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片段，其過度激活直接參與了血栓形成的發生和演進。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生影響。

2023年8月，南方醫科大學南方醫院腎內科聶靜團隊在Journal of Hematology & Oncology（IF=28.5）發表了題為“Hyperhomocysteinemia potentiates megakaryocyte differentiation and thrombopoiesis via GH-PI3K-Akt axis”的研究論文。南方醫科大學南方醫院腎內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院（安徽省立醫院）腎內科博士后雷文靜與南方醫科大學南方醫院腎內科博士研究生劉卓梁、蘇芷園為該論文的共同第一作者。南方醫科大學南方醫院腎內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增加。在調查了高血壓患者中，發現血小板計數高于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⁺細胞的轉錄組、細胞異質性以及巨核生成發育軌跡的影響。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的顯著增加。值得注意的是，給予褪黑激素能夠有效逆轉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、C57BL/6J-Mpl^hlb219/J小鼠、Ghr^−/−小鼠（賽業生物構建，產品編號：S-KO-02233）、斑馬魚Tg(mpl:eGFP)smu4、Tg(mpl:eGFP)smu4;mpl^smu3。

研究方法
CSPPT人群數據分析，hUCB來源的CD34⁺細胞分化系統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。分析發現，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據得到支持。

另外，隨著Hcy濃度的增加，前血小板體數量上升。在HHcy小鼠（添加蛋氨酸和同型半胱氨酸喂養造模獲得）中，MK（CD41⁺）數量顯著增加。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的發育具有正向調控作用。
 

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測序數據，發現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。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（賽業提供）體內，HHcy模型中未觀察到血小板計數明顯增加和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HHcy增加巨核細胞亞群比例的效應、抑制小鼠體內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。總之，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).
 

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