C3G：调控骨髓恢复与造血再生的关键因子

为探究 C3G 对骨髓（BM）巨核细胞（MK）龛功能的影响，研究人员利用转基因和敲除小鼠模型开展研究。结果发现 C3G 促进 MK 成熟、血小板生成、骨髓脂肪细胞（BMA）扩张等，这为增强化疗和 / 或 BM 移植患者的造血功能提供了潜在治疗靶点。

　　

在血液系统的奇妙世界里，骨髓作为造血的 “工厂”，其内部细胞间的相互作用与调控一直是医学研究的重点。当骨髓受到化疗药物（如 5 - 氟尿嘧啶，5-FU）或辐射（如全身照射，TBI）的 “攻击” 后，会出现骨髓消融的情况，此时造血功能受损，身体面临诸多健康风险。此前研究虽对骨髓龛中各类细胞的功能有所了解，但对于 C3G（一种鸟嘌呤核苷酸交换因子，可激活 Rap1 GTPases，基因名为 RAPGEF1）在骨髓恢复过程中对巨核细胞（MK，是造血干细胞分化而来，可调节造血干细胞的静息和活性）龛功能的影响却知之甚少。为了填补这一知识空白，来自西班牙多个研究机构（Centro de Investigación del Cáncer (CIC)、Instituto de Investigación Biomédica de Salamanca (IBSAL)、Departamento de Medicina, Universidad de Salamanca、Departamento de Bioquímica y Biología Molecular, Facultad de Farmacia, Universidad Complutense de Madrid、Instituto de Investigación Sanitaria del Hospital Clínico San Carlos (IdISSC) ）的研究人员展开了深入研究。相关研究成果发表在《Journal of Hematology & Oncology》杂志上，为理解骨髓恢复机制和开发新的治疗策略提供了重要依据。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。首先，利用转基因（tgC3GP/4）和条件性敲除（Rapgef1flfl;Pf4?Cre+/?，即C3GPf4?KO）小鼠模型，精准调控小鼠体内 C3G 的表达。其次，运用磁珠分选（MACS）技术富集骨髓中的祖细胞，便于后续研究。此外，借助流式细胞术，对各类血细胞、造血干细胞和祖细胞等进行免疫表型分析，精确测定细胞数量和功能。

C3G 促进骨髓消融后 MK 成熟，助力造血恢复：研究人员通过给tgC3GP/4、C3GPf4?KO小鼠及其野生型对照小鼠腹腔注射亚致死剂量的 5-FU，诱导骨髓抑制。经血细胞计数分析发现，tgC3GP/4小鼠血小板反弹显著增加，白细胞（WBC）、红细胞（RBC）和血红蛋白水平恢复更快；而C3GPf4?KO小鼠血小板计数恢复延迟，WBC 计数在恢复过程中较低。对骨髓切片分析显示，tgC3GP/4小鼠在 5-FU 处理后 7 天，MK 数量低于野生型，但后期会趋于平衡；C3GPf4?KO小鼠的 MK 数量则高于野生型。通过流式细胞术检测发现，tgC3GP/4小鼠的 MK 更成熟。这表明 C3G 在 5-FU 处理后可调节 MK 的分化、成熟和血小板生成，促进造血恢复。

5-FU 处理后，骨髓脂肪细胞随 MK 中 C3G 表达而扩张：研究人员发现，tgC3GP/4小鼠在 5-FU 处理后，骨髓中脂肪细胞祖细胞（APC）数量减少，10 天时骨髓脂肪细胞（BMA）数量增加且体积增大；C3GPf4?KO小鼠则相反，APC 数量增加，BMA 数量减少。对骨髓上清液的分析表明，tgC3GP/4和C3GPf4?KO小鼠骨髓中释放的因子存在差异，如tgC3GP/4小鼠骨髓中 IL-6 水平较低，而 IL-6 对脂肪生成起负调控作用。这说明 C3G 可能促进 MK 释放有利于脂肪生成的因子，进而影响 BMA 的扩张。

MK 中的 C3G 促进 3T3-L1 前脂肪细胞分化：研究人员通过建立体外共培养实验，将 3T3-L1 前脂肪细胞与 MK 间接共培养。结果显示，与野生型相比，tgC3GP/4小鼠来源的 HSPCs/MKs 与 3T3-L1 细胞共培养时，细胞内脂滴含量更高；C3GPf4?KO小鼠来源的 HSPCs/MKs 则会使脂滴大小出现不同变化。同时，研究发现 C3G 可调节 MK 中与 BMA 分化相关基因的表达，如 Fgf1、Igf1、Pref1 和 Il6 等，且 FGF1 在这一过程中可能起关键作用。这表明 MK 中的 C3G 可促进 3T3-L1 前脂肪细胞分化。

