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Nature reviews. Immunology | 应激适应性髓系细胞生成的调控机制与疾病关联

Nature reviews. Immunology | 应激适应性髓系细胞生成的调控机制与疾病关联
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本文系统综述了应急髓系生成(EM)的多层级调控机制,揭示了造血干细胞与微环境互作在感染、炎症和癌症中的关键作用,为靶向髓系细胞相关疾病的治疗提供了理论基础。

 

文献概述

本文《Made to order: Emergency myelopoiesis and demand-adapted innate immune cell production》,发表于《Nature reviews. Immunology》杂志,回顾并总结了应急髓系生成(EM)的分子、细胞和代谢重编程机制,重点阐述了造血干细胞和祖细胞在急性感染、炎症及肿瘤微环境中如何被动员以加速髓系细胞生产。文章还讨论了该过程在慢性炎症和癌症中的病理性延续及其致病贡献。整段通顺、有逻辑,结尾用中文句号,段落结尾使用

背景知识

应急髓系生成(Emergency Myelopoiesis, EM)是宿主应对感染或组织损伤时快速扩增单核细胞和中性粒细胞的重要生理机制。在稳态下,造血干细胞(HSC)维持多谱系血细胞的平衡输出;而在应激条件下,如细菌感染或化疗所致骨髓清除,HSC和下游祖细胞通过转录、表观遗传和代谢重编程,优先分化为髓系细胞,以满足免疫需求。近年来研究发现,EM并非稳态髓系生成的简单放大,而是涉及独特的旁路机制、谱系命运重定向和祖细胞自我更新程序的激活。例如,特定MPP亚群可被炎症因子如IL-1、IFN-γ和G-CSF重编程为髓系偏向状态,而GMP可获得短暂自我更新能力形成扩增克隆。此外,骨髓微环境中的基质细胞、内皮细胞和神经信号也参与调控EM的启动与终止。然而,持续或失调的EM与多种慢性疾病相关,如肥胖、糖尿病、类风湿性关节炎及肿瘤进展,提示其潜在作为治疗靶点的价值。本文系统整合了单细胞组学、谱系追踪和功能研究的最新成果,为理解免疫需求适应性造血提供了新视角。段落结尾使用

 

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研究方法与实验

作者综合分析了近年来在造血系统发育轨迹、应急髓系生成调控机制及微环境互作方面的研究进展,结合单细胞转录组、谱系追踪、基因敲除小鼠模型、骨髓移植和炎症刺激模型等多种技术手段,系统阐述了HSC和祖细胞在不同应激条件下的命运调控。研究涵盖了G-CSF、LPS、5-FU、Listeria感染等多种诱导模型,并比较了不同病原体特异性髓系响应的差异。此外,通过分析人类COVID-19患者骨髓样本的单细胞数据,验证了EM在临床感染中的活化特征。

关键结论与观点

  • 应急髓系生成(EM)是一套由炎症信号驱动的、多层次的造血重编程过程,涉及HSC激活、谱系偏向性改变和祖细胞命运重定向
  • EM并非稳态造血的线性放大,而是通过旁路机制(如FcyR+ MPP3分泌IL-1/TNF-α)、GMP异常自我更新和MPP谱系重编程实现快速髓系扩增
  • 不同应激源(如LPS vs CpG)可选择性激活不同单核细胞生成路径,从而产生功能特化的髓系细胞以应对特定病原体
  • 骨髓微环境中的基质细胞(如CAR细胞、内皮细胞、巨核细胞)通过分泌因子(如PF4、TGF-β、IL-6)调控EM的启动与终止
  • 慢性炎症(如肥胖、关节炎)可导致EM长期激活,促进动脉粥样硬化、胰岛素抵抗等共病发展
  • 肿瘤可劫持EM通路,诱导免疫抑制性髓系细胞扩增,促进免疫逃逸和转移
  • 在SARS-CoV-2感染中,患者骨髓出现EM特征,包括GMP扩增、淋巴系收缩和不成熟中性粒细胞释放,与疾病严重程度相关

研究意义与展望

该综述系统整合了应急髓系生成的最新机制进展,强调了其在感染防御与免疫病理之间的双重角色。未来研究需进一步解析EM中细胞命运决策的动态调控网络,特别是在单细胞水平上的转录与代谢耦合机制。

靶向EM关键节点(如C/EBPβ、IRF8、Wnt/β-catenin)可能为控制过度炎症或肿瘤相关免疫抑制提供新策略。此外,开发能够区分生理与病理性EM的生物标志物,将有助于精准干预相关疾病。

 

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结语

本文全面总结了应急髓系生成的调控网络及其在健康与疾病中的功能意义。EM作为一种高度适应性的免疫响应机制,通过协调造血干细胞、祖细胞与骨髓微环境的多层级互作,实现对感染和组织损伤的快速应对。然而,在慢性炎症或肿瘤背景下,EM的持续激活可转变为致病驱动因素,促进系统性代谢紊乱、组织损伤和免疫抑制。文章强调了EM通路中多个可药靶节点,如细胞因子信号(G-CSF、IL-1)、转录因子(PU.1、C/EBPβ)和代谢重编程,为开发新型免疫调节疗法提供了理论依据。此外,单细胞技术的应用揭示了HSPC异质性在EM中的关键作用,提示未来治疗策略应考虑细胞状态特异性干预。总体而言,深入理解EM的调控逻辑,不仅有助于阐明先天免疫的动态调控机制,也为多种炎症性和肿瘤性疾病的治疗提供了新思路。。

 

文献来源:
James W Swann, Oakley C Olson, and Emmanuelle Passegué. Made to order: Emergency myelopoiesis and demand-adapted innate immune cell production. Nature reviews. Immunology.
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