造血及其病理生理学.pdf

造血及其病理生理学造血及其病理生理学 中山医学院病理生理教研室中山医学院病理生理教研室 内容提要内容提要内容提要内容提要 •造血干细胞的发现造血干细胞的发现 •造血干细胞与造血祖细胞造血干细胞与造血祖细胞 •造血微环境、造血的细胞和因子调控造血微环境、造血的细胞和因子调控 •若干临床研究与应用问题若干临床研究与应用问题 一 、血细胞的来源 和造血干细胞的发现一 、血细胞的来源 和造血干细胞的发现 1961年年 Till与与 McCulloch：： ♦ ♦小鼠致死量照射小鼠致死量照射2W 小鼠死小鼠死 （（colony forming unit-spleen,CFU-S) ♦ ♦小鼠致死量照射小鼠致死量照射8~10天天脾集落脾集落 3~12h 注入同系正常骨髓细胞注入同系正常骨髓细胞红系 粒系 巨核系 嗜酸粒细胞系 红系 粒系 巨核系 嗜酸粒细胞系 小鼠致死量照射小鼠致死量照射小鼠活小鼠活 自我更新和多向分化能力细胞存在自我更新和多向分化能力细胞存在 造血干细胞 祖细胞 前体细胞 造血干细胞 祖细胞 前体细胞 成熟细胞成熟细胞 二、 造 血 细 胞 二、 造 血 细 胞 造血干细胞造血干细胞 基本特征基本特征 ?自我更新能力自我更新能力 (self-renewal,self maintenance) ?分化分化 CFU-S (colony forming unit-spleen) LTC-IC(long –term culture-initiating cell) 造血干细胞造血干细胞其它特征其它特征(1) 形态上难以辨认形态上难以辨认 表面标志表面标志 不均一性 静止性 低频率 低分化性 不均一性 静止性 低频率 低分化性 人造血干细胞（HSC）的表型人造血干细胞（HSC）的表型 CD34CD34+： +：重建造血 重建造血 CD34CD34-： -： ◆◆人 Lin人 Lin– CD34CD34– CD38CD38– 细胞可重建造血细胞可重建造血 ◆◆体内外均能分化为体内外均能分化为CD34CD34+ + ◆◆人胎肝造血细胞群体中只有人胎肝造血细胞群体中只有CD34CD34+ +可再生可再生 HSC缺乏特异标志HSC缺乏特异标志： ： ◆◆CD34CD34+ +CD38-CD38- ◆◆Lin Ab去除成熟细胞，再CD38和CD45RA Ab 去除系列限制祖细胞 Lin Ab去除成熟细胞，再CD38和CD45RA Ab 去除系列限制祖细胞 ◆◆其它标志配合使用：Thy-1,c-kit和CD133其它标志配合使用：Thy-1,c-kit和CD133 小鼠造血干细胞的表型小鼠造血干细胞的表型 ◆ Lin–c-kit◆ Lin–c-kit+ +Sca-1Sca-1+ +是常用筛选小鼠造血干/祖细胞方法是常用筛选小鼠造血干/祖细胞方法 注意：注意：C57小鼠高表达Sca-1，而BABL/C表达很低C57小鼠高表达Sca-1，而BABL/C表达很低 ◆◆ 罗丹明123和Hoechst33342荧光染料染色 ，不着色罗丹明123和Hoechst33342荧光染料染色 ，不着色 ◆◆ CD34：随着成年鼠造血细胞发育分化，HSC从CD34 阴性到高表达, CD34常被认为是晚期造血祖细胞的标记 CD34：随着成年鼠造血细胞发育分化，HSC从CD34 阴性到高表达, CD34常被认为是晚期造血祖细胞的标记 ◆◆1996, 1996, Osawa et alOsawa et al. 小鼠 . 小鼠CD34 low/- c-kit+ Sca-1+ Lin–CD34 low/- c-kit+ Sca-1+ Lin–85%外周血细胞 CD34 + c-kit+ Sca-1+ Lin– 早 不稳定 多系造血细胞 85%外周血细胞 CD34 + c-kit+ Sca-1+ Lin– 早 不稳定 多系造血细胞 ◆◆Morel et alMorel et al. 小鼠Thy-1 low Lin . 