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G-CSF动员干细胞对淋巴细胞的影响

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刘耔序等G—CSF动员干细胞对淋巴细胞的影响第12期 doi:10.3969/j.issn.1000-484X.2016.12.036 G.CSF动员干细胞对淋巴细胞的影响 刘耔序综述 张学军 审校 (河北医科大学第二医院,石家庄050000) I己392.5 文献标志码A 文章编号 1000—484X(2016)12-1885-04 中图分类号目前,利用粒细胞集落刺激因子(Granuloctye colony stimulating factor,G-CSF)动员的造血干细胞 用 J。Morikawa等 曾对取自慢性扁桃体炎和免 疫性血小板减少症的患者的扁桃体、脾脏、骨髓、脐 作为移植物应用于外周血造血干细胞移植已经被广 泛用于治疗恶性血液病,已有的研究证实G CSF作为 动员剂是安全、有效的…。移植物抗宿主病(Graft— versus—host disease,GVHD)是指供着来源的淋巴细胞 攻击患者的器官引起的临床病理综合征,它是异基因 造血干细胞移植后的主要并发症之一。与骨髓移植 相比,外周血干细胞移植物中含有更多的淋巴细胞, 但急性GVHD(acute GVHD,aGVHD)发生率和严重 程度并不明显高于骨髓移植,而慢性GVHD(chronic GVHD,cGVHD)发生率则有升高。提示作为动员剂 的G-CSF能对淋巴细胞产生影响,进而改变GVHD 的发生情况。随着研究的逐渐深入,G.CSF动员对供 者淋巴细胞的影响和其对造血干/祖细胞的动员效果 一样受到了重视,本文就此方面做一综述。 1淋巴细胞表面G-CSF受体表达的相关 研究 人粒细胞集落刺激因子受体(G.CSF receptor, G—CSFR)是一种跨膜蛋白,由813个氨基酸构成,相 对分子质量为130 000~150 000道尔顿。由于与之 相对应的mRNA的剪接方式的不同,它有7种不同 的异构体 ,G-CSF通过与G-CSFR结合而发挥其 生物学作用,如刺激粒细胞系的增殖、分化,动员骨 髓中造血干/祖细胞进入外周血等。G—CSFR高度 表达于造血干/祖细胞和中性粒细胞系,在单核一巨 噬细胞呈中等水平表达。许多研究表明,G.CSFR 在T、B淋巴细胞及部分幼稚淋巴细胞表面也有表 达,并且不同类型淋巴细胞表达有差异。也就是说, G—CSF不仅是造血干细胞及固有免疫的调节剂,也 可以在淋巴细胞介导的适应性免疫中发挥多效性作 作者简介:刘籽序(1991年一),男,在读硕士,主要从事造血干细胞 移植研究。 通讯作者及指导教师:张学军(1963年一),女,博士,硕士生导师,教 授,主任医师,主要从事造血干细胞移植研 究,E—mail:zhxjhbmu@126.corn。 带血及外周血的淋巴细胞进行了研究,从蛋白水平 和RNA水平都证明了人体内正常的淋巴细胞也可 以表达G-CSFR,且不同的淋巴细胞表达程度有差 别。在脐血和外周血的标本中,表达G.CSFR的B 淋巴细胞在其表面多数也表达免疫球蛋白D (slgD ),在slgD一的B淋巴细胞中G.CSFR表达很 少,而前者多为幼稚B细胞,后者多为记忆B细胞。 在扁桃体标本中,表达G.CSFR的B细胞多位于生 发中心和外套层,在记忆B细胞区域很少,提示B 细胞在分化成熟过程中,其G.CSFR表达能力会下 调。他们的这一研究还提示,B细胞对G.CSFR的 表达是基本存在的,而T细胞的G.CSFR表达则需 要诱导。Franzke等 在单个细胞水平上证明了 CD3 、CD4 、CD8 T细胞均可表达G—CSFR,但需要 G.CSF进行诱导后才能检测出,表达强度呈时间依 赖性。薛胜利等 在此基础上等对22例健康人外 周血有核细胞膜表面G—CSFR进行了定量检测,再 次证实了淋巴细胞表面表达G.CSFR。