解友邦1年蔚2刘彦民3高云梅1石雪峰4郗爱旗5
1.青海省人民医院血液风湿科，青海西宁810007；
2.青海省人民医院老年医学科，青海西宁810007；
3.青海省人民医院心血管介入科，青海西宁810007；
4.青海省人民医院呼吸与危重症医学科，青海西宁810007；
5.青海省第四人民医院老年医学科，青海西宁810000
［摘要］作为造血抑制因子之一的肿瘤坏死因子(TNF)家族主要有TNF-琢和TNF-茁两种，两者对干细胞和祖细胞的作用在不同的集落刺激因子(CSF冤刺激下作用不同。TNF-琢通过其经典途径激活核因子k B(NF-k B)，其中NF-k B抑制剂(I k B)被磷酸化后释放NF-k B二聚体，易位至细胞核以结合特异性NF-k B DNA结合位点以激活基因表达，正调节参与造血干细胞渊HSC)和祖细胞维持和稳态的基因转 同人女研究所录，TNF-a通过肿瘤坏死因子受体2 (TNFR2)激活Notch和NF-k B信号传导途径，在炎症信号传导下促进HSC产生。TNF-茁受体，即淋巴毒素-茁受体(LT0R)表达于许多造血组织,TNF-0可以激活NF-k B信号通路产生一系列生物学效应,LT0R信号传导以细胞类型限制的方式导致NF-k B活化，而高原红细胞增多症(HAPC)骨髓上清中的TNF-茁水平明显升高，同时骨髓CD71+细胞存在PI3K/Akt信号通路的激活，提示TNF-茁在HAPC红系造血调控中可能发挥重要作用。 ［关键词］肿瘤坏死因子；造血调控；高原红细胞增多症
［中图分类号］R555［文献标识码］A［文章编号］1673-7210(2020)12(a)-0048-04
The effect of TNF on hematopoietic regulation and its role in high altitude polycythemia
Xie Youbon-g1Nian Wei2Liu Yanmin3Gao Yunmei1Shi Xuefeng4Xi Aiqi5
[.Department of Hematology and Rheumatology,Qinghai Provincial People's Hospital,Qinghai Province,Xi'ning 810007,China;2.Department of Geriatrics,Qinghai Provincial People's Hospital,Qinghai Province,Xi'ning810007, China;3.Department of Cardiovascular Intervention,Qinghai Provincial People's Hospital,Qinghai Province,Xi'ning 810007,China;4.Department of Respiratory and Intensive Care Unit,Qinghai Provincial People's Hos
pital,Qinghai Province,Xi'ning810007,China; 5.Department of Geriatrics,the Fourth People's Hospital of Qinghai Province, Qinghai Province,Xi'ning810000,China
[Abstract]As one of the hematopoietic inhibitors,there are two main types of tumor necrosis factor(TNF)family: TNF-琢and TNF-0.The effects of the two on stem cells and progenitor cells are different under different colony stimulating factor(CSF)stimulation.TNF-琢activates nuclear factor-KB(NF-k B)through its classical pathway,in which in-hibitor-K binding protein(I k B)is phosphorylated and releases NF-k B dimer,which translocates to the nucleus to bind specific NF-k B DNA.The binding site activates gene expression and positively regulates gene transcription involved in the maintenance and homeostasis of hematopoietic stem cells(HSC)and progenitor cells.TNF-琢activates Notch and NF-k B signal transduction pathways through TNFR2,and promotes HSC production under inflammatory signal transduction.TNF-0receptor also named lymphotoxin-0receptor(LT0R)which expresses in many hematopoietic tissues. TNF-0can activate the NF-k B signaling pathway to produce a series of biological effects.LT0R signaling leads to
［基金项目］国家自然科学基金资助项目(81960027)曰青海省重点研发和重点项目(2018-SF-114)曰青海省卫计委指导项目(2018-wjzdx-21)；青海省卫生骨干人才项目［青卫科办〔2018〕5号］。
［作者简介］解友邦(1980.6-)，男，博士，副主任医师；研究方向：血液及高原病的基础及临床研究。
［通讯作者］郗爱旗(1964.1-)，男，主任医师；研究方向：老年及高原病的基础及临床研究。NF-k B activation in a cell type-restricted manner.The level of TNF-0in bone marrow supernatant of high altitude polycythemia(HAPC)was significantly increased. There is PI3K/Akt signaling pathway activation in bone marrow CD71+cells of HAPC.The above suggests that TNF-0may play an important role in the erythropoiesis regulation of HAPC.
