提升血小板药物的研究

提升血小板药物的研究 血液病治疗专题TOPIC 提升血小板药物的研究 【摘要】:血小板生成主要由血小板生成 素(TPO)调节.多个细胞因子亦参与了该 过程,包括白细胞介素一l(IL—1),IL一3,IL一6, IL—l1和血小板源性生长因子(PDGF)等. 血小板减少症是?临床上常遇到的问题,尚缺 乏有效的治疗.尽管TPO已被克隆和纯 化,还未能在?I岳床上使用.因此,寻找有效 的提升血小板的药物有重要的价值.我们 的工作证明5-羟色胺(5一HT)是一个巨核细 胞生长因子,它对血小板生成有促进效应. 中国传统医学认为对虾等海洋生物有"补 血"的作用,现代医学进一步发现对虾的 "补血"作用可能是通过刺激体内的5一HT 受体.从而促进造血功能.海洋植物富含 多糖物质,多糖类已被证明通过增强造血 生长因子活性和提升连血生长因子水平起 促进造血细胞生长作用.如果能够在动植 物中找到升血小板物质,开发为升血小板 新药,将为血小板减少的病人带来新的治 疗手段. 【关键词】:巨核细胞血小板,血小板生 成素,血小板减少症,5-羟色胺 香港中文大学儿科学系杨默教授 刖舌 血小板减少症(Thrombocytope- nia)是临床上常遇到的问题,常见于 肿瘤放疗,化疗和骨髓移植病人,严 重影响人类健康.但目前除了应用 血小板输注外,尚缺乏有效的治疗手 段.因此,寻找有效的刺激造血的药 物,特别是针对临床上常见的放疗化 疗所致的血小板减少症,提升血小板 的药物有非常迫切的需要和重要的 价值.巨核细胞/血小板的生长调控 指的是巨核细胞增殖分化,成熟和生 成血小板的调节和控制过程,它包括 造血干细胞增殖,分化成巨核细胞以 及血小板的生成".多个转录子也参 与巨核细胞的分化过程.GATA-1, FOG.1和Fli-1主要作为早至中期巨 核细胞生成的调节子:NF.E2则主要 参与晚期巨核细胞分化和血小板生 成的调控.GATA-l是GATA家族 中的一种锌指蛋白,GATA.1可通过 启动许多种系限制基因的顺式调节 元件中的DNA序OlJ-WGATAR的活动 来激活转录过程.GATA-1可调控某 些在基因表达程序中发挥作用的蛋 白质的生成,从而调节细胞的复制过 程,促进巨核细胞胞浆的成熟,并可 促使血小板内细胞器与之同步发育. FOG-1是GATA-1的辅助因子,与 GATA-1一起发挥作用,共同调节巨 核细胞的p45NF-E2和GPIIB启动子. Fli-1是个原癌基因,对巨核细胞的发 育是必需的.如果缺乏Fli-1,巨核细 胞将处于发育竞争的劣势状态.可 见胞浆发育不良,alpha-颗粒稀少和胞 内膜管系统排列紊乱.NF_E2则主要 参与晚期巨核细胞分化和血小板生 成的调控12l0NF-E2在巨核细胞生成 晚期的作用有:促进胞质的成熟,颗 中田处方药200410.NO.31l25 聚焦IFOCUS 粒蜩厩姐皿小板朝产生.NF,E2也调节板朗辑艘. 至蝗蛀脆骨架.嗜础膻靳转逗人血小掇前体t哪酋. 巨细胞产生丘小板.最届释放^血循环明星怀矶 尚未元全明了.艉熟曲巨协妊掘可睫毛晒禧高贰骨鼯 呈圣艘出功境吐血小搬'.目前剖研究认为.丑1』撮释般 矶穗可蛀与下引囚君有蒉.细胞-旨絮可能彗亏皿,枉 前伍蛙脆的形躐.1皓管萱白是血小碾前他杼啮好崛 骨翼捆血小板边署话自主要封.微售量日基磁 匡病毒言V?MPL霭星巷,其尸能邛硅立蛐师 园子受催,墟命名均M.1994fEM怍,O乎 同明坝5r6宄小组封离纯忆和免霹Banley寻~Sauvnge 鲁妥嗣捐l的生化7j苦封^^受到嘘前后血小板慵 蜘和猪朗皿臻提纯了TPO.R口等从熙后删循 皿浆卿匕了碎皿l__机生蕊同子.1午喜隹回巨栈卿眶上 司姗它五性.暗霜叉证陶2与Mpl酝属同羹圈子. Kut等甍明了一坤瞄瑷纯化甚计申M自础墨址哩话 紊期诱导巨壤蜘蛔插=引起0板辉鳆与NT;-E2转 君舌化作用并秸 亘横绷胞的生或主要由皿小碾生成素(tllrombopoie~n TPO)词芎.