进一步地对 不同的淋巴细胞亚群及其他外周血有核细胞表面 G.CSFR表达密度进行组问比较,中性粒细胞、单核 细胞与T淋巴细胞间G-CSFR表达密度无统计学差 异;淋巴细胞与其他细胞及B淋巴细胞与其他细胞 间G.CSFR表达密度存在统计学差异(表1)。 他们的研究还发现,尽管从整体而言,淋巴细胞 G.CSFR受体表达程度明显弱于髓系细胞,但其中 CD19 B淋巴细胞呈高表达G—CSFR,在其中的一些 标本中超过了髓系细胞水平。综上所述,淋巴细胞 表面表达G—CSFR,并且不同亚群之间存在较大差 异,提示G—CSF可以直接作用于淋巴细胞,并影响 相应的免疫功能。也说明在G.CSF动员造血干细 胞的过程中,相应的淋巴细胞亚群也会受到影响。 2 G-CSF动员对T淋巴细胞的影响 2.1 G.CSF动员改变T细胞亚群构成人体内成 熟T细胞根据表面标志可分为CD4 T细胞(Th细 胞)和CD8 T细胞(Tc细胞),根据其分泌细胞因子 中国免疫学杂志2016年第32卷 表1正常人外周血各类有核细胞膜表面G-CSFR表达密度比较结果 Tab.1 Comparison results of G-CSFR expression density of nucleated cells between diferent cell group in peripheral blood from healthy people Note:Data format,X2/P 的不同又可分为分泌IFN一 、TNF—ol的CD4 T细胞 (Th1)和CD8 T细胞(Tc1)的I型T细胞,和分泌 IL4、IL-5和IL-10的CD4 T细胞(Th2)和CD8 T 细胞(Tc2)的Ⅱ型T细胞,分泌IL.17、IL-21的 Thl7细胞,此外还有负性调节T细胞免疫功能的T 调节细胞(Treg)。 如前所述,G,CSF动员可以引起T细胞亚群的 改变,进而调节免疫功能,Tayebi等 研究发现:造 血干细胞移植供者应用G.CSF后,外周血淋巴细胞 绝对值明显增高,同时提升了单核细胞与T淋巴细 胞的比值,但是CD4 ,CD8 ,CIM5RO T细胞的比例 无明显变化,动员前后周血中CD4 /CD8 比值也无 明显差异。而与外周血移植物相比,骨髓移植物中 的CD4 T细胞比例较低,以致骨髓中CD4 /CD8 呈 倒置状态。然而两者的初始T细胞(CD45RA )和 记忆T细胞(CD45RO )百分比保持接近。研究还 发现:外周血移植物中T细胞活性标记(CD95、 CD25、HLA-DR)阳性的T细胞比例要小于骨髓移植 物。表示外周血移植物中的T淋巴细胞活性较低。 Tayebi等 的研究还提示G.CSF动员使外周血 CD3 淋巴细胞中CD3 IFN一^y 细胞比例减少,也可 以在单个细胞水平减少IFN一 的产生,对IL_4+细胞 则无明显影响。这就使得动员后体内I、Ⅱ型T细 胞因子比例发生变化。Ⅱ型细胞因子又可以使得T 淋巴细胞亚群朝Th2细胞极化,最终减小aGVHD 的发生率和严重程度。也有研究指出,G—CSF动员 后,供者CD4 T细胞分泌IFN一^v和IL-4水平均下 降 J,且I//Ⅱ型因子并无明显差异,目前机制不明, 还应当进一步研究其对相关信号通路的影响。 G—CSF除影响Thl、Th2细胞亚群外,也可通过 减少Thl7细胞分化而影响aGVHD的发生,但目前 研究结果不一致。Joo等 的动物实验表明,G—CSF 可以通过上调Th17分化的抑制因子——细胞因子 信号转导抑制分子3(Suppressor of cytokine signaling,SOCS一3)表达的方式来减弱CD4 T细胞向 Th17细胞分化。进而减少IL.17等细胞因子数量, 最终减弱Thl7细胞介导的皮肤aGVHD。但是此项 研究还提示G—CSF动员并不影响Thl、Th2细胞分 泌的相关细胞因子水平,这与前文所述不一致。 Hill等¨ 的研究还得出了与之相反的结果:CD4 T 细胞和CD8 T细胞IL一17分泌能力在G—CSF动员后 均增加,且IFN.^y、TNF等细胞因子水平也有轻度增 加。造成这些结果互相矛盾的原因尚需阐明。