造血干细胞发生学研究——Ⅰ.人胚肝造血干细胞

人卵黄囊的血管内造血已被细致地观察过。卵黄囊的造血停止,肝成为主要的造血器官。肝造血持续到胎生7个月为止。Fukuda,T.在电镜观察中看到了肝造血中出现未分化的单个核细胞,提出预期的干细胞(presumptive stem cell)一词。近来有人对人胚造血提出卵黄囊、肝及骨等组织的造血三阶段。国内进行了胚肝扩散盒培养细胞的电镜观察,开展了各种因素对造血干细胞的调控研究。迄今为止对造血干细胞的发生学尚乏定     

小鼠胚胎干细胞来源的HPP-CFC体外和体内造血活性分析

小鼠的造血系统起源于胚胎发育7d的卵黄囊胚外中胚层,研究表明胚胎干细胞（Embryonic stem cells, ES cells）体外分化模型能够模拟卵黄囊造血的发生过程;此外,诱导ES细胞体外定向造血细胞分化对于建立治疗性克隆以治愈多种血液病具有重要的研究和应用价值。高增殖潜能集落形成细胞（High proliferative potential colonyforming cells, HPPCFC）是体外培养的最原始的多潜能造血前体细胞之一。本研究发现：小鼠ES细胞在体外分化5～14d形成的拟胚体中含有HPP-CFC。其再生潜能与胚胎期9d的卵黄囊来源的HPP-CFC相似,与骨髓来源则不同。RT-PCR分析表明：ES细胞来源的HPP-CFC表达与造血干细胞增殖相关的特异性转录因子和多种造血生长因子受体。但分化12d的拟胚体细胞和HPP-CFC集落细胞移植受致死剂量照射的小鼠不能产生典型的脾结节。因此,ES细胞来源的HPP-CFC在体外和体内造血活性的差异值得更深入地研究。     

造血微环境细胞组成及功能的研究进展

造血微环境是造血干细胞(HSCs)居住的场所,对于维持HSCs自我更新、分化与稳态有着重要的调控作用。伴随着胚胎发育,造血主要分为卵黄囊造血、主动脉-性腺-中肾造血、胎肝造血及骨髓造血4个时期,因而研究造血发育时期的微环境对体外HSCs的扩增及诱导分化有着重要的指导意义。现对4个造血时期的造血微环境细胞组成及功能进行综述,阐明不同时期造血微环境调控作用的异同,为实现HSCs在体外的扩增与分化打下基础。     

IL-3在造血干细胞增殖分化调控中的信号转导

IL-3又称多克隆集落刺激因子（Multi-CSF）,是造血干细胞增殖分化的正性调节因子。它通过与靶细胞表面的受体结合传递生长、分化信号,调控造血干细胞生存、增殖及向各系血细胞分化、成熟。本文就IL-3在造血干细胞增殖分化调控中的有关信号转导作一综述。     

人卵黄囊造血的探讨

采用卵黄囊组织切片、涂片的形态学、细胞化学染色、造血干/祖细胞体外培养及CD_(34)单克隆抗体免疫荧光检测等方法研究表明:人卵黄囊中存在造血岛,造血岛内由于造血微环境的特点致使此期造血主要向红系分化。血岛中检测出CD_(34)~ 细胞,比例高于胎肝及成人骨髓,干/祖细胞于体外培养形成红系集落。结论:人胚胎期造血源于卵黄囊。     

骨髓内皮细胞来源的可溶性因子调节造血系、内皮系及胚胎干细胞的分化和增殖(英文)

本研究室建立了一支骨髓内皮细胞(bone marrow endothelial cell,BMEC)株。本文综述了这一内皮细胞株细胞的条件培养液(bone marrow endothelial cell-conditioned medium,BMEC-CM)对造血系、内皮系及胚胎干细胞的分化增殖的作用。(1)BMEC-CM促进造血系细胞的分化和增殖;(2)BMEC-CM促进内皮系细胞的分化和增殖;(3)BMEC-CM诱导造血干/祖细胞向内皮系细胞分化;(4)BMEC-CM诱导胚胎干细胞分化为造血细胞和内皮细胞。以上研究成果提示,骨髓内皮细胞分泌可溶性因子支持造血系及内皮系细胞的分化与增殖,促进造血系细胞向内皮系细胞的横向分化,诱导胚胎干细胞分化为造血细胞和内皮细胞。本文进一步阐述了造血系与内皮系之间的密切关系,对缺血性疾病及肿瘤疾病提供有效治疗策略。     

