組織學/造血干細胞和造血細胞

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組織學

血液和血細胞發生
- 骨髓和血細胞發生
  - 骨髓的結構
  - 造血干細胞和造血細胞
  - 血細胞發生過程的形態演變

血細胞發生是造血干細胞經增殖、分化直至成為各種成熟血細胞的過程。造血干細胞（hemoplietic stem cell）是生成各種血細胞的原始細胞，又稱多能干細胞（multipotentialstem cell）。造血干細胞在一定的微環境和某些因素的調節下，增殖分化為各類血細胞的祖細胞，稱造血祖細胞（hemopoieticprogenitor），它也是一種相當原始的具有增殖能力的細胞，但已失去多向分化能力，只能向一個或幾個血細胞系定向增殖分化，故也稱定向干細胞（committed stem cell）。

1．造血干細胞 造血干細胞起源于人胚（受精后第2周末）的卵黃囊血島；當胚體建立循環后，造血干細胞經血流遷入胚肝。第3～6月的胎兒肝是主要的造血器官，含造血干細胞較多，近年應用分離的胎肝造血細胞治療再生障礙性貧血等血液病患者。出生后，造血干細胞主要存在于紅骨髓，約占骨髓有核細胞的0.5％，其次是脾和淋巴結，外周血中也有極少量。關于造血干細胞的形態結構，至今尚無定論，多數學者認為類似小淋巴細胞，直徑7～9μm，胞質內除大量游離核糖體和少量線粒體外，無其他細胞器。

造血干細胞的基本特性是：①有很強潛能，在一定條件下能反復分裂，大量增殖；但在一般生理狀態下，多數細胞處于G₀期靜止狀態。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細胞。③有自我復制能力，即細胞分裂后的子代細胞仍具原有特征，故造血干細胞可終身保持恒定的數量。

造血干細胞學說是60年代初提出的，此后為大量實驗證實，是血細胞發生學領域的重大成就。造血干細胞最初是用小鼠脾集落生成實驗證實的。實驗是將小鼠骨髓細胞懸液輸給受致死量射線照射的同系小鼠，使后者重新獲得造血能力而免于死亡。重建造血的原因是脾內出現許多小結節狀造血灶，稱為脾集落（spleen colony）（圖5-10）。脾集落內含有紅細胞系、粒細胞系、巨核細胞系或三者混合存在。如將脾集落細胞分離后再輸給另外的致死量射線照射的同系小鼠，仍能發生多個脾集落，并重建造血。脾集落生成數與輸入的骨髓細胞數或脾集落細胞數成正比關系，表明骨髓中有一類能重建造血的原始血細胞。為確定一個脾集落的細胞是否起源于同一個原始血細胞，又將移植細胞經照射后出現畸變染色體，以此作為辨認血細胞發生來源的標志。將此種帶標志的細胞輸給受照射的小鼠，結果發現，每個脾集落中的所有細胞均具有這種相同的畸變染色體，表明每個集落的細胞是來自一個原始血細胞。每個脾集落為一個克隆（clone），稱為脾集落生成單位（colony forming unit,CFU-S），它代表一個造血干細胞。近年還發現，造血干細胞中存在不同分化等級的細胞群體，如髓性造血干細胞可分化為紅細胞系、粒細胞巨噬細胞系、巨核細胞系造血祖細胞；淋巴造血干細胞可分化為各種淋巴細胞（彩圖5-11）。

小鼠脾集落實驗

圖5-10 小鼠脾集落實驗

血細胞發生

圖5-11 血細胞發生

人造血干細胞的存在也有一些間接依據。如慢性粒細胞性白血病患者的紅細胞系、粒細胞系和巨核細胞系均具有Ph′畸變染色體，由此推測這三種細胞來自共同的干細胞；又如人骨髓細胞體外培養，出現混合性細胞集落，也表明造血干細胞的存在。

2．造血祖細胞由造血干細胞分化為幾種不同的造血祖細胞，它們進而再分別分化為形態可辨認的各種幼稚血細胞（圖5-11）。造血祖細胞的增殖能力有限，它們依靠造血干細胞的增殖來補充。造血祖細胞可用體外培養的細胞集落法測定。在不同的集落刺激因子（colony stimulating factor,CSF）作用下，可分別出現不同的血細胞集落，目前已確認的造血祖細胞有：①紅細胞系造血祖細胞，必需在紅細胞生成素（erythropoietin,EPO，由腎等產生）作用下才能形成紅細胞集落，又稱紅細胞集落生成單位（CFU-E）。②中性粒細胞－巨噬細胞系造血祖細胞，需在粒細胞生成素（granulopoietin，由巨噬細胞產生）作用下形成該種細胞的集落，又稱粒細胞巨噬細胞系集落生成單位（CFU-GM）。③巨核細胞系造血祖細胞，需在血小板生成素（thrombopoietin）作用下形成巨核細胞集落，又稱巨核細胞系集落生成單位（CFU-M）。其在細胞的造血祖細胞的存在，目前尚無確切實驗結果。