G— CSF动员对Treg(CD25 FoxP3 )功能也有影响,有 研究表明,G.CSF动员后的,血细胞FoxP3蛋白表达 增加,CD25阳性细胞在外周血单个核细胞中富集, 可能对移植中巨细胞病毒感染有治疗作用… 。 MacDonald等¨ 研究发现,如果在G—CSF动员后的 移植物中去除自然调节T细胞(CD4 CD25 )后,极 易诱发GVHD,说明G.CSF动员过程中该亚群活性 受到影响。通过实时PCR技术可知该亚群高度表 达白细胞介素-1O受体(IL一10R),因此该过程可能 与IL一10相关。 此外,Smith-Norowitz等¨ 对一例患有过敏性 哮喘的造血干细胞移植供者G—CSF动员前后各淋 巴细胞亚群数量进行研究时发现其中的CD8 CD60 T细胞亚群动员后的增值率比其他大多数亚 群高,且下降较慢。该亚群可以负性调节人体内 IgE的水平,因此该例供者相应出现了体内IgE水平 的一过性下降。说明与常规淋巴细胞亚群相比,G- CSF更多的改变了淋巴细胞的功能性亚群。 2.2 G.CSF动员对CIM T淋巴细胞表面分子表达 的影响汪菲等 对健康供者动员前后CD4 T表 面分子的研究证实,G—CSF动员后,供者体内CD4 T 细胞表面L.选择素(L—Selectin LAM一1 CD62L)、细胞 间黏附分子一1(Intercellular adhesion molecule,ICAM- 1)在G.CSF动员后表达下降。CD62L是T细胞与 内皮细胞相互作用的归巢受体,G—CSF动员后其表 达的降低,可能减弱CD4 T细胞植入受者后的归巢 能力,阻碍其进入外周淋巴器官或靶器官。ICAM一1 刘耔序等G—CSF动员干细胞对淋巴细胞的 表达下降则提示G-CSF可能影响了LFA-1/ICAM一1 信号通路,进而影响CD4 T细胞的极化和黏附功 能。随后赵莎莎等 利用献血者标本进行体外细 胞实验,进一步证实了G—CSF直接刺激能够抑制 CD4 T细胞的黏附、极化功能,也证明G—CSF可能 直接通过淋巴细胞上的G—CSF受体发挥调控作用。 该研究还发现动员前后CD4 T淋巴细胞向基质细 胞衍生因子.1(SDF一1 )迁移能力差异无统计学意 义,也不影响CD4 T细胞表面黏附分子受体人整合 素4(VLA4)的表达。SDF.1 0【对T细胞具有趋化作 用,增强其迁徙能力,并激活微血管内皮细胞表达 VLA4的相应配体血管黏附分子-1(VCAM-1)而 通过VLA ̄/VCAM.1途径使淋巴细胞完成跨内皮 移动。从这一点上来说,G-CSF不影响CD4 淋巴细 胞的迁移功能。但是Singh等¨ 的研究指出,受到 G.CSF刺激而大量增殖的中性粒细胞可介导间充质 干/祖细胞(Mesenchymal stem/progenitor cells,MPC) 和成骨细胞(Osteoblasts,OB)凋亡,减少包括SDF- 1仅和VCAM一1在内的相关因子。这可能会间接影 响到T细胞的相关功能。 G-CSF动员也会影响到T细胞表面抗原识别受 体(T cell receptor,TCR)的表达,Ritter等 研究发 现,与动员前相比,供者接受动员后体内CD4 T细 胞的TCR多样性下降,这与移植过程中EB病毒和 巨细胞病毒的活化关系密切,对GVHD的影响尚不 明确。 3 G-CSF动员与B淋巴细胞 3.1 B淋巴细胞参与干细胞动员的过程 在G— CSF在动员过程中,骨髓重构平衡被打破(具体机制 不明),位于骨内的成骨细胞减少,同时SDF.1、骨桥 素、干细胞因子(Stem cell factor,SCF)等骨髓基质 成分减少,最终造血干细胞持续离开骨髓而进入外 周血。最近IJi等 利用B6.129一Cd3etmlLov、 B6.129P2(C)一Cdl9tml(cre)Cgn和C57BL/6三系 小鼠(分别为T细胞缺陷、B细胞缺陷、正常对照) 进行G-CSF动员对照实验,给予G-CSF后,B细胞 缺陷小鼠动员后白细胞计数明显低于其他两系。这 就提示B淋巴细胞参与了造血干细胞动员的过程。 在B淋巴细胞缺陷的小鼠动员后,体内SDF.1和骨 桥蛋白比其他两系要高,说明B淋巴细胞,而非T 淋巴细胞在G.CSF介导的成骨细胞抑制过程中充 当“中介者”的身份。