血小板在血栓形成和止血中起着至关重要的作用，血小板生成的失调会导致如血小板减少症等与血小板生成或功能相关的疾病，而其中THPO-MPL通路是血小板生成的主要途径。紫杉醇是一种广泛使用的化疗药物，有报道显示在化疗过程中紫杉醇与血栓形成相关，但其对血小板生成的具体作用机制尚缺乏深入研究。深入理解血小板生成调控机制将帮助拓展相关疾病的诊治策略和解决功能性血小板紧缺等问题。为了在整体水平示踪血小板谱系及开发靶向血小板的新药物，研究团队于2014年开始，基于斑马鱼模式动物体系，致力于模拟人类血小板疾病，并解析血小板生成调控机制，进而开展基于表型的活体动物药物筛选。前期构建了1种血小板谱系细胞可视化的斑马鱼报告品系， 4种不同的血小板缺陷性疾病（2种先天性血小板减少症、巨血小板综合征、化疗引发的血小板减少症）的斑马鱼模型（ZebrafishAdvance | 华南理工大学张译月组建立了斑马鱼巨大血小板综合征疾病模型；ZebrafishAdvance | 华南理工大学张译月团队建立化疗药物诱发的血小板和中性粒细胞减少症斑马鱼模型；模型授权专利4项）[1-4]，这些疾病模型为药物筛选、疾病诊治以及基因突变的致病性评估提供了新工具。基于以上模型，团队证实了经典Tpo-Mpl通路调控血小板谱系的物种保守性，并发现Epo-EpoR独立于Tpo-Mpl的非经典血小板生成作用（ZebrafishAdvance | 华南理工大学发现促红细胞生成素受体Epor促进血小板生成素受体mpl非依赖性血小板生成）[5]，揭示了血小板谱系分化经典与非经典细胞因子信号途径的平行作用模式。2024年9月，Journal of Thrombosis and Haemostasis《血栓与止血杂志》在线发表华南理工大学医学院张译月教授/林青副教授课题组题为“Paclitaxel improves thrombopoiesis in the absence of thrombopoietin receptor (Mpl)”的研究论文。该研究发现紫杉醇可促进血小板增多的现象，这一作用依赖于JAK2和ERK1/2 MAPK信号通路而非血小板生成素受体（Mpl）通路，揭示了紫杉醇在促进血小板生成中的作用和机制。该研究发现基于前期的工作基础，基于斑马鱼血栓细胞（哺乳类血小板类似细胞）可视化的Tg(mpl：eGFP)幼鱼进行活体药物筛选[1]，从500余种FDA批准的成药分子中发现了抗癌药紫杉醇促进血小板生成的新作用（图1A，B）。在细胞学机制研究中，研究者发现紫杉醇通过促进细胞增殖从而促进血栓细胞增多（图1C）。尽管THPO-MPL通路是调节血小板生成的主要途径，但在mpl斑马鱼突变体中发现紫杉醇的作用并不依赖于Mpl，而其诱导血栓细胞生成作用仍依赖于Jak2（图1D-E）。转录组分析及功能抑制实验显示紫杉醇激活ERK1-ERK2 MAPK信号通路促进血栓细胞生成（图1F-H）。
图1 紫杉醇促进斑马鱼血栓细胞增多的作用及机制。
A：药物筛选发现紫杉醇是促进血小板增多的潜在药物；B：紫杉醇促进斑马鱼血栓细胞数量增多；C：紫杉醇促进斑马鱼血栓细胞谱系细胞增殖；D：紫杉醇促进血栓细胞生成不依赖于Mpl；E：紫杉醇促进血栓细胞生成依赖于Jak2；F：RNA-Seq发现紫杉醇通过ERK1-ERK2 MAPK途径促进血栓细胞生成；G：使用ERK1/2 MAPK抑制剂U0126验证紫杉醇依赖于ERK1-ERK2 MAPK途径促进血栓细胞生成; H：使用U0126验证紫杉醇在mpl突变体中仍依赖于ERK1-ERK2 MAPK途径促进血栓细胞生成。为了探讨紫杉醇对血小板数量的影响在斑马鱼和哺乳动物之间是否保守，研究者还对野生型和Mpl突变体小鼠进行紫杉醇腹腔注射（图2A），发现紫杉醇可以显著提高野生型和Mpl突变体小鼠外周血中血小板的水平（图2B）。流式分析进一步显示，紫杉醇可以促进外周血中网织血小板的增加（图2C）。此外，紫杉醇还可以显著缩短小鼠尾部伤口的出血时间（图2D）。这些证据表明紫杉醇在哺乳动物中同样可以刺激血小板生成。
A：紫杉醇小鼠用药模式图; B：紫杉醇促进野生型和MplKO小鼠血小板增多; C：紫杉醇促进野生型和MplKO小鼠网织血小板增多; D：紫杉醇缩短小鼠尾部伤口出血时间。综上所述，紫杉醇能够不依赖于Mpl而促进血小板的生成，这一过程经由JAK2及 ERK1/2 MAPK通路实现。这一发现为临床上深入理解紫杉醇与血小板之间的关系提供了新的视角，提示紫杉醇在保护血小板以及促进相关疾病中血小板生成方面的作用，为联合化疗方案的制定和药物的潜在应用提供了理论基础。华南理工大学医学院孟盼盼博士和刘文玉硕士为该论文共同第一作者。张译月教授和林青副教授为共同通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金和广东省高校珠江学者资助计划等项目资助。
参考文献：
1. Lin, Q., Zhang, Y., Zhou, R., Zheng, Y., Zhao, L., Huang, M., Zhang, X., Leung, A. Y. H., Zhang, W., & Zhang, Y. (2017). Establishment of a congenital amegakaryocytic thrombocytopenia model and a thrombocyte-specific reporter line in zebrafish. Leukemia ,31(5), 1206–1216.
2. Yang, L., Wu, L., Meng, P., Zhang, X., Zhao, D., Lin, Q., & Zhang, Y. (2022). Generation of a thrombopoietin-deficient thrombocytopenia model in zebrafish. Journal of thrombosis and haemostasis: JTH, 20(8), 1900–1909.
3. Lin, Q., Zhou, R., Meng, P., Wu, L., Yang, L., Liu, W., Wu, J., Cheng, Y., Shi, L., & Zhang, Y. (2022). Establishment of a Bernard-Soulier syndrome model in zebrafish. Haematologica, 107(7), 1655–1668.
4. Deng, J., Zhou, Z., Liao, W., Lin, Q., & Zhang, Y. (2024). Assessing the efficacy and safety of gemcitabine-induced thrombocytopenia/neutropenia and thrombocytopenia interventions in zebrafish. Journal of genetics and genomics = Yi chuan xue bao, 51(9), 970–973.
5. Lin, Q., Lian, J., Wu, J., Meng, P., Sun, Y., Wu, L., & Zhang, Y. (2022). Erythropoietin receptor contributes to thrombopoietin receptor (Mpl)-independent thrombocytopoiesis in zebrafish. Leukemia, 36(4), 1193–1197.
