肥大细胞增生、表型分化及凋亡研究进展

　　摘要 介绍肥大细胞生物学方面的一些进展。肥大细胞增生症至少有两种病理发生机制，一种为W位点基因突变，另一种为干细胞生长因子的反应性增高。肥大细胞的表型主要受局部微环境中的细胞因子调节，干细胞生长因子可阻止白介素-3撤退后引起的凋亡。通过研究肥大细胞凋亡，可能为治疗肥大细胞增生症及一些炎症性疾病提供新的治疗措施。

　　关键词：肥大细胞 肥大细胞增生症 表型 凋亡

　　近年，肥大细胞生物学在增生、表型分化及凋亡方面取得一些进展，现作一简要介绍。

　　一、肥大细胞增生

　　两种突变类型小鼠为研究肥大细胞增生提供了较好的实验模型，一种小鼠的突变位于5号染色体上的W位点（c-KIT）；另一种为10号染色体上的sl位点突变。这两个位点的任一位点突变均可导致小鼠肥大细胞的完全缺乏。原癌基因c-KIT编码酪氨酸激酶受体，W位点突变小鼠缺乏该受体，不能接受相应配体的刺激。c-KIT受体在调节肥大细胞及黑素细胞生长方面起重要作用。Sl位点编码c-KIT的配体，sl突变小鼠不能产生相应因子，即干细胞生长因子（SCF），是sl突变小鼠缺乏肥大细胞的根本原因。人肥大细胞及血液中CD34阳性细胞表面均表面c-KIT。给予SCF刺激后，培养的CD34阳性细胞可分化为多种成熟细胞，其中包括含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞。

　　sCF与c-KIT在肥大细胞增生症的发生机制上起重要作用。1993年longley等观察到可溶性SCF在肥大细胞增生症患者皮肤中含量增高，但其mRNA却无异常改变，推测这种可溶性SCF增高是由于蛋白水解酶分解膜型SCF活性增强所致。该项实验说明SCF可促进肥大细胞增生，从而第一次使人们认识到肥大细胞增生可能是一种反应性的增生，而并不一定向肿瘤或新生物方向发展。另外一些肥大细胞增生症具有与上述不同但相关的病理发生机制。Nagata等于1995年对4例具有恶性增生倾向的肥大细胞增生症患者进行了研究，结果在c-KIT的mRNA上发现一点突变A→T，这种碱基置换导致产物中的天门冬氨酸被缬氨酸代替。这种置换在一肥大细胞白血病细胞系已证明具有使c-KIT发生自身磷酸化作用，这种自身磷酸化不必依赖配体的刺激。然而相同研究者在对其它病例研究时，无论是单纯的肥大细胞瘤、缓慢型肥大细胞增生病或激进型肥大细胞增生病，均未发现有类似的突变。Longley在1例系统性肥大细胞增生症的皮肤与脾脏中，以及1例单纯累及皮肤的肥大细胞增生症的皮损处，发现有类似的c-KIT改变。因为颊粘膜上皮及多形核白细胞无类似改变，所以这种体细胞的变异只发生肥大细胞增生的组织内。到目前为止，至少对肥大细胞增生有两种分子病理机制，一种为SCF表达增高，另一种为体细胞变异所引起的c-KIT自身磷酸化。这两种类型的分子致病机理与他们的临床表现并无明确的相关性，即缓慢型的肥大细胞增生症不仅有可溶性SCF产物的增多，还可能有c-KIT的突变；激进型肥大细胞增生症与肥大细胞瘤也不全都是与c-KIT突变引起。

　　二、肥大细胞表型分化

　　肥大细胞具有遗传异质性，根据形态学及功能的不同，鼠肥大细胞可分为两个亚群：结缔组织型肥大细胞及粘膜型肥大细胞。免疫细胞化学技术的应用将人肥大细胞分为两种类型，即含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞型与含类胰蛋白酶与胃促胰酶的肥大细胞型。既往认为，含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞、含类胰蛋白酶与胃促胰的肥大细胞分别是鼠粘膜型肥大细胞及结缔组织型肥大细胞的类似物。近年研究证实，尽管含类胰蛋白酶与胃促胰酶的肥大细胞主要位于结缔组织，含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞主要位于粘膜表面，但任何组织均可同时含上述两型细胞，随着疾病（过敏或纤维化）的改变，两种类型细胞在组织中的含量可有不同。

　　longley对1例系统性肥大细胞增生症进行了表型研究，发现该患者皮肤内的肥大细胞为含类胰蛋白酶与胃促胰酶的肥大细胞，而脾脏肥大细胞为含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞，尽管二者均为相同的c-KIT的突变。这个事实说明c-KIT突变是肥大细胞增生的病因，它不改变不同组织内的肥大细胞表型。

　　上述观察与啮齿类动物的体内实验结果相一致。1991年Tsai报道，将SCF静脉注射于Wistar大鼠体内，尽管不同组织内的肥大细胞数目均有增加，而肥大细胞表型却无改变，即结缔组织型肥大细胞位于皮肤，而粘膜型肥大细胞主要位于粘膜组织与浆膜表面。局部微环境对肥大细胞表型的影响通过下述方式研究，将从正常小鼠骨髓分化来的、具有粘膜型肥大细胞表型的肥大细胞静注于W位点突变（W/WV），肥大细胞缺乏的小鼠体内，而后突变鼠体内出现了增生的肥大细胞。但表型分布是粘膜型肥大细胞位于粘膜组织，而结缔组织型肥大细胞位于结缔组织。相反，将结缔组织型肥大细胞表型的肥大细胞注入（W/WV）突变鼠，肥大细胞在突变鼠内的表型分化仍是上述结果。由此可以看出，SCF可以增多不同组织内的肥大细胞数量，但对不同组织内的肥大细胞表型分化作用甚微。上述研究结果也提示，局部组织微环境对肥大细胞表型分化起重要作用，以致它可以改变寄居在组织内的不同的肥大细胞表型。

