文献题目：New Insights into the Differentiation of Megakaryocytes from Hematopoietic Progenitors
中文题目：巨核细胞与造血祖细胞分化的新见解
年份：2019年5月2日
作者：Arterioscler Thromb Vasc Biol. IF=6.3
结论：
一. 造血作用和巨核生成
- 一旦成熟，巨核细胞就会经历一个终末成熟过程，涉及多轮内切和细胞质重组，以允许血小板形成。 巨核细胞是大的（50-100μm）细胞，非常罕见 - 约占人类骨髓细胞群的0.05%.巨核细胞终末分化后，它们会经历血小板生产所需的复杂成熟过程。随着它们的成熟，巨核细胞经历内斜视，导致多倍体核平均为16N，但已被观察到高达128N。此外，巨核细胞形成一个内陷的膜系统，与质膜连续，渗透细胞质，并提供血小板形成所需的额外膜。
- 一旦成熟，巨核细胞将称为推进产物的长过程延伸到血管腔内。这个复杂的过程由巨核细胞骨架提供动力，更具体地说，是微管在彼此上方的滑动和伸缩。一旦释放到腔内，与流动血液相关的剪切力有助于促进推进物碎裂成1-2μm血小板。
- HSC来自主动脉 - 性腺 - 中胚层和胎盘中的造血内皮细胞，并迁移到胎儿肝脏，胸腺，脾脏，最后是骨髓。这种空间和时间变化的发育过程引起独立的造血波。来自主动脉-性腺-中胚层和胎盘的HSCs优先自我更新，而胎儿肝脏和骨髓中的HSCs则准备分化成所有血系。
- 骨髓长期造血干细胞（LT-HSC）在稳态造血期间基本上是静止的 - 一种以G0细胞周期和低线粒体活性为标志的状态。然而，在出血等生物需求期间，HSC失去静止状态并被动员起来进行分化。典型造血通过LT-HSC，短期HSCs（ST-HSC）和多能祖细胞（MPP）发生，其能够重建所有成熟谱系，但具有有限的自我更新能力，以及多能祖细胞（MPP），一组非更新谱系偏倚的祖细胞（[图 1]。最后，MPP分化为更忠诚的祖细胞，例如普通淋巴祖细胞（CLP）和共同髓系祖细胞（CMP），它们进一步分支成巨核细胞 - 红细胞祖细胞（MEP），巨核细胞和红细胞之间的共享祖细胞，以及粒细胞 - 巨噬细胞祖细胞（GMP）（[图 1]。这些忠诚的祖先产生终末分化的成熟血细胞。
- 近年来，造血中的一些新发现。首先，MPP人群已被进一步表征为包括谱系偏倚MPP的子集。此外，一些研究小组通过各种技术表明，传统上定义的自我更新的LT-HSC能够单侧分化成巨核细胞。最后，欧洲议会议员的存在本身也受到了挑战。虽然在离体测定中存在能够产生成红细胞和巨核细胞的共同祖细胞，但较新的技术表明，这种双能祖细胞是短暂的，在天然造血中难以检测，并且MEP的分类可能需要改进。
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二. 巨核细胞偏向的MPPs和造血干细胞的鉴定
- 具体而言，MPP存在于多个状态中，指定为MPP 1-4，每个状态都有唯一的特征和谱系偏差。MPP1被归类为ST-HSC，MPP3在很大程度上是粒细胞/巨噬细胞偏倚，MPP4主要是淋巴样偏倚。MPP2 偏向于巨核细胞/红系谱系，它是移植模型中唯一能够补充血小板的 MPP。这种偏向巨核细胞的MPP2群体最近被证明可以绕过规范的CMP和MEP祖细胞直接分化成巨核细胞。
- 骨髓偏倚型 HSC 的巨核细胞样亚群（FLT3 阴性）首次被发现是由于其巨核细胞转录物（如转录因子 GATA1、血小板生成素受体 Mpl 以及血小板和内皮聚集因子血管性血友病因子 （VWF））的表达增加而首次被发现。对这些巨核细胞样 HSC 的进一步检查定义了表达巨核细胞特异性整合素 CD41 的 HSC 亚群。表达 CD41 的 HSC 具有髓系偏倚，随着年龄的增长而增加，并且与巨核细胞特异性转录因子 GATA1 相关。
- 一项使用VWF-GFP报告器的开创性研究发现，大约60%骨髓中的造血干细胞为VWF +，在移植实验中，这些造血干细胞强烈倾向于重组巨核细胞和血小板。此外，本研究还发现VWF +型造血干细胞高于VWF -型造血干细胞，这表明造血干细胞起源于巨核细胞，而巨核细胞标志物的缺失对分化成其他细胞系是必要的。
- Rodriguez-Fraticelli等人最近的一篇论文证实了在天然造血过程中存在巨核细胞偏倚的MPP2和HSC群体。LT-HSC和MPP2种群都是巨核细胞的直接来源，并补充了大约31%的原生池。有趣的是，成熟的巨核细胞能够直接从LT-HSC分化并跳过MPP2中间体。此外，这项研究没有发现与成红细胞具有共同谱系示踪的巨核细胞，未能认识到MEP的存在。这项研究支持这样一种观点，即巨核细胞偏倚的HSCs不仅具有强烈的偏倚性，而且构成了HSC的亚群，这些HSCs被引导直接分化成巨核细胞，绕过了其他承诺步骤。