此外.墨个毒叵生长园子和喜田胞五子亦莹亏 了旺埕包括自绌睡介录1tinterleukin-I,IL-1,,刍好胞 "辜-3(int~deukind,IL.3j,自咆毒.6(intefleukin-6. IL-6j宜细咆升景?lI(m!~rlcukin-ll,IL-Il亡小极稂性(打 兰】生长园子(plmele~ledvedgmv~hfazlor,PDGF)托5-避色 版I5hydroxytryptamine,HT)等'. TPO对血小板造血的作用 茌1958年酋敷提出可雕存茌_亡期巨概蛐怛和臣 柱生成特异作幂催濯因子.命名为TPOI血小硪兰 五幕)1986年在毓田七离口悟增殖性E皿稿(myelopmb if~mdveleukemia.Mp1)癌毒.使TPO毋=宄有了曼砸. 26l目20o4NO 戚的多腻链.艘阅谴捱的s']3'苛勋荀328, 和498'硬苜酸蜘卿强序列.TPO氧量醴序到N^姘 景鬲臌疏吐.可能个售骂肮.甚鳕动位点仨辈11 和卫誊基酸贱l}之间.经剪例后雕332莺呈鳇Ij山1 礴鼎璺目TFO妇子弗南,@00一.000A与鼠 TPON揣氢基醢同琼性84%.C67tTPO 郡缸可蘸茌N揣结栩^TPO望卫位帛晕色付 芭3q26—27基团R蛋白质缝托上.TPOEPO?足 红蛐蹦生毹幕.~rylhropoiCtin)表晾A蝈.1连最 后朗外显子有不同.表明逛丽里嚣趣停下罔眶无. 可能TPO在EPO星固晕出_[插^障稳壁犀刮.或看 EPO匿再进f也过程中凌基揣丢失戳. TPO合戚的调节仍征研现中.皿小糠臣唾姐嗣朗 数鼎通过匣馈制词;空TPO的基隈衰让有版垣最萌. 鼠的TPOmRNA胡7K平与皿小瓶魏目懦匹配.皿『,椒至叠 目及其对TPO的结合和代谢,直接 调节循环血中TPO的水平.TPO的 合成部位主要在肝脏和肾脏,少量可 产生于脾脏和骨髓细胞;成纤维细 胞,内皮细胞,吞噬细胞和骨骼细胞 也能合成TPO".RNA表明, 人类TPO主要由肝脏产生.最新的 研究指出,肝细胞,肾小管细胞和骨 髓的间质细胞也表达TPOmRNA. TPO促进巨核细胞增殖,分化,成熟 和血小板生成.在巨核细胞发生的 早期,TPO能促进单核的巨核祖细胞 进行有丝分裂变成多倍体.Choi等 报道TPO可在体外促进产生功能性 血小板.另外,TPO对红细胞系也有 不同程度的生长刺激作用.体内实 验亦证明TPO能升高小鼠的血小板 以及人和鼠的巨核细胞祖细胞数目. Gumey等的一个重要实验显示TPO 基因剔除小鼠其血小板减少到只有 正常值的15%左右,骨髓中巨核细胞 数目也减少,但红细胞系,粒细胞系 和淋巴细胞系生成均无异常.研究 还发现TPO调控巨核细胞和血小板 的数量,但不影响其成熟,提示可能 还有其他因素参与巨核细胞成熟和 血小板生成的调节.目前发现TPO 在临床应用方面将会有令人鼓舞的 前景.临床前的研究表明TPO的耐 受性好,在骨髓免疫缺乏症小鼠中发 现,TPO能明显减轻其血小板减少症 状,缩短病程.对血小板减少性紫癜 的病人,TPO也有作用.但是目前也 发现,TPO治疗的病人中会形成抗 TPO的抗体,该抗体会引起血小板减 少.随着将来敏感性高的测量TPO, TPO受体水平和其基因的方法的发 明,必定会有助于我们更好地了解某 些血小板减少和血小板生成异常的 发病机制. PDGF对血小板造血的作用 血小板源性生长因子(PDGF)Y~ 为一个血小板a.粒子内重要的生长 因子,除了对成纤维细胞,内皮细胞 和平滑肌细胞等结缔组织有生长刺 激作用外,PDGF对巨核细胞的生长 也起促进作用[6.710我们的研究发现, PDGF对巨核细胞的生长促进作用 高于GM.CSF,但低于TPO'.我们 尚证实巨核细胞表达PDGF受体"'. PDGF促进巨核细胞生长作用的机 理可能是PDGF通过巨核细胞表面 的PDGF受体,激活细胞内信息传递 通路,诱导巨核细胞c-los基因表达和 促进有丝分裂,刺激细胞的增殖和集 落的形成".