賈晶晶

中國人民解放軍93307部隊醫(yī)院

凋亡分子參與巨核細胞發(fā)育與血小板生成研究進展

賈晶晶

中國人民解放軍93307部隊醫(yī)院

巨核細胞是一類非常稀少的血液細胞，主要的生理功能是形成血小板，由于其發(fā)育過程要經(jīng)歷獨特的基因組倍體化和血小板脫落，其調(diào)控機制異常復雜。本綜述以以往的研究結果為基礎，概述了各種凋亡相關分子參與巨核細胞發(fā)育的調(diào)控機制，表明了凋亡相關分子在巨核細胞發(fā)育過程中的重要作用。全面解析巨核細胞與血小板生成中調(diào)往相關分子的調(diào)控機制對于治療巨核細胞紊亂所引起的相關疾病、特別是血小板功能紊亂具有重要的現(xiàn)實意義。

巨核細胞；血小板；凋亡；caspase

一、巨核細胞與血小板概述

血小板是一類特殊的血液細胞，由一類非常稀少的細胞群體——巨核細胞由造血干細胞經(jīng)歷獨特的定型、增殖、倍體化與分化等過程發(fā)育成熟，進而形成具有發(fā)達的漿界膜系統(tǒng)的前血小板（proplatelet），并通過特殊的凋亡樣轉(zhuǎn)變過程脫落血小板。血小板在止血、傷口愈合、炎癥反應、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理過程中有重要作用，同時血小板功能異常也是眾多疾病的臨床表現(xiàn)。血小板產(chǎn)生的獨特性主要體現(xiàn)在兩個方面：一是巨核細胞發(fā)生倍體化，倍體化程度與血小板的數(shù)量和質(zhì)量密切相關，有研究證實巨核細胞的倍性越高，產(chǎn)生的血小板越多［1］；另一方面由前體血小板脫落形成成熟血小板。發(fā)育的獨特性決定了其調(diào)控的復雜性。到目前為止，巨核細胞發(fā)育生成血小板的機制尚有諸多問題亟待解決，如巨核細胞是如何調(diào)控倍體化的發(fā)生，血小板如何從前體血小板脫落，以及如何調(diào)控血小板的活性等。這些問題的解決，不僅有助于巨核細胞紊亂相關疾病的治療，更有助于臨床上對血小板功能的調(diào)控。

二、巨核細胞發(fā)育中的凋亡相關分子

一系列的研究表明，在巨核細胞發(fā)育過程中，存在著內(nèi)在的凋亡通路的調(diào)控。在1997年，Zauli等首次在體外TPO誘導擴增的巨核細胞的成熟過程中發(fā)現(xiàn)了凋亡，與不成熟的巨核細胞相比，成熟的巨核細胞更多的出現(xiàn)這種凋亡過程，推測這種凋亡與血小板的形成相關［2］。隨后的研究也確實證明了在巨核細胞生成血小板的過程中存在細胞凋亡調(diào)控因子的變化。在成熟的巨核細胞中，檢測到caspase-3、caspase-9的活化，線粒體通透性的增加以及細胞色素C的釋放等凋亡事件的發(fā)生，而應用caspase特異性抑制劑的加入或過量表達抗凋亡因子Bcl-2可以有效地抑制proplatelet的產(chǎn)生［3］。說明巨核有細胞的分化過程需要活化的caspase存在，但是其在巨核細胞分化過程中的作用以及調(diào)控機制還不清楚。除了caspase的活化外，促存活的凋亡調(diào)控因子Bcl-xl在巨核細胞分化過程中大量表達，在巨核細胞發(fā)育的不同階段，其蛋白水平是不斷變化的，在巨核細胞發(fā)育的后期，Bcl-xl水平降低；隨后的研究證明，Bcl-xl的表達持續(xù)到血小板生成，但其在巨核細胞發(fā)育后期被裂解成小片段，而它的裂解受到血小板生成素調(diào)控的Akt活化的調(diào)控，Akt的活化可以抑制Bcl-xl的裂解［4］。Y.Emma C.Josefsson等人認為，巨核細胞擁有功能性的內(nèi)在的細胞凋亡通路，而這個通路必須被抑制才能確保巨核細胞存活并最終產(chǎn)生血小板。他們應用特異性刪除造血干細胞和巨核細胞的凋亡調(diào)節(jié)因子Bax和Bak，來觀察血小板的生成情況，結果顯示這些促凋亡因子的刪除并不能影響血小板的生成，然而促存活因子Bcl-xl的刪除則導致巨核細胞的凋亡和血小板形成的失敗，而這種失敗則通過繼續(xù)刪除Bax和Bak得到恢復。他們認為巨核細胞不是通過活化內(nèi)在的凋亡通路來產(chǎn)生血小板，相對的，他們必須抑制凋亡才能安全的形成proplatelet并最終產(chǎn)生血小板［5］。以上的這些研究成果證實，在巨核細胞發(fā)育過程中存在著細胞凋亡事件的發(fā)生，曾有學者認為這些凋亡事件的發(fā)生是導致血小板脫落的主要原因，而caspase在巨核細胞中的點狀分布似乎也證明著這一推論。另外Chloe′James與同事證明了巨核細胞和血小板都擁有功能性的凋亡caspase級聯(lián)下游BCL-2家族調(diào)控的線粒體損傷。但在穩(wěn)態(tài)條件下，caspase-9的缺失并不影響血小板的生成，說明血小板的產(chǎn)生并不需要caspase凋亡級聯(lián)反應，對于血小板，caspase-9的缺失賦予血小板對BH3模擬物ABT-737抗性，阻斷PS外翻，延遲ABT-737誘導的血小板減少。這些結果證明凋亡caspase級聯(lián)對于有效地巨核細胞和血小板的死亡是必需的，但是對于他們的產(chǎn)生和功能是無用的［6］。