小鼠Thy-1 low Lin– Sca-1+ (TLS) CD34Sca-1+ (TLS) CD34– (TLS) CD34+(TLS) CD34+ ◆◆Sato et alSato et al. CD34-CD34+ . CD34-CD34+ 小鼠CD34小鼠CD34- -HSC的发现：HSC的发现： HSC的新标记HSC的新标记 SP 细胞（旁群细胞）SP 细胞（旁群细胞）罗丹明123和 Hoechst 染色罗丹明123和 Hoechst 染色- 人ABCG2 / 鼠Bcrp+ ( ATP-binding cassette superfamily G member 2) 人ABCG2 / 鼠Bcrp+ ( ATP-binding cassette superfamily G member 2) HSC的新标记HSC的新标记 SP 细胞（旁群细胞）SP 细胞（旁群细胞）罗丹明123和 Hoechst 染色罗丹明123和 Hoechst 染色- 人ABCG2 / 鼠Bcrp+ CD133+ (AC133+) 乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase,ALDH): 在人骨髓源的 人ABCG2 / 鼠Bcrp+ CD133+ (AC133+) 乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase,ALDH): 在人骨髓源的CD34+ CD38-表达最高 内皮蛋白C受体（EPCR，CD201） 首先被发现可用于鉴定和分离小鼠HSC 表达最高 内皮蛋白C受体（EPCR，CD201） 首先被发现可用于鉴定和分离小鼠HSC 造血干细胞造血干细胞 其它特征其它特征(2) 形态上难以辨认 表面标志 形态上难以辨认 表面标志 不均一性不均一性 静止性 低频率 低分化性 不同年龄等级组成 的干细胞群： 全能造血干细胞 多能髓系干细胞 静止性 低频率 低分化性 不同年龄等级组成 的干细胞群： 全能造血干细胞 多能髓系干细胞 CFU-S 实验：CFU-S 实验： ?致死量照射小鼠骨髓移植后8天， 3天内已出现 的脾结节消失。

髓系干细胞 致死量照射小鼠骨髓移植后8天， 3天内已出现 的脾结节消失髓系干细胞 ?致死量照射小鼠骨髓移植后14天， 脾结节重新出现，再植力强 全能干细胞 致死量照射小鼠骨髓移植后14天， 脾结节重新出现，再植力强 全能干细胞 表面标记：表面标记： CD34- vs CD34+, CD38- vs CD38+ c-kit- vs c-kit+ flt3- vs flt3+ 造血干细胞造血干细胞其它特征其它特征(3) 形态上难以辨认 表面标志 不均一性 形态上难以辨认 表面标志 不均一性 静止性静止性:90~99.5% 低频率 低分化性 低频率 低分化性 S G1 G2 M G0 细胞周期 造血祖细胞造血祖细胞 不均一性和不均一性和“年龄结构年龄结构”更为突出 多向祖细胞定向祖细胞 更为突出 多向祖细胞定向祖细胞 ◆◆有限的自 我更新能力 有限的自 我更新能力 ◆◆多向分 化，CFU-mix 多向分 化，CFU-mix ◆◆丧失自我更 新能力 丧失自我更 新能力 ◆◆刺激因子， 一定方向 刺激因子， 一定方向 造血细胞的逐级分化造血细胞的逐级分化 造血干细胞造血干细胞多向祖细胞多向祖细胞定向祖细胞定向祖细胞 形成可辨认 的前体细胞 形成可辨认 的前体细胞 终末细胞终末细胞 CFU-TL，BL CFU-GM CFU-G CFU-M BFU-E CFU-Meg CFU-E THSC LRSC MRSCCFUMix T/B细胞细胞 粒单核细胞粒单核细胞 红细胞红细胞 巨核细胞巨核细胞 造血干细胞和祖细胞的区别造血干细胞和祖细胞的区别 自我更新 长期造血重建 自我更新 长期造血重建 (髓系和淋巴系分化髓系和淋巴系分化) CD34+ + / CD34+ + / CD34CD34- - AC133AC133 H 33342排斥H 33342排斥 4HT/5FU抗性4HT/5FU抗性 自我更新弱 短期造血重建 自我更新弱 短期造血重建 (髓系髓系/淋巴系分化淋巴系分化) CD34+CD34+ C-kit+ CD38+ 4HT/5FU抗性弱4HT/5FU抗性弱 无自我更新 无造血重建 CD34+ 无自我更新 无造血重建 CD34+ Lin+Lin+ 无4HT/5FU抗性无4HT/5FU抗性 ?鉴定造血干细胞的唯一方法是体内重建造血鉴定造血干细胞的唯一方法是体内重建造血 的实验的实验,观察能否在体内重建髓观察能否在体内重建髓-淋巴系造血。

