游鈺鐔，羅文英

（廣東醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科，廣東 湛江 524000）

Schfield R 等[1]在1978 年首次提出骨髓微環(huán)境（bone marrow microenvironment，BM）這一假說(shuō)。BM又稱為造血干細(xì)胞龕，是造血干細(xì)胞（hematopoietic stem cells，HSCs）賴以生存的場(chǎng)所，它包含了血管系統(tǒng)、神經(jīng)纖維、骨髓基質(zhì)細(xì)胞及基質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子。BM 內(nèi)的細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與基質(zhì)間相互作用，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和化學(xué)環(huán)境參與了HSCs 的維持，增殖和分化過(guò)程。幾十年來(lái)，人們對(duì)BM 的研究越來(lái)越多，對(duì)BM 的了解也越來(lái)越深刻，漸漸從宏觀轉(zhuǎn)向微觀的結(jié)構(gòu)和分子水平理解造血干細(xì)胞龕[2，3]。BM 穩(wěn)態(tài)與疾病的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)，骨髓增生性腫瘤、多發(fā)性骨髓瘤、白血病等血液系統(tǒng)疾病的BM 都存在異常[4-6]。為此，本文就近年來(lái)神經(jīng)信號(hào)如何調(diào)控BM 的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 BM 中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)

人體存在龐大而復(fù)雜的神經(jīng)纖維網(wǎng)絡(luò)，它通過(guò)反射來(lái)維持機(jī)體的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，包括內(nèi)環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡以及內(nèi)外環(huán)境的統(tǒng)一。反射弧是神經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行基本活動(dòng)的形態(tài)基礎(chǔ)，它由感受器、傳入神經(jīng)、中樞、傳出神經(jīng)和效應(yīng)器組成[7]。內(nèi)臟神經(jīng)支配著內(nèi)臟、心血管、平滑肌和腺體。根據(jù)功能不同內(nèi)臟神經(jīng)可分為感覺(jué)神經(jīng)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)，感覺(jué)神經(jīng)（傳入神經(jīng)）通常感知外界刺激，將刺激轉(zhuǎn)化為神經(jīng)沖動(dòng)通過(guò)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)（傳出神經(jīng)）傳導(dǎo)到效應(yīng)器，引發(fā)相應(yīng)的機(jī)體改變。目前大量的研究表明，BM 中也有神經(jīng)分布，神經(jīng)調(diào)節(jié)對(duì)其穩(wěn)態(tài)的維持至關(guān)重要[8，9]。

2 傳入神經(jīng)/感覺(jué)神經(jīng)

傳入神經(jīng)接受來(lái)自感受器的刺激信號(hào)并將其轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)沖動(dòng)傳到中樞，后者再通過(guò)傳出神經(jīng)或間接通過(guò)體液來(lái)調(diào)節(jié)機(jī)體活動(dòng)。內(nèi)臟感覺(jué)神經(jīng)元可合成神經(jīng)肽類物質(zhì)[降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）、P物質(zhì)（SP）、神經(jīng)激肽A（neurokininA，NKA）]并釋放到周圍組織，參與疾病的病理生理環(huán)節(jié)。骨膜和骨髓腔內(nèi)的感覺(jué)神經(jīng)幾乎與血管伴行，血管附近有形態(tài)不同的游離神經(jīng)末梢，大多數(shù)神經(jīng)末梢結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但也有區(qū)域復(fù)雜的神經(jīng)末梢分布[10]，研究者一般可采用β3 微管蛋白、CGRP 及CGRP 抗體、抗酪氨酸羥化酶抗體等神經(jīng)纖維蛋白標(biāo)記神經(jīng)纖維，而后可用共聚焦顯微鏡和三維重建技術(shù)觀察其神經(jīng)分布[11]。