　　尽管对决定肥大细胞表型的因素尚未完全了解，但CD34+细胞的体外研究已展现曙光。数个报告证实将SCF加入到CD34+细胞培养液内，可致CD34+分化成含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞型肥大细胞。Yanagida于1995报道SCF与IL-6的混合作用可致CD34+细胞发育为含类胰蛋白酶不含胃促胰酶的肥大细胞及含类胰蛋白酶与胃促胰酶的肥大细胞两种细胞。一些作者报告，IL-3、IL-4、IL-5、IL-6与SCF均可维持肥大细胞的体外生长。无论是外源性的SCF或c-KIT受体的自身磷酸化均不能决定肥大细胞在组织内的表型，特别是含类胰蛋白酶与胃促胰酶的肥大细胞。 yanagida的观察认为IL-6与其它细胞因子很可能是含类胰蛋白酶与胃促胰酶的肥大细胞生长与存活的必需物质。

　　三、肥大细胞凋亡

　　组织中的肥大细胞数目在一定情况下是相对恒定的，细胞内环境的相对稳定通过细胞增生与死亡的相对平衡而达到。在生理情况下，细胞地丧失主要通过凋亡的方式，细胞凋亡呈现一定的形态学变化，及染色质DNA被特异的限制性内切酶分解。引起肥大细胞凋亡的外源性刺激包括生长因子的耗竭、药物以及离子辐射与高温等物理因素。细胞内导致凋亡的因子包括肿瘤抑制因子p53、原癌基因c-mycey bax。抑制凋亡的因素包括营养性生长因子与原癌基因 bcl-2及其类似物。生长因子抑制细胞凋亡促进细胞存活的能力是该生长因子进一步促进细胞生长分化的基本能力，因为肥大细胞主要位于血管外组织，所以它的数目主要通过局部肥大细胞的增生与凋亡来调节。

　　有两个主要的细胞因子促进肥大细胞的增生与分化，IL-3与SCF。IL-3主要促进肥大细胞的增生，而SCF（由基质细胞产生）主要维持细胞的活力及促进肥大细胞成熟。另外，SCF通过促进肥大细胞粘附于成纤维细胞及细胞外基质成分，进一步影响肥大细胞移行及分布。

　　iL-3的撤退可致肥大细胞凋亡，但IL-3撤退后，培养肥大细胞的变化可被新加入到培养液内的SCF所阻止。因此，认为SCF促进肥大细胞增生系通过抑制凋亡所致。进一步推论，微环境对肥大细胞数目调节系通过调节局部SCF产生而达到。SCF“挽救”（rescue）由IL-3撤退引起肥大细胞凋亡已被体内实验所证实。地塞米松、环孢素A均不能抑制SCF的这种效应。因为有报道，地塞米松与环孢素A有抑制肥大细胞衍生的细胞因子产生的作用，且这些细胞因子（IL-3、IL-4）均可促进肥大细胞生长，所以这种“挽救”是SCF而非其它细胞因子的作用。另有报道胰岛素生长因子、神经生长因子均可抑制肥大细胞凋亡。

　　研究肥大细胞凋亡的调节机制发现，IL-3撤退后，肥大细胞凋亡与内源性bcl-2 mRNA降低相一致。将SCF注入到不含IL-3的肥大细胞培养基中时，SCF不引起bcl-2的表达。有报导IL-3撤退所致凋亡仅部分依赖p53，且SCF阻止凋亡与bcl-2 rNA的诱导的产生无关。然而，SCF可导致bax的表达，而IL-3仅可较小程度地引起bcl-2表达。因此，尽管SCF，IL-3均为信号传导通路上的成分，但他们促进细胞存活却依赖着不同的机制。Bcl-2可能不是SCF“挽救”效应的关键调节因子。但当bcl-2过度表达时，它可延长IL-3撤退后bcl-2转染肥大细胞的存活时间。辐射所致凋亡也同样依赖于p53。SCF对肥大细胞凋亡的作用被其它一些细胞因子所调节。转化生长因子 （TGF）-β抑制SCF的“挽救”效应，但转化生长因子对培养在含IL-3培养液中的肥大细胞无确实的作用。另有实验证明TGF-β对生长因子依赖的肥大细胞系的活性与增生无显著影响。SCF可介导肥大细胞存活，TGF-β1对该信息传导的特殊调节效应与下调细胞表面c-KIT含量有关。部分疾病组织中的肥大细胞数目由SCF调节，TGF-β协同其它细胞因子在对该类组织中肥大细胞数目的调节中扮演着重要角色，而不必依赖前体肥大细胞数目的改变，这些前体肥大细胞系产生于骨髓经血液及淋巴循环而达到组织。对于肥大细胞增生症及肥大细胞依赖的炎症性疾病，通过研究肥大细胞凋亡可以提出一些可能的治疗措施。

　　参考文献

　　1 Tharp MD. J Invest Dermatol, 1997;108(5):698-699

　　2 Metcalfe DD et al. Physiol Rev, 1997;77(4):1033-1079

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