TNF-α介導(dǎo)骨髓細(xì)胞死亡及其在再障發(fā)病中的作用

勞曉潔，鄭志軍，盧 偉，陳永峰

（臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000）

TNF-α介導(dǎo)骨髓細(xì)胞死亡及其在再障發(fā)病中的作用

勞曉潔，鄭志軍，盧 偉，陳永峰＊

（臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)學(xué)院，浙江 臺(tái)州 318000）

腫瘤壞死因子α（TNF-α）是由激活的單核/巨噬細(xì)胞和細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞等分泌產(chǎn)生的一種多效性細(xì)胞因子，在炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死等過程中起重要的調(diào)控作用。研究表明，高分泌水平的TNF-α參與了機(jī)體造血的負(fù)向調(diào)控，并對(duì)骨髓造血干/祖細(xì)胞的破壞起重要作用。本文重點(diǎn)就TNF-α介導(dǎo)的細(xì)胞死亡對(duì)機(jī)體造血的影響以及TNF-α在再障發(fā)病方面的研究進(jìn)展作一綜述。

TNF-α；細(xì)胞死亡；再障；造血調(diào)控

再生障礙性貧血（Aplastic anemia，AA）是由化學(xué)物質(zhì)、生物因素、放射線或不明原因引起的骨髓造血干/祖細(xì)胞衰竭及骨髓造血微環(huán)境損傷、骨髓脂肪細(xì)胞及非造血細(xì)胞增多，骨髓造血能力受損以致血細(xì)胞數(shù)量異常減少的一種疾病［1，2］。由于AA病因復(fù)雜，其發(fā)病機(jī)制至今尚未完全明了。近年研究結(jié)果表明AA是一種T細(xì)胞異?；罨琓NF-α、IL-6、IFN-γ等炎性分子分泌異常增加，以骨髓為靶組織，最終導(dǎo)致造血干/祖細(xì)胞衰竭的自身免疫性疾病。研究證實(shí)，TNF-α可同時(shí)介導(dǎo)生存和死亡信號(hào)，對(duì)正常造血可能起抑制和促進(jìn)雙向作用。體外研究發(fā)現(xiàn)，高分泌水平的TNF-α對(duì)造血干細(xì)胞（HSC）的擴(kuò)增具有明顯的抑制活性，抑制細(xì)胞凋亡可明顯促進(jìn)HSC的體外擴(kuò)增。此外，體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，TNF-α可動(dòng)員HSC離開骨髓龕并抑制HSC的功能，在再生障礙性貧血的發(fā)生和發(fā)展中起重要作用［3］。

1TNF-α及其受體TNFR

TNF-α是一種可溶性多肽，由157個(gè)氨基酸組成，其在機(jī)體內(nèi)的存在形式為二聚體、三聚體或五聚體，其中三聚體為成熟型TNF-α的活性形式。機(jī)體內(nèi)的淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞以及單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等多種細(xì)胞均具有合成和分泌TNF-α的能力［4］。研究顯示，細(xì)菌內(nèi)毒素、病毒、免疫復(fù)合物、IL-1、IFN-γ等均可刺激TNF-α的生成［4，5］。TNF-α既是一種重要的免疫細(xì)胞因子，同時(shí)又是一種重要的炎性細(xì)胞因子，在機(jī)體的細(xì)胞功能、免疫、炎癥反應(yīng)以及細(xì)胞的存活和死亡等過程中起重要調(diào)節(jié)作用。

TNF-α與其膜表面受體TNFR結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)其細(xì)胞毒性、抗病毒、免疫調(diào)節(jié)以及細(xì)胞增殖、分化、死亡等生物學(xué)功能的基礎(chǔ)。TNFR存在兩種類型：TNFR1（55 kD）和TNFR2（75 kD）。兩類TNFR均為I型膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子/神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體（TNFR/NGFR）超家族成員。TNFR1在幾乎所有細(xì)胞的表面

都能檢測(cè)到，TNFR2則主要局限在起源于造血干細(xì)胞的細(xì)胞上。資料顯示，除了TNF-α和TNF-β外，其它配體都不能激活TNFR［6］。由于TNFR在不同類型細(xì)胞中的表達(dá)水平存在明顯差異，因而TNF-α對(duì)不同細(xì)胞的生物學(xué)作用也有所不同［4，7］。研究表明，TNFR1和TNFR2均參與介導(dǎo)TNF-α對(duì)造血祖細(xì)胞的抑制作用，但只有TNFR1能介導(dǎo)TNF-α對(duì)造血祖細(xì)胞的雙向調(diào)節(jié)作用［8］。

