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造血干细胞的自我更新与自我维持

造血干细胞   造血
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干细胞是祖细胞的来源。干细胞在体内为数极少,而且正常情况下它95%以上处于G0静止期。它在不断产生祖细胞的同时却又能使自己的数量保持不变,既不减也不增,而且保持干细胞自身的特性也不变。这便是干细胞高度自我更新和自我维持(self-renewal and self-maintenance)的特性。

为什么正常造血干细胞能做到自我更新和自我维持呢?因为正常干细胞只进行不对称性有丝分裂(asymmetrical mitosis)。一个造血干细胞进行分裂所产生的两个子细胞,只有其中一个当即分化为早期祖细胞,而另一个子细胞则保持干细胞的全部特征不变。这样的不对称性分裂不论进行多少次,保证造血干细胞的数量质量始终不变。造血干细胞在有丝分裂中自己并不增殖或扩增却又不断产生祖细胞。现代血液学理论认为,造血干细胞的自我更新决定了它不能自我扩增。至今也没有任何实验证明正常造血干细胞能够在体内或体外增殖或扩增。也不可能建立正常造血干细胞的克隆或细胞株。在体外培养中,造血干细胞很快失去自我更新和自我维持的能力,而发生对称性有丝分裂,分裂后的子细胞都分化为祖细胞,干细胞本身就此消亡。造血干祖细胞在体外培养中其结果往往是干细胞很快消亡,接着早期祖细胞也消亡。这是造血干细胞的生物学规律。高度自我更新带来了造血干细胞的另一个很重要的特征:在体内能长期(永久)地重建造血(in vivo capacity for long-term repopulation of all hemopoietic cell lineages)。所谓“高度自我更新”便是指在健康机体的一生中造血干细胞始终保持其自我更新及自我维持的功能。

当造血干细胞自我更新和自我维持力减弱时,便发生两种可能的病理状态:干细胞如果发生对称性有丝分裂,即1个干细胞变成2个祖细胞,干细胞数量不断减少,直至消耗竭尽;或相反地,1个干细胞在对称性有丝分裂中变成2个干细胞,使自身不断扩增,同时分化阻滞的恶性增殖。

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