我们的研究表明PDGF 能显着促进骨髓基质细胞生长,可能 是间接地通过增加骨髓基质细胞生 成更多相关细胞因子如GM.CSF,IL.3 和IL.6等,而起到促进CFU-GM和 CFU.MK集落形成和细胞成熟的作 用.所以PDGF刺激巨核细胞生长 的作用机制可能有两个途径:其一是 通过PDGF受体的直接作用,激活包 括c-fos在内的信号传递因子,促使有 丝分裂发生;其二是通过刺激骨髓微 环境中的间质细胞产生其他细胞因 血液病治疗专题TOPIC 子而致的间接作用. 其它细胞因子对血小板造血 的作用 IL-11.,^IL.1l在巨核细胞的生长 中也起促进其有丝分裂的作用.有 报道表明,TPO与IL.1l一起发挥协 同作用,在体外可促进巨核细胞集落 的生长和增加巨核细胞的倍体数. 现已证实,IL-ll对因化疗引起的血 小板减少的癌症病人是有效的和相 对安全的'. IL-113:研究已经证实巨核细胞上 存在有IL.11型受体,该受体可激活 细胞内信息传递通路,刺激细胞的有 丝分裂,促进增殖'.在巨核细胞株 上也可见有IL.1ll型受体的表达. IL.1I1型受体不能传递细胞增殖的信 息,但可作为一个调节子,通过与IL.1 的结合,从而调节IL.1的水平.研究 还发现巨核细胞本身也能合成IL.113. 因此,推测在巨核细胞上存在一种 "自激"(autocrine)调节机制.即巨核 细胞可表达IL_lI型和ll型受体,巨 核细胞本身也能合成IL.113,IL.1B可 能直接与IL-lI型和ll型受体结合, 激活细胞内信息传递通路和转录子 NF-E2(一种与血小板生成有关的转 录子)",从而增强TPO对巨核细胞 生长和血小板生成的生理调控.此 外,IL.1作为一个炎性细胞因子对血 小板生成的促进作用,可用以解释炎 症反应时出现的血小板增多.因此, 我们推测IL-lB可能是继TPO之后另 中圈处方药2004.10.NO.31l27 I聚焦IFOCUSI I28I 一 个参与调控巨核细胞和血小板生成的重要因子. 11.-3:IL.3是一种多集落刺激因子,可促进 巨核细胞的有丝分裂,从而对其增殖,分化起促 进作用.IL.3的巨核细胞集落刺激作用比IL-6, GM-CSF,EPO,PDGF和aFGF强'.IL.3与TPO 同时存在时,IL.3可加强TPO在巨核细胞生成中 促进有丝分裂的作用'. IL.6:IL.6在人体中是一种B细胞刺激因 子,作为一种T细胞源性的因子,可促进活化的 B细胞的成熟,最终变成可分泌免疫球蛋白的 细胞.IL.6对巨核细胞的成熟也有作用,但对 巨核细胞集落形成的促进作用来说,IL.6没有 IL一3强". 其它造血生长因子:作为一种早期发挥作 用的细胞因子,FL(flv3hgand,fit-3配体)或干细胞 因子(stemcellfactor.c_kit配体)能与TPO一起发 挥协同作用,刺激巨核细胞系祖细胞的扩增.但 FL单独存在B寸对巨核细胞的生成并无刺激作 用,可能是由于巨核细胞上缺乏FL受体所致. GM-CSF作为一种粒一巨噬细胞系特异性生长因 子在体外表现出巨核细胞集落刺激活性,但在小 鼠体内的研究中发现它对血小板的生成并无刺 激作用.EPO是一种促红细胞生长因子,但当 EPO与其他细胞因子联合应用时,或在血清培养 体系中时可表现出巨核细胞集落刺激活性.但 EPO的巨核细胞集落刺激活性在无血清的条件 下不能体现. 5?羟色胺对血小板造血的作用 5一羟色胺(5-HT,serotonin)代表了一类通过 与受体G蛋白结合产生相互作用,进而促进细 胞分裂的分子.血小板能通过特异的转移部位 从血浆中主动摄取5一HT,然后贮存于致密颗粒 中.一旦血小板被激活,5.HT和alpha-粒子蛋白 中田处方药2004.10.NO.31 PDGF等同时释出.5一HT受体已经被证实存在 于血小板和巨核细胞膜上..