豚鼠骨髓细胞在小鼠体内的增殖特性

哺乳动物和人的造血干细胞能促进受致死剂量照射的或造血障碍的机体恢复造血功能。关于造血干细胞增殖与分化的问题,许多学者进行了大量实验,积累了丰富的资料。骨     

中华鳖造血和免疫器官的个体发育

采用常规孵化的中华鳖胚胎为材料,对不同发育时期造血和免疫器官进行了组织学研究,描述了卵黄囊、胸腺、肝、脾、肾以及骨髓的形态结构变化。发现胚胎期首先出现的造血器官是卵黄囊。此后,卵黄囊的造血干细胞出现在胚体的血循环中,造血功能相继在胚胎胸腺、肝、脾、骨髓(可能还包括肾)中产生。胸腺是中华鳖免疫系统发育的第一个淋巴器官,来自卵黄囊的干细胞在此先分化成小淋巴细胞,然后再迁移至脾脏。脾脏发育中首先出现各发育阶段的红细胞、嗜酸性的细胞和少量粒细胞,淋巴细胞出现较晚,未发现淋巴小结。在胚胎期肝脏发育过程中可见不同发育时期的红细胞和嗜酸性的细胞。在肾的发育过程中,尚可观察到嗜酸性的细胞和类似头肾组织的细胞团。直至出壳前,骨髓内方可见各发育阶段的各系细胞[动物学报49(2)：238—247,2003]。     

多能造血干细胞的表面抗原

多能造血干细胞表面存在四类抗原,即小鼠脑相关抗原、与淋巴细胞共有的抗原、组织相容性抗原以及其它一些抗原。本文简要介绍了这些抗原对多能造血干细胞分群以及对调节造血干细胞增殖、分化过程的作用。     

小鼠骨髓细胞体外液体培养

自六十年代初相继出现了体外研究血细胞的脾结节生成的实验技术、骨髓细胞体外琼脂培养等技术,大大促进了对造血干细胞的增殖和分化特性的研究,并为实验血液学提供了重要手段。但在这些培养系统中血细胞增生只能维持几天,而且多向性干细胞很快就消失了。七十年代初,国外开始发展了骨髓细胞体外液体培养法,能在体外条件下较长时间地保持造血干细胞的增殖、分化能力,为研究造血干细胞增殖、分化过程中的各种调控因素提供了一个有用的手段,这对解决临床治疗和寻找病因等问题也具有重大的实际意义。我们参照了T.M.Dexter等的方法,根据我们实验室现有的条件及设备在1979年初也开始建立了这种培养方法。     

TGF-β/Smad通路对造血干细胞的调控作用

造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)是典型的成体干细胞,造血系统的稳定依靠造血干细胞正确的自我更新、增殖和分化。TGF-β超家族包括TGF-β、骨生成蛋白(BMP)和激活素,可通过Smad蛋白对造血干细胞进行调节。TGF-β/Smad通路可通过降低CDK4的表达、增加p21蛋白表达和改变p27分布,将造血干细胞阻断于G1期;通过上调CD34表达,抑制造血干细胞的分化。但也有不同的观点,认为TGF-β对HSCs的调节与Smads无关,TGF-β并非通过调控p21和p27抑制HSCs的增殖,TGF-β/Smad通路对维持HSCs静止状态无关。     

胚胎干细胞体外分化为造血干细胞

造血干细胞移植已成为治疗白血病、再生障碍性贫血、重症免疫缺陷征、地中海贫血、急性放射病、某些恶性实体瘤和淋巴瘤等造血及免疫系统功能障碍性疾病的成熟技术和重要手段,另外这一技术还被尝试用于治疗艾滋病,已取得积极的效果。但是由于移植需要配型相同的供体,并且过程复杂,使得造血干细胞移植因缺少配型相同的供体来源以及费用昂贵而不能被广泛应用。胚胎干细胞是一种能够在体外保持未分化状态并且能进行无限增殖的细胞,在适合条件下能够分化为体内各种类型的细胞,研究胚胎干细胞分化为造血干细胞,不仅可作为研究动物的早期造血发生的模型,而且可以增加造血干细胞的来源,还可以通过基因剔除、治疗性克隆等方法来解决移植排斥的问题,从而为造血干细胞移植的发展扫除了障碍,因此有着重要的研究价值和应用前景。现对胚胎干细胞体外分化为造血干细胞的诱导方法,诱导过程中的调控机制,并对胚胎干细胞分化为造血干细胞的存在问题和发展前景进行讨论。     

CD34^—造血干细胞研究进展

新近研究发现,在小鼠和人体内存在一类CD34抗原阴性的造血干细胞,它们以其更广泛的增殖和分化潜能,向临床造血干细胞移植提出了新的挑战和选择,也引起了人们的关注,本文对CD34^-造血干细胞目前的研究进展加以阐述。     

IL-33转基因小鼠骨髓造血干／祖细胞向髓系细胞分化的能力增强

目的：利用IL-33转基因小鼠研究IL-33对造血干/祖细胞的增殖和分化影响。方法利用流式细胞仪分析IL-33转基因小鼠及同窝野生对照小鼠的外周血、脾脏、骨髓细胞的免疫表型及造血干细胞分化不同阶段细胞的数量变化;利用体外成克隆实验和细胞周期分析研究IL-33对于造血干细胞增殖能力的影响。结果与野生型小鼠相比,IL-33转基因小鼠B细胞和T细胞在外周血中都明显降低,粒细胞在外周血和骨髓中都有明显增加;IL-33转基因小鼠的骨髓造血干细胞和多能祖细胞数量减少,共同淋系祖细胞数量减少,共同髓系祖细胞和粒单系祖细胞数量增加;IL-33转基因小鼠的造血干细胞处于S-G2-M的细胞增多;体外单克隆实验发现IL-33转基因小鼠造血干细胞形成的集落数增加。结论 IL-33转基因小鼠造血干细胞增殖能力增强,更易向髓系细胞分化。     

