凋亡分子参与巨核细胞发育与血小板生成研究进展

贾晶晶

中国人民解放军93307部队医院

凋亡分子参与巨核细胞发育与血小板生成研究进展

贾晶晶

中国人民解放军93307部队医院

巨核细胞是一类非常稀少的血液细胞，主要的生理功能是形成血小板，由于其发育过程要经历独特的基因组倍体化和血小板脱落，其调控机制异常复杂。本综述以以往的研究结果为基础，概述了各种凋亡相关分子参与巨核细胞发育的调控机制，表明了凋亡相关分子在巨核细胞发育过程中的重要作用。全面解析巨核细胞与血小板生成中调往相关分子的调控机制对于治疗巨核细胞紊乱所引起的相关疾病、特别是血小板功能紊乱具有重要的现实意义。

巨核细胞；血小板；凋亡；caspase

一、巨核细胞与血小板概述

血小板是一类特殊的血液细胞，由一类非常稀少的细胞群体——巨核细胞由造血干细胞经历独特的定型、增殖、倍体化与分化等过程发育成熟，进而形成具有发达的浆界膜系统的前血小板（proplatelet），并通过特殊的凋亡样转变过程脱落血小板。血小板在止血、伤口愈合、炎症反应、血栓形成及器官移植排斥等生理和病理过程中有重要作用，同时血小板功能异常也是众多疾病的临床表现。血小板产生的独特性主要体现在两个方面：一是巨核细胞发生倍体化，倍体化程度与血小板的数量和质量密切相关，有研究证实巨核细胞的倍性越高，产生的血小板越多［1］；另一方面由前体血小板脱落形成成熟血小板。发育的独特性决定了其调控的复杂性。到目前为止，巨核细胞发育生成血小板的机制尚有诸多问题亟待解决，如巨核细胞是如何调控倍体化的发生，血小板如何从前体血小板脱落，以及如何调控血小板的活性等。这些问题的解决，不仅有助于巨核细胞紊乱相关疾病的治疗，更有助于临床上对血小板功能的调控。

二、巨核细胞发育中的凋亡相关分子

一系列的研究表明，在巨核细胞发育过程中，存在着内在的凋亡通路的调控。在1997年，Zauli等首次在体外TPO诱导扩增的巨核细胞的成熟过程中发现了凋亡，与不成熟的巨核细胞相比，成熟的巨核细胞更多的出现这种凋亡过程，推测这种凋亡与血小板的形成相关［2］。随后的研究也确实证明了在巨核细胞生成血小板的过程中存在细胞凋亡调控因子的变化。在成熟的巨核细胞中，检测到caspase-3、caspase-9的活化，线粒体通透性的增加以及细胞色素C的释放等凋亡事件的发生，而应用caspase特异性抑制剂的加入或过量表达抗凋亡因子Bcl-2可以有效地抑制proplatelet的产生［3］。说明巨核有细胞的分化过程需要活化的caspase存在，但是其在巨核细胞分化过程中的作用以及调控机制还不清楚。除了caspase的活化外，促存活的凋亡调控因子Bcl-xl在巨核细胞分化过程中大量表达，在巨核细胞发育的不同阶段，其蛋白水平是不断变化的，在巨核细胞发育的后期，Bcl-xl水平降低；随后的研究证明，Bcl-xl的表达持续到血小板生成，但其在巨核细胞发育后期被裂解成小片段，而它的裂解受到血小板生成素调控的Akt活化的调控，Akt的活化可以抑制Bcl-xl的裂解［4］。Y.Emma C.Josefsson等人认为，巨核细胞拥有功能性的内在的细胞凋亡通路，而这个通路必须被抑制才能确保巨核细胞存活并最终产生血小板。他们应用特异性删除造血干细胞和巨核细胞的凋亡调节因子Bax和Bak，来观察血小板的生成情况，结果显示这些促凋亡因子的删除并不能影响血小板的生成，然而促存活因子Bcl-xl的删除则导致巨核细胞的凋亡和血小板形成的失败，而这种失败则通过继续删除Bax和Bak得到恢复。他们认为巨核细胞不是通过活化内在的凋亡通路来产生血小板，相对的，他们必须抑制凋亡才能安全的形成proplatelet并最终产生血小板［5］。以上的这些研究成果证实，在巨核细胞发育过程中存在着细胞凋亡事件的发生，曾有学者认为这些凋亡事件的发生是导致血小板脱落的主要原因，而caspase在巨核细胞中的点状分布似乎也证明着这一推论。另外Chloe′James与同事证明了巨核细胞和血小板都拥有功能性的凋亡caspase级联下游BCL-2家族调控的线粒体损伤。但在稳态条件下，caspase-9的缺失并不影响血小板的生成，说明血小板的产生并不需要caspase凋亡级联反应，对于血小板，caspase-9的缺失赋予血小板对BH3模拟物ABT-737抗性，阻断PS外翻，延迟ABT-737诱导的血小板减少。这些结果证明凋亡caspase级联对于有效地巨核细胞和血小板的死亡是必需的，但是对于他们的产生和功能是无用的［6］。