在正常人血及尿液中還可檢測(cè)到毫微克水平的可溶形式TNFR（sTNFR），它們是蛋白酶從細(xì)胞膜上水解下來的受體片段［4］。sTNFR的生物學(xué)作用并不完全清楚，研究表明多種急慢性疾病狀態(tài)時(shí)sTNFR有所增高，高水平的TNF可溶性受體能與膜TNFR競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合TNF，從而抑制TNF的生物學(xué)作用［9］。研究顯示，AA患者血清與骨髓sTNFR1和sTNFR2水平均明顯升高。通過對(duì)重型再障（SAA）與慢性再障（CAA）患者可溶形式TNFR水平進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)SAA患者血清與骨髓中sTNFR1和sTNFR2水平均高于CAA患者，且差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這一結(jié)果表明AA病情越嚴(yán)重，患者體內(nèi)細(xì)胞免疫激活程度越高，提示可溶形式TNFR水平可作為區(qū)分AA病情嚴(yán)重程度的一個(gè)生物學(xué)指標(biāo)［10］。

2 TNF-α水平與再障

TNF-α作為細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中的一員，根據(jù)其水平及所處局部微環(huán)境的不同可表現(xiàn)出完全不同的作用，在正常情況下，它具有抗感染、抗腫瘤和促進(jìn)組織修復(fù)等重要作用，過量分泌的TNF-α則會(huì)導(dǎo)致機(jī)體免疫機(jī)能失衡，而且TNF-α還會(huì)與其他炎癥因子協(xié)同，參與各種病理發(fā)生發(fā)展過程［4，11］。同樣，不同水平的TNF-α對(duì)機(jī)體造血功能也表現(xiàn)出完全不同的調(diào)控作用，低水平TNF-α可直接或者與IL-3，GM-CSF等造血因子協(xié)同促進(jìn)人造血祖細(xì)胞的增殖［12］，而高分泌水平TNF-α則會(huì)抑制造血。大量的臨床資料證實(shí)AA患者存在著TNF-α分泌增高現(xiàn)象，TNF-α水平與正常人相比明顯增高，而且TNF-α水平與外周血細(xì)胞數(shù)量成負(fù)相關(guān)［13-15］。Martínez-Jaramillo等通過體外長(zhǎng)期骨髓培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)（long-term marrow cultures），觀察AA患者骨髓細(xì)胞TNF-α分泌情況及其對(duì)造血的影響，研究顯示AA組培養(yǎng)上清TNF-α水平明顯高于正常對(duì)照，與此同時(shí)，AA組造血祖細(xì)胞的增殖受到抑制［16］。Rusten等通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高水平TNF-α能夠抑制SCF對(duì)人骨髓造血祖細(xì)胞的促增殖作用，此外，SCF與G-CSF、SCF與GM-CSF以及SCF 與IL-3的造血協(xié)同作用也被高水平TNF-α所抑制，表現(xiàn)為各系造血祖細(xì)胞集落形成數(shù)量下降［17］。這些研究的結(jié)果證實(shí)高分泌水平的TNF-α與AA的發(fā)病密切相關(guān)。目前，AA患者TNF-α水平異常增高的機(jī)制尚不清楚，有學(xué)者認(rèn)為可能與機(jī)體細(xì)胞免疫異常有關(guān)，AA患者CD4+/CD8+T淋巴細(xì)胞比例倒置，CD4+T細(xì)胞數(shù)量減少，而活化的CD8+T細(xì)胞數(shù)量增加，導(dǎo)致TNF-α合成與釋放大幅上調(diào)。此外也有學(xué)者提出，機(jī)體內(nèi)不同功能亞群?jiǎn)魏司奘杉?xì)胞的變化也會(huì)引起造血細(xì)胞因子分泌紊亂，導(dǎo)致促造血因子分泌減少，而TNF-α等造血抑制因子分泌增多［18］。