表明5一HT与血小 板和巨核细胞的生长调控有密切的关系.我们 的研究观察了巨核细胞中5.HT的摄取,贮存和 代谢,结果表明尽管巨核细胞表现出很好的摄取 5.HT的能力,而且该过程受利血平和氟基氯丙 胺的调节,但在巨核祖细胞阶段胞内贮存5.HT 的能力还未发育成熟,大部份巨核祖细胞中未能 形成电镜下可见的致密体.使用3H.Spiperone放 射竞争结合方法,证实巨核细胞上存在5.HT2受 体'.血浆凝块巨核细胞集落培养方法进一步 证实5.HT对巨核细胞集落CFU-MK有促进作用, 而且该作用能被Ketanserin(5.HT2受体拮抗剂) 阻断'.提示5.HT通过5.HT2受体发挥作用,促 进CFU-MK的生成,但其活J性低于TPO.我们还 发现巨核祖细胞中含有单胺氧化酶(Monamine Oxidase,MAO),能降解5-HT为5一HIAA..我们的 工作首次证明5-HT是一个巨核细胞生长因子, 它对巨核细胞生长有促进效应. 海洋生物对血小板造血的作用 《本草纲目》中论述虾的功效为:下乳汁,壮 阳道,煮汁吐风痰,捣膏傅虫疽.《泉州本草》描 述:活海虾若干,浸酒中醉死,炒食,治阳萎.祖 国医学认为中国对虾具有补肾,lrB8,滋阴,健 胃的作用.中医用于治疗阳萎,贫血,白细胞减 少,崩漏,产后乳汁减少,神经衰弱,劳倦和软骨 病等.尽管长期以来人们已经认识到对虾有"补 血的作用,但对其作用机理还没有更多的了解. 我们推测对虾的"补血功能可能与下面几个因 素有关:对虾含有丰富的活性肽,蛋白质和氨 基酸.对虾可能含有与造血有关的蛋白质及多 肽类物质.实验已经证明对虾的水提取液有刺 激乳腺分泌,调节体内内分泌作用.对中国对虾 中几种营养成分的测定,发现渤海产的中国对 虾含丰富的人体必需氨基酸.因此,对虾富含 的蛋白质,多肽和氨基酸有促进人体体内造血 功能和调节内分泌的作用;?兴奋5-HT受体.我 们已报道血小板的前体细胞——巨核细胞表达 5.HT受体,5.HT通过其受体有刺激巨核细胞增 殖和对抗细胞凋亡的作用.非常有意义的是 浙江医科大学通过实验也发现中国对虾的水提 取液有兴奋5-HT受体的作用.因此,对虾的成 分可能通过作用在5.HT受体,从而有促进造成 血细胞生长和抗凋亡的功能.上述研究可能为 中国对虾的"补血"作用提供很有价值的现代科 学依据.同时,民间常用中国对虾治疗崩漏,其 原理也可能与兴奋5.HT受体有关,激活血小板 后,达到止血作用.另一方面,兴奋5.HT受体也 有使子宫收缩,从而起到压迫止血功底;3对虾 富含矿物元素.对虾和其它海洋生物一样含有 丰富而比例适当的矿物质,如铁,硒,碘,锌和铜 等.铁与造血功能,硒与免疫功能,钙与骨质代 谢及止血功能等有密切关系. 同时,从虾壳中分离出来的一种非维生素A 原的类胡萝卜素——虾青素(astaxanthin),有极 强的抗氧化性能,能清除氧自由基,有稳定和保 护红细胞膜的作用.动物实验亦表明它有增强 免疫功能,抑制肿瘤发生等生物学功能.甲壳 质(chitin)是一种天然氨基多糖高分子物质,在 虾壳中广泛存在,容易获得.多糖有促进造血 和提升免疫力作用. 多糖类对血小板造血的作用 《本草从新》中记载,鲜海参煮食每日服一 个能医治再生障碍性贫血.夏秋季捕于渤海海 湾的刺参,经酶解法提取后作为主要成分,辅加 少量枸杞,甘草和黄芪,观察对环磷酰胺致造血 血液病治疗专题TOPIC 功能损伤大鼠的影响,结果表明,该万确有提升 白细胞,血红蛋白,血小板和网织红细胞功能, 并有促进骨髓造血的作用.刺参所含的刺参酸 性粘多糖在促进实验动物造血恢复方面可能起 主要作用. 钝顶螺旋藻,属蓝藻门颤藻科螺旋藻属,富 含活性铁,蛋白质,维生素等,已有资料报道其 对贫血小鼠有治疗作用.螺旋藻对环磷酰胺和 苯诱发的小鼠网织红细胞下降和血红蛋白下降 有保护作用,但对骨髓有核细胞下降和脾脏湿 重下降无保护作用.