CD34分子浅谈

CD34抗原浅谈摘要：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细胞（HSC）,祖细胞(PC)和血管内皮细胞(EC)表面,并随细胞的成熟逐渐减弱至消失。目前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。关键词：CD34、细胞黏附、造血干细胞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，是一种黏附分子。1.CD34分子生物学特性CD34分子属于钙黏蛋白家族，其结构包括胞外区、跨膜区、胞浆区3部分。CD34(My10)抗原是一种阶段特异性白细胞分化抗原,选择性地表达于人类造血干细胞(humanstemcel,lHSC),祖细胞(progenitorcel,lPC)和血管内皮细胞表面。它是分子量为105-120KD的高度糖基化I型跨膜蛋白。部分氨基酸分析表明,CD34分子中35%的氨基酸由苏氨酸和丝氨酸残基组成它在结构上与其他细胞膜蛋白完全不同。2.CD34分子的功能2.1CD34分子参与HSC的运输Lyn等第1次指出HSC上的CD34分子直接参与细胞黏附作用,他们用Hu-CD34+转基因小鼠的模型研究中,发现Hu..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。CD34分子介导的黏附信号是依赖酪氨酸蛋白激酶(tyrosine..proteinkinase,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。在CD34分子参与下,HSC持续表达G蛋白耦联受体(Gproteincoupledreceptors,GPCRs):CXCR4、cysLT1、S1P、S1P1等,促使细胞发生趋化、黏着从而引起HSC的迁移和聚集。目前基本认为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或者在造血恢复的过程当中,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。2.2CD34分子参与炎症反应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,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。2.3CD34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(proteinkinaseC,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(highendothelialvenules,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(periph-erallymphnodeaddressin,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分子的应用3.1作为细胞表面标志在各种疾病中的应用恶性肿瘤的生长和转移与新生血管的形成密切相关,而抑制血管生成成为治疗恶性肿瘤的一种策略。选择良好的血管内皮标记物计数微血管,判定肿瘤血管生成状况,一方面有助于人们深入研究肿瘤的生物学行为,预测肿瘤的发生发展,另一方面也有助于判定血管生成抑制剂的疗效。在所选取的血管内皮细胞标记物,如因子相关抗原,CD31和CD34等抗原中,以CD34抗原特异性最高,被认为是最敏感的内皮细胞标记物。利用CD34抗体进行免疫组化染色测量肿瘤内微血管密度(microvesseldensity,MVD)来估计肿瘤患者的预后,目前已应用于乳腺、结肠、直肠、卵巢、肝脏、前列腺和膀胱等肿瘤。CD34在正常或肿瘤组织中的所有内皮细胞均可表达,且色泽最深,即便于血管密度的计数;但可能因为其可在所有血管内皮细胞中着色的缘故,经CD34染色后计数的微血管密度与临床参数的相关性不高。CD34作为急性白血病的免疫标记,其在急性髓系白血病(acutemyeloidleukemia,AML)细胞上表达的差异与临床化疗疗效、预后有一定的相关性研究表明,CD34抗原更多的表达于未分化或低分化的白血病细胞,提示白血病细胞CD34抗原表达失调可能是其丧失分化的原因。此外,AML患者CD34表达与多药耐药基因(multipaldrugresist2ance,MDR)表达高度相关,是患者对化疗反应性差及易复发的原因之一。若慢性期患者(chronicmye2loidleukemia,CML)外周血中CD34阳性细胞数异常增多,预示该患者即将进入急变期,对其预后评估有一定参考价值。随着造血干细胞的移植和基因技术的发展,越来越多的研究者都试图应用造血干细胞的基因治疗这一新方法来治疗一些单基因疾病(如镰刀型红细胞贫血等)。