干细胞因子对造血系统作用的研究进展

干细胞因子对造血系统作用的研究进展

杨怀中1,　张宝林2

(11内蒙古医学院2003级研究生,内蒙古呼和浩特010059;　21内蒙古医学院人体解剖教研室)

摘　要:干细胞因子(ste m cell fact or,SCF)是一种多能细胞因子,对造血系统各细胞系具有广泛的调控作用,近年来关于SCF的研究进展迅速,本文就SCF对造血系统生理和某些疾病状态中的作用研究作一综述。

关键词:干细胞因子;c-kit受体;造血细胞

中图分类号:R392112;R331114 文献标识码:A

干细胞因子(ste m cell fact or,SCF)是一种多能细胞因子,因其作用于多谱系造血细胞,并能促进造血细胞的增殖,临床上常用于治疗因放疗、化疗及骨髓功能衰竭等引起的难治性贫血,某些血液病及脐带血培养等;在抗急性辐射损伤及基因治疗等方面也有较好的应用前景。近年来关于SCF的研究进展迅速,本文仅就SCF对造血系统生理和某些疾病状态中的作用研究作一综述。

1　干细胞因子及其配体

干细胞因子(ste m cell fact or,SCF)又称作肥大细胞生长因子(mast cell gr owth fact or,MGF)、Steel因子(steel fact or,SF)和c-kit受体配体(c-kit L igand K L),它是通过与c-kit受体的结合而引发其对造血干细胞和祖细胞的增殖、分化以及存活活性的。目前大鼠、小鼠、狗、灵长类及人类的SCF的c DNA和氨基酸序列都已被描述并能重组和纯化。现已证明,小鼠的第10号染色体上具有编码SCF的基因,人源SCF基因则分布在第12号染色体上[1]。自然存在的SCF为一种分子量大约为1815K D的酸性糖蛋白,在机体内,由于编码基因剪切位点不同,可翻译成两种蛋白:可溶型SCF (sSCF)和跨膜型SCF(mSCF),这两种SCF的形成与mRNA拼接方式有关[2]。蛋白激酶C的激活或使用增加胞质钙离子水平的化学试剂可以诱导细胞表面SCF的裂解,一些细胞因子,如白细胞介素1(I L-1)、肿瘤坏死因子(T NF-α)、转化生长因子(TGF-β)等可以调节SCF的表达[3]。c-kit受体由第5号染色体的c-kit原癌基因编码,基因分布在染色体的W位点上,其表达的产物是一种分子量约为145K D的糖蛋白,又称CD117,它是酪氨酸激酶家族中的一员[4]。c-kit受体广泛存在于各种发育阶段的造血细胞以及其他的一些组织中,细胞表面分布的c-kit受体的密度随着造血干/祖细胞的发育进程呈现一定的变化,原始造血细胞表面的c-kit受体较少,在其后的发育过程中逐渐增加,至祖细胞水平时达到最高,随着祖细胞向成熟细胞的分化,其密度又逐渐降低,终末分化的各类血细胞表面不再有c-kit受体[5]。

2　SCF的造血调控作用

因基因变异导致SCF缺乏的实验小鼠(Sl/ Sl d)和SCF受体缺乏鼠(W/W v)都表现出严重贫血,性腺和色素细胞不发育,这种变异的纯合子小鼠都因胚胎早期细胞的发育障碍而死于胎生期,体外检验证明,这些鼠的多能造血干细胞严重缺乏。如果变异呈杂合状态(如W/W v或Sl/S1d),胚胎则发育成熟,但成熟鼠出现多能造血干细胞减少、贫血、肥大细胞缺失以及色素和生殖干细胞缺陷。给S1/Sl d小鼠皮下注射SCF,贫血改善,注射局部肥大细胞增多,但对W/W v小鼠的骨髓无作用,此小鼠缺乏酪氨酸激酶受体,体内移植试验发现W 位点变异小鼠的造血障碍发生于造血干细胞水平,而Sl突变鼠则是由于造血微环境中起支持作用的

收稿日期:2005208214;修回日期:2005210218

作者简介:杨怀中(1972-),男,内蒙古医学院2003级在读硕士研究生,内蒙古乌拉特前旗妇幼保健院主治医师。

基质细胞发生缺陷[6]。这些观察结果表明SCF及其受体在胚胎发育过程中起着重要作用,而这又与血细胞的形成有关。SCF对造血有广泛刺激作用,研究发现在体外SCF作用于造血干细胞及祖细胞,而在某些系列细胞它也作用于前体细胞及成熟细胞。

