血液检验 2.造血组织与造血调控-20170510彭-2014级检验 学习资料

造血组织和造血调控南方医科大学第二临床医学院临床血液学教研室彭永正yzpeng1981@126.com

第三章造血检验的基本理论第一节造血器官第二节造血微环境第三节造血干/祖细胞及骨髓间质干细胞第四节血细胞的发育与成熟第五节造血的调控第六节细胞凋亡与自噬造血造血（hematopoiesis,hemopoiesis）是指造血器官生成各种血细胞的过程。生成并支持造血细胞分化、发育、成熟的组织、器官为—造血器官—生成各种血细胞—造血—起源于中胚层的原始间叶细胞胸腺淋巴骨髓脾造血器官第一节造血器官造血器官---胚胎期不同阶段的珠蛋白基因表达一、胚胎期造血器官

中胚层（卵黄囊）造血（2周末-9周）肝脏造血（6周-7个月）骨髓造血（3个月末始-终生）

造血器官造血器官---胚胎期造血器官---胚胎期BloodislandsinYolksacLiver(Spleen&lymphnodes)*Developingbones-Redmarrow*Inadultmarrowdisease*,theseorgansmayagainbesitesofhematopoietictissue-ectopicmyeloidtissue*

e.g.,myelofibrosis一、胚胎期的造血器官人类造血细胞发生于中胚层的原始间叶细胞（1）中胚层造血期（卵黄囊造血期）人胚第3周→第6周,出现巨幼样原始红细胞（第一代巨幼红细胞），第7周起出现正常幼红细胞

Hb-Gower1;Hb-Gower2,Hb-Portland.造血器官造血器官---胚胎期血管生成–血岛卵黄囊中胚层成血管细胞血管内皮造血干细胞(HSC)发育中的血细胞（2）肝脏造血期

人胚第6周→出生，以生成RBC为主，肝脏不生成淋巴细胞。伴脾、胸腺、淋巴结造血。

脾脏造血：人胚3个月→人胚6个月，生成红细胞,粒细胞,淋巴细胞,单核细胞。

淋巴结：“终身造淋巴细胞和浆细胞”的器官。至胚胎17周，主要合成胎儿血红蛋白

HbF（第二代幼红细胞）。造血器官造血器官---胚胎期一、胚胎期的造血器官一、胚胎期的造血器官（3）骨髓造血期

人胚第3个月末→终身生成红、粒、巨核细胞和淋巴、单核细胞

HbF(主要)；HbA,HbA2（少量）。

造血器官造血器官---胚胎期血细胞形成的顺序（1）红细胞（2)粒细胞(3)巨核细胞(4)淋巴细胞(5)单核细胞二、出生后造血器官骨髓造血淋巴器官造血髓外造血造血器官—出生后骨髓造血红骨髓：胚胎期第5个月开始至3-4岁的幼儿，全身骨髓（bonemarrow,BM）造血活跃，BM呈红色。黄骨髓：在5岁以后，部份BM进入休止状态，逐渐为脂肪髓代替，于长骨于中出现大量脂肪细胞，BM变为黄色称黄骨髓。造血器官造血器官—出生后骨髓-海绵样、胶状柔软的富于血管的造血组织-存在于长骨骨髓腔及各种骨骨松质的网眼中红骨髓骨骼

红骨髓位于骨盆的扁骨脊椎骨头颅肋骨和胸骨Macrophage血窦基质细胞脂肪细胞巨核细胞血小板

红骨髓网状纤维432基质细胞11-4

发育中的细胞内皮细胞MF红细胞造血岛造血器官造血器官—出生后粒细胞造血岛造血器官造血器官—出生后各种骨髓在不同年龄时所示

红髓相对含量造血器官造血器官—出生后淋巴器官造血中枢性淋巴器官（BM、胸腺）淋巴祖细胞聚集的部位，在此增殖的T.B细胞并向远处输送，发育较早

周围淋巴器官（淋巴结、脾、消化道、呼吸道的淋巴组织)

发育较迟，是已经分化成熟的T、B细胞集中的器官造血器官造血器官—出生后髓外造血骨髓以外的组织—肝、脾、淋巴结在疾病时重新造血。如骨髓纤维化、骨髓增生性疾病、恶性贫血等。无效造血？骨髓纤维化淋巴结造血造血器官造血器官—出生后

