cd34分子是高度
糖基化的I型跨膜
糖蛋白,选择性地表达于人类及其他
哺乳动物造血干/
祖细胞表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。已有愈来愈多的研究结果表明cd34分子在介导细胞间黏附作用中发挥着重要作用,可以参与
造血干细胞的运输、定植,参与
炎症反应以及
淋巴细胞的归巢。
研究进展
作者单位:
解放军军事医学科学院附属医院,北京 100850
cd34分子于1984年被美国科学家civin发现,属于钙黏蛋白家族,其结构包括胞外区、跨膜区、胞浆区3部分[1]。作为一种
黏附分子,cd34分子选择性地表达于人类及其他哺乳动物造血干/祖细胞(hematopieticstem/ progenitor cell,hsc/hpc)表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。细胞间的黏附是由多种机制和因素参与的复杂过程,在
多细胞生物个体的演化过程、细胞调节、组织生理学以及疾病发生中都有着至关重要的作用[2]。黏附分子以受体-
配体结合的形式发挥作用,参与细胞的识别、活化和信号转导、细胞的增殖与分化、伸展与移动,是
免疫应答、炎症发生、凝血、
肿瘤转移以及
创伤愈合等一系列重要生理
病理过程的分子基础[3?4]。在
造血干细胞移植过程中,cd34分子起到运输
造血干细胞(hematopietic,hsc)的作用,在
动员剂的作用下促使hsc迁离骨髓进入
外周血完成动员过程[5],并介导其与骨髓
微环境的结合增强hsc定植[6]。
作用影响
cd34分子是高度
糖基化的i型跨膜
糖蛋白,选择性地表达于人类及其他
哺乳动物造血干/
祖细胞表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。长期以来,cd34分子以其独特的优越性一直被用作筛选hsc/hpc的标准[7]。cd34分子是
钙黏蛋白家族成员,是
相对分子量为115 000~120 000的单体
表面蛋白,
碳链的主架相对分子量一般仅40000,与所知的其他蛋白没有
序列同源性[8]。cd34分子结构包括
胞外区、跨膜区、
胞浆区3部分。胞外区是cd34分子与其他
分子间相互作用的主要部位,大约由278个
氨基酸残基组成,n末端部分糖基化程度很高,有9个n?链糖连接位点及大量链糖连接位点,末端145个氨基酸残基中
丝氨酸和
苏氨酸的含量>35%,为
唾液酸化位点集中区,丰富的链糖能保护cd34分子免受某些蛋白酶水解,以维持其结构的稳定,并可提供
特异性识别位点[1]。跨膜区含有22个
疏水氨基酸残基,是1个跨膜的
螺旋结构,具有i型跨膜蛋白的特征。胞浆区由73个疏水氨基酸残基组成[8],
配基被调节蛋白crk?l识别,在诱导
细胞聚集中亦发挥一定作用[9]。
研究现状
2.1 cd34分子参与HSPC(造血干祖细胞)的运输
lyn等[10]第1次指出hsc上的cd34分子直接参与
细胞黏附作用,他们用cd34+
转基因小鼠的模型研究中,发现cd34+的鼠
胸腺细胞可以与人源的骨髓
间质细胞特异结合,而同样的hu?cd34+的鼠的胸腺细胞不能和鼠源的间质细胞结合,从而表明cd34分子能起到介导二者结合的作用。在实验中他们意外的发现,抗cd34的
单克隆抗体(monocloneantibody,mab)能够降低结合的特异性,却能增强黏附
作用力,主要是由于hu?cd34+的鼠的胸腺细胞与抗cd34的单克隆抗体结合后上调cd34分子与骨髓间质层的结合。这些都表明在hu?cd34
胞外域和其配基之间存在分子间信号
转导作用,可以诱导
细胞表面黏附分子的表达或保持细胞间高亲和力的作用状态。据此,有学者认为在hsc/hpc归巢中,hsc/hpc表面的cd34分子首先和
内皮细胞及骨髓基质的l?
