血液血管干细胞..docVIP

PAGE  PAGE 10 造血和血管共同的祖细胞血液血管干细胞 自从1998年第一次从内细胞团分离到人的胚胎干细胞，基于早期的小鼠胚胎干细胞可以分化为几乎所有三个胚层的细胞的研究，胚胎干细胞的全能性使人们很快认识到胚胎干细胞在再生医学中的潜在应用价值。人们相信干细胞的研究将带来临床治疗各种疾病的革命，如心血管疾病、神经退行性疾病，糖尿病及癌症等。但是，由于存在伦理上的问题，人们开始将方向转为从成体寻找并研究干细胞。目前对成体干细胞的研究和应用取得了可喜的成果，组织器官的成体干细胞不仅对其所在的组织器官有重建和修复功能，而且还能分化为其他组织器官的细胞，我们实验室在成体干细胞可塑性方面也做了许多有意义的工作。因此，对成体干细胞的深入研究必将对再生医学提供了巨大的应用价值。 干细胞的概念 干细胞被认为是具有自我更新、多向分化潜能和增殖特性的细胞。从受精卵开始进行了两次分裂后的细胞具有全能性（totipotent），可以形成胚胎和胎盘的滋养层细胞。随后，逐渐发育成的内细胞团，可以分化为几乎来自三个胚层的所有细胞，被认为是多系分化潜能的干细胞（pluripotent stem cells）,但不能形成胚胎，因为其不能形成胎盘和支持组织。而胚胎干细胞即被认为具有多系分化潜能的干细胞。大部分组织器官的干细胞是多能干细胞（multipotential stem cells），其可以分化为本组织固有的细胞系。大部分组织器官的干细胞是多能干细胞（multipotential stem cells），其可以分化为本组织固有的细胞系。如小肠干细胞可以分化为小肠所有四种细胞。而神经干细胞可以分化为三种神经细胞被定义为tripotential stem cells。有双向分化潜能的干细胞称为bipotential stem cells, 如血液血管干细胞（hemangioblast）。细胞只产生一种特异的细胞的干细胞被称为unipotential stem cells, 如表皮干细胞和肝脏干细胞，分别只产生角化的鳞状上皮细胞和肝细胞，虽然对此存在争议，有人称这种特性的细胞为定向的祖细胞(committed progenitors)，但此类细胞的确具有较大的 克隆潜能，也仍被认为是干细胞(1)。以下主要介绍胚胎和成体内的双向分化潜能??干细胞————血液血管干细胞。 胚胎发育过程中的血液血管干细胞 内皮细胞是胚胎发育中最早出现的细胞，内皮和造血细胞都起源于中胚层。在一百多年前，人们就假内皮细胞和造血细胞可能起源于共同的祖细胞。现在，已经普遍接受把造血和内皮细胞起源于共同的祖细胞定义为血液血管干细胞（Hemangioblast）。这主要由于在胚胎内外不同位点造血细胞和内皮细胞的发育密切相关。在胚胎发育过程中，中胚层细胞迁移到卵黄囊并形成细胞聚集，即血液血管干细胞簇，继而内皮细胞和造血细胞同时产生，从而导致血岛（blood island）的发育，内皮细胞在外，而造血细胞在内，在每个血岛相互融合形成第一个胚胎外的血管网(2,3)。卵黄囊内发育的造血细胞是大的有核的原始的红系祖细胞。在形成原始红系祖细胞后的1天，也检测到具有多系潜能的造血祖细胞的特征，提示卵黄囊的血岛有造血干细胞(HSC)特征。但是在胎肝造血形成之前，没有明确的造血细胞分化发生(4,5)。卵黄囊起源的HSC是不成熟的HSC, 当将卵黄囊的细胞注射到放射线照射的成体受者，不能显示成体重建造血的能力(6)。而约9天的卵黄囊含有的造血细胞却能使放射线照射的新生受者重建造血。说明在其他部位还存在造血干细胞起源（7）。 目前的研究表明在胚胎内，HSC起源的最早位点在P-Sp/AGM区（para-aortic-splanchnopleure/ aorta-gonad-mesonephros主动脉旁脏壁层/主动脉性腺中肾区）。E8天的胚胎P-Sp区最早形成的组织是成对的背主动脉(8)，E9天融合为一条背主动脉并通过卵黄动脉与卵黄囊的血管网连接，脐动脉将背主动脉和胎盘连接（9）。而当分离的E8.5-9天的胚胎P-Sp/AGM 移植到免疫缺陷SCID鼠可以检测到IgM 和B细胞，体外培养P-Sp/AGM区可以产生粒系和淋巴系细胞。最后，P-Pp/AGM区含有CFU-S(spleen colony formation cells)，来自E10的胚胎AGM区含有长期重建的HSC (10)。进一步研究表明在AGM区的主动脉检测到成体长期重建的造血干细胞(11)。来自鸡、小鼠和人胚胎背主动脉的腹侧壁都检测到造血细胞簇（12）。而胚胎发育的后期，一些主要动脉像卵黄动脉、脐动脉都与造血细胞的产生有关，HSC被认为是从这些血管的内皮细胞产生出来的。Jaffredo (13)研究显示在鸡胚背主动脉CD45+VE