当归补血汤调控红系祖细胞分化的途径与分子机制

Danggui Buxue decoction is a traditional blood tonic Chinese herbal medicine. It can effectively increase the number of CFU-E and BFU-E. However the regulation mechanism on erythroid progenitor cell differentiation is unclear. In the former work of our laboratory, we had found that the decoction could effectively increase the number of adherent bone marrow stromal cells in vitro and enhance the adhesion between bone marrow cells in vivo, but the proliferation effect was unobvious. If the decoction enhances the adherence of bone marrow cells in vitro and in vivo by increasing expression of stromal cells adhesion factor? Bone marrow stromal cells are a member of the hematopoietic microenvironment. It can regulate the differentiation of progenitor cells by direct communications with progenitor cells. If the decoction regulates erythroid progenitor cell differentiation by enhancing the communication between stromal cells and erythroid progenitor cell? This study will research the effect of decoction on stromal cells adhesion factor expression by molecular biological methods, elucidate the role of stromal cells at decoction regulate erythroid progenitor cell differentiation. At the same time, small molecule metabolites and proteins in the medicine serum are separated by size-exclusion chromatography. By cell experiments in vitro to illustrate that if the decoction communicates with progenitor cells directly, or need undergo metabolism in vivo, or prompts other cells to secret hemopoietic-related cytokine to communicate with progenitor cells.

当归补血汤是我国传统补血类中药，可有效增加骨髓中的早期和晚期红系祖细胞数目，但调控红系祖细胞分化的机制未明。我们前期研究发现，该汤剂体外可有效增加贴壁骨髓基质细胞数目，但未见促基质细胞增殖效应；体内能增强骨髓细胞之间的黏附，那么汤剂是否通过上调基质细胞表面黏附因子的表达而增强体外贴壁和体内黏附能力？骨髓基质细胞作为造血微环境中的一员，可通过与祖细胞直接通讯来调控其分化，那么汤剂是否是通过上调基质细胞表面黏附因子的表达，从而增加基质细胞与红系祖细胞之间的相互通讯来调控红系祖细胞的分化？本研究拟通过分子生物学方法研究汤剂对基质细胞表面黏附因子表达的影响，阐明基质细胞在当归补血汤调控红系祖细胞分化中的角色；同时利用分子筛分离含药血清中的小分子代谢物和蛋白大分子，通过体外细胞实验来阐明汤剂是直接作用于祖细胞，还是需要经过体内代谢，还是首先作用于其它细胞使之分泌造血相关细胞因子来作用于祖细胞。

当归补血汤是我国传统补血类中药，可有效增加骨髓中的早期和晚期红系祖细胞数目，但调控红系祖细胞分化的机制未明。本研究我们利用骨髓基质细胞作为细胞模型来探讨当归补血汤调控红系组细胞分化的可能机制，骨髓基质细胞作为造血微环境中的一员，可以通过分泌造血因子或细胞与细胞直接接触来传递细胞信号，来调控红系祖细胞分化。实验结果表明，与对照组相比当归补血汤能够明显增加体外培养骨髓基质细胞的数目，但是对骨髓基质细胞细胞周期没有影响。当归补血汤处理后骨髓基质细胞的贴壁面积是对照组的两倍和贴壁所需要的时间也显著缩短。当归补血汤组骨髓基质细胞的细胞骨架排列整齐，形成明显的伪足，细胞膜表面黏着斑蛋白的表达显著升高。进一步研究表明，当归补血汤显著促进骨髓基质细胞的迁移能力。转录组和qPCR结果表明黏附相关的基因和信号通路表达显著升高。流式结果表明，当归补血汤处理组红系相关细胞数目显著升高。进一步对当归补血汤的作用途径进行了初步研究，结果表明含药血清中小分子能够促进骨髓基质细胞的增殖，同时也能促进红系相关细胞比例的变化，含药血清中大分子与小分子的作用结果基本一致，但起效时间不同。