人骨髓有什么作用?
一、免疫 (一)造血干细胞移植中重要的免疫调节作用 1986年,世界首例同种异体骨髓移植取得成功;1995年,首例非血缘关系骨髓移植获得成功。这些突破性进展的产生主要依靠了造血干细胞的免疫调节功能。 正常情况下,机体免疫系统识别自身与异己成分的能力处于平衡状态。而接受骨髓移植的患者,由于体内缺乏相应的免疫细胞,无法分辨入侵的病原体,从而导致出现急性或慢性移植物抗宿主病(GVHD)。此时,若将受者血液中的淋巴细胞去除,则可明显减轻甚至防止GVHD的发生发展[3]。然而,一旦侵入机体的病原微生物被清除,这种免疫调节又会恢复。
在耐受器官移植的过程中,同样也发现了造血干细胞的免疫调节作用。实验动物研究发现,在免疫原性很弱的骨髓移植情况下,受体动物的脾脏和胸腺等免疫器官会出现萎缩,从而造成对移植骨的免疫排斥反应减弱。相反,在高免疫原性的骨髓移植时,则会发生剧烈的免疫排斥反应[4]。可以通过调控移植骨髓的免疫原性来达成控制移植排斥的目的。
(二)参与生理性免疫应答 除了对免疫耐受的调节外,正常条件下,人体中的造血干细胞还参与生理性免疫应答的过程。例如,在病毒、细菌或其他异物侵入机体时,造血干细胞可以及时分化为树突状细胞(DCs),然后由体液及细胞免疫机制进而清除异常细胞或阻止其增殖。当然,这些免疫细胞中也存在调节机制,以确保其对“自家人”的信号不产生反应。否则,将会引起过度免疫应答。
目前,对于造血干细胞的免疫调节网络的研究还在深入进行中。有研究发现,通过抑制信号分子STAT3或NF-κB的作用可以削弱其调节免疫功能的作用;反之,如果过量表达这些分子,则会增强造血干细胞对免疫系统的调节能力[5,6]。另外,除了已经发现的分子信号通路之外,是否还存在其他调控机制有待于进一步的探讨。
二、抗肿瘤 近年来,随着对造血干细胞研究的逐步深入,其潜在的抗肿瘤特性也逐渐被发现。
(一)直接杀伤肿瘤细胞 目前发现,在正常条件下,人体血液中的CAR-T细胞能够识别并杀死受损或者突变细胞。其中,NKT细胞具有天然杀伤活性,可以直接攻击肿瘤细胞;而CD8+ T细胞则需要在抗原递呈细胞的帮助下才能发挥细胞毒作用[7]。临床上可以通过刺激NKT细胞或者CD8+ T细胞的方式增强其对肿瘤的杀伤能力。
(二)诱导肿瘤细胞凋亡 目前认为,在抗肿瘤过程中,造血干细胞最主要通过促使肿瘤细胞发生细胞周期阻控从而引发凋亡。其机制可能是通过刺激免疫系统,特别是CD4+ T细胞释放肿瘤坏死因子α(TNF-α)。进而激活JNK信号通路,导致Caspase蛋白酶级联反应,最后导致肿瘤细胞凋亡[8]。
(三)预防肿瘤复发 在肿瘤治疗过程中,除了积极进行杀灭瘤细胞的干预措施外,还应加强预防措施,以减少肿瘤复发风险。研究表明,通过回输一定量的自体骨髓细胞能够显著降低恶性肿瘤患者术后复发率,并且可以有效改善患者的生存质量[9]。这可能与以下因素有关:促进损伤组织的修复;激发独特的免疫反应,比如共刺激分子或细胞因子的表达可能上调,继而启动特异性的抗肿瘤效应;直接杀伤肿瘤细胞,比如通过分泌细胞因子而发挥细胞毒性作用。