三、凋亡相關分子參與血小板功能

除了在巨核細胞發(fā)育過程中檢測到了凋亡相關分子的作用，在血小板的功能發(fā)揮中，這些凋亡相關分子也有重要作用。血小板產(chǎn)生后，擺在它面前的只有兩條路：發(fā)揮功能或被清除。研究顯示，在血小板中存在Bcl-2家族成員，無論哪條路都需要凋亡調(diào)控因子的參與。如Bcl-2家族成員對于血小板的生存是必須的，ABT-737，作為Bcl-2，Bcl-XL，和Bcl-w的拮抗劑能夠有效的誘導血小板的清除，而caspase的活化促進血小板功能的發(fā)揮。血小板雖然是無核細胞，但研究表明血小板中含有豐富的mRNA，可以自身合成蛋白，但是否血小板發(fā)生功能所需的所有凋亡相關的蛋白分子都是在血小板生成后形成的，現(xiàn)在還沒有確定的答案，那么它本身所需的這些凋亡因子中那些來源于巨核細胞的因子是如何在巨核細胞中積累、其在巨核細胞發(fā)育過程中是否發(fā)揮功能還不得而知。這也在側面反應了巨核細胞發(fā)育過程中需要對這些相關因子進行精確調(diào)控，才能保證這些因子保持穩(wěn)定，在需要時發(fā)揮作用。

四、凋亡相關分子與巨核細胞和血小板相關疾病

巨核細胞的發(fā)育異常可以導致很多疾病的發(fā)生，如急性巨核細胞白血病和骨髓增生性腫瘤等［7］。其發(fā)生紊亂所導致的最直接的后果是血小板異常。血小板數(shù)量過多（血小板增多癥）或過少（血小板減少癥）都能夠引發(fā)嚴重的疾病，如血小板過多則容易形成血栓，進而引發(fā)中風、心肌梗死、肺栓塞或血管堵塞，而過少則容易引發(fā)出血。近期的臨床與實驗研究顯示，血小板功能紊亂疾病中存在著巨核細胞凋亡的發(fā)生，如骨髓增生性腫瘤病人的巨核細胞處于高增殖的未成熟狀態(tài)，倍性低，不能產(chǎn)生血小板，同時擾亂巨核細胞的凋亡調(diào)控［8］；血小板減少性紫癜病人的巨核細胞雖然能夠倍體化，但是卻不能產(chǎn)生血小板，取而代之的是發(fā)生凋亡［9］。這些疾病中巨核細胞的種種表現(xiàn)說明在巨核細胞分化成熟的過程中，存在的凋亡平衡一旦被打破，則引發(fā)嚴重的血小板功能紊亂。