3 TNF-α介導(dǎo)骨髓造血細(xì)胞凋亡

近年研究認(rèn)為凋亡是再障的一個(gè)主要的病理過程，尤其是不能控制的造血前體細(xì)胞凋亡程序的啟動(dòng)，有可能是引起機(jī)體骨髓造血功能衰竭的關(guān)鍵因素［19］。Scopes等收集不同程度AA患者以及正常人骨髓細(xì)胞，經(jīng)熒光抗體CD34及CD33行染色雙標(biāo)記后,采用熒光激活細(xì)胞分離器分析骨髓CD34+細(xì)胞的數(shù)量變化。研究結(jié)果表明，與正常人相比，AA患者骨髓CD34+造血干細(xì)胞數(shù)量顯著下降，CD34+細(xì)胞減少幅度與AA病情嚴(yán)重程度正相關(guān)［20］。Philpott等用流式細(xì)胞儀對(duì)10例AA患者骨髓CD34+細(xì)胞百分比和凋亡情況進(jìn)行了分析，結(jié)果顯示AA患者骨髓CD34+細(xì)胞數(shù)量明顯少于正常對(duì)照，CD34+細(xì)胞凋亡則顯著多于正常對(duì)照，而且AA患者CD34+細(xì)胞數(shù)量越低其凋亡數(shù)量越高，提示凋亡可能是造成AA患者骨髓造血干/祖細(xì)胞數(shù)

量下降的主要原因［21］。

目前，TNF-α/TNFR1介導(dǎo)細(xì)胞凋亡途徑已被人們所熟知。TNF-α與TNFR1結(jié)合后，通過激活下游的caspase 8以及各種效應(yīng)caspases分子，產(chǎn)生級(jí)聯(lián)激活反應(yīng)，引起靶細(xì)胞凋亡。然而，研究顯示，TNF-α可能主要通過Fas/FasL系統(tǒng)介導(dǎo)骨髓造血干細(xì)胞的凋亡。Fas和FasL是細(xì)胞表面的兩種跨膜蛋白，屬于腫瘤壞死因子受體（TNFR）及神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體（NGFR）超家族。Fas與FasL結(jié)合可以啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)部凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終引起細(xì)胞發(fā)生一系列特征性變化致使細(xì)胞凋亡［22，23］。Philpott等報(bào)道，AA患者骨髓CD34+細(xì)胞Fas抗原表達(dá)與正常相比明顯上調(diào)，細(xì)胞對(duì)凋亡的敏感性也因此顯著增加，而且Fas抗原表達(dá)增加程度與AA病情的嚴(yán)重程度成正相關(guān)［21，23］。Killick等的研究也發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于正常骨髓CD34+細(xì)胞，AA患者骨髓CD34+細(xì)胞Fas抗原表達(dá)明顯上調(diào)，CD34+細(xì)胞凋亡率也因此顯著增加，采用抗胸腺球蛋白干預(yù)能有效下調(diào)CD34+細(xì)胞凋亡率［24］。這些研究結(jié)果證實(shí)Fas/FasL的確參與了骨髓造血干細(xì)胞凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，采用Fas抗體雖然可特異性阻斷Fas/FasL途徑，但TNF-α抗體對(duì)造血祖細(xì)胞集落形成的作用明顯強(qiáng)于Fas抗體，而且TNF-α抗體在抑制造血細(xì)胞凋亡方面更為有效，說明Fas/FasL途徑可能并不是TNF-α介導(dǎo)造血細(xì)胞凋亡的唯一途徑，TNF-α似乎還能通過其它的途徑抑制造血［25］。

4 TNF-α介導(dǎo)程序性壞死對(duì)造血的影響

最近研究發(fā)現(xiàn)，在某些類型細(xì)胞中，當(dāng)caspase活性被caspase抑制劑zVAD-fmk完全阻斷后，細(xì)胞死亡方式會(huì)由caspase依賴型凋亡轉(zhuǎn)變?yōu)榉莄aspase依賴型程序性壞死［26］。程序性壞死與凋亡有共同之處，都需要能量和合成新的蛋白質(zhì)，是一個(gè)細(xì)胞自我調(diào)控的主動(dòng)過程，與凋亡有相似的傳導(dǎo)通路，都是由相關(guān)死亡受體與配體結(jié)合觸發(fā)。程序性壞死又不同于凋亡，它的發(fā)生發(fā)展包括線粒體、溶酶體和胞膜的裂解，因而會(huì)引起顯著的炎癥反應(yīng)，并表現(xiàn)為大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，且可以被Nec-1（Necrostatin-1）等抑制劑逆轉(zhuǎn)［26］。資料顯示程序性壞死在病毒或者細(xì)菌的感染、惡性腫瘤、神經(jīng)退行性疾病以及免疫性疾病等的過程中均起著非常重要的作用。有學(xué)者認(rèn)為程序性壞死可能是機(jī)體內(nèi)在的一種保護(hù)性機(jī)制，可以防止組織發(fā)生不可逆的壞死，其存在可能為受損細(xì)胞的生存和修復(fù)創(chuàng)造了條件［27］。

