造血干细胞和造血细胞

 

血细胞发生是造血干细胞经增殖、分化直至成为各种成熟血细胞的过程。造血干细胞（hemoplietic stem cell）是生成各种血细胞的原始细胞，又称多能干细胞（multipotential stem cell）。造血干细胞在一定的微环境和某些因素的调节下，增殖分化为各类血细胞的祖细胞，称造血祖细胞（hemopoietic progenitor），它也是一种相当原始的具有增殖能力的细胞，但已失去多向分化能力，只能向一个或几个血细胞系定向增殖分化，故也称定向干细胞（committed stem cell）。

1．造血干细胞 造血干细胞起源于人胚（受精后第2周末）的卵黄囊血岛；当胚体建立循环后，造血干细胞经血流迁入胚肝。第3～6月的胎儿肝是主要的造血器官，含造血干细胞较多，近年应用分离的胎肝造血细胞治疗再生障碍性 贫血 等血液病患者。出生后，造血干细胞主要存在于红骨髓，约占骨髓有核细胞的0.5％，其次是脾和淋巴结，外周血中也有极少量。关于造血干细胞的形态结构，至今尚无定论，多数学者认为类似小淋巴细胞，直径7～9μm，胞质内除大量游离核糖体和少量线粒体外，无其他细胞器。

造血干细胞的基本特性是：①有很强潜能，在一定条件下能反复分裂，大量增殖；但在一般生理状态下，多数细胞处于G ₀ 期静止状态。②有多向分化能力，在一些因素的作用下能分化形成不同的祖细胞。③有自我复制能力，即细胞分裂后的子代细胞仍具原有特征，故造血干细胞可终身保持恒定的数量。

造血干细胞学说是60年代初提出的，此后为大量实验证实，是血细胞发生学领域的重大成就。造血干细胞最初是用小鼠脾集落生成实验证实的。实验是将小鼠骨髓细胞悬液输给受致死量射线照射的同系小鼠，使后者重新获得造血能力而免于死亡。重建造血的原因是脾内出现许多小结节状造血灶，称为脾集落（spleen colony）（图5－10）。脾集落内含有红细胞系、粒细胞系、巨核细胞系或三者混合存在。如将脾集落细胞分离后再输给另外的致死量射线照射的同系小鼠，仍能发生多个脾集落，并重建造血。脾集落生成数与输入的骨髓细胞数或脾集落细胞数成正比关系，表明骨髓中有一类能重建造血的原始血细胞。为确定一个脾集落的细胞是否起源于同一个原始血细胞，又将移植细胞经照射后出现畸变染色体，以此作为辨认血细胞发生来源的标志。将此种带标志的细胞输给受照射的小鼠，结果发现，每个脾集落中的所有细胞均具有这种相同的畸变染色体，表明每个集落的细胞是来自一个原始血细胞。每个脾集落为一个克隆（clone），称为脾集落生成单位（colony forming unit,CFU-S），它代表一个造血干细胞。近年还发现，造血干细胞中存在不同分化等级的细胞群体，如髓性造血干细胞可分化为红细胞系、粒细胞巨噬细胞系、巨核细胞系造血祖细胞；淋巴造血干细胞可分化为各种淋巴细胞（彩图5－11）。

图5-10 小鼠脾集落实验

图5-11 血细胞发生

人造血干细胞的存在也有一些间接依据。如慢性粒细胞性 白血病 患者的红细胞系、粒细胞系和巨核细胞系均具有Ph′畸变染色体，由此推测这三种细胞来自共同的干细胞；又如人骨髓细胞体外培养，出现混合性细胞集落，也表明造血干细胞的存在。

2．造血祖细胞 由造血干细胞分化为几种不同的造血祖细胞，它们进而再分别分化为形态可辨认的各种幼稚血细胞（图5－11）。造血祖细胞的增殖能力有限，它们依靠造血干细胞的增殖来补充。造血祖细胞可用体外培养的细胞集落法测定。在不同的集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）作用下，可分别出现不同的血细胞集落，目前已确认的造血祖细胞有：①红细胞系造血祖细胞，必需在红细胞生成素（erythropoietin,EPO，由肾等产生）作用下才能形成红细胞集落，又称红细胞集落生成单位（CFU-E）。②中性粒细胞－巨噬细胞系造血祖细胞，需在粒细胞生成素（granulopoietin，由巨噬细胞产生）作用下形成该种细胞的集落，又称粒细胞巨噬细胞系集落生成单位（CFU-GM）。③巨核细胞系造血祖细胞，需在血小板生成素（thrombopoietin）作用下形成巨核细胞集落，又称巨核细胞系集落生成单位（CFU-M）。其在细胞的造血祖细胞的存在，目前尚无确切实验结果。