进一步观察钝顶螺旋藻在 临床急性白血病化疗中对造血系统的影响.该 研究在急性白血病化疗的同时加用螺旋藻作为 辅助治疗,结果显示两组的血象在化疗的第8天 内均进入骨髓抑制期,服用螺旋藻组没有减轻 化疗药物对骨髓的抑制程度,但加螺旋藻组的 骨髓抑制期较化疗组缩短,而更早地进入骨髓 恢复期,外周血中血小板和白细胞尤为明显,对 红细胞系统的造血也有一定的促进作用.螺旋 藻中的多糖物质是提高细胞内DNA损伤修复, 合成和核酸内切酶活性的主要成分.现时,我 们推测多糖类可能通过两个主要作用途径促进 造血作用,其一,通过增强体内内源性造血因子 活性;其二,减慢内源性造血生长因子分化降解, 提升造血生长因子水平. 总结与展望 近年造血干细胞研究是国际上的热门课题, 也取得了很多重要进展,如提升红细胞的促红 细胞生成素EPO,提升白细胞的G.CSF和提升血 小板的TPO,均已被克隆和重组纯化,其中EPO 和G-CSF已进入临床使用.血小板减少症是缶 床上常遇到的问题,尽管TPO在1994年已被克 隆和纯化,由于副作用等原因,还未能得到美国 中国处方药2004.10.NO.31J29J I聚焦IFOCUSI FDA的允许而在临床上使用.因 此,寻找有效的提升血小板的药物 有重要的价值.中国传统医学是一 个巨大的天然药用宝库,早在几千 年以前,我们的先辈就认识到动植 物的药用价值.中医一直使用对 虾,海马等海洋生物作为补血,壮 阳,补肾的药物.现代医学进一步 发现对虾等海洋生物的"补血"作用 可能是通过刺激体内的5.HT受体, 从而促进造血功能.螺旋藻类等海 洋植物富含多糖物质,多糖类已被 证明通过增强造血生长因子活性和 提升造血生长因子水平起促进造血 细胞生长作用.但是从海洋生物中 寻找造血药物的研究还刚刚起步, 所做的工作还很粗糙.如果我们能 够在动植物中找到升血小板物质, 开发为升血小板新药,将为肿瘤放 疗化疗,血液系统疾病和骨髓移植 病人带来有效的治疗手段.? 参考文献 本文参考文献共29条,因版面原因保 留lO条如下: 【l1KaushansIcyK.Thrombopoietin.N EnglJMed1998;339:746?754. 【2]YangM,LiK.Theroleofcytokines andtranscriptionfactorsinmegakaryocytopoi- esis.ZhongguoShiYanXueYeXueZaZhi. 2002Dec:10(6):580-5. 【3]YangJ,YangM,Xueta1.Effectsof oxygen?inducedlungdamageonmega- karyocytopoiesisandplatelethomeostasisina ratmode1.PediatrRes.2003Sep:54(3): 344-52. 【4]BattinelliE,WilloughbyS,FoxallTet a1.Inductionofplateletformationfrommega- karyocytoidcellsbynitricoxide.ProcNatl AcadSciUSA2001:98:14458.14463. [5]YangM,LiK,ChuiCMC,Yuen,P.M. P'ChanPK,ChuenCKK.LiC.KandFokTF. Expressionofinterleukin?ItypeIandtypeII receptorsinmegakaryocyticcellsandenhan~ ingeffectsofIL?l(onmegakaryocytopoiesis andNF-E2expressionBrJHaematol2000: l1l:371.380. 【6lDuX,WilliamsDA.Interleukin.11: reviewofmolecular,cellbiologyandclinical use.Bloodl997:89:3897.3908. 