五、結論

綜上所述，巨核細胞的發(fā)育過程中存在多種凋亡調(diào)節(jié)因子的參與，而且，在巨核細胞發(fā)育的不同階段，其對這些促凋亡活性和抑凋亡活性有著不同的要求。然而，并不是所有分子都參與到細胞的凋亡調(diào)控，盡管目前尚不能完全確定這些分子是如何參與巨核細胞與血小板的發(fā)育和功能調(diào)控，但這些分子的異常活化或失活，將直接影響細胞的生存狀況。因此，全面解析巨核細胞與血小板生成中調(diào)往相關分子的調(diào)控機制對于治療巨核細胞紊亂所引起的相關疾病、特別是血小板功能紊亂具有重要的現(xiàn)實意義。

［1］Mattia，G.，Vulcano，F(xiàn).，Milazzo，L.，Barca，A.，Macioce，G.，Giampaolo，A.，and Hassan，H.J.（2002）Different ploidy levels of megakaryocytes generated from peripheral or cord blood CD34+cells are correlated with different levels of platelet release.Blood 99，888-897

［2］Zauli，G.，Vitale，M.，F(xiàn)alcieri，E.，Gibellini，D.，Bassini，A.，Celeghini，C.，Columbaro，M.，and Capitani，S.（1997）In vitro senescence and apoptotic cell death of human megakaryocytes.Blood 90，2234-2243

［3］De Botton，S.，Sabri，S.，Daugas，E.，Zermati，Y.，Guidotti，J. E.，Hermine，O.，Kroemer，G.，Vainchenker，W.，and Debili，N.（2002）Platelet formation is the consequence of caspase activation within megakaryocytes.Blood 100，1310-1317

［4］Kozuma，Y.，Kojima，H.，Yuki，S.，Suzuki，H.，and Nagasawa，T.（2007）Continuous expression of Bcl-xL protein during megakaryopoiesis is post-translationally regulated by thrombopoietin-mediated Akt activation，which prevents the cleavage of Bcl-xL.Journal of thrombosis and haemostasis：JTH 5，1274-1282

［5］Josefsson，E.C.，James，C.，Henley，K.J.，Debrincat，M.A.，Rogers，K.L.，Dowling，M.R.，White，M.J.，Kruse，E.A.，Lane，R.M.，Ellis，S.，Nurden，P.，Mason，K.D.，O'Reilly，L.A.，Roberts，A.W.，Metcalf，D.，Huang，D.C.，and Kile，B.T.（2011）Megakaryocytes possess a functional intrinsic apoptosis pathway that must be restrained to survive and produce platelets.The Journal of experimental medicine 208，2017-2031

［6］White，M.J.，Schoenwaelder，S.M.，Josefsson，E.C.，Jarman，K.E.，Henley，K.J.，James，C.，Debrincat，M.A.，Jackson，S.P.，Huang，D.C.，and Kile，B.T.（2012）Caspase-9 mediates the apoptotic death of megakaryocytes and platelets，but is dispensable for their generation and function.Blood 119，4283-4290

［7］Wen，Q.，Goldenson，B.，and Crispino，J.D.（2011）Normal and malignant megakaryopoiesis.Expert reviews in molecular medicine 13，e32

［8］Theophile，K.，Hussein，K.，Kreipe，H.，and Bock，O.（2008）Expression profiling of apoptosis-related genes in megakaryocytes：BNIP3 is downregulated in primary myelofibrosis.Experimental hematology 36，1728-1738

［9］Perdomo，J.，Yan，F(xiàn).，and Chong，B.H.（2013）A megakaryocyte with no platelets：anti-platelet antibodies，apoptosis，and platelet production.Platelets 24，98-106

賈晶晶（1983-），女，漢族，遼寧沈陽人，畢業(yè)于廣西師范大學，理學碩士，現(xiàn)從事基礎醫(yī)學和干細胞生物學與實驗血液學研究，研究方向：分子生物學方向。