基于单细胞转录组分析的造血微环境研究进展

成体造血干细胞(hematopoietic stem cell,HSC)是一类主要定居于骨髓,具有自我更新和多向分化潜能的成体干细胞。HSC能够源源不断地产生各谱系成熟血细胞以维持造血系统的动态平衡。HSC功能特性的维持不仅依赖细胞本身的内在调控,还受到其所处的造血微环境或造血龛(hematopoietic microenvironment or hematopoietic niche)中多种成分的影响,因此研究造血微环境对揭示稳态造血调控、HSC体外扩增以及血液系统疾病的发生和发展等具有重要意义。以往研究利用体内成像技术和细胞特异的基因敲除技术,发现了造血微环境中多种细胞、细胞因子以及细胞外基质等成分。但作为一个复杂的三维系统,造血微环境的细胞组成、空间区域划分以及在正常造血维持及应激条件下的作用目前仍有争议。近年来,单细胞组学技术的迅速发展为阐明造血微环境的细胞和分子的异质性提供了新方法,为造血微环境的研究翻开了新的篇章。该文就单细胞转录组测序技术在骨髓微环境研究领域的最新进展进行综述。     

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。     

骨髓微环境对造血干细胞静息的调节机制

自我更新、多向分化和静息状态是造血干细胞的重要特征,其中静息状态的维持是维持造血干细胞数量及造血干细胞池稳定的重要机制。骨髓微环境是造血干细胞定居的场所,是维持造血干细胞静息必要的土壤,尤其是成骨细胞微环境可通过多种跨膜分子信号通路、黏附分子等调节造血干细胞的静息。造血干细胞静息关系到造血干细胞自我更新的平衡,其失衡与白血病的发生及白血病干细胞的干性维持相关。该文通过总结近几年最新研究进展并结合作者实验室的研究成果,对介导骨髓微环境调节造血干细胞静息的主要分子机制作一综述。     

稳态及衰老情况下骨髓微环境对造血干细胞的调控作用

稳态下,骨髓微环境(bone marrow microenvironment)被证实能通过多种信号通路和细胞因子调控造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)的自我更新、增殖、分化和迁移能力以维持造血系统的稳定.在衰老过程中,HSCs功能受损会导致造血系统功能的退化以及年龄相关的免疫应答的...     

Exonuclease-1缺失延缓端粒酶缺失小鼠造血微环境的衰老

目的研究Exo-1对端粒酶缺失小鼠造血微环境衰老的影响。方法以端粒酶基因敲除小鼠（Terc-/-）和Exo-1基因敲除小鼠（Exo-1-/-）杂交,并进一步互交产生第三代端粒酶基因敲除小鼠（G3Terc-/-）以及第三代Terc和Exo-1双基因敲除小鼠（G3Terc-/-Exo-1-/-）。以CD45.1野生型小鼠的骨髓细胞为供体,以2月龄G3Terc-/-或G3Terc-/-Exo-1-/-小鼠为受体,进行骨髓移植。在受体小鼠9月龄时,取骨髓、脾脏、胸腺、外周血等组织器官的细胞进行流式分析,研究G3Terc-/-和G3Terc-/-Exo-1-/-受体小鼠中的野生型供体来源的造血干细胞的发育分化。结果同G3Terc-/-小鼠相比,G3Terc-/-Exo-1-/-双基因敲除受体小鼠骨髓中野生型供体来源的B220＋细胞比例升高,前体B细胞的比例也明显升高;脾脏B220＋细胞的比例明显升高;胸腺发育正常;外周血中B220＋细胞比例升高。结论 Exo-1缺失延缓了端粒酶基因敲除小鼠造血系统微环境的衰老,从而逆转了端粒功能障碍引起的骨髓造血干细胞发育分化异常。     

骨髓造血干细胞微环境

近来成体干细胞的研究进展为许多重大疾病的治疗带来了新的希望.造血干细胞 (hematopoietic stem cells, HSCs)是迄今认识到的最为典型的成体干细胞, 骨髓是干细胞研究的主要组织, 许多成体干细胞的概念及其基本特征源于对骨髓中造血干细胞的研究.近年来的重要进展之一是微环境对HSCs的调节功能, 干细胞微环境有准确的解剖学定位, 也是一个生理功能的基本单位, 整合介导机体对干细胞需求的反应信号, 从而调节干细胞的数量和命运.在病理条件下, 微环境仍然调节干细胞的功能, 因此对造血微环境的认识已成为干细胞研究的中心内容.现对骨髓造血干细胞微环境的组成、信号及修饰的研究进展进行综述, 为深入研究干细胞微环境的结构和功能提供背景资料.     

