文獻(xiàn)題目：New Insights into the Differentiation of Megakaryocytes from Hematopoietic Progenitors

中文題目：巨核細(xì)胞與造血祖細(xì)胞分化的新見解
年份：2019年5月2日
作者：Arterioscler Thromb Vasc Biol. IF=6.3
結(jié)論：

一. 造血作用和巨核生成

1. 一旦成熟，巨核細(xì)胞就會經(jīng)歷一個終末成熟過程，涉及多輪內(nèi)切和細(xì)胞質(zhì)重組，以允許血小板形成。 巨核細(xì)胞是大的（50-100μm）細(xì)胞，非常罕見 - 約占人類骨髓細(xì)胞群的0.05%.巨核細(xì)胞終末分化后，它們會經(jīng)歷血小板生產(chǎn)所需的復(fù)雜成熟過程。隨著它們的成熟，巨核細(xì)胞經(jīng)歷內(nèi)斜視，導(dǎo)致多倍體核平均為16N，但已被觀察到高達(dá)128N。此外，巨核細(xì)胞形成一個內(nèi)陷的膜系統(tǒng)，與質(zhì)膜連續(xù)，滲透細(xì)胞質(zhì)，并提供血小板形成所需的額外膜。
2. 一旦成熟，巨核細(xì)胞將稱為推進(jìn)產(chǎn)物的長過程延伸到血管腔內(nèi)。這個復(fù)雜的過程由巨核細(xì)胞骨架提供動力，更具體地說，是微管在彼此上方的滑動和伸縮。一旦釋放到腔內(nèi)，與流動血液相關(guān)的剪切力有助于促進(jìn)推進(jìn)物碎裂成1-2μm血小板。
3. HSC來自主動脈 - 性腺 - 中胚層和胎盤中的造血內(nèi)皮細(xì)胞，并遷移到胎兒肝臟，胸腺，脾臟，最后是骨髓。這種空間和時間變化的發(fā)育過程引起獨立的造血波。來自主動脈-性腺-中胚層和胎盤的HSCs優(yōu)先自我更新，而胎兒肝臟和骨髓中的HSCs則準(zhǔn)備分化成所有血系。
4. 骨髓長期造血干細(xì)胞（LT-HSC）在穩(wěn)態(tài)造血期間基本上是靜止的 - 一種以G0細(xì)胞周期和低線粒體活性為標(biāo)志的狀態(tài)。然而，在出血等生物需求期間，HSC失去靜止?fàn)顟B(tài)并被動員起來進(jìn)行分化。典型造血通過LT-HSC，短期HSCs（ST-HSC）和多能祖細(xì)胞（MPP）發(fā)生，其能夠重建所有成熟譜系，但具有有限的自我更新能力，以及多能祖細(xì)胞（MPP），一組非更新譜系偏倚的祖細(xì)胞（[圖 1]。最后，MPP分化為更忠誠的祖細(xì)胞，例如普通淋巴祖細(xì)胞（CLP）和共同髓系祖細(xì)胞（CMP），它們進(jìn)一步分支成巨核細(xì)胞 - 紅細(xì)胞祖細(xì)胞（MEP），巨核細(xì)胞和紅細(xì)胞之間的共享祖細(xì)胞，以及粒細(xì)胞 - 巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞（GMP）（[圖 1]。這些忠誠的祖先產(chǎn)生終末分化的成熟血細(xì)胞。
5. 近年來，造血中的一些新發(fā)現(xiàn)。首先，MPP人群已被進(jìn)一步表征為包括譜系偏倚MPP的子集。此外，一些研究小組通過各種技術(shù)表明，傳統(tǒng)上定義的自我更新的LT-HSC能夠單側(cè)分化成巨核細(xì)胞。最后，歐洲議會議員的存在本身也受到了挑戰(zhàn)。雖然在離體測定中存在能夠產(chǎn)生成紅細(xì)胞和巨核細(xì)胞的共同祖細(xì)胞，但較新的技術(shù)表明，這種雙能祖細(xì)胞是短暫的，在天然造血中難以檢測，并且MEP的分類可能需要改進(jìn)。

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二. 巨核細(xì)胞偏向的MPPs和造血干細(xì)胞的鑒定