三. 重新定义Megakaryocyte-Erythroid Progenitor
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目前MEP的定义不明确，无论如何，胚胎造血的起源表明有一个共同的祖先，因为红细胞和巨核细胞是在胚胎造血过程中产生的第一个终末分化的血细胞。此外，巨核细胞和红细胞之间存在共同的祖细胞是由相似的遗传特征和依赖共同的转录因子(如GATA1 )支持的。
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四. 巨核生成的信号通路
- 血小板生成素TPO及其受体c-mpl于1994年被发现和克隆，在那里它被证明可以从其HSC前体促进巨核细胞的发育和成熟。TPO主要调节从HSC分化的巨核细胞，因此所有准备成为巨核细胞的祖细胞，包括HSC，CMP和MEP，表达c-mpl,该调节是反馈环路的结果。
- 功能性 c-Mpl 完全丧失的人的血小板计数中位数为 21 × 109/L 或更低，提示没有功能性 TPO 信号传导的患者也保留了一种血小板生成形式，并且哺乳动物中存在 TPO 非依赖性巨核生成途径。虽然TPO是巨核生成的关键调节因子，但它在推进肽形成和释放的最后阶段没有重要作用。虽然YRSACT（络氨酸tRNA合成酶）对HSC细胞偏向的直接影响还有待观察，但这些数据表明，偏向巨核细胞的HSC偏向性可能存在不依赖tpo的机制。
- Nakamura-Ishizu及其同事发现，TPO刺激使HSCs偏向体内巨核细胞，并可能在绕过其他祖细胞的同时直接导致与巨核细胞的分化。该报告发现，通常静止且线粒体活性和数量较低的HSCs在TPO刺激后被动员以分化成巨核细胞。该过程的特征是线粒体活性增加，循环增加，促凋亡基因表达降低，细胞表面标志物CD9表达增加。这提供了一种可能的机制，通过TPO信号传导解释HSC动员和巨核细胞偏倚分化。
- IL-1β和IL-6增加了体内血小板计数。然而，最终发现这些细胞因子与血浆TPO增加有关，这表明白细胞介素上调TPO的产生，而不是直接刺激巨核生成。IL-3还可以增加体外巨核细胞集落的大小和数量，但不影响巨核细胞的成熟。胰岛素样生长因子（IGF-1）促进CD34+向巨核细胞谱系的分化，这一过程在类固醇受体共激活剂3的帮助下通过AKT信号传导介导。IGF-1的体内给药增加了致死照射小鼠和c-mpl敲除小鼠的血小板计数，表明TPO无关型。另一种趋化因子CCL5（RANTES）最近也被证明可以增加巨核细胞倍体，丙酸酐产生，并抑制体外细胞凋亡。
- Notch通路是MK从HSC中生成所必需的，但是，在人 CD34+ 细胞中，Notch激活会抑制终末巨核细胞成熟。RUNX1对受体Notch4的下调是人类细胞正常巨核细胞发育所必需的。 具体而言，NOTCH4内含子29中RUNX1结合位点的缺失导致Notch4表达增加并抑制巨核细胞分化。
五. 巨核生成中的转录因子
- SCL和RUNX是巨核细胞分化所必需的两种转录因子，对于胎儿HSC测定也是必不可少的，但对于成人HSC维持是可有可无的。同样，GATA2在维持HSC和下游早期巨核生成期间都是很重要的。ETS家族转录因子ETV6的条件性敲除小鼠也具有HSC活力和巨核细胞分化受损。NF-E2、SCL、GFI1B、GATA1、GATA2、KLF1 和 ETV6 均在 MEP 中表达，而转录因子 EKLF 和 c-Myb 仅表达于红细胞谱系，FLI1 和 RUNX1 仅在巨核细胞谱系中表达。
- 许多这些转录因子既是转录激活剂，也是抑制因子，这取决于它们与其他因子的关联。因此，很难预测上调或下调单个转录因子的效果。特别有趣的是，组蛋白修饰剂影响巨核生成的前景表明了表观遗传调控层，进一步使转录因子可及性过程复杂化。
六. 巨核细胞生物学的新概念
- 建立对炎症快速反应和增加血小板计数的机制也就不足为奇了。当TPO信号传导主导有关巨核细胞产生的决策时，这些机制可能在体内平衡期间处于休眠状态。对采用“紧急造血”的情况的研究描述了实现巨核细胞生成的新途径，并专注于对巨核细胞谱系的HSC偏倚。炎症信号传导加重了 HSC 对巨核细胞谱系的偏倚。
- Lu及其同事的研究表明，MEP中细胞周期速度的差异可能有助于红细胞和巨核细胞谱系之间的命运决定。这项工作表明，细胞周期速度增加的MEP被推向红细胞谱系，而细胞周期速度降低的MEP则倾向于巨核细胞规格。
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