[Key words]Tumor necrosis factor;Hematopoietic regulation;High altitude polycythemia
48CHINA MEDICAL HERALD Vol.17No.34December 2020
慢性咼原病(chronic mountain sickness,CMS冤是咼原低氧环境下发生的常见病，曾用名为高原红细胞增多症(high altitude polycythemia,HAPC)，是长期生活在海拔2500m以上的世居者或移居者对高原低氧环境逐渐失去习服而引起的临床综合征，其特点为过度的红细胞增多症(女性血红蛋白含量逸19g/dL，男性血红蛋白含量逸21g/dL)和严重的低氧血症叫通常伴有中度或重度肺动脉高压，可能演变为肺心病并导致充血性心力衰竭。随着海拔的下降,CMS的临床表现逐渐消失，并在返回高海拔后重新出现。在青藏高原，海拔为2261耀2980m时CMS占人口的1.05%，在3128-3980m时为3.75%，在400
0-5226m时上升至11.83%罠另外，印度的一项研究报告冈称在海拔在2350-3000m时没有CMS的病例，而在3000-4150m 时患病率为13.3%，随海拔的升高CMS的患病率升高。本课题前期的研究发现作为造血抑制因子之一的肿瘤坏死因子(TNF)_茁在HAPC患者的骨髓中明显升高，基于此对HAPC红细胞增多的机制及TNF对造血调控相关的研究进行综述。
1高原红细胞增多症概述
慢性低氧暴露被广泛接受为HAPC的潜在原因，高原低氧通气导致钝化出现中枢通气不足作为主要机制解释了加重低氧血症和随后的过度红细胞生成反应，从而对多系统产生影响，如凝血系统及全身血液循环的异常袁主要累及心、肺、脑、肾等主要脏器及系统的损害，同时影响睡眠结构［4"5］o CMS主要表现为骨髓红系造血异常旺盛以及与低氧和红系造血相关的部分基因表达异常。CMS患者的骨髓造血面积增大，增生程度活跃，以红系增生为主，成熟红细胞形态、大小异常问。同时，骨髓细胞凋亡水平及凋亡相关因子表达增高叫但也有报道发现CMS患者骨髓有核红细胞凋亡减低［8］，故CMS患者红细胞增多的机制还存在争议，主要认为与早红系过度增殖或凋亡减少有关。而与此一致的是低氧致CMS与骨髓造血相关的基因表达异常有关［9］，从而介导红细胞过度增殖和血红蛋白合成增加遥研究多集中在缺氧诱导因子(hypoxia-inducible factor,HIF)表达增加［10］、部分造血生长因子［如：促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)及其受体、促血小板生成素(thrombopoietin,TPO)、白细胞介素(interleukin,IL)-3和IL-6俵达异常［11-13］、红系造血相关转录因子GATA-1、GATA-2和信号转
导及转录激活因子5(signal transduction and activator of transcription,STAT5冤以及p38-促分裂原活化的蛋白激酶(mitogenactivated protein kinase,MAPK)表达水平增高［14-15］、血红素加氧酶(heme oxygenase,HO)表达增高［16］方面。这些异常表达的信号分子可能调节着诸多
红系特异性基因及相关基因(如珠蛋白基因、血红素生物合成酶基因、膜蛋白基因、EPO及其受体基因)的表达，引起红细胞数量和血红蛋白增加。目前研究主要基于HAPC中导致红细胞生成增多的正向调控因子的研究较多，关于负向调控的研究几乎没有，既往报道认为TNF家族是主要的造血抑制因子,TNF在HAPC红系调控中的作用如何目前没有相关报道。
2TNF-a在造血调控中的作用
除造血相关基因的表达升高之外，造血抑制因子和造血生长因子相互作用也是造血调控的重要机制之一，其通过控制造血细胞的增殖和分化，最终达到调控造血的目的。作为造血抑制因子之一的TNF家族，主要有TNF-琢和TNF-茁两种，其中TNF-茁又称为淋巴毒素(lymphotoxin,LT)，两者对干细胞和祖细胞的作用在不同的集落刺激因子(CSF冤刺激下各不相同，在IL-1加IL-3或粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)存在的条件下TNF促进HPP-集落形成细胞(CFC)的生长，而在IL-1加粒细胞集落刺激因子(G-CSF)存在下则抑制HPP-CFC的生长［17］遥关于TNF-琢在体外对纯化原代红细胞培养24h后的基因表达谱提示，主要调节的基因显著富集于编码参与控制I型干扰素信号传导的蛋白质和对病毒感染
的免疫应答的基因［18］遥TNF-琢是一种强大的促炎细胞因子，通过两种特异性肿瘤坏死因子受体(TNFR)的参与发挥功能，即55kD TNFR1(也称为TNFRSF1A)和75kD TNFR2(也称为TNFRSF1B)。TNFR1在大多数细胞类型中表达，而TNFR2仅表达于免疫和内皮细胞。TNF家族受体及功能㈣见图1遥TNF-琢信号传导调节成人造血功能方面也有报道［19］遥TNF-琢通过其经典途径激活核因子k B(NF-k B)，其中NF-k B抑制剂
(I k B)被磷酸化、泛素化和降解，释放NF-k B二聚体,
然后易位至细胞核以结合特异性NF-k B DNA结合位点以激活基因表达［20］遥NF-k B在造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)中的直接作用尚未得到广泛研究，最近报道NF-k B可正调节参与HSC和祖细胞维持和稳态的基因转录［21］遥并且TNF-琢通过TNFR2激活Notch和NF-k B信号传导途径，是在没有感染的情况下，发育中的胚胎利用促炎信号传导产生造血系统的途径之一，表明在HSC产生中需要炎症信号传导［22］遥TNF-琢已被证明是HSC和祖细胞生长的双功能调节因子，尽管一些抗TNF-琢药物已经用于临床，但已经有报道发现了严重的副作用，如淋巴组织增生性疾病㈣。该领域的主要挑战是整合上述造血相关因子以更好地阐明在不同空间和时间的要求，使得造血调控及网络机制可用于从人多能造血前体细胞的体外决定HSC的命运，为再生医学提供强有力的理论基础。
CHINA MEDICAL HERALD Vol.17No.34December2020|49
TNF ：肿瘤坏死因子;TNFR ：肿瘤坏死因子受体;LT0R ：淋巴毒素—0 受体;LT ：淋巴毒素;APRIL ：增殖诱导配体；NF-k B ：核因子k B ；RANK ：
NF —k B 受体激活蛋白；RANKL ：NF-k B 受体激活蛋白配体；IKK ：I k B
激酶
inflammation development survival proliferation differentiation
既往的生物学作用和在信号传导方面的研究，推测
TNF —0可能在HAPC 造血调控中尤其是红系造血中
发挥一定作用。
Proinflammatory
Cytoki nes^^
PDK1
mTOf
图1 TNF 家族受体及功能
TLRs
Bacterial LPS
fadd |
TNFa
Cytokines CD4OL BAFF LT0R.