2.1 SP SP 是由初級(jí)內(nèi)臟感覺(jué)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞合成的神經(jīng)肽類物質(zhì)，其主要受體是NK1。NK 受體廣泛表達(dá)于造血細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞[12]。這預(yù)示著神經(jīng)-免疫-血液三者可能相互聯(lián)系。SP 通過(guò)骨髓壁龕參與造血調(diào)控，促進(jìn)血管生成。具體來(lái)說(shuō)，無(wú)論SP在體內(nèi)還是體外都能直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)其增殖。但對(duì)骨髓造血細(xì)胞的增殖是通過(guò)刺激血管生成因子的釋放來(lái)間接刺激基質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮促血管生成作用。如：粒-單核細(xì)胞集落刺激因子（GM-CSF）、粒細(xì)胞集落刺激因子（G-CSF）和干細(xì)胞因子（SCF）[13]。另外有文獻(xiàn)報(bào)道，造血刺激因子與SP 共同調(diào)節(jié)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（mesenchymal stemcells，MSCs）和免疫細(xì)胞的表達(dá)，其中SP 片段可抑制造血祖細(xì)胞（hematopoietic stem-progenitor cells，HSPCs）的 增殖，而與造血刺激相關(guān)的母肽、SP 和細(xì)胞因子卻導(dǎo)致正向造血[14，15]。已有研究證明，SP 可調(diào)節(jié)骨細(xì)胞代謝，缺乏SP 會(huì)損傷成骨細(xì)胞，致其死亡，并且SP 對(duì)各類細(xì)胞的增殖的調(diào)節(jié)具有濃度依賴性。缺乏SP或者NK1 受體會(huì)影響體外培養(yǎng)的成骨細(xì)胞活性，抑制其細(xì)胞增殖，不過(guò)這種抑制作用呈時(shí)間依賴性[16]。此外，SP 能激活堿性磷酸酶，通過(guò)經(jīng)典的Wnt 途徑促進(jìn)成骨細(xì)胞分化；不過(guò)，該信號(hào)通路可被NK1 受體拮抗劑和Wnt 阻滯劑抑制。如上所述，SP 對(duì)造血的調(diào)節(jié)作用可能受多種因素影響，存在正負(fù)反饋機(jī)制，從而多重調(diào)控BM。

2.2 NKA NKA 是感覺(jué)神經(jīng)元合成的另一神經(jīng)肽類物質(zhì)，是速激肽族的另一成員，其受體是NK2。NKA在影響造血功能方面與SP 成相反的作用，可負(fù)反饋調(diào)節(jié)SP 介導(dǎo)的高遷移率族蛋白1 基因（HMGB1）降低，以此在HMGB1 抑制HSPC 和保護(hù)更原始的造血細(xì)胞中發(fā)揮作用[15]。Rameshwar P 等[17]發(fā)現(xiàn)NKA能刺激紅系祖細(xì)胞的增殖，但對(duì)集落形成單位-粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞（CFU-GM）增殖表現(xiàn)為抑制作用，這與巨噬細(xì)胞炎性蛋白和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β（TGF-β）兩種負(fù)性造血生長(zhǎng)因子有關(guān)。至今為止，關(guān)于神經(jīng)肽對(duì)造血作用的研究并不是很多，就目前來(lái)看，SP 與NKA 對(duì)造血系統(tǒng)的調(diào)控與細(xì)胞因子的作用是密不可分的。

2.3 CGRP 與SP 和NKA 相同，CGRP 也是感覺(jué)神經(jīng)元分泌的神經(jīng)肽類物質(zhì)。CGRP 與免疫造血系統(tǒng)之間有著密切的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，CGRP 能動(dòng)員HSC，通過(guò)激活Gαs/AC/cAMP 途徑作用于造血細(xì)胞并促進(jìn)HSC 外排[11]。值得注意的是，CGRP 對(duì)骨髓歸巢并無(wú)影響[18]。CGRP 也能調(diào)節(jié)骨代謝，它將感覺(jué)神經(jīng)、免疫和骨骼三者聯(lián)系起來(lái)，監(jiān)測(cè)著骨環(huán)境[19]，而使用CGRP 拮抗劑或者去感覺(jué)神經(jīng)支配會(huì)對(duì)骨重塑有負(fù)面影響。有研究者構(gòu)建外周感覺(jué)神經(jīng)功能降低小鼠模型后發(fā)現(xiàn)感覺(jué)神經(jīng)與神經(jīng)肽在骨骼對(duì)機(jī)械刺激的適應(yīng)中可能起調(diào)節(jié)作用，增加負(fù)荷后，改變CGRP 的濃度能調(diào)節(jié)骨骼形成[20]。

3 中樞神經(jīng)

