衣康酸促进小鼠应激红系祖细胞分化：Nrf2 通路的关键作用

在炎症情况下，稳态红细胞生成受影响，应激红细胞生成启动。研究人员开展了衣康酸对小鼠应激红系祖细胞（SEPs）分化影响的研究。结果发现衣康酸通过增加 Nrf2 活性促进 SEPs 分化，这为理解应激红细胞生成机制提供依据。

　　在人体的血液系统中，红细胞的稳定生成至关重要。正常情况下，稳态红细胞生成以每秒 2.5×10⁶个的速度持续产生新的红细胞，以此替换脾脏和肝脏中被清除的衰老红细胞，维持着血液中红细胞数量的平衡 。然而，当身体受到感染或组织损伤引发炎症时，情况就变得复杂起来。炎症会打乱骨髓造血的正常节奏，使得造血过程发生改变，骨髓更倾向于生成髓系细胞，而稳态红细胞生成则受到抑制。不仅如此，炎症还会增加红细胞的吞噬作用，缩短红细胞的寿命，并且导致铁的储存增加，限制了血红蛋白的合成，这些变化都可能引发贫血症状。

为了应对这种情况，身体启动了应激红细胞生成机制。这一机制和稳态红细胞生成采用了不同的策略。在炎症发生时，一些信号分子，像肿瘤坏死因子 α（TNF-α）、白细胞介素 - 1β（IL-1β）等，会和其他因子一起促进未成熟的应激红系祖细胞（SEPs）增殖。这些 SEPs 大量增殖后，需要进一步分化为成熟的红细胞，才能发挥正常的功能。但是，目前对于免疫调节代谢物和细胞因子如何作用于 SEPs，影响它们的发育和分化，科学家们还没有完全弄清楚。

为了解开这些谜团，宾夕法尼亚州立大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Blood Red Cells 》上，为我们理解应激红细胞生成的机制提供了重要线索。

研究人员在这项研究中运用了多种技术方法。首先，他们使用了多种不同基因类型的小鼠，包括野生型（WT）、Nrf2^–/–、IL-10^–/–、Irg1^–/–等，这些小鼠为研究特定基因的功能提供了重要模型。其次，通过体外培养小鼠应激红细胞生成体系，模拟体内应激红细胞生成的过程。再者，利用体内诱导应激红细胞生成的方法，如使用苯肼（PHZ）诱导急性溶血性贫血，热灭活布鲁氏菌（HKBA）诱导炎症性贫血，来观察小鼠在不同贫血状态下的红细胞生成情况。此外，还运用了应激 BFU-E 集落实验，检测 SEPs 的增殖和分化能力；以及通过统计分析方法，对实验数据进行严谨的处理和分析。

下面来看具体的研究结果：

• 衣康酸生成量在 SEPs 增殖向分化转变过程中增加：研究人员推测代谢物可能参与调节 SEPs 的增殖和分化。通过对不同培养阶段的 SEPs 进行代谢物分析，发现内源性促消退代谢物衣康酸在 SEPs 增殖初期（SEEM 培养第 1 - 3 天）显著下降，而在增殖后期（SEEM 培养第 5 天）开始增加，并在分化初期（SEDM 培养第 1 天）达到峰值且维持到第 3 天。同时，编码衣康酸合成酶的免疫反应基因 1（Irg1）的 mRNA 和蛋白表达水平也呈现出相应的变化规律。
• 衣康酸抑制 NO 依赖的增殖：衣康酸是一种抗炎介质，而 NO 依赖的信号通路促进 SEPs 增殖并抑制其分化。研究人员用细胞可渗透形式的 4 - 辛基衣康酸（OI）处理细胞，发现 OI 能够抑制 SEPs 的增殖，减少 NO 的产生，降低 Nos2 mRNA 的表达水平。相反，Irg1^–/–细胞则加速向更成熟细胞的转变，Nos2 mRNA 表达增加。这些结果表明衣康酸通过降低 NO 水平来抑制 SEPs 的增殖。
• Nrf2 是衣康酸调节 SEPs 增殖所必需的：衣康酸可以激活 Nrf2，而 Nrf2 参与抗炎反应。研究发现，Nrf2^–/–的 SEPs 在分化过程中存在缺陷，并且 Nrf2 的表达和活性在 SEPs 向分化转变过程中增加。用 OI 或其他 Nrf2 激活剂处理细胞后，发现能够抑制 SEPs 的增殖，而这种抑制作用在 Nrf2^–/–的 SEPs 中被挽救。这表明衣康酸通过增加 Nrf2 活性来调节 SEPs 的增殖。
• 衣康酸依赖的抗炎反应促进 SEPs 分化：研究表明，促红细胞生成素（Epo）信号促进 SEPs 向红细胞分化，而这一过程伴随着炎症的消退和代谢的转变，包括衣康酸水平的增加。通过对 Irg1^–/–细胞的研究发现，衣康酸的产生对于 SEPs 向红细胞分化是必需的，它能够通过抑制 Nos2 依赖的 NO 产生来促进分化。在体内实验中，Irg1^–/–小鼠在 HKBA 诱导的炎症性贫血恢复过程中存在明显延迟，这进一步证明了衣康酸在 SEPs 分化中的重要作用。
• 衣康酸激活 Nrf2 介导的 SEPs 分化：通过对 RNA - seq 数据的分析，发现 Nrf2 突变的 SEPs 无法上调红细胞相关基因的表达，反而维持了炎症信号的表达。用 OI 或 Nrf2 激活剂处理 Irg1^–/–小鼠的 SEPs 后，能够显著增加红细胞相关基因的表达和 BFU - E 集落形成细胞的频率。这表明增加 Nrf2 活性可以驱动缺乏衣康酸生成能力的 SEPs 分化。

综合以上研究结果，研究人员得出结论：炎症信号诱导 NO 产生，促进未成熟的 SEPs 增殖，随后炎症的调节性消退确保了早期祖细胞成功转变为成熟红细胞，恢复体内的平衡。而衣康酸在这个过程中起着关键作用，它通过激活 Nrf2 通路，调节 NO 的产生，进而影响 SEPs 的增殖和分化。

这项研究具有重要的意义。它深入揭示了应激红细胞生成过程中 SEPs 分化的分子机制，为我们理解血液系统在炎症状态下的自我调节提供了新的视角。同时，也为治疗炎症相关的贫血等疾病提供了潜在的治疗靶点和理论依据。未来的研究可以进一步探索衣康酸和其他相关因子在应激红细胞生成中的复杂作用，以及它们与其他信号通路的相互关系，这将有助于开发更加有效的治疗方法，改善患者的健康状况。