三、凋亡相关分子参与血小板功能

除了在巨核细胞发育过程中检测到了凋亡相关分子的作用，在血小板的功能发挥中，这些凋亡相关分子也有重要作用。血小板产生后，摆在它面前的只有两条路：发挥功能或被清除。研究显示，在血小板中存在Bcl-2家族成员，无论哪条路都需要凋亡调控因子的参与。如Bcl-2家族成员对于血小板的生存是必须的，ABT-737，作为Bcl-2，Bcl-XL，和Bcl-w的拮抗剂能够有效的诱导血小板的清除，而caspase的活化促进血小板功能的发挥。血小板虽然是无核细胞，但研究表明血小板中含有丰富的mRNA，可以自身合成蛋白，但是否血小板发生功能所需的所有凋亡相关的蛋白分子都是在血小板生成后形成的，现在还没有确定的答案，那么它本身所需的这些凋亡因子中那些来源于巨核细胞的因子是如何在巨核细胞中积累、其在巨核细胞发育过程中是否发挥功能还不得而知。这也在侧面反应了巨核细胞发育过程中需要对这些相关因子进行精确调控，才能保证这些因子保持稳定，在需要时发挥作用。

四、凋亡相关分子与巨核细胞和血小板相关疾病

巨核细胞的发育异常可以导致很多疾病的发生，如急性巨核细胞白血病和骨髓增生性肿瘤等［7］。其发生紊乱所导致的最直接的后果是血小板异常。血小板数量过多（血小板增多症）或过少（血小板减少症）都能够引发严重的疾病，如血小板过多则容易形成血栓，进而引发中风、心肌梗死、肺栓塞或血管堵塞，而过少则容易引发出血。近期的临床与实验研究显示，血小板功能紊乱疾病中存在着巨核细胞凋亡的发生，如骨髓增生性肿瘤病人的巨核细胞处于高增殖的未成熟状态，倍性低，不能产生血小板，同时扰乱巨核细胞的凋亡调控［8］；血小板减少性紫癜病人的巨核细胞虽然能够倍体化，但是却不能产生血小板，取而代之的是发生凋亡［9］。这些疾病中巨核细胞的种种表现说明在巨核细胞分化成熟的过程中，存在的凋亡平衡一旦被打破，则引发严重的血小板功能紊乱。

五、结论

综上所述，巨核细胞的发育过程中存在多种凋亡调节因子的参与，而且，在巨核细胞发育的不同阶段，其对这些促凋亡活性和抑凋亡活性有着不同的要求。然而，并不是所有分子都参与到细胞的凋亡调控，尽管目前尚不能完全确定这些分子是如何参与巨核细胞与血小板的发育和功能调控，但这些分子的异常活化或失活，将直接影响细胞的生存状况。因此，全面解析巨核细胞与血小板生成中调往相关分子的调控机制对于治疗巨核细胞紊乱所引起的相关疾病、特别是血小板功能紊乱具有重要的现实意义。

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贾晶晶（1983-），女，汉族，辽宁沈阳人，毕业于广西师范大学，理学硕士，现从事基础医学和干细胞生物学与实验血液学研究，研究方向：分子生物学方向。