211　SCF对造血干、祖细胞的作用

SCF可直接作用于富集的造血干细胞群体,加速其进人细胞周期。单用SCF可短时维持小鼠造血细胞的长期再植能力,提示SCF能促进造血干细胞在体外的存活。将重组SCF用于小鼠和狒狒体内,可使外周血中的CF U-G M和BF U-e增加10～100倍。在正常情况下不进入循环的较原始的造血细胞(CF U-m ix)在7/7狒狒的外周血中被检出;在骨髓中,细胞数量增加了100%～200%, CF U-G M、BF U-e和CF U-m ix的绝对数明显增加,表明SCF具有扩增造血祖细胞的作用[7];SCF 和I L-3或其他细胞因子可增加BF U-E、CF U-G M和CF U-GE MM的生成;在液体培养1～4wk 增加约20倍,表明SCF作用于能直接生成集落生成细胞(CFC)的最原始的祖细胞(p re-CF U-C)。这些发现形成人类造血祖细胞体外扩增计划的基础[8]。

212　SCF对红细胞的作用

Peschle等人发现,SCF能够促进幼红细胞中胎血红蛋白F(feta he mogl obin)含量增多,并呈现显著的剂量依赖性相关[9]。体外定向培养CD34+细胞为红系集落形成细胞,在培养基中加入SCF 和EP O,在培养的4～21d之间,都能检测到抗凋亡蛋白Bcl-x(L)表达增加,而凋亡蛋白Bax表达下降1000-seed weight,SCF和EP O能在红系的增殖分化过程中起抗凋亡作用[10]。fas配体表达在成熟的有核红细胞上能够诱导大量表达fas蛋白的未成熟红细胞发生凋亡,SCF能够抑制这种fas 介导的细胞凋亡[11]。同时SCF在体内能代替EP O 诱导红细胞生成,慢性肾衰竭的病人肾功能减弱, EP O的合成也减弱,随之而来的是红细胞减少,病人发生贫血,作为代偿,病人血清中SCF的含量是正常人的5倍,说明SCF参与了红细胞生成[12]。213　SCF对粒细胞、淋巴细胞的作用

SCF与rhG-CSF合用,可使外周血中性粒细胞和血源性的CF U-S增加。给大鼠静脉注射rh2 SCF,会使骨髓的中性粒细胞释放,造成外周血中性粒细胞增加,rhSCF与低浓度rh I L-3或rhG M-CSF联合应用表明,rhSCF能够减低rh I L-3及rh2 G M-CSF刺激正常人粒系造血所需的阈浓度。提示体内骨髓基质细胞产生的SCF在早期造血过程中起重要作用。

SI和W位点突变的小鼠,B细胞生成正常,给小鼠注射ACK2(SCF抗体),B细胞的生成未受影响;SCF在体内T淋巴细胞的早期发育过程中起着重要作用,W/W v突变小鼠的成熟T淋巴细胞只有同窝正常小鼠淋巴细胞的1/40;自然杀伤细胞(NK细胞)是大颗粒淋巴细胞亚群,人类CD34+造血细胞在有SCF和I L-2培养时可分化为NK细胞。树突状细胞是抗原递呈细胞,对T细胞的免疫有重要作用。当人类骨髓CD34+细胞以G M-CSF和T NF-a培养时,加入SCF增加树突状细胞祖细胞的生成,甚至增至100倍。

214　SCF对巨核细胞和血小板的作用

Sl位点和W位点突变的小鼠血小板计数正常,表明在体内血小板的生成并非绝对需要SCF 的生物活性。但许多学者发现了巨核细胞和血小板表面存在SCF受体,而且证明SCF对巨核细胞增殖、分化和产生血小板的影响较其他细胞更显著。Kie Jeong-Hae等人将rh SCF用于正常人骨髓中巨核细胞的体外培养。结果证明,无论是单独应用还是分别与G M-CSF、I L-3或I L-6等联合应用,都能明显刺激巨核细胞在体外增殖[13]。在抗肿瘤药物损伤后的造血恢复过程中SCF也表达出对血小板恢复的直接作用。

3　SCF的应用

311　对一些贫血疾病的治疗

已经有人开始研究SCF在红系相关疾病中的治疗作用,根据SCF及其配体在红系增殖、分化中的重要作用,SCF和EP O共同作用可以用于贫血的治疗。SCF和一些细胞因子合用,可使一些遗传性贫血病人的体外造血细胞培养集落数增加。例如SCF可协同I L-3和EP O刺激一些D ia mond-