淋巴系造血 ?流式细胞术多参数细胞表型的分析，流式细胞术多参数细胞表型的分析， CD34+／／CD38一／一／Lin一一 鉴定造血干细胞鉴定造血干细胞 •造血微环境、造血的细胞和因子调控造血微环境、造血的细胞和因子调控 造血微环境造血微环境 （（hematopoietic inductive microenvironment,HIM) 由基质细胞（成纤维细胞，血管内皮细胞，巨噬细 胞和脂肪细胞等）、辅助细胞（主要包括T细胞， 单核细胞）及其产物（包括细胞外基质和细胞因子） 构成的能影响造血细胞增殖与分化的局部网络 由基质细胞（成纤维细胞，血管内皮细胞，巨噬细 胞和脂肪细胞等）、辅助细胞（主要包括T细胞， 单核细胞）及其产物（包括细胞外基质和细胞因子） 构成的能影响造血细胞增殖与分化的局部网络 骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞 （（mesenchymal stem cell ,MSC) 单核-巨噬细胞单核-巨噬细胞： 既产生刺激因子，又产生PGE负调控因子 调控粒系、红系产生 异常涉及再障发生机制 ： 既产生刺激因子，又产生PGE负调控因子 调控粒系、红系产生 异常涉及再障发生机制 T淋巴细胞T淋巴细胞：： 促进造血，部分再障发生机制促进造血，部分再障发生机制 造血的因子调控造血的因子调控 细胞因子细胞因子 ：CSF, IL-3,4,5,6,7, SCF：CSF, IL-3,4,5,6,7, SCF… 细胞外基质（ECM)细胞外基质（ECM)：胶原，糖蛋白(纤连 蛋白.层粘连蛋白等), 蛋白多糖(硫酸软骨素, 硫酸乙酰肝素和透明质酸等), CD44 ：胶原，糖蛋白(纤连 蛋白.层粘连蛋白等), 蛋白多糖(硫酸软骨素, 硫酸乙酰肝素和透明质酸等), CD44 EPO、、SCF TPO、、IL-6，， IL-11 GM-CSF、、 SCF，，IL-3 GM-CSF、、IL-5 、、IL-3 IL-5、、TGF-ββ IL-4、、 IL-3 造血干细胞移植的最佳移植物造血干细胞移植的最佳移植物 ?一定量造血干细胞(CD34一定量造血干细胞(CD34+ +) ) ?足够量的造血祖细胞(CD34足够量的造血祖细胞(CD34+ +)（10)（106 6/kg) /kg) ?间充质干/祖细胞（10间充质干/祖细胞（106 6/kg)/kg) ?T淋巴细胞（10T淋巴细胞（104 4/kg）/kg） ?造血干祖细胞移植造血干祖细胞移植 ?造血祖细胞培养、扩增造血祖细胞培养、扩增 ?基本含义基本含义 ?应用应用 ?移植相关并发症移植相关并发症 ?不同来源造血干祖细胞移植的比较不同来源造血干祖细胞移植的比较 若干临床研究与应用问题若干临床研究与应用问题 造血干祖细胞移植造血干祖细胞移植 所谓所谓“造血干细胞移植造血干细胞移植(HSCT)”实际上是实际上是造血干祖细 胞移植 造血干祖细 胞移植(HSPCT)。

将自体或异体造血干细胞植入造血 及免疫功能极度低下的患者 将自体或异体造血干细胞植入造血 及免疫功能极度低下的患者,使其定居于骨髓使其定居于骨髓,重建造 血 重建造 血,从而恢复造血和免疫功能的过程从而恢复造血和免疫功能的过程. 根据来源不同，可分为：根据来源不同，可分为：骨髓移植（BMT），脐带血 造血干祖细胞移植 骨髓移植（BMT），脐带血 造血干祖细胞移植(UCBT)(简称脐带血。