1. 具體而言，MPP存在于多個狀態(tài)中，指定為MPP 1-4，每個狀態(tài)都有唯一的特征和譜系偏差。MPP1被歸類為ST-HSC，MPP3在很大程度上是粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞偏倚，MPP4主要是淋巴樣偏倚。MPP2 偏向于巨核細(xì)胞/紅系譜系，它是移植模型中唯一能夠補充血小板的 MPP。這種偏向巨核細(xì)胞的MPP2群體最近被證明可以繞過規(guī)范的CMP和MEP祖細(xì)胞直接分化成巨核細(xì)胞。
2. 骨髓偏倚型 HSC 的巨核細(xì)胞樣亞群（FLT3 陰性）首次被發(fā)現(xiàn)是由于其巨核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄物（如轉(zhuǎn)錄因子 GATA1、血小板生成素受體 Mpl 以及血小板和內(nèi)皮聚集因子血管性血友病因子 （VWF））的表達(dá)增加而首次被發(fā)現(xiàn)。對這些巨核細(xì)胞樣 HSC 的進(jìn)一步檢查定義了表達(dá)巨核細(xì)胞特異性整合素 CD41 的 HSC 亞群。表達(dá) CD41 的 HSC 具有髓系偏倚，隨著年齡的增長而增加，并且與巨核細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子 GATA1 相關(guān)。
3. 一項使用VWF-GFP報告器的開創(chuàng)性研究發(fā)現(xiàn)，大約60%骨髓中的造血干細(xì)胞為VWF +，在移植實驗中，這些造血干細(xì)胞強烈傾向于重組巨核細(xì)胞和血小板。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)VWF +型造血干細(xì)胞高于VWF -型造血干細(xì)胞，這表明造血干細(xì)胞起源于巨核細(xì)胞，而巨核細(xì)胞標(biāo)志物的缺失對分化成其他細(xì)胞系是必要的。
4. Rodriguez-Fraticelli等人最近的一篇論文證實了在天然造血過程中存在巨核細(xì)胞偏倚的MPP2和HSC群體。LT-HSC和MPP2種群都是巨核細(xì)胞的直接來源，并補充了大約31%的原生池。有趣的是，成熟的巨核細(xì)胞能夠直接從LT-HSC分化并跳過MPP2中間體。此外，這項研究沒有發(fā)現(xiàn)與成紅細(xì)胞具有共同譜系示蹤的巨核細(xì)胞，未能認(rèn)識到MEP的存在。這項研究支持這樣一種觀點，即巨核細(xì)胞偏倚的HSCs不僅具有強烈的偏倚性，而且構(gòu)成了HSC的亞群，這些HSCs被引導(dǎo)直接分化成巨核細(xì)胞，繞過了其他承諾步驟。

三. 重新定義Megakaryocyte-Erythroid Progenitor

1. 目前MEP的定義不明確，無論如何，胚胎造血的起源表明有一個共同的祖先，因為紅細(xì)胞和巨核細(xì)胞是在胚胎造血過程中產(chǎn)生的第一個終末分化的血細(xì)胞。此外，巨核細(xì)胞和紅細(xì)胞之間存在共同的祖細(xì)胞是由相似的遺傳特征和依賴共同的轉(zhuǎn)錄因子(如GATA1 )支持的。

   
   