神經(jīng)系統(tǒng)的中樞部分就是腦和脊髓，它們控制和調(diào)節(jié)人體各個(gè)部分的生理活動(dòng)。研究報(bào)道[21]，將人HSC 細(xì)胞植入發(fā)育中的脊髓病變中可觀察到HSC抑制星形膠質(zhì)細(xì)胞增殖，促進(jìn)5-HT 能神經(jīng)纖維再生，并促進(jìn)功能改善，這表明中樞神經(jīng)與BM 之間也存在著某種聯(lián)系。如有研究者將BMSC 靜脈輸入到脊髓損傷模型中，發(fā)現(xiàn)其釋放的小細(xì)胞外囊泡能促進(jìn)功能修復(fù)[22]。而將BMSC 培養(yǎng)后的上清液作為條件培養(yǎng)基可以促進(jìn)神經(jīng)分化及生長(zhǎng)，這可能與BMSC分泌各種營(yíng)養(yǎng)因子發(fā)揮神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)作用有關(guān)[23，24]。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衍生的外泌體也與脊髓密切相關(guān)，它能通過(guò)下調(diào)Ern1 和促進(jìn)M2 巨噬細(xì)胞極化來(lái)減輕脊髓缺血再灌注損傷中的神經(jīng)損傷，高表達(dá)的BMSC 衍生的外泌體microRNA-124-3p 能阻礙細(xì)胞凋亡且能減輕脊髓缺血再灌注損傷帶來(lái)的神經(jīng)和組織損傷[25]。同時(shí)，有研究者將BMSC 衍生的外泌體通過(guò)尾靜脈輸注給脊髓損傷的大鼠后，發(fā)現(xiàn)可以很大程度上減少大鼠的神經(jīng)元細(xì)胞死亡和髓鞘丟失，并改善了大鼠的髓鞘排列，通過(guò)抑制周細(xì)胞焦亡來(lái)保護(hù)受損脊髓，最終改善脊髓損傷大鼠的運(yùn)動(dòng)功能[26]。

4 傳出神經(jīng)/內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)神經(jīng)

根據(jù)功能、形態(tài)及藥理學(xué)特點(diǎn)，內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)神經(jīng)為交感神經(jīng)和副交感神經(jīng)，其末梢可分泌乙酰膽堿和去甲腎上腺素等神經(jīng)遞質(zhì)，并與相應(yīng)的受體作用，完成信息傳遞。不同的神經(jīng)信號(hào)對(duì)HSC 的輸出、增殖、分化、維持和歸巢影響不同，交感神經(jīng)信號(hào)可通過(guò)β受體調(diào)節(jié)CXCL12 的水平進(jìn)而促進(jìn)G-CSF 誘導(dǎo)的HSC 動(dòng)員[27]。非髓鞘施萬(wàn)細(xì)胞包裹的交感神經(jīng)可通過(guò)激活TGF-β 促進(jìn)HSC 休眠[28]。有研究指出，神經(jīng)信號(hào)對(duì)HSC 的影響與晝夜節(jié)律有關(guān)。在小鼠模型中，白天時(shí)神經(jīng)信號(hào)觸發(fā)HSPC 增殖分化和遷移，夜晚抑制性神經(jīng)信號(hào)發(fā)揮主導(dǎo)作用，限制HSPC 自我更新以及骨髓歸巢，而人體內(nèi)的晝夜節(jié)律在夜晚時(shí)與小鼠表現(xiàn)相反[29，30]。因外周血的HSPC 和移植的HSPC 在晝夜的收獲率不同，這給臨床醫(yī)生在提高HSC 產(chǎn)量上提供了一個(gè)新思路。盡管有這些發(fā)現(xiàn)，但晝夜節(jié)律與神經(jīng)信號(hào)協(xié)同參與HSC 的調(diào)控的關(guān)鍵因素尚不清楚。

副交感神經(jīng)信號(hào)對(duì)BM 的影響還有待研究，在目前有限的報(bào)道中，BM 中確有副交感神經(jīng)神經(jīng)存在，起源于骶髓節(jié)段的中間外側(cè)柱和中央自主神經(jīng)核，但并沒(méi)有證據(jù)證明副交感神經(jīng)信號(hào)直接參與HSC 和HSPC 動(dòng)員。盡管如此，也不能忽視副交感神經(jīng)的間接作用：一方面，目前普遍認(rèn)為副交感神經(jīng)和交感神經(jīng)在大多數(shù)的器官中共同作用；另一方面，有研究者發(fā)現(xiàn)副交感神經(jīng)參與骨重建，影響破骨細(xì)胞凋亡、成骨細(xì)胞增殖以及骨形成，破骨細(xì)胞在G-CSF的作用下能改變成骨細(xì)胞形態(tài)，并有數(shù)據(jù)表明破骨細(xì)胞能參與選擇性祖細(xì)胞募集，將骨重塑與造血調(diào)節(jié)聯(lián)系起來(lái)[31，32]。因而副交感神經(jīng)在BM 的作用有待進(jìn)一步探索。