进一步以10名造血干细胞移 植健康供者的动员前后的骨髓标本为材料,用 Western blot方法证实:G.CSF动员后,骨髓内B淋 巴细胞Dkk蛋白表达增加了l0倍。Dkk蛋白是 Wnt信号通路中的一种关键的调节因子,其增加可 抑制成骨细胞。此研究再次证实了G—CSF可以通 过相应受体直接作用于B淋巴细胞增强其生物学 功能,也说明B淋巴细胞参与了HSC动员的过程。 3.2 G.CSF对B淋巴细胞作用的两面性Huston 等_】 对x染色体相关的重症联合免疫缺陷的(x. 1inked severe combined immunode ciency,SCID—X1) 小鼠模型研究发现:在进行干细胞移植治疗前,予以 受体G.CSF预处理,可以改善B细胞的免疫重建, 可以弥补移植后遗留B功能不全的问题。这可能 因骨髓在G—CSF动员过程中出现了临时的一部分 “空白区域”,使移植物中相关细胞得以定植。但这 一现象只在实验室条件下明显,而在临床则因 SCID.X1患者体内存在非功能性的B细胞,它们对 移植物中的前体B细胞植入有阻碍作用。但是,成 熟的B细胞不占用骨髓微环境,前B细胞只在某些 特定的骨髓微环境中出现,足够的移植物可能使得 正常B细胞成功与SCID患者中的缺陷B细胞竞 争,从这一点上来说,G.CSF的这一调节作用在临床 上仍可能有效。 另一方面,由于G.CSF在动员中改变骨髓微环 境,造成骨髓内SDF、IL-6、IL一7、胰岛素生长因子.1 等B细胞营养因子表达下降,间接的对骨髓B淋巴 细胞起到一定的抑制作用。Day等¨ 利用CD68: Csf3r Csf3r 一转基因小鼠(G.CSFR仅在单核一巨噬 细胞系表达)进行体内实验。发现给予该系小鼠G. CSF动员后,骨髓内B淋巴细胞明显下降,且IL-7、 IL一6、B细胞活化因子(B cell activating factor,BAFF) mRNA水平也下降。Winkler等 。。的研究也有相似 结果。 G.CSF动员后,骨髓中各个发育阶段的B细胞 均下降,尽管有部分前期B细胞和前B细胞转移到 外周血和脾组织中,也不能补偿这种减低作用。动 员结束后,骨髓中B细胞开始恢复,这时外周血的B 细胞呈明显增多趋势。这些研究还指出G—CSF动 员会增加B细胞的凋亡。综合上述研究,G—CSF对 B细胞影响机制复杂,既可以直接作用于B细胞而 上调其某些生物学功能,同时也通过改变相关细胞 因子而间接对B细胞起到抑制性作用,具有两 面性。 4小结与展望 G-CSF作为一种安全、有效的干细胞动员剂,在 外周血造血干细胞移植中有着不可替代的作用。它 ・1888・ 同时还是一种免疫调节剂。如前所述,G-CSF可以 在细胞和分子水平,直接或者间接地影响淋巴细胞 的数量、亚群构成以及功能活性,并最终影响GVHD 的发生。随着研究的逐渐深入,与常规淋巴细胞亚 群分类相比,它对某些有特定功能的淋巴细胞亚群 的影响得到重视,但G—CSF对aGVHD更为具体的 影响机制目前尚待阐明。此外,与T淋巴细胞相 比,目前在临床水平上对造血干细胞移植供者动员 前后B细胞及其亚群变化的研究较少,B细胞在 GVHD中的作用亦有待研究。对G.CSF影响淋巴 细胞更深入的研究可能对自体造血干细胞移植患者 使用G—CSF后对原发病的影响及实体瘤化疗后粒 细胞减少患者使用G.CSF对原发病的影响有更清 晰的了解。 参考文献: [1]Krejci M,Janikova A,Folber F,et a1.Outcomes of 167 healthy sibling donors after peripheral blood stem cell[J].Neoplasma, 2015,62(5):787-792. [2] 赵淑清,李军民.粒细胞集落刺激因子及其受体与血液相关 疾病[J].中国实验血液学杂志,2015,23(3):871-877. 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