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造血祖细胞的多态性

由于祖细胞的逐步分化,呈现不同的分化等级(hierarchy)。又由于祖细胞的分化与增殖是同时进行的,所以分化等级也反映了细胞的代龄。最早期祖细胞(most primitive progenitor cell)是从干细胞直接演变而来的,它的存在与数量反映了干细胞的存在与数量。代表最早期祖细胞的是CFU-HPP和LTC-IC。最早期祖细胞在骨髓中数量极少,约为骨髓细胞的万分之一以下;而且绝大部分处于G0期,具有较强的对4-HT及5-FU的抗性。它们仍然有一定的自我更新和自我维持力,所以早期造血祖细胞在体外培养中有再植活力(replanting activity);在动物体内检测模型的二次植入实验中也可以测出其再植活力。体内和体外检测细胞的再植活力是检测细胞自我更新活力的方法。

最早期祖细胞CFU-HPP培养28天以上形成的集落异常巨大,集落内的细胞分化不足,无法辨认;LTC-IC的液态培养阶段5~8周。培养CFU-HPP和LTC-IC也是估测体内造血干细胞是否存在的间接方法。髓系的早期祖细胞有CFU-GEMM、pBFU-E (primitive BFU-E)、BFU-MK等。它们都直接从上述最早期祖细胞分化而来。CFU-GEMM、CFU-EMM、CFU-GEM、CFU-GMM等为多向性祖细胞,培养形成的集落含至少三个细胞系的细胞。每个集落的所有各系细胞源自一个早期祖细胞。这些早期祖细胞尚有较低的自我更新活力。它们在体外培养3周形成的集落异常巨大,称之为“爆式集落”(burst)。正常造血组织中早期祖细胞含量很少。

晚期祖细胞都是双向或单向分化的祖细胞。如CFU-GM、CFU-EoM、CFU-EG等;有的稍早,如mBFU-E;有的更晚,如CFU-G、CFU-M等;其中CFUE代表最晚期的祖细胞。CFU-E培养时间最短,形成集落最小。正常造血组织中晚期祖细胞的含量很多,往往比早期祖细胞多数十倍。晚期祖细胞完全丧失自我更新的能力。正是现代血液学的一大发现。因为造血过程中细胞的大量扩增以补充外周血细胞大量的消耗,主要依靠祖细胞的增殖扩增,而不是干细胞。其中巨核系细胞的增殖全部在祖细胞阶段中进行,一旦变为骨髓原始/幼稚巨核细胞,就停止有丝分裂。

造血细胞的增殖主要靠祖细胞的对称性有丝分裂。一个细胞经过X次有丝分裂,其细胞数量可达到2X个。每进行10次分裂,细胞数量扩大1000倍。一个细胞经过10次分裂,数量为1×103个;20次分裂,数量扩大到1×106个;30次分裂后,细胞数量就达到1×109个。由此可以设想祖细胞库之庞大。

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