选择素启动初始黏附;然后参与黏附的分子增多、作用增强,这些分子包括cd34细胞的
整合素分子(如vla?4)及其位于骨髓基质的
配体(如
血管细胞黏附分子?1)。于是hsc/hpc终止循环,穿越内皮细胞层,定位于骨髓
血管外基质,增殖分化,即完成归巢过程[1]。cd34介导的黏附信号是依赖
酪氨酸蛋白激酶(tyrosine?protein kinase,
tpk)完成的,tpk特异的抑制因子
除莠霉素a可以阻碍细胞的黏附[11]。在cd34分子参与下,hsc持续表达g蛋白耦联受体(gprotein coupled receptors,gpcrs):cxcr4、cyslt1、s1p、s1p1等[12],促使细胞发生趋化、黏着从而引起hsc的迁移和聚集。
基本认为cd34分子在参与hsc
运输过程中主要通过与l、p选择素作用,
间接实验结果证明在骨髓异常增殖状态下[13]或者在造血恢复的过程当中[14],都出现了骨髓基质中选择素表达量的异常,从而影响了cd34分子介导的hsc/hpc和骨髓基质的黏附作用,出现骨髓造血异常或
造血重建异常。另外,通过对骨髓基质中选择素或其他黏附分子表达量的检测,可以预测骨髓浸润程度以及造血恢复情况。
炎症的发生主要由于
黏附分子相互作用,导致
白细胞黏附、穿越
血管内皮细胞向炎症部位移行。在此过程中,一方面cd34分子和e选择素、p选择素共同作用,通过
侧链与白细胞
表面受体连接,介导白细胞的聚集,启动
炎症反应,同时协同
趋化因子的作用增强炎症反应[15],研究表明,cd34分子在炎症发生,尤其是慢性
炎症性疾病如
肺炎、
哮喘、
慢性中耳炎中有异常的表达;另一方面激活的血管
内皮细胞在黏附分子和趋化因子的共同作用下发生迁移,有利于内皮修复和血管重建[16?18]。
2.3 cd34分子与选择素共同作用参与
淋巴细胞的归巢
cd34分子是个磷蛋白,能被蛋白激酶c(proteinkinase c,pkc)磷酸化,通过对cd34前体蛋白第356、363位
残基磷酸化而上调其表面表达。有研究表明,高内皮静脉(high endothelial venules,hev)表面硫酸化的糖形cd34能与l选择素相互作用[3]。suzawa等[19]通过对
溃疡性结肠炎结肠黏膜的研究证实,l?选择素和外周淋巴
递质素(peripherallymph node addressin,pnad)之间的相互作用在
淋巴细胞再循环过程中发挥着重要作用,cd34分子作为外周
淋巴结递质素参与
淋巴细胞归巢,参与初期的淋巴细胞再循环,以此补充外周淋巴结的t、b淋巴细胞。
3 cd34分子介导黏附作用在
造血干细胞移植领域的临床应用
在
造血干细胞移植治疗过程中,cd34分子作为筛选、计数
造血干细胞的标志物已广泛应用于临床。在移植前
外周血干细胞动员过程中,在动员剂的影响下,调低了相关黏附分子的表达,使造血干/祖细胞易于穿过髓血屏障,进入外周血[5]。在此过程中,cd34分子及其配体cd62l表达量均无明显下调,起到维持
骨髓干细胞池稳态的作用;在移植后
造血干细胞植入过程中,cd34分子提高黏附作用过程中相关
细胞因子的表达,增强cd34分子与
骨髓基质细胞表面分子的聚集、结合,增强造血干细胞的定植,促进造血干细胞的植入、造血功能恢复以及
免疫功能重建。
4 展望
随着对cd34分子介导细胞间黏附作用机制探讨的广泛深入,已有愈来愈多的研究结果表明除造血干/祖细胞外,还有许多其他类型的细胞也表达cd34分子,如某些类型的
白血病细胞、
实体瘤细胞、血管内皮细胞及
纤维母细胞等[20]。迄今为止,cd34分子介导黏附作用的机制尚未完全阐明,对cd34分子特异配体/受体的鉴定和细胞内蛋白分子的相互作用激活黏附分子(尤其是
选择素家族)的作用机制亦尚待进一步明确。由于细胞间黏附作用密切参与体内免疫应答、炎症发生、凝血、
肿瘤转移以及
创伤愈合等一系列重要生理
病理过程,对cd34分子作用机制的明确以及进一步加以应用,在临床上对于
血液病的诊断治疗、实体瘤的治疗、鉴别
肿瘤良恶性及起源有着重要意义,在
器官移植、
造血干细胞移植[21]等领域具有广阔的应用前景。
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