造血干细胞进展综述

干细胞生物学

成体干细胞研究进展综述

生命科学学院食品科学与工程 201213010141 丁鲁冰摘要成体干细胞存在于人和哺乳动物的各种组织中，具有自我更新和分化潜能。已证实骨髓、神经、肌肉、脂肪等多种组织中的干细胞具有多向分化潜能，可以打破胚层界限，横向分化为无关组织的成熟细胞。成体干细胞具有可塑性，它及其衍生的细胞、组织或器官移植治疗可能成为各种退行性疾病、肿瘤、免疫异常症等疾病治疗以及创伤修复、组织器官功能重建的理想措施。

关键词成体干细胞；可塑性；疾病治疗

Abstract

Adult stem cells exist in various tissues of human and mammal, which have the potential of self-renewal and differentiation. The stem cells in bone marrow, nerve, muscle, fat and other tissues have the potential to differentiate, and can break the germ layer boundaries, and differentiate into mature cells. The adult stem cells are plastic, and the cell, tissue or organ transplantation therapy may be the ideal treatment for the treatment of various diseases, tumor, immune disorders and other diseases.

Keywords Adult stem cell ；plasticity； disease treatment

（一）、造血干细胞的概念

造血干细胞(hematopoietic stem cel1．HSC)是一小群具有高度自我更新

和多向分化潜能的造血前体细胞。目前已证实HSC至少能够分化成l2个系列

的血细胞及其它细胞，包括红细胞、粒细胞、单核细胞、嗜酸粒细胞、嗜碱粒

细胞、肥大细胞、血小板、TLC、BLC、树突状细胞(dendritic cell，DC)、自

然杀伤细胞，以及骨髓中的成骨细胞及成纤维细胞。

（二）、造血干细胞的来源和分布

关于一般造血干细胞来源于以下途径：骨髓造血干细胞、外周造血干细胞、脐带血造血干细胞、胎盘来源造血干细胞。造血干细胞是体内各种血细胞的唯

一来源,它主要存在于骨髓、外周血、脐带血中、胎盘组织中。今年年初,协和

医大血液学研究所的庞文新又在肌肉组织中发现了具有造血潜能的干细胞。

（三）、造血干细胞的特征

骨髓中的干细胞，具有自我更新能力并能分化为各种血细胞前体细胞，最终生

成各种血细胞成分，包括红细胞、白细胞和血小板。造血干细胞有两个重要特征：其一，高度的自我更新或自我复制能力；其二，可分化成所有类型的血细胞。造血干细胞采用不对称的分裂方式：由一个细胞分裂为两个细胞。其中一

个细胞仍然保持干细胞的一切生物特性，从而保持身体内干细胞数量相对稳

定，这就是干细胞自我更新。另一个则进一步增殖分化为各类血细胞、前体细

胞和成熟血细胞，释放到外周血中，执行各自任务，直至衰老死亡，这一过程

是不停地进行着的。

（四）、造血干细胞的造血原理

1 造血干细胞具有多潜能性，即具有自身复制和分化两种功能。在胚胎和迅速

再生的骨髓中，ＨＳＣ多处于增殖周期之中；而在正常骨髓中，则多数处于静止期，当机体需要时，其中一部分分化为成熟血细胞，另一部分进行分裂增殖，以维持ＨＳＣ的数量相对稳定。人类ＨＳＣ首先出现于胚龄第２～３周的卵黄囊，在胚胎早期（第２～３个月）迁至肝、脾，第５个月又从肝、脾迁至骨髓。从胚胎末期一直到出生后，骨髓成为ＨＳＣ的主要来源。造血干细胞进一步分化发育成不同血细胞系的定向干细胞。定向干细胞多数处于增殖周期之中，并进一步分化为各系统的血细胞系，如红细胞系、粒细胞系、单核-吞噬细胞系、巨核细胞系以及淋巴细胞系。

2由造血干细胞分化出来的淋巴细胞有两个发育途径，一个受胸腺的作用，在胸腺素的催化下分化成熟为胸腺依赖性淋巴细胞，即T细胞；另一个不受胸腺，而受腔上囊（鸟类）或类囊器官（哺乳动物）的影响，分化成熟为囊依赖性淋巴细胞或骨髓依赖性淋巴细胞，即B细胞。并分别由T、B细胞引起细胞免疫及体液免疫。如机体内造血干细胞缺陷，则可引起严重的免疫缺陷病。（五）、造血干细胞的鉴定和检测

对于HSC必须联合应用HSC的表型特征及体内、体外的检测方法进行鉴定。

1、体外检测体外检测即利用造血细胞的体外培养来检测造血细胞增殖和分

化能力的方法。常用的有以下几种。

a、 CFC检测

集落形成细胞( colony forming cell，CFC)检测属于短期体外检测

(short-term invitro assay)，是用于鉴定造血祖细胞的技术。对于特定系别

的细胞而言，可以根据它们对细胞因子的敏感性、生成分化细胞所需的时间和

克隆的大小的不同区分处于不同成熟阶段的祖细胞。

b、 LTC-IC、ELTC-IC和CAFC检测

长期培养起始细胞( LTC-IC)检测、延长长期培养起始细胞(extended long-termculture initiating cell，ELTC-IC)检测、鹅卵石区形成细胞(cobble stone area formingcell，CAFC)检测都是体外鉴定造血干／祖细胞的长期体外检测(long-term in vitro as-say)。这些用于鉴定不成熟祖细胞的培养体系的培养时间都超过3～5周，这样才能使不成熟的祖细胞有足够的时间进行分化，并且能排除残存的CFC的影响。

c、HPP-CFC检测

将造血细胞培养于含多种重组细胞因子的特殊双层琼脂培养体系中可以鉴

定高增殖潜能集落形成祖细胞(highly proliferative potential

colony-forming cell，HPP-CFC)，7它是经4～8周体外培养后仍具有再接种能力的造血细胞。每个HPP-CFC克隆含50 000个以上的细胞，直径大于0. Smm，在培养皿中肉眼可见。

2、体内检测

a．长期造血重建细胞的鉴定及量化

Till和McCulloch在1 961年建立的脾集落技术是HSC体内测试的经典方法。实际上，受体小鼠体内存在的可移植细胞也是一个连续体，可被分为3个细胞群(Coulombel等，2004)：①短期生存细胞：如Till和McCulloch首先检测到的12d的CFU-S，即移植12d后在受者脾脏中形成混合集落的细胞；②前集落形成单位细胞移植2周后在受体骨髓中能检测到它的存在，并且它在二次移植时具有生成CFU-S的能力，即骨髓再植能力(mar-row repopulating activity，MRA)；③长期造血重建细胞(LTRC)