【7lYangM,ChestermanCNandChong BH.RecombinantPDGFenhancesmega- karyocytopoiesisinvitro.BrJHaematoll995: 91:285.289. 【8】YangM,KhachigianLM,HicksC. ChestermanCNandChongBH.1dentifica- tionPDGFreceptorsonhumanmegakaryo- cytesandmegakaryocyticcelllines.Thromb Haemostas.I997:78:892?896. 【9】YangM,SridiatkhachornA,Anth. onyMandChongBH.Serotoninstimulates megakaryocytopoiesisvia5HT2receptors. BloodCoagulationandFibrinolysis1996;6: I27.I33. 【10】WendlingVarletCharonM. TambourinPMPLV:reverseviruscomplex inducinganacutemyeloproliferativedisorde? rinmice.Virology1986:149:242?246. StudyonPromotingFactorsforThrombopoiesis YangMo DepartmentofPaediatrics,TheChineseUniversityofHongKong,HongKong,China [ABSTRACT]:Thrombopoietin(TPO)isamajorgrowthfactorformegakaryocytopoiesisa ndplateletproduction.buttheregulationalsoin. volvesanumberofcytokinesincludinginterleukin?1(IL?1),IL?3,IL?6,IL-11andplatelet-d erivedgrowthfactor(PDGF).Thrombocytopeniaisacom. monclinicalproblem.Todate,thereisnoidealtreatmentforthisdisorder.Limitedbytheirund esirablesideeffects, TPOhasremainedexperimenta1. Wehaveprovidedtheevidenceofserotonin(5?HT)asgrowthfactorformegakaryocytopo.esis.AChineseMedicinehaspromotingeffectonblood productionandalsoincreasesthelevelof5-HT.Therefore,TheChinesemedicinemaypromotesthrombopoiesisvia5.HTor5-HTreceptorsThis crudedrug,ifprovenasapotentialgrowthfactorformegakaryocytopoiesisandplateletproduction, couldbeappliedasanewdrugformanagingthrom. bocytopeniainpatientsundergoingchemotherapyandbonemarrowtransplantation. IKEYWORDS】:Megakaryocytes,Platelets,TPO,thrombocytopenia.Serotonin 30I中国处方药2004.10.NO.31