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四. 巨核生成的信號通路

1. 血小板生成素TPO及其受體c-mpl于1994年被發(fā)現(xiàn)和克隆，在那里它被證明可以從其HSC前體促進(jìn)巨核細(xì)胞的發(fā)育和成熟。TPO主要調(diào)節(jié)從HSC分化的巨核細(xì)胞，因此所有準(zhǔn)備成為巨核細(xì)胞的祖細(xì)胞，包括HSC，CMP和MEP，表達(dá)c-mpl,該調(diào)節(jié)是反饋環(huán)路的結(jié)果。
2. 功能性 c-Mpl 完全喪失的人的血小板計數(shù)中位數(shù)為 21 × 10⁹/L 或更低，提示沒有功能性 TPO 信號傳導(dǎo)的患者也保留了一種血小板生成形式，并且哺乳動物中存在 TPO 非依賴性巨核生成途徑。雖然TPO是巨核生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，但它在推進(jìn)肽形成和釋放的最后階段沒有重要作用。雖然YRS^ACT（絡(luò)氨酸t(yī)RNA合成酶）對HSC細(xì)胞偏向的直接影響還有待觀察，但這些數(shù)據(jù)表明，偏向巨核細(xì)胞的HSC偏向性可能存在不依賴tpo的機制。
3. Nakamura-Ishizu及其同事發(fā)現(xiàn)，TPO刺激使HSCs偏向體內(nèi)巨核細(xì)胞，并可能在繞過其他祖細(xì)胞的同時直接導(dǎo)致與巨核細(xì)胞的分化。該報告發(fā)現(xiàn)，通常靜止且線粒體活性和數(shù)量較低的HSCs在TPO刺激后被動員以分化成巨核細(xì)胞。該過程的特征是線粒體活性增加，循環(huán)增加，促凋亡基因表達(dá)降低，細(xì)胞表面標(biāo)志物CD9表達(dá)增加。這提供了一種可能的機制，通過TPO信號傳導(dǎo)解釋HSC動員和巨核細(xì)胞偏倚分化。
4. IL-1β和IL-6增加了體內(nèi)血小板計數(shù)。然而，最終發(fā)現(xiàn)這些細(xì)胞因子與血漿TPO增加有關(guān)，這表明白細(xì)胞介素上調(diào)TPO的產(chǎn)生，而不是直接刺激巨核生成。IL-3還可以增加體外巨核細(xì)胞集落的大小和數(shù)量，但不影響巨核細(xì)胞的成熟。胰島素樣生長因子（IGF-1）促進(jìn)CD34+向巨核細(xì)胞譜系的分化，這一過程在類固醇受體共激活劑3的幫助下通過AKT信號傳導(dǎo)介導(dǎo)。IGF-1的體內(nèi)給藥增加了致死照射小鼠和c-mpl敲除小鼠的血小板計數(shù)，表明TPO無關(guān)型。另一種趨化因子CCL5（RANTES）最近也被證明可以增加巨核細(xì)胞倍體，丙酸酐產(chǎn)生，并抑制體外細(xì)胞凋亡。
5. Notch通路是MK從HSC中生成所必需的，但是，在人 CD34+ 細(xì)胞中，Notch激活會抑制終末巨核細(xì)胞成熟。RUNX1對受體Notch4的下調(diào)是人類細(xì)胞正常巨核細(xì)胞發(fā)育所必需的。 具體而言，NOTCH4內(nèi)含子29中RUNX1結(jié)合位點的缺失導(dǎo)致Notch4表達(dá)增加并抑制巨核細(xì)胞分化。

五. 巨核生成中的轉(zhuǎn)錄因子

1. SCL和RUNX是巨核細(xì)胞分化所必需的兩種轉(zhuǎn)錄因子，對于胎兒HSC測定也是必不可少的，但對于成人HSC維持是可有可無的。同樣，GATA2在維持HSC和下游早期巨核生成期間都是很重要的。ETS家族轉(zhuǎn)錄因子ETV6的條件性敲除小鼠也具有HSC活力和巨核細(xì)胞分化受損。NF-E2、SCL、GFI1B、GATA1、GATA2、KLF1 和 ETV6 均在 MEP 中表達(dá)，而轉(zhuǎn)錄因子 EKLF 和 c-Myb 僅表達(dá)于紅細(xì)胞譜系，F(xiàn)LI1 和 RUNX1 僅在巨核細(xì)胞譜系中表達(dá)。
2. 許多這些轉(zhuǎn)錄因子既是轉(zhuǎn)錄激活劑，也是抑制因子，這取決于它們與其他因子的關(guān)聯(lián)。因此，很難預(yù)測上調(diào)或下調(diào)單個轉(zhuǎn)錄因子的效果。特別有趣的是，組蛋白修飾劑影響巨核生成的前景表明了表觀遺傳調(diào)控層，進(jìn)一步使轉(zhuǎn)錄因子可及性過程復(fù)雜化。

六. 巨核細(xì)胞生物學(xué)的新概念

1. 建立對炎癥快速反應(yīng)和增加血小板計數(shù)的機制也就不足為奇了。當(dāng)TPO信號傳導(dǎo)主導(dǎo)有關(guān)巨核細(xì)胞產(chǎn)生的決策時，這些機制可能在體內(nèi)平衡期間處于休眠狀態(tài)。對采用“緊急造血”的情況的研究描述了實現(xiàn)巨核細(xì)胞生成的新途徑，并專注于對巨核細(xì)胞譜系的HSC偏倚。炎癥信號傳導(dǎo)加重了 HSC 對巨核細(xì)胞譜系的偏倚。
2. Lu及其同事的研究表明，MEP中細(xì)胞周期速度的差異可能有助于紅細(xì)胞和巨核細(xì)胞譜系之間的命運決定。這項工作表明，細(xì)胞周期速度增加的MEP被推向紅細(xì)胞譜系，而細(xì)胞周期速度降低的MEP則傾向于巨核細(xì)胞規(guī)格。