不是 MPO 缺陷 超氧化物/ROS 生成明顯降低或缺失核心缺陷 吞噬後殺菌不全反覆感染與肉芽腫形成的原因 NBT 試驗陰性確認診斷的經典試驗 三、NBT 試驗的原理與判讀 NBT 為可溶性的淡黃色染料。嗜中性球在刺激下吞噬並產生氧化爆發時,超氧化物把 NBT 還原成不溶性的藍黑色 formazan,沉積在細胞內,於玻片上可見藍黑色顆粒。 正常人:受刺激的嗜中性球多數能還原 NBT,出現藍黑色沉積,判為陽性(正常)。 CGD:缺乏 NADPH 氧化酶,無法產生超氧化物,NBT 不被還原,維持淡黃色,判為陰性。 NBT 試驗必須在吞噬細胞吞噬並啟動呼吸爆發時才會呈色,因此在考題的功能分類中被歸為檢測嗜中性球吞噬功能(phagocytosis of neutrophils)的試驗。它不是用來測補體調理作用、B 細胞抗體產生、T 細胞毒殺,也不是測移行、黏附或細胞凋亡。理解上則要知道,它實際反映的是吞噬時的氧化殺菌能力,所以 CGD「吞噬正常但 NBT 陰性」並不矛盾。 四、CGD 與其他白血球異常的鑑別 疾病主要異常與 CGD 的區別 Chronic granulomatous diseaseNADPH 氧化酶缺陷,氧化代謝異常NBT 陰性,吞噬正常 Myeloperoxidase 缺乏下游次氯酸生成減少超氧化物仍可產生,NBT 通常正常 Lazy leukocyte syndrome嗜中性球移行、趨化異常屬運動功能缺陷,非氧化代謝異常 May-Hegglin anomaly嗜中性球內 Döhle 樣包涵體、巨大血小板形態異常,非氧化代謝異常 Hurler's syndrome黏多醣儲積症,白血球可見 Alder-Reilly 顆粒以形態變化為主,不以 NBT 確認 Myelodysplasia/Myeloproliferative syndrome造血幹細胞的克隆性疾病非遺傳性氧化殺菌缺陷,不以 NBT 確認 題目若問「哪一種疾病是白血球氧化代謝不正常造成的」或「哪一種殺菌功能不全可用 NBT slide test 確認」,答案都是CGD。 五、形態異常合併功能缺陷的判讀 部分遺傳性白血球疾病同時具有特殊形態與功能缺陷,經典代表是 Chediak-Higashi syndrome:嗜中性球等細胞內可見巨大、異常融合的顆粒。這類病人的嗜中性球趨化能力下降,顆粒無法正常與吞噬泡融合,導致吞噬後處理與殺菌功能不良;相對而言,黏附功能最不受影響。比較 adhesion、phagocytosis、bacterial killing、chemotaxis 時,應選 adhesion 為最不受影響者。 反之,以黏附缺陷為主的疾病是白血球黏附缺陷症(leukocyte adhesion deficiency),其特徵是嗜中性球無法黏附、穿越血管壁,與 CGD 及巨大顆粒疾病不同。CGD 本身沒有特徵性的白血球形態,診斷靠 NBT 等氧化功能試驗。 常考陷阱 「CGD 會產生過多超氧化物」:錯誤。CGD 是 NADPH 氧化酶缺陷,超氧化物與 ROS 不足。 「CGD 是 myeloperoxidase 基因變異所致」或「CGD 有不正常的 MPO 製造」:錯誤。致病酵素是 NADPH oxidase,MPO 正常。 「CGD 有正常 superoxide 製造,但吞噬功能異常」:錯誤,恰好相反;正確說法是吞噬正常,但 NBT 呈陰性。 「CGD 的特徵是 neutropenia」或「趨化、穿越血管壁有缺陷」:錯誤。數目與運動功能大致正常。 「CGD 只會是 X 性聯遺傳」:錯誤。X 染色體與體染色體的基因突變都可能。 「肉芽腫是因為發炎反應太弱」:不精確。是病原無法清除、發炎無法中止,才形成肉芽腫。 NBT 試驗測試的功能:不要選 opsonization、抗體產生、T 細胞毒殺、migration、adhesion、apoptosis;應選 phagocytosis。 「白血球氧化代謝異常」的疾病:不要被 lazy leukocyte syndrome(運動異常)、May-Hegglin anomaly(形態異常)、myelodysplasia 混淆,答案是 CGD。 巨大顆粒疾病何種功能最不受影響:趨化、吞噬後殺菌都受損,最不受影響的是 adhesion。 記憶口訣 CGD:「吞得下、殺不死」——NADPH 氧化酶壞,ROS 少,NBT 不變藍。 NBT:「有氧爆,黃變藍;沒氧爆,維持黃(陰性)」。 酵素順序:「先 NADPH 氧化酶,後 MPO」——CGD 壞上游,MPO 缺乏壞下游。