造血干细胞

造血干细胞

一定义

造血干细胞是骨髓中的干细胞，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。也是存在于造血组织中的一群原始多能

干细胞。可分化成各种血细胞，也可转分化成神经元、少突胶质细胞、星形细胞、骨骼肌细

胞、心肌细胞和肝细胞等。

干细胞可以救助很多患有血液病的人们，最常见的就是白血病。虽其配型成功率相对较低，

且费用高昂，但其治疗效果好且捐献造血干细胞对捐献者的身体并无很大伤害。

二特征

人体内所有的血细胞都来自造血干细胞（ｈｅｍａｔｏｐｏｉｅｔｉｃｓｔｅｍｃｅｌｌｓ，ＨＳＣ）的定向分化。ＨＳＣ又称多能干细胞，是存在于造血组织中的一群原始造血细胞，有两个重要特性：

（１）高度的自我更新或自我复制能力；

（２）可定向分化、增殖为不同的血细胞系，并进一步生成血细胞。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。而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。

三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。

四ＨＳＣ的表面标志和定向分化过程

1 ＨＳＣ的表面标志

ＨＳＣ是第一种被认识的组织特异性干细胞，目前主要是通过表面标志来分离纯化ＨＳＣ,

其中有一种方法是用抗体来检测干细胞相关的表面分子ｃ－ｋｉｔ，Ｓｃａ－１，Ｔｈｙ１．１和造血谱系标志如Ｂ２２０，ＣＤ３和Ｍａｃ－１。通过这种方法得到的ＨＳＣ只占所有骨髓细

胞中很小的一部分，其特征是低表达或不表达造血谱系标志ｌｉｎ和Ｔｈｙ１．１，高表达ｃ－

ｋｉｔ和Ｓｃａ－１，即（ｌｉｎｌｏ／－ｃ－ｋｉｔ＋Ｓｃａ－１＋Ｔｈｙ１．１ｌｏ）。这

部分ＨＳＣ可进一步细分为两类：

一类是可以长期保持很强的自我更新能力的ＨＳＴ，表面标志

为Ｔｈｙ１．１ｌｏｌｉｎ－Ｓｃａ－１＋ｃ－ｋｉｔ＋，或用其他方法得到的ＣＤ３４－Ｆｌｔ３－ＬＳＫ和ＣＤ１５０＋ＣＤ２２４－ＣＤ４８－，这部分细胞约占骨髓细胞总数的１／１００００。

另一类为只有短期自我更新能力的ＨＳＴ，这部分干细胞的表面标志为Ｔｈｙ１．１ｌｏｌｉｎｌｏＳｃａ－１＋ｃ－ｋｉｔ＋，或用其他方法得到的ＣＤ３４＋Ｆｌｔ３－ＬＳＫ，约占骨髓细胞总数的１／２０００。

2 定向分化过程

ＬＴ－ＨＳＣ能在体外维持重建造血超过１０周，而ＳＴ－ＨＳＣ在体外造血只能保持大6周左右，然

后分化为多能造血祖细胞（ＭＰＰｓ），ＭＰＰｓ已经丧失了自我更新的能力，但仍保持多向分化能力，可以分化为任何一种终末血细胞。由于ＭＰＰｓ丧失了自我更新的能力，因此从ＳＴ－ＨＳＣ到ＭＰＰ

的分化也被认为是造血系谱限制的开始。

ＭＰＰｓ进一步可分化为淋巴系祖细胞和髓系祖细胞；其中淋巴系祖细胞可分别经过早Ｂ淋巴细胞（Ｐ

ｒｏ－Ｂｃｅｌｌ）、早Ｔ淋巴细胞（Ｐｒｏ－Ｔｃｅｌｌ）和未成熟自然杀伤细胞（Ｐｒｏ－Ｎ

Ｋｃｅｌｌ）最终分化为成熟的Ｂ淋巴细胞（Ｂｃｅｌｌ）、Ｔ淋巴细胞（Ｔｃｅｌｌ）和自然

杀伤细胞（ＮＫｃｅｌｌ）；

而髓系祖细胞可分化为粒系／单核系祖细胞（ＧＭＰ）和巨核系／红系祖细胞（ＭＥＰ）。粒系／单核

系祖细胞可进一步分化为单核巨噬细胞（ｍｏｎｏｃｙｔｅｍａｃｒｏｐｈａｓｅ）和粒细胞（ｇｒ

ａｎｕｌｏｃｙｔｅ），后者又分为嗜酸性粒细胞（ｅｏｓｉｎｏｐｈｉｌ，Ｅ）、嗜碱性粒细胞（ｂ

ａｓｏｐｈｉｌ）和中性粒细胞（ｎｅｕｔｒｏｐｈｉｌｉｃｇｒａｎｕｌｏｃｙｔｅ）。巨核系／红

系祖细胞可继续分化为红系祖细胞和巨核系祖细胞，前者经过有核红细胞、网织红细胞等阶段最终分化

为成熟红细胞（ｅｒｙｔｈｒｏｃｙｔｅ），后者分化为成熟巨核细胞（ｍｅｇａｋａｒｙｏｃｙｔｅ），并可以持续生成血小板（ｐｌａｔｅｌｅｔｓ）。此外，树突状细胞（ｄｅｎｄｒｉｔｉｃｃｅｌｌｓ）可由粒系／单核系祖细胞分化而来，也可由淋巴系祖细胞直接分化生成。

五造血干细胞与造血相关调控信号通路

ＨＳＣ是一类能够自我更新、自我分化的细胞群体。在发育过程中，机体对这两个过程之间的平衡进行

精密调节，一些信号通路在这一调节过程中发挥非常重要的作用。

1Ｗｎｔ信号通路

Ｗｎｔ家族蛋白是一类在多个组织中都有表达的信号分子，可以影响机体发育的多个进程。Ｗｎ

ｔ信号在许多类型的干细胞中对细胞增殖起了关键作用，近来的研究证实Ｗｎｔ还影响干细胞分化，

并且与了对ＨＳＣ的自我更新调控。在胚胎期，Ｗｎｔ蛋白（主要是Ｗｎｔ５Ａ和Ｗｎｔ１０Ｂ）在

胎肝和卵黄囊中都有表达，而造血祖细胞表达Ｗｎｔ１０Ｂ说明Ｗｎｔ蛋白通过自分泌的形式发挥作

用。在含有Ｗｎｔ１、Ｗｎｔ５Ａ或Ｗｎｔ１０Ｂ与干细胞生长因子ｓｔｅｅｌ的培养基中，胎肝来

源的造血祖细胞可以被激活１１倍之多。体外集落形成试验证实，细胞在有Ｗｎｔ蛋白存在时可以保

留未成熟特性。此外，纯化的Ｗｎｔ蛋白和有活性的β－ｃａｔｅｎｉｎ能增强鼠类ＨＳＣ在体外的

自我更新和在体内的造血重建能力。然而，最新的研究表明Ｗｎｔ３ａ缺陷小鼠体内ＨＳＣ数量明显

减少，这些干细胞谱系分化能力未受影响，但自我更新和复制能力严重丧失。这也说明Ｗｎｔ家族蛋

白调控信号通路的复杂性。

2 Ｎｏｔｃｈ信号通路

Ｎｏｔｃｈ基因在很多物种中都有表达，哺乳动物中发现有４个Ｎｏｔｃｈ同源体。Ｎｏｔ