MK 中 C3G 过表达促进 5-FU 处理后髓系谱系扩张，缺失则利于 CLP 积累：研究人员对 5-FU 处理后的小鼠骨髓细胞进行分析，发现tgC3GP/4小鼠在恢复中期，LKS 细胞（一种造血干细胞和祖细胞亚群）中的部分细胞减少，CMP 和 MEP 群体减少，GMP 群体略有增加，这表明 C3G 过表达促进了 HSPCs 的动员和髓系造血，尤其是 MK - 红细胞谱系；而C3GPf4?KO小鼠的 LT-HSC 减少，ST-HSC、MPP 和 CLP 群体增加，这意味着 C3G 缺失促进了 HSPCs 向淋巴系谱系的偏向，但损害了其终末分化。

MK 中 C3G 水平改变影响成熟中性粒细胞和 T 淋巴细胞水平：研究人员检测了 5-FU 处理后小鼠外周血中成熟细胞的变化，发现tgC3GP/4和C3GPf4?KO小鼠在稳态下中性粒细胞百分比均增加，tgC3GP/4小鼠在恢复过程中中性粒细胞数量先增后减，C3GPf4?KO小鼠则持续增加。同时，tgC3GP/4小鼠的 T 淋巴细胞比例在恢复过程中发生变化，C3GPf4?KO小鼠的CD4+和CD8+细胞比例也出现偏移。这说明 MK 中的 C3G 可改变血细胞群体百分比。

C3G 缺失可预防 5-FU 相关的脾肿大：5-FU 处理会诱导髓外造血（EMH），导致脾肿大。研究发现，C3GPf4?KO小鼠在 5-FU 处理后未出现脾肿大，而对照组和tgC3GP/4小鼠出现了脾肿大。这表明 MK 参与了 5-FU 诱导的 EMH，且 C3G 对这一过程至关重要。

C3G 对重复 5-FU 处理后的恢复具有保护作用，但仅在雌性小鼠中显著：研究人员对小鼠进行连续每周的 5-FU 处理并分析其生存情况，发现改变 MK 中 C3G 水平对雌性小鼠生存有显著影响，tgC3GP/4雌性小鼠比野生型存活时间更长，C3GPf4?KO雌性小鼠则存活时间缩短。这进一步支持了 MK 中 C3G 在骨髓消融后造血恢复中的积极作用。

C3G 调节 MK 龛功能，影响移植环境下的造血重建：研究人员通过 TBI 后进行全骨髓（WBM）移植实验发现，tgC3GP/4小鼠在移植后，外周血中供体（CD45.1+）细胞的贡献比例略低于野生型，骨髓中CD41+、ST-HSC 和 MPP 群体减少；C3GPf4?KO小鼠则相反，供体细胞贡献比例较高，且骨髓中最不成熟的前体积累，中性粒细胞计数增加。这表明 MK 中的 C3G 可增强移植后骨髓中偏向髓系 / 巨核系分支的前体细胞动员，影响造血重建。

在讨论部分，研究人员指出，本研究进一步证实了 C3G 在巨核细胞生成中的作用，且发现 MK 中的 C3G 有助于造血再生，参与骨髓脂肪生成。在 5-FU 模型中，C3G 促进 MK 成熟和血小板生成，影响白细胞和红细胞恢复，调节造血干细胞的增殖和分化，同时改变骨髓脂肪细胞的数量和功能。在移植模型中，C3G 同样影响造血前体细胞的动员和分化。此外，研究还发现 C3G 对雌性小鼠的生存具有显著影响，但其性别特异性作用的机制仍有待进一步研究。

综上所述，该研究揭示了 C3G 在骨髓恢复过程中对 MK 龛功能的重要调节作用，发现 MK 是骨髓脂肪生成的重要调节者，C3G 通过促进 MK 释放 FGF1 等因子发挥关键作用。这不仅加深了人们对骨髓恢复机制的理解，更为针对化疗和移植患者的治疗策略提供了潜在的新靶点，有望改善患者的治疗效果和预后。