小鼠模型在研究發(fā)現(xiàn)巨核細胞分化和血小板生成的調(diào)控新機制中的應用

近年來，同型半胱氨酸血癥一直被認為是心血管疾病、缺血性中風以及靜脈栓塞的危險因素。若不經(jīng)治療，將不可避免地提高血栓形成的風險。血小板是源于巨核細胞的無核細胞質(zhì)片段，其過度激活直接參與了血栓形成的發(fā)生和演進。盡管在普通人群和心血管高危人群中，高血小板計數(shù)與更高的心血管疾病和死亡率相關，但目前尚不清楚同型半胱氨酸血癥是否對血小板生成產(chǎn)生影響。

2023年8月，南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院腎內(nèi)科聶靜團隊在Journal of Hematology & Oncology（IF=28.5）發(fā)表了題為“Hyperhomocysteinemia potentiates megakaryocyte differentiation and thrombopoiesis via GH-PI3K-Akt axis”的研究論文。南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院腎內(nèi)科聶靜教授以及朱風新副研究員為該論文的共同通信作者。中國科學技術大學附屬第一醫(yī)院（安徽省立醫(yī)院）腎內(nèi)科博士后雷文靜與南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院腎內(nèi)科博士研究生劉卓梁、蘇芷園為該論文的共同第一作者。南方醫(yī)科大學南方醫(yī)院腎內(nèi)科為該研究提供了技術和平臺支持。

這項研究觀察到高同型半胱氨酸血癥（Hyperhomocysteinemia, HHcy）小鼠和斑馬魚的血小板計數(shù)增加。在調(diào)查了高血壓患者中，發(fā)現(xiàn)血小板計數(shù)高于291×10⁹/L的患者，血清中同型半胱氨酸總水平較高。通過單細胞RNA測序技術，研究揭示了Hcy對人臍帶血CD34⁺細胞的轉(zhuǎn)錄組、細胞異質(zhì)性以及巨核生成發(fā)育軌跡的影響。研究結果表明，Hcy通過GHR-PI3K-Akt軸促進了巨核細胞的分化。此外，Hcy對血小板生成的影響是獨立于血小板生成素（TPO）的，因為在純合子TPO受體（Mpl）突變小鼠和斑馬魚中，Hcy也會導致血小板計數(shù)的顯著增加。值得注意的是，給予褪黑激素能夠有效逆轉(zhuǎn)Hcy誘導的血小板過度生成。
 

圖片來源：《Journal of Hematology & Oncology》

研究材料
hUCB來源的CD34⁺細胞分化系統(tǒng)、C57BL/6J-Mpl^hlb219/J小鼠、Ghr^−/−小鼠（賽業(yè)生物構建，產(chǎn)品編號：S-KO-02233）、斑馬魚Tg(mpl:eGFP)smu4、Tg(mpl:eGFP)smu4;mpl^smu3。

研究方法
CSPPT人群數(shù)據(jù)分析，hUCB來源的CD34⁺細胞分化系統(tǒng)scRNA測序、小鼠骨髓巨核細胞Bulk RNA-seq測序，流式分析，免疫熒光等。

技術路線

研究結果
為了研究Hcy對巨核細胞（megakaryocytes, MKs）發(fā)育的影響，作者利用從人臍帶血中獲取的CD34⁺細胞進行了單細胞RNA測序。結果顯示出13個細胞簇，其中包括4個MK簇。分析發(fā)現(xiàn)，MK0代表不太成熟的群體，MK2是成熟的血小板形成簇，而MK1則處于兩者之間。MK3高度表達與凋亡信號傳導相關的基因。偽軌跡分析揭示了從MK0到MK3的發(fā)育過程，具有“波狀”基因表達模式。Hcy的增加顯著提高了MK的百分比，尤其是MK2。進一步分析顯示，Hcy促進了MK的分化，特別是在MK0-MK2階段。這一結論通過進一步的實驗數(shù)據(jù)得到支持。

另外，隨著Hcy濃度的增加，前血小板體數(shù)量上升。在HHcy小鼠（添加蛋氨酸和同型半胱氨酸喂養(yǎng)造模獲得）中，MK（CD41⁺）數(shù)量顯著增加。流式細胞術結果顯示，Hcy提高了MKs（CD41⁺CD42b⁺）的比例。這些結果表明Hcy對MK的發(fā)育具有正向調(diào)控作用。
 

圖1 Hcy促進mk分化和血小板生成^[1]

作者通過整合小鼠骨髓中的成熟巨核細胞Bulk RNA測序數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)HHcy中的巨核細胞中PI3K相關信號通路和對生長激素刺激的反應上調(diào)。HHcy增加磷酸化PI3K和磷酸化Akt的水平。PI3K抑制劑LY294002能阻斷HHcy促進巨核細胞分化和血小板生成的作用。

此外，當生長激素受體在Meg-01細胞中被siRNA敲除后，HHcy誘導的p-PI3K和p-Akt水平明顯下降。同樣，在GHR^-/-小鼠（賽業(yè)提供）體內(nèi)，HHcy模型中未觀察到血小板計數(shù)明顯增加和PI3K-Akt信號激活。這表明，HHcy可能通過激活GHR-PI3K-Akt軸促進巨核細胞分化。

最后，單細胞RNA測序顯示，褪黑激素能逆轉(zhuǎn)HHcy增加巨核細胞亞群比例的效應、抑制小鼠體內(nèi)HHcy促進血小板生成效應。此外，褪黑激素也減少了斑馬魚Tg(mpl:eGFP)smu4;mpl^smu3中Hcy升高的血小板�？傊�，研究證明了HHcy在巨核細胞分化中的作用，并描述了可能的機制。
 

圖2 Hcy通過GH-PI3K-Akt軸促進MKs分化^[1]

研究結論
該研究首次發(fā)表了HHcy對促進巨核細胞分化和血小板生成的作用，進一步完善了HHcy相關血栓性疾病的發(fā)病機制，為控制HHcy相關疾病提供了新的治療思路。

原文檢索：
[1]Lei, W., Liu, Z., Su, Z. et al. Hyperhomocysteinemia potentiates megakaryocyte differentiation and thrombopoiesis via GH-PI3K-Akt axis. J Hematol Oncol 16, 84 (2023).
 

賽業(yè)小鼠模型構建

賽業(yè)生物構建了GHR基因敲除小鼠與條件性基因敲除小鼠，更有活體小鼠已加入『紅鼠資源庫』，快至2周交付！確保您在短時間內(nèi)獲得更具性價比的實驗用鼠，為您的研究加點速~

GHR KO小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6N-Ghr^em1C/Cya

品系編號：
KOCMP-14600-Ghr-B6N-VA

產(chǎn)品編號：
S-KO-02233

應用方向：
神經(jīng)系統(tǒng),肌肉,癌癥,免疫,心血管,代謝,內(nèi)分泌

打靶方案：

GHR flox小鼠

小鼠福利，限定發(fā)放中~

品系名稱：
C57BL/6J-Ghr^em1Cflox/Cya

品系編號：
CKOCMP-14600-Ghr-B6J-VA

產(chǎn)品編號：
S-CKO-02625

應用方向：
神經(jīng)系統(tǒng),肌肉,癌癥,免疫,心血管,代謝,內(nèi)分泌

打靶方案：