Wnt信号通路在造血干细胞自我更新和扩增中的作用

Wnt信号分子是一类在无脊椎与脊椎动物的多种组织中广泛表达且进化上高度保守的信号刺激因子,由于它们在生长、发育、代谢和干细胞调节等多种生物学过程中的重要生物学功能而被广泛重视。根据其激活的信号通路不同,Wnt分子可分为经典和非经典两类。经典类和非经典类Wnt分子分别通过激活β-catenin、Ca2+及JNK信号通路而发挥作用。近年来的研究显示,经典和非经典Wnt信号通路均在造血干细胞的自我更新和功能维持的调控中发挥关键作用。该文通过对经典和非经典Wnt信号通路的分子调控机理的探讨,对近年来有关Wnt信号通路在HSC自我更新调控中的研究进展进行了综述,对Wnt信号通路与造血微环境中其他信号通路在造血发生、维持和重建中的关系进行了讨论。     

骨髓脂肪细胞对机体造血调控作用的研究进展

骨髓腔是造血发生的场所,骨髓脂肪细胞(bone marrow adipocytes,BMAds)驻留在骨髓中,构成了骨髓腔中最大的细胞群体并与造血细胞密切接触。BMAds与成骨细胞共同起源于骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)。骨髓脂肪对骨骼健康的重要性早已被认识,但其在造血调节中的复杂作用直到最近才受到关注。不同的研究团队报道的骨髓脂肪对造血的作用常常相互矛盾。阐明骨髓脂肪在不同条件下和造血系统之间的相互作用以及其调节机制有利于进一步了解骨髓微环境与造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)之间的关系,并可能为未来治疗造血相关疾病揭示新的靶点。该文将对BMAds在造血调控作用中的最新进展作一综述。     

红系造血微环境-成红细胞血岛

成红细胞血岛(erythroblastic islands)是红系祖细胞增殖、分化以及排核的微环境,是由不同分化阶段的红细胞围绕一个中心巨噬细胞组成的。成红细胞血岛在红细胞正常分化以及在多种疾病中,如贫血、炎症等,均起着重要的作用。因此,研究成红细胞血岛,对于阐明稳态及应激状态下红细胞发生的调控机理是非常必要的,而且,在体外构建红细胞分化的微环境具有潜在的应用价值,这需要对红系造血微环境的组成与调节有深入的认识。本文综述了该领域的研究进展。     

成体骨髓造血的神经调控

造血干细胞可以重建整个血液和免疫系统,其自我更新和分化等功能的维持受内源微环境和外源信号的调控.神经调节作为调节机体稳态的三大体系之一,对成体造血干细胞和骨髓微环境的调控发挥重要作用.该文结合目前国内外已有的研究成果,对神经系统在造血干细胞功能调控和造血稳态维持中的作用进行综述.     

在不稳定和相对稳定培养体系中CFU-S生长的动力学观察

利用 Dexter 培养方法,我们在体外对小鼠胎肝进行了长期液体培养。根据换液后悬液细胞总数的不同,建立了不稳定和相对稳定两个培养体系,并利用12d 脾结节检测和单个脾结节转移技术,观察了体系中悬液细胞总数,CFU-S 数及其自我更新的动态变化。表明在不稳定培养体系中,悬液细胞总数和 CFU-S 数增长较快,但由于每周换液时悬液细胞的丢失,可能使体系长时间处于应激状态,其自我更新力衰减也较快。而在相对稳定体系中,由于换液时其悬液细胞的再次种入,使总数保持相对恒定,CFU-S 数的变化比较平缓,其自我更新力的衰减也相对缓慢。提示在造血细胞体外液体培养体系中存在着一种生理性反馈调节活动,但其机理有待进一步研究。     

小鼠造血干细胞增殖与分化性能的研究

本文选择Ｙ染色体特异的性别决定基因作为新的细胞遗传标志,采用ＰＣＲ技术研究了小鼠造血干细胞的增殖与分化性能。将雄鼠骨髓细胞输注给经致死剂量射线照射的雌性受体小鼠、ＰＣＲ测试结果表明,所有ＣＦＵ－Ｓ均为供体起源。供体来源的ＣＦＵ－Ｓ在其输入体内后,可通过增殖,分化形成各系造血细胞,但ＣＦＵ－Ｓ中的纤维母细胞和ＣＦＵ－Ｓ重建造血后受体小鼠骨髓中的纤维母细胞均为受体起源。由此可见,小鼠骨髓中的ＣＦＣ－Ｓ     

小鼠造血干细胞增殖和分化的分子生物学证据

本文采用Ｙ染色体特异的性别决定基因（Ｓｒｙ）作为新的细胞遗传标志,通过ＰＣＲ技术来追踪观察造血干细胞的增殖与分化性能。该方法具有简便、灵敏和特异等优点。雌性受体小鼠输注雄鼠骨髓细胞和１３天脾结节（ＣＦＵ－Ｓ１３）细胞后,Ｓｒｙ ＰＣＲ测试受体小鼠的ＣＦＵ－Ｓ结果表明,它们均为供体来源的ＸＹ细胞。用Ｓｒｙ ＰＣＲ骨髓细胞和骨髓中脾结节生成细胞（ＣＰＵ－Ｓ）的长期重建造血能力,结果表明,在存活雌性小鼠     