生长因子对骨髓间充质干细胞增殖、分化的影响

骨髓间充质干细胞(bone mesenchymal stemcell,BMSC)是骨髓基质细胞的重要组成部分,由于其不但能与其他细胞一起支持造血干细胞造血,而且还具有较强的增殖功能及多向分化潜能,在一定诱导因素下可定向分化成骨细胞、软骨细胞和脂肪细胞等,近年来已成为生物学和医学的研究热点。本文简要介绍了不同生长因子如血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子-β等对BMSC增殖、分化的影响。     

Wnt信号通路调控造血干细胞自我更新的研究进展

造血干细胞是一类具有自我更新能力和分化成所有种类血细胞能力的多潜能干细胞,该类群细胞来源于中胚层细胞,最终定植于骨髓中。造血干细胞的增殖分化由多个信号通路精细调控,其中,Wnt信号通路在调控其自我更新的过程中具有重要作用。该文综述了多年来关于Wnt信号通路在脊椎动物(小鼠)造血干细胞自我更新中的研究,有助于了解Wnt信号通路的作用机制,也有望为改善体外增殖造血干细胞的效果提供理论支持。     

简讯

Blood杂志发表健康所最新研究成果palladin是一个伴随着NB4细胞在全反式维甲酸诱导下分化过程而表达上调的基因。几年前由健康科学研究所王铸钢研究员领导的遗传工程实验室构建了palladin缺失的小鼠模型,发现palladin的缺失导致小鼠胚胎致死同时伴有脑部神经管和腹壁的闭合障碍。最近该研究组的最新研究表明palladin缺失的小鼠胚胎在死亡之前有严重的贫血表型。这种贫血主要表现在,来源于胚胎肝脏的终末红细胞数量明显减少而来自卵黄囊的原始红细胞数量没有变化。胚胎肝脏是胚胎终末红系造血的第一个器官。成红细胞的凋亡增加以及分化部分受阻可能是造成palladin缺失后胚胎肝脏终末红系造血障碍的原因。可是体外的克隆形成实验以及造血干细胞移植实验均表明palladin缺失并没有影响造血干细胞在体外的分化增殖能力,这也提示palladin缺失后终末红系造血障碍的原因在于造血微环境的破坏。胚胎肝脏的透射电镜观察以及体外的成红细胞岛形成实验均表明palladin缺失后成红细胞岛的形成受到破坏。进一步的体外成红细胞岛重建试验表明palladin缺失的巨噬细胞在粘附成红细胞形成成红细胞岛过程中存在自身的缺陷。这些试验结果表明palladin通过调控巨噬细胞对成红细胞的粘附而调节了对成红细胞分化发育至关重要的造血微环境。     

Flt3配基的生物学特性研究进展

Ｆｌｔ３配基（ＦＬ）是一种新近发现的、能够刺激早期造血的细胞因子。该因子通过与造血干细胞表面酪氨酸激酶受体３（Ｆｌｔ３）结合,刺激造血干细胞的增殖和分化,增加淋巴细胞、树突状细胞（ＤＣ）、自然杀伤（ＮＫ）细胞及体外长期培养的干细胞等的数量。若与其它造血细胞因子合用,ＦＬ的作用可以得到明显加强。最近的研究还发现,ＦＬ通过促进体内ＤＣ、ＮＫ细胞、细胞毒Ｔ细胞（ＣＴＬ）的增殖、分化和成熟,发挥抗肿瘤作用     

白细胞介素3(IL-3)的实验研究

IL-3是一种生物学活性广泛的淋巴因子,主要功能是刺激造血干细胞的分化、增殖以及促进肥大细胞的分化、增殖等。它有可能应用于临床血液病、放射病等疾病的诊断和治疗。     

Notch信号通路对成体干细胞分化的影响

干细胞是一类具有多种分化潜能的细胞,在不同的环境条件下,可以分化成需要的其他功能性细胞。干细胞的增殖和分化对人体起着关键作用,无论是正常新陈代谢还是再生医学治疗都离不开干细胞。干细胞按所处的发育阶段,可以分为胚胎干细胞、成体干细胞,干细胞的增殖、分化受到多条信号通路的调控。本文主要讨论Notch信号通路对不同种类的成体干细胞,包括造血干细胞、间充质干细胞、肿瘤干细胞等的分化影响,展望干细胞在医学应用中的前途,对再生医学的研究和应用具有一定的参考作用。