血液干细胞对紧急情况做出反应的惊人能力

由马赛Luminy免疫中心(CNRS, Inserm, Aix Marseille Université)的Michael Sieweke和Max Delbrück分子医学中心领导的Inserm, CNRS和MDC的一个研究小组今天揭示了造血干细胞的一个意想不到的作用:它们不仅确保我们的血细胞的持续更新;在紧急情况下，它们能够“按需”产生白细胞，帮助身体应对炎症或感染。这种特性可以用来保护接受骨髓移植的患者免受感染，同时他们的免疫系统进行自我重建。这项研究的细节发表在自然2013年4月10日。

我们血液中的细胞滋养、清洁和保护我们的组织，但它们的寿命是有限的。的预期寿命一个红细胞的寿命很少超过3个月，我们的血小板在10天后死亡，而我们的绝大多数白细胞只能活几天。

身体必须及时产生替代细胞。这就是角色造血干细胞这种细胞通常被称为血液干细胞。坐落在骨髓的核心(长骨中心的软组织，如胸部、脊柱、骨盆和肩膀)，它们将数十亿个新细胞倾倒到血液中每一天。为了完成这一战略任务，它们不仅要繁殖，还要分化，即产生专门的白细胞，红细胞或血小板。

多年来，研究人员一直对干细胞中这种特化过程是如何被触发的感兴趣。Michael Sieweke和他的团队此前发现，后者并不随机参与某一特定活动分化途径，而是在内部因素和环境信号的影响下“决定”自己的命运。

一个重要的问题仍然存在:干细胞如何对紧急情况做出适当的反应?例如，它们是否能够通过产生巨噬细胞这样的白细胞来满足感染期间吞噬微生物的需求?

到目前为止，答案是明确的:干细胞不能解码这样的信息，只满足于随机分化。Michael Sieweke的团队已经证明，干细胞对这些信号不是不敏感，而是能感知它们，并反过来制造出最适合应对所面临危险的细胞。

该论文的合著者、Inserm研究员桑德琳·萨拉辛博士说:“我们发现，人体在感染或炎症期间大量产生的一种生物分子直接向干细胞显示了所采取的路径。”“由于这种叫做M-CSF(巨噬细胞集束刺激因子)的分子，髓系的开关(PU.1基因)被激活，干细胞迅速产生最适合巨噬细胞等情况的细胞。”

现在我们已经确定了这个信号，将来有可能在面临急性感染风险的患者中加速这些细胞的产生，”CNRS研究主任Michael Sieweke博士说。“全世界每年有5万名患者在骨髓移植后完全无法抵抗感染。多亏了M-CSF，有可能刺激有用细胞的产生，同时避免产生那些可能无意中攻击这些患者身体的细胞。因此，在重建免疫系统的同时，他们可以保护自己免受感染。”

关于发现

这个看似简单的发现在方法和所需的技术上都是相当新颖的。为了得出结论，研究小组必须测量每个细胞状态的变化。这是一个双重挑战:干细胞不仅非常罕见(在小鼠骨髓中每10,000个细胞中只有一个干细胞)，而且它们与它们的后代完全无法区分。

“为了区分主角，我们使用荧光标记来指示髓细胞开关的状态(打开或关闭):蛋白质PU.1。首先在动物身上，然后在显微镜下拍摄加速的细胞分化，我们证明了这一点干细胞CNRS助理工程师、本出版物的合著者Noushine mossadeh - keller说:“几乎立即对M-CSF做出反应。”“可以肯定的是，我们一个接一个地恢复了细胞，并证实所有变绿的细胞中的髓系基因都被激活了:一旦它们感知到警告信息，它们就会改变身份。”