组胺H2受体拮抗剂对骨髓造血重建的影响

用组胺H_2受体拮抗剂(甲氰咪胍或呋喃硝胺)处理正常和亚致死量γ-射线照射小鼠,探讨正常体内造血和再生骨髓中造血重建与组胺受体的关系。发现非毒性剂量的甲氰咪胍对正常小鼠骨髓多能造血干细胞(CFU-s)无抑制作用,但可抑制小鼠体内粒单系祖细胞(CFU-GM)的生长和亚致死量照射后CFU-s产率的恢复。组胺可能与骨髓的再生有关,组胺H_2受体拮抗剂可抑制骨髓的造血重建。     

肠道菌群调节对慢性胰腺炎腹泻的影响

目的：研究调整肠道菌群对慢性胰腺炎腹泻的影响。方法：采用治疗组与对照组相比较方法。结果;对52例慢性胰腺炎腹泻的患者在常规应用多酶片基础上加用丽珠肠乐,总有效率达93.33%。结论：慢性胰腺炎腹泻有菌群失调因素。     

激光辐照蓖麻蚕的效应探讨

本文采用不同激光波长和不同形式的激光照射蓖麻蚕蚕卵,观察蚕卵的孵化率;蚕血液的酯酶同工酶、血清蛋白、染色体等在激光照射前后的变异情况。     

氨甲酰胆碱和Impromidine对CFU—S细胞周期的影响

正常情况下处于S期的CFU-S比例低于10％。氨甲酰胆碱(Cach 10~(-13)—10~(-9)mol/L)和Impromidine(Impro 10~(-9)—10~(-4)mol/L)在体外与小鼠骨髓细胞短时培育后,增加了CFU-S对细胞毒剂羟基脲的敏感性。反应最大时,9d和13dCFU-S的减少率分别是32.8和60.6％(Cach)以及38.4和49.5％(Impro)。这种效应可分别被胆碱能N受体阻断剂筒箭毒(10~(-6)mol/L)和组胺H_2受体阻断剂甲氰咪呱(10~(-6)mol/L)所阻断,表明9d和13d CFU-S表面胆碱能N受体和组胺H_2受体的密度或活性存在差别,再次证实了CFU-S是一个不均一的细胞群。     

高三尖杉酯碱对HL_(60)细胞诱导分化与对细胞膜通道影响相互关系的研究

本实验显示,高三尖杉酯碱能使人白血病HL_(50)细胞诱导分化。随着药物浓度的增加。细胞诱导分化率亦明显增加。高三尖杉酯破能抑制细胞膜Na~ ,K~ ATP酶活性(IG_(50)值为156±27μm),并能增加胸腺嘧啶核苷([~3H]TdR)进入细胞。这些均可能是高三尖杉酯碱产生诱导分化的途径。     

代谢调节剂对紫杉醇及其相关化合物生物合成的影响

在诱导子添加的基础上研究了氯化氯代胆碱（CCC）和肉桂酸（CA）的浓度和时间因互对红豆杉悬浮培养细胞活力、三尖杉宁碱（Cephlomannine）和紫杉醇（Taxol）生物合成的影响,并进一步探讨了两者与前体的协同作用。实验表明：（1）氯化氯代胆碱、内桂酸对 细胞活力的影响均为：延滞期＞稳定期＞对数期;（2）d18加入氯化氯代胆碱10mg/L,肉桂酸20mg／L可使紫杉醇含量分别提高10,14倍;d18加入乞肥乞采抻填20mg/L可使三尖杉宁碱含量提高2倍,d12加入肉桂酸20mg/L可提高10倍;（3）40mg/L氯化氯代胆碱,20mg/L肉桂酸,5mg／L苯异丝氨酸,40mg/L甲瓦龙酸（MVA）内酯对提高紫杉醇产量较优;而10mg/L氯化氯代胆碱,20mg/L肉桂酸,10mg/L苯异丝氨酸,20mg/L 龙酸（MVA）内酯对三尖杉宁碱合成剂。     

酵母金属硫蛋白对酵母和小鼠抗γ射线损伤的作用

酿酒酵母BD101菌株的金属硫蛋白能清除羟基自由基。含金属硫蛋白的酵母菌有拮抗60Coγ射线的作用。用计数血液中血小板（PLT）、白细胞（WBC）变化来研究酵母Cu－MT在小鼠γ射线损伤中的作用。结果表明,该菌Cu－MT对PLT降低的改善和回升有作用。但未观察到其对WBC总数变化的影响。提示酿酒酵母Cu－MT在临床放射病治疗和放疗后抗出血方面有良好的应用前景。