综述:骨髓内内皮细胞的多样性及其对造血干细胞发育和维持的影响

【字体: 时间:2025年05月27日 来源:Experimental Hematology 2.5

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  这篇综述系统阐述了骨髓(BM)血管系统的区域异质性,揭示了不同骨区(骨干、干骺端、骨骺)内皮细胞(ECs)在形态、可塑性及血管分泌(angiocrine)功能上的差异,重点探讨了血管-成骨耦合(angiogenic-osteogenic coupling)机制以及异质性血管生态位(vascular niches)对造血干细胞(HSCs)维持的调控作用,为骨形成和血液疾病治疗提供了新视角。

  

骨髓血管结构

骨髓是高度血管化的组织,接受约10-15%的心输出量。长骨血管系统由骨干(diaphysis)、干骺端(metaphysis)和骨骺(epiphysis)三个功能迥异的区域组成。骨干的中央动脉分支形成稀疏的窦状血管(type L),而干骺端富含高表达CD31和endomucin(Emcn)的柱状毛细血管(type H),骨骺则分布着树突状的特化毛细血管(type S)。这些血管亚型通过独特的形态和分子标记(如VEGFR2表达差异)适应局部微环境需求。

骨血管生成与成骨耦合

血管生成(angiogenesis)与成骨(osteogenesis)通过旁分泌相互作用紧密偶联。肥大软骨细胞分泌的血管内皮生长因子(VEGF)吸引内皮细胞侵入软骨模板,同时成骨前体细胞(Osx+)通过分泌VEGF和Angiopoietin-1(Ang-1)促进血管形成。低氧环境通过稳定HIF-1α上调VEGF表达,而Notch配体Dll4通过促进内皮细胞释放Noggin(BMP拮抗剂)协调软骨成熟与血管侵袭。此外,血小板衍生生长因子(PDGF-BB)和SLIT3-ROBO4通路分别调控干骺端和骨膜区域的type H血管形成。

血管生态位的异质性

造血干细胞(HSCs)定位于血管周围生态位,其维持依赖内皮细胞和周围基质的协同作用。窦状血管(type L)周细胞(LepR+)是干细胞因子(SCF)和CXCL12的主要来源,而动脉周细胞(NG2+)通过CXCL12维持HSC静息。骨骺type S内皮细胞高表达TGF-β和CXCL12,支持更具再生潜力的HSC亚群。单细胞测序揭示,LepR+基质细胞中转录因子Foxc1和Ebf3的缺失会驱动其向脂肪或成骨分化,破坏生态位功能。

非血管细胞的调控作用

巨核细胞(MKs)通过分泌TGF-β1和CXCL4维持HSC静息,而DARC+巨噬细胞通过稳定CD82增强TGF-β信号。交感神经释放的去甲肾上腺素调控CXCL12的昼夜节律性表达,影响HSC动员。值得注意的是,颅骨BM因血管扩张和抗炎微环境成为抵抗衰老的“避风港”。

未来展望

骨髓血管异质性研究为靶向骨形成(如骨质疏松)和造血异常(如骨髓衰竭)提供了新策略。开发特异性标记不同EC亚型的工具将深化对局部调控机制的理解,而比较不同骨区HSC特性的差异可能优化移植治疗方案。此外,血管分泌因子的动态变化在衰老和应激中的作用亟待探索。

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