程序性壞死對(duì)機(jī)體造血機(jī)能的影響近年來也日益受到研究人員的關(guān)注。Xiao等通過Tak1-敲除（Tak1（-/-））小鼠骨髓衰竭綜合征模型，研究TNF-α及Fas這兩種死亡途徑對(duì)造血干/祖細(xì)胞的影響［27，28］。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)TNF-α途徑完全失活后（敲除TNFR1和TNFR2基因）（Tnfr1（-/-）r2（-/-）），造血干/祖細(xì)胞的死亡率可降低30%～40%，而Fas敲除只能使造血干/祖細(xì)胞的死亡率降低5%～10%，而且Fas敲除沒能進(jìn)一步提高Tak1（-/-）Tnfr1（-/-）r2（-/-）造血干/祖細(xì)胞的存活率，提示Fas介導(dǎo)的死亡途徑只是TNF-α介導(dǎo)死亡途徑下面的一個(gè)分支［28］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α/Fas所介導(dǎo)的造血干/祖細(xì)胞的死亡能被Nec-1所阻斷，而其余造血干/祖細(xì)胞的死亡則不能被Nec-1所阻斷，提示TNF-α介導(dǎo)的凋亡和程序性壞死途徑均參與了Tak1-敲除小鼠造血干/祖細(xì)胞的死亡調(diào)控，并在Tak1（-/-）小鼠骨髓衰竭綜合征的發(fā)展過程中起著關(guān)鍵的作用［28］。

5 結(jié)語

凋亡和程序性壞死是細(xì)胞死亡的兩種基本模式，在機(jī)體的發(fā)育和自穩(wěn)平衡中起著至關(guān)重要的作用。作為一種多效細(xì)胞因子，TNF-α與其膜表面受體TNFR結(jié)合后介導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)死亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，依據(jù)具體的處理情況和作用對(duì)象，結(jié)果表現(xiàn)為凋亡或程序性壞死。通過研究TNF-α介導(dǎo)骨髓造血細(xì)胞死亡的不同通路，

了解它們的差別與關(guān)聯(lián)，不僅可使我們進(jìn)一步了解骨髓造血細(xì)胞死亡的調(diào)控機(jī)理，還會(huì)有助于我們了解AA的發(fā)病機(jī)制，并對(duì)新的治療靶點(diǎn)的提出有著重要的意義。

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TNF-α Mediated Bone Marrow Cell Death and its Role in the Pathogenesis of Aplastic Anemia

LAO Xiao-jie，ZHEN Zhi-jun，LU Wei，CHEN Yong-feng*

（School of Medicine,Taizhou University,Taizhou 318000,China）

TNF-α is a pleiotropic cytokine secreted by activated monocytes/macrophages and cytotoxic T lymphocytes. It plays an important regulatory role in the inflammatory response, apoptosis and necrosis, and other processes. Studies have shown that high level TNF-α secretion is involved in the negative regulation of hematopoiesis in the body and plays an important part in the destruction of hematopoietic stem/progenitor cells. This review article focuses on the progress of research on the effects of TNF-α mediated bone marrow cell death on hematopoiesis in the body especially in the aspect relevant to aplastic a nemia.

TNF-α；cell death；aplastic anemia；hematopoiesis regulation

10.13853/j.cnki.issn.1672-3708.2014.06.012

（責(zé)任編輯：耿繼祥）

2014-10-09；

2014-11-05

國(guó)家自然科學(xué)基金（No：81373139）；浙江省自然科學(xué)基金（No：LY12C05002）；臺(tái)州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（No: 1301ky19）。

簡(jiǎn)介：陳永峰（1969- ），男，廣西合浦人，高級(jí)講師，博士，主要從事血發(fā)生及其調(diào)控研究。