PI-3K
IKKa
IKKa IKKa
Proteasome >50WWp65 (NF-k B) K
Rel-B
p52 Rel-B
(NF-k B)
ID A C
NF-k B
resoonsive aene tranwiEm
3 TNF -茁在造血调控中的作用
TNF 家族的TNF —0关于造血的研究近期很少有 报道，上世纪有报道在小鼠炎症反应期间发现的
TNF —琢和TNF —0水平增高,TNF —琢和TNF —0可诱导
GM-CSF 、巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)和IL —1的
转录和分泌％ TNF-0受体，即淋巴毒素-0受体(LT0R) 表达于许多造血组织中，如淋巴组织中的基质细胞上,
但也在骨髓髓系细胞、单核细胞、肺泡巨噬细胞、肥大
细胞和树枝状细胞上表达,TNF —0可激活NF-k B 信
号通路产生一系列生物学效应，淋巴系统恶性肿瘤常
导致NF-k B 信号传导异常，激活基因突变，而在正常
细胞中，该途径在控制细胞生长、存活、应激反应和炎 症中具有重要作用。磷脂酰肌醇-3-羟激酶(PI3K )还
能够促进NF-k B 蛋白异源二聚体P65/ReIA 的憐酸
化，从而募集转录共激活因子，例如p300进而全面激 活N F-k B 的转录与激活功能[26]O IA 型PI3的p110亚
单位也被证明能够通过p85a 与酪氨酸磷酸化I k B -琢 结合促进的NF-k B p65磷酸化，促进NF-k B 反式激
活，募集转录共刺激因子与NF-k B p65的结合，增加其
转录活性玖PI3K 和NF-k B 作用信号通路见图2遥而 LT0R 信号传导以细胞类型限制的方式导致NF-k B
活化，即不是所有LT0R 阳性细胞中的受体连接后都
会激活NF-k B 何。HAPC 患者骨髓CD71+细胞凋亡降 低、Akt 和Bcl —xl 的mRNA 和蛋白表达较高,caspase-9
降低㈣，提示HAPC 骨髓CD71^J ^存在PI3IKAkt 信号 通路的激活和凋亡的减低。故基于HAPC 与PI3K/Akt
信号通路和NF-k B 信号通路的相关性，以及TNF —0
PI3K ；磷脂酰肌醇-3-羟激酶；NF —k B ：核因子k B ；TNF ：肿瘤坏死因子;LT0R ：淋巴毒素-0受体；I k B ：NF-k B 抑制剂；IKK ：I k B 激酶；LPS ：脂
多糖;TLR ： Toll 样受体;RTK ：受体酪氨酸激酶;PIP ：磷脂酰肌醇磷酸
神狐海域
图2 PI3K 和NF-k B 信号通路
4展望
TNF 家族相关信号通路的作用是把双刃剑，有激
陈情表说课稿
活和抑制两方面，参与造血只是其中之一。在再生障
碍性贫血中造血功能受损是由于TNF/LT 过度分泌造
成的[30]遥故关于TNF —0在HAPC 红系造血中的功能
如何目前没有报道。应明确TNF —0对HAPC 骨髓红 系增殖和分化的影响机制，探讨HAPC 中是否存在
TNF —0对红系造血的调节作用，全面了解TNF —0在
HAPC 病理机制中的作用，从而为靶向药物的开 发提供新的理论依据。研究HAPC 患者中TNF-0在 红系造血过程是促进还是抑制因子，有可能使TNF —0
作为新的靶点应用于HAPC 的。
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(收稿日期:2020-05-22) CHINA MEDICAL HERALD Vol.17No.34December2020|51
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