血液干细胞:在紧急情况下不负责!

【字体: 时间:2023年01月20日 来源:Cell Stem Cell

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  在感染或失血后,身体必须尽快补偿血细胞的损失。长期以来,这一直被认为是骨髓中造血干细胞的任务。但德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家们现在在小鼠身上发现,特定的祖细胞群接管了这一任务:这加速了血细胞的再生,并可能保护干细胞免于衰竭。

  

在感染或失血后,身体必须尽快补偿血细胞的损失。长期以来,这一直被认为是骨髓中造血干细胞的任务。但德国癌症研究中心(DKFZ)的科学家们现在在小鼠身上发现,特定的祖细胞群接管了这一任务:这加速了血细胞的再生,并可能保护干细胞免于衰竭。

只要我们健康,我们的身体就会保持血液和免疫细胞的数量基本不变。然而,任何增加细胞消耗的感染或其他疾病都会导致细胞损失,必须尽快补充细胞,以保持免疫系统的正常功能。

在胚胎发育期间,骨髓中的血液干细胞产生各种类型的成熟血细胞。DKFZ的Hans-Reimer Rodewald说:“因此,长期以来人们一直认为,在紧急情况下,血液和免疫细胞的损失向血液干细胞发出了信号,这些干细胞被刺激分裂得比平时快得多,以立即提供替代品。”

血液干细胞可以分裂为子细胞(仍然是干细胞)和第二子细胞(继续发育)。这些发育中的子细胞首先产生所谓的多能祖细胞,它能够分化成任何类型的血细胞。“到目前为止,我们还不清楚到底是血液干细胞在紧急情况下提供再生,还是祖细胞接管了这项工作,”这篇论文的第一作者之一、免疫学家Katrin Busch解释说。

Rodewald的团队现在已经能够在小鼠身上研究这个问题。为此,研究人员使用了被纳入血液干细胞的遗传标记,这些标记可以通过其细胞后代的所有进一步发育步骤进行追踪。

如果小鼠感染了细菌,它们就会出现全身炎症。正如预期的那样,标记的血液干细胞与细胞分裂发生反应,然而,这并没有导致分化血细胞数量的增加。此外,干细胞加强了转录,但这主要影响了那些与自我更新相关的基因。因此,血液干细胞本身显然不负责补充成熟的血细胞。这不仅适用于细菌感染,也适用于其他应激性健康状况,如贫血或缺乏各种类型的免疫细胞。

然而,当多能祖细胞群体配备了遗传标记时,情况就大不相同了:大约11天后,在细菌感染的小鼠中,从多能祖细胞中出现的不同标记白细胞的数量显著增加。

“让祖细胞完成这项任务有几个好处:它加快了这个过程,因为从干细胞分化是一个相当缓慢的过程。此外,祖细胞明显多于干细胞——这也有助于确保快速获得足够的成熟血细胞,”Rodewald补充说:“我们也将这一结果解释为血液干细胞可能的保护机制,也许是为了避免在生命过程中因反复感染而耗尽。”

几年前,这一实验室的科学家已经证明,与普遍的专家观点相反,在正常健康状况下,多能祖细胞在维持血细胞数量方面也起着主要作用。



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