硫化氢促进骨髓抑制小鼠外周血象的改善及其机制探讨

【摘要】硫化氢(H2S)是一种闻起来有臭鸡蛋气味,无色、溶于水的可燃性气体。和其他信号分子家族成员如一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)的发现过程一样,硫化氢一度被认为仅仅是有毒气体。后来在研究中发现,很多种哺乳动物细胞在生理情况下可以由胱硫醚-p-合酶(cystathionineβ-synthase,CBS)或胱硫醚-Y-裂解酶(cystathionineγ-lyase,CSE)分解L-半胱氨酸产生内源性H2S。在心血管系统,内源性H2S主要通过CSE的催化产生,而CBS则主要存在于神经系统。随着对H2S研究的深入,发现内源性H2S具有很多调节功能,它可以调节KATP通道从而使血管平滑肌舒张,降低血压,它具有抗氧化、抗凋亡、保护线粒体的功能从而可以发挥细胞保护作用,对心血管系统、消化系统、神经系统和免疫系统均有重要的生理调节功能。因此,H2S被命名为继CO和NO之后的第三类气体信号分子。血管新生是在原来血管床的基础上生长出新的血管。血管新生参与许多生理及病理过程,可以发挥正性和负性两方面的作用。本课题组首次证实,H2S能够促进血管新生,而且硫化氢的促血管新生作用依赖于信号分子Akt(ProteinkinaseB,PKB)的磷酸化。内皮祖细胞(progenitorendothelialcells,EPCs)是血管内皮的前体细胞,具有迁移、增殖、分化、黏附和吞噬功能,在体内外均可以诱导分化为成熟的内皮细胞,和血管新生关系密切。内皮祖细胞被定义为CD34+/Flk-1+,CD117+/Flk-1+或者CD34+/CD117+/Flk-1+的细胞,它们参与血管损伤的修复,病理及生理性新生血管的形成等过程,从而在多种心血管疾病、器官移植、肿瘤发生发展中起到重要作用。那么硫化氢促进血管新生的过程是否可以通过影响EPC而达成呢?我们就此进行研究。我们检测了硫化氢供体硫氢化钠(NaHS)对生理情况下小鼠骨髓EPC的影响,发现给药不同浓度7天及2天后,硫化氢对骨髓EPC的表达没有影响。但是在上述研究中我们意外的发现,NaHS50μmoL/kg/d剂量组给药2天可以促进骨髓CD34+,CD117+,CD34+/CD117+细胞比例的增加。我们进一步用BrdU掺入法证实NaHS30μmoL/L可以促进原代分离培养的骨髓细胞的增殖,整体水平的BrdU检测也显示NaHS50μmoL/kg/d给药2天可以明显促进小鼠骨髓CD34+,CD117+细胞的增殖。CD34+和CD117+表面分子通常被作为造血干细胞(hematopoietcstemcells,HSC)的表面标记,H2S能够促进这两个表面分子阳性的细胞增殖是不是就意味着H2S能够影响造血干细胞从而可以调控机体的造血功能呢?迄今为止,关于H2S对于造血系统的影响还没有任何报道,因此通过我们对小鼠整体骨髓抑制模型中H2S作用的研究,将更加全面、深入地认识这个气体信号分子的功能及其作用机制。我们利用给小鼠腹腔注射卡铂,同时结合放疗的方法成功建立了小鼠骨髓抑制模型,并利用该模型研究外源性H2S在骨髓抑制的情况下是否能促进外周血象的改善。不同浓度的NaHS(10,50,100μmoL/kg/d)以及重组粒系集落刺激因子(rhG-CSF)给药2天、7天、14天、21天和28天后对外周血象的影响通过以下指标进行观察：1)外周血红细胞计数；2)外周血血红蛋白量；3)外周血白细胞计数；4)外周血血小板计数。结果显示,不同浓度的NaHS作用一段时间后,对于骨髓抑制小鼠模型的外周血象均有一定的改善作用,其中NaHS50μmoL/kg/d是最有效浓度。我们观察到NaHS50μmoL/kg/d组给药2天后,外周血红细胞计数水平及血红蛋白含量都明显高于NaCl对照组；NaHS50μmoL/kg/d组给药7天和14天后,外周血血小板计数明显高于NaCl对照组,且这种效果呈时间依赖性；NaHS50μmoL/kg/d组小鼠给药14天和21天后,外周血白细胞计数也明显高于NaCl对照组,这种效果同样呈时间依赖性。以上结果提示在一定程度上,H2S可以促进骨髓抑制模型外周血象的改善。我们又初步探讨了H2S改善骨髓抑制模型外周血象的机制,结果显示不同浓度NaHS作用一段时间后,均明显提高了骨髓抑制模型小鼠骨髓CD34+,CD117+,CD34+/CD117+细胞的比例,其中NaHS50μmoL/kg/d是最佳的给药剂量。我们观察到NaHS50μmoL/kg/d组给药2天、7天、14天和21天后,骨髓CD34+,CD117+细胞比例明显高于NaCl对照组,且这种效果具有时间依赖性。NaHS50μmoL/kg/d组给药2天、7天和14天后,骨髓CD34+/CD117+细胞数量也明显高于NaCl对照组,H2S的这种效果也呈时间依赖性。与此同时,我们观察到NaHS50μmoL/kg/d组给药14天、21天和28天后,小鼠脾重系数(脾脏重量／体重)明显高于NaCl对照组,且H2S的这种效果也呈时间依赖性。骨髓细胞凋亡检测结果显示NaHS50μmoL/kg/d组、NaHS100μmoL/kg/d组给药2天后,骨髓细胞凋亡百分比明显低于NaCl对照组。结果提示NaHS50μmoL/kg/d和100μmoL/kg/d组给药2天后有减少骨髓细胞凋亡的作用。骨髓细胞细胞周期检测结果显示,NaHS50μmoL/kg/d组给药7天后,骨髓细胞的Go/G1期呈现下降趋势,同时,G2/M期以及S期细胞增多,明显高于NaCl对照组,结果有统计学意义,提示了NaHS50μmoL/kg/d组给药7天后有促进骨髓细胞有丝分裂的作用。总之,我们在实验中观察到H2S能够改善骨髓抑制模型鼠的外周血象,这种作用可能是通过促进骨髓CD34+,CD117+,CD34+/CD117+细胞的增殖；保护脾脏,促进脾脏的髓外造血功能；降低骨髓细胞的凋亡；影响骨髓细胞细胞周期,促进骨髓细胞有丝分裂等机制实现的。
【作者】许晶晶；
【导师】朱依纯；
【作者基本信息】复旦大学，生理学，2010，博士
【关键词】硫化氢；硫氢化钠；骨髓抑制；外周血象；造血干细胞CD34~+；CD117~+；CD34~+/CD117~+；

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