總之，傳出神經(jīng)在BM 中發(fā)揮著重要作用，運(yùn)用化學(xué)或者物理的方法干預(yù)神經(jīng)支配或神經(jīng)遞質(zhì)的再攝取，會(huì)影響HSC 的動(dòng)員與休眠狀態(tài)[33]。Afan AM等[34]研究發(fā)現(xiàn)，手術(shù)切除股神經(jīng)會(huì)導(dǎo)致骨髓有核細(xì)胞數(shù)量減少，外周血中中性粒細(xì)胞水平升高，淋巴細(xì)胞降低。通過(guò)添加神經(jīng)毒劑6-羥基多巴胺（6-hydroxydopamine，6-OHDA）選擇性損毀交感神經(jīng)末梢同樣可觀察到這一現(xiàn)象，而由于化學(xué)性交感神經(jīng)切斷術(shù)具有可逆性，HSC 的造血功能可在短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。Lucas D 等[35]的研究也證實(shí)了化療藥物損傷交感神經(jīng)后，小鼠的造血功能會(huì)受到損害，使用神經(jīng)保護(hù)劑4-甲基兒茶酚（4-MC）能加速骨髓再生，很大程度上彌補(bǔ)了基因毒性損傷帶來(lái)的影響，并且骨髓的腎上腺能神經(jīng)退行性變會(huì)導(dǎo)致BM 老化。同時(shí)，Maryanovich M 等[36]采用去神經(jīng)小鼠模型證明了這一現(xiàn)象，而使用β 受體激動(dòng)劑能挽救去神經(jīng)小鼠過(guò)早的衰老表型。此外，刺激神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子受體（RET）可驅(qū)動(dòng)HSC 生存、增殖和功能表達(dá)[37]。

5 神經(jīng)纖維與血液系統(tǒng)疾病關(guān)系

神經(jīng)纖維及其遞質(zhì)在BM 中的作用不可忽視，且血液系統(tǒng)疾病與BM 息息相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，多發(fā)性骨髓瘤的病理生理受到神經(jīng)信號(hào)的調(diào)節(jié)。β 受體阻滯劑可通過(guò)干擾β 受體的信號(hào)通路抑制細(xì)胞的增殖以及凋亡活性，服用β 受體阻斷劑可改善多發(fā)性骨髓瘤患者的生存率，減少癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移[38]，這可能與β 受體阻滯劑能抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子與IL-6 的上調(diào)有關(guān)，而血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子是腫瘤生長(zhǎng)和發(fā)展的關(guān)鍵因子之一。另外，有研究發(fā)現(xiàn)使用普萘洛爾可輔助多發(fā)性骨髓瘤患者的治療[39]。類似地，在白血病患者中，阻斷β 腎上腺素能信號(hào)能加速缺氧條件下的髓性白血病細(xì)胞的凋亡[40]。BM 中的神經(jīng)病變對(duì)與骨髓增殖性腫瘤（MPN）也至關(guān)重要。骨髓交感神經(jīng)纖維支配的MSC 調(diào)節(jié)正常的HSC，該機(jī)制異常會(huì)導(dǎo)致MPN。大多數(shù)MPN 患者在HSC 中具有Janus 激酶2（JAK2）基因的常見(jiàn)獲得性突變，這使得該激酶具有組成型活性，導(dǎo)致不受控制的細(xì)胞擴(kuò)增。在MPN 患者和JAK2（V617F）突變的小鼠骨髓中，支持施萬(wàn)細(xì)胞和巢蛋白+MSC 的交感神經(jīng)纖維持續(xù)減少，這加速了MPN 的進(jìn)展，而若給予神經(jīng)保護(hù)藥物或擬交感神經(jīng)藥物則可阻止MPN 進(jìn)程[6]。

6 總結(jié)與展望

目前，越來(lái)越多的證據(jù)表明神經(jīng)纖維及其遞質(zhì)可調(diào)節(jié)HSC 穩(wěn)態(tài)，并參與血液系統(tǒng)疾病的發(fā)生和進(jìn)展。但大多數(shù)的研究都指向交感神經(jīng)對(duì)BM 的影響，而副交感神經(jīng)的作用尚不明確，因此這是亟需探索的領(lǐng)域。此外，深入了解神經(jīng)信號(hào)對(duì)血液系統(tǒng)疾病的作用可為臨床醫(yī)生診治相關(guān)疾病提供更加開(kāi)闊視野，有助于尋找新的診治靶標(biāo)或老藥新用，探索合理的聯(lián)合療法提高患者生存率，并改善預(yù)后。