目前,已有多种细胞表面标志用来鉴别造血干细胞,最常用的是CD34。致死剂量照射狒狒后回输CD34+富集的骨髓细胞,可使狒狒的造血系统获得重建,表明CD34+细胞具有长期的多向分化能力。目前临床上已拥有非常成熟的手段来获得CD34+细胞。从理论上说,分离、浓集的CD34+细胞可提高基因转染的效率及降低载体的使用量。3.2作为组织工程细胞的应用由于流式细胞仪的推广应用,目前在造血干/祖细胞(hematopoieticstem/progenitorcel,lHSPC)移植的临床研究中,主要以CD34的表达作为推测造血干细胞的一项指标。CD34单克隆抗体的问世为造血干/祖细胞的检测提供了快速而更为准确的方法,因此用流式细胞术测定CD34阳性细胞数可作为HSPC数量检测的可靠指标。CD34阳性细胞计数可用于临床上骨髓或外周血造血干细胞移植时所采集干细胞数量估计,对造血功能重建的预测以及评价外周血HSPC动员效果的指标,把握外周血HSPC采集时间和次数提供了可靠的依据。异基因骨髓或外周血造血干细胞移植是治疗多种骨髓衰竭或恶性疾病的有效治疗措施,但可以提高急慢性移植物抗宿主疾病(graft2vs2hostdisease,GVHD)的发生。GVHD是T淋巴细胞介导的造血移植物抗宿主反应,减少移植物的T细胞将有效的预防GVHD的发生。CD34+可以减少T淋巴细胞,因此CD34阳性HSC/HPC纯化应用于异基因造血干细胞移植可以减少GVHD发生率。在实体瘤及血液系统疾病治疗中,自体外周血造血干细胞移植已被大量应用于大剂量放、化疗后造血重建的支持治疗。但有些资料证实,在外周血HSC/HPC中也可测到残留肿瘤细胞,而且这些残留细胞可以诱导自体外周血干细胞移植后肿瘤复发。国外有人对外周血CD34阳性细胞筛选及体外扩增用于临床移植,以减少肿瘤细胞残留进行了广泛的研究并发现这种方法可减少移植物中肿瘤细胞污染的可能。对于一些放化疗不敏感,或经过多次化疗而产生了耐药性的恶性肿瘤患者,细胞治疗为其带来新的希望。体外扩增HSPC技术可克服单份脐血应用于成人HSPC数量的不足;对于骨髓移植来说,可以减少骨髓的采集量和采集时间,从而减轻供者的痛苦;同样对那些外周血干细胞动员和采集不佳的患者来说,体外扩增HSPC具有重要的应用价值。目前多数学者采用纯化的CD34+细胞作为扩增的起始细胞。目前已建立从CD34+细胞诱导扩增红系、髓系、巨核系、B淋巴系、T淋巴系、NK细胞和树突状细胞(dendriticcel,lDC)的方法,其中分化为T细胞的研究可用于干细胞移植后的细胞过继免疫治疗,有助于造血干细胞移植的发展。心血管外科需要各种直径的血管移植物作为修补材料。随着近年组织工程学的进展,构建组织工程人工血管日益受到重视。种子细胞制取、培养、种植的研究是组织工程化血管研究的关键性步骤。构建组织工程的细胞应是:容易培养,粘附力强;其分子结构和功能与正常血管细胞相似;临床上易取得,具有实用性。经过多年的研究,CD34+细胞在这方面已显现出巨大的潜能,有可能取代成人血管种子细胞而成为最理想的组织工程血管细胞。4.展望CD34分化抗原的发现虽然仅20年，但随着对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。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、造血干细胞移植等领域具有广阔的应用前景。但目前对CD34+细胞的检测方法的质量和标准化问题尚不能令人满意,进一步的研究仍是非常必要的。CD34+造血干细胞应用于HSPT治疗恶性血液疾病及某些非恶性遗传性疾病在临床应用上具有广阔的前景,但要获得长期稳定植入,正确的处理感染,较好的控制GVHD仍是重要的临床问题。HSPC体外扩增作为一种新兴的技术也正处于起步阶段,临床应用的经验还比较少。虽然有数据表明培养的细胞体外有正常的功能,但是不能预测它们回到体内环境的结局,例如,它们是否具有突变的可能性,是否对患者的健康有潜在的威胁?因此就需要有临床前实验来研究这些体外扩增出的细胞性能,临床实验将最终回答有关归巢及特性的问题。近年来,CD34-细胞的生物学特性及其潜在的临床和研究价值也引起了专家们的注意,但关于CD34-HSC的研究为时尚短,有些问题尚待解决:1从实际意义上说,如果CD34-HSC才是真正的HSC,那么现行的预防GVHD或为了净化肿瘤细胞而进行的富集CD34+细胞进行移植策略就值得商榷,至少其可导致HSC的部分缺失;o是否还有比CD34-HSC更原始的细胞;.如何有效的分离纯化CD34-HSC;.刺激CD34-HSC进入细胞周期的最佳培养基及生长因子的组合。明确了以上问题,进一步的研究就应针对它和CD34+细胞的异同和联系来选择有效的疾病治疗方案,使之更好的应用于临床。参考文献：[1]谭业辉，刘晓亮，王畅，等.造血干细胞动员中外周血CD34+细胞的变化趋势及其对采集的影响.中华器官移植杂志,