造血幹細胞/祖細胞生態位的位置

概述

哺乳動物骨髓 (BM/bone marrow) 是終身造血的主要位點。生態位保護並動態調控 HSPC 庫，提供維持、靜止及 HSPC 在 BM 內保留所需信號。然而，HSPC 生態位在骨髓內的確切位置一直具爭議性。

骨內膜面假說

傳統觀點

• 長期認為 HSPC 偏好位於骨內膜表面 (endosteal surface)

照射條件下的直接證據

• 活體內成像研究允許移植 HSPC 與生態位互作的動態評估
• 技術限制：目前體內成像限於頭蓋骨 (calvarial bone/skull bone)，小鼠頭蓋骨極薄，允許雷射光線穿透
• 使用多色螢光標記：骨系細胞 (osteolectin+ cells/OLCs)、HSPC、脈管系統
  • 移植 HSPC 歸巢最近至骨內膜表面及個別 OLCs
  • 相較於分化祖細胞更接近
  • 「錨定」至生態位至少 72 小時

穩定狀態條件

• 原始造血細胞偏好位置於骨內膜表面得到證實
• 分析方法：股骨 (femur) 或胸骨 (sternum) 骨髓組織切片免疫染色 (immunostaining)

中央骨髓內的圍血管位置

穩定狀態 (非移植) 研究

• 大多數 HSPC 位於中央骨髓的圍血管位置 (perivascular location)
• 血管完整性：移植條件下大幅喪失 → 穩定狀態下可能有不同造血部位

脈管的必然性

• 細胞靠近脈管是某種程度上不可避免的（骨髓血管豐富）
• 約 40% 骨髓為血管組織

功能證據

• 原始間質細胞及內皮細胞中特異因子刪除提供調控及生態位角色的證據
• 支持圍血管生態位概念

HSPC 位置分析

三維分析結果

• 靜止時 HSPC 分布等同隨機點
• 激活後才於 CXCL12 細胞附近有不同位置

概念轉變

• 生態位可能更多為巨觀構築 (macroarchitectural)
• 多種細胞共同對 HSPC 進行功能調控

特異細胞的功能角色

幹細胞因子 (SCF/stem cell factor/kit-ligand) 刪除實驗

• 刪除來源：內皮細胞或圍血管細胞 (perivascular cells)
• 結果：HSPC 數量↓
• 意義：圍血管生態位概念的實驗依據

生態位位置爭議的考量

重要背景

• HSPC 自身具有分子及功能異質性 (molecular and functional heterogeneity)
• 可能存在多個不同生態位支持此異質性
• 特別在不同條件下（如移植壓力）生態位可能共存

參見

• HSPC 生態位的細胞成分
• 細胞粘著
• 幹細胞歸巢和動員
• 交感神經支配
• 巨核細胞
• 內皮細胞
• 本態性血小板增多症的病理生物學
• 內皮結構、功能和異質性

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