支持和调节造血细胞生长、发育的内环境称为造血微环境

(hematopoieticmicroenvironment.HIM)作用：调控造血干细胞的增殖与自我更新；调控造血细胞的迁移与定位；调控细胞的发育、分化与成熟；造血干细胞赖以生存的场所。第二节造血微环境造血模式图造血微环境电镜下成熟细胞穿越血窦壁造血微环境造血微环境构成：

骨髓基质细胞、微血管、神经、细胞外基质和基质细胞分泌的细胞因子。

造血微环境骨髓神经来自脊神经，终止于动脉平滑肌或造血细胞之间。神经对造血的调节----调节血管的扩张和收缩，对血细胞的释放起调节作用。通过神经介质P物质，刺激造血祖细胞的生长。造血微环境骨髓血管系统模式图造血微环境骨髓血管系统营养血管动脉小动脉毛细血管营养、能量等物质交换；调控血细胞的释放；调节组织内酸碱度、PO2、PCO2

骨髓基质细胞功能：

分泌细胞因子—多种集落刺激因子（调控造血）干细胞因子白细胞介素

骨髓基质

细胞的构成造血微环境骨髓基质细胞成纤维细胞（Fibroblasts）内皮细胞（Endothelialcells）脂肪细胞（adiposecells）巨噬细胞（Macrophages）基质干细胞平滑肌细胞

骨髓细胞外基质特点：丰富的胞浆细胞外基质糖蛋白蛋白多糖胶原

造血微环境细胞因子粒、单细胞集落刺激因子—GM-CSF干细胞因子—SCF白介素—IF白血病抑制因子—LIF转化生长因子β—TGF-β红细胞生成素（EPO）造血微环境造血干细胞和祖细胞“龛”*造血组织自身分化低的间叶细胞在获得适宜造血微环境的“龛”中可分化为造血干细胞或造血祖细胞细胞因子临床血液检验

laboratoryhematology造血微环境《西游记》中的孙悟空神通广大,不仅会七十二种变化,而且还有个特殊的本领——当他寡不敌众的时候,就“将左胁下的毫毛拔了一把,嚼碎喷去,喝声叫‘变!’一根根都变做行者”。这些行者,各个都挥舞金箍棒,本领都如孙悟空,将那大小妖精打得鬼哭狼嚎,一败涂地……干细胞

造血干、祖细胞最新进展齐鲁壹点2016-04-2815:46

拔一撮毫毛，就能变出一群小猴儿，这是《西游记》里的经典片段。将来，这项本领或许能被人类掌握。日前，人类皮肤源干细胞定向分化胚子研究在山东获得成功。通过体外培养，人类皮肤干细胞获得了向生殖细胞分化的潜能，这在世界上还是首例。这也意味着，人体干细胞体外培养分化成的精子和卵子，或能在将来用在临床上治疗不孕不育。三、造血干、祖细胞及骨髓间质干细胞造血干、祖细胞干细胞的分类胚胎干细胞-（全能干细胞）高度分化、具有形成完整个体潜能；

多能干细胞-分化多种组织细胞的潜能；

专能干细胞-一种或密切相关的两种类型细胞分化；成体干细胞造血干（祖）细胞多能干细胞分化出多种组织细胞失去发育成完整个体的能力造血干、祖细胞（一）造血干、祖细胞

胚胎干细胞：

↓

造血干细胞：所有血细胞的最原始的起源细胞；分化为各系血细胞；绝大多数表达CD34、Thy-1,不表达CD38。

只进行不对称有丝分裂。CD133可能更优于CD34的原始细胞标志

造血干、祖细胞造血干细胞其它特征

-占骨髓细胞的1%~2%-一些存在于外周血中-缺乏系特异系列抗原表面标志（CD3,CD4,CD8等）-多数细胞处于G0期或静止期

胚胎干细胞胚胎干细胞：

高度自我更新自我维持；多向分化性（全能性）；

造血干、祖细胞（二）造血祖细胞（hematopoieticprogenitorcell，HPC）

1979年培养成功造血干细胞造血祖细胞

（造血定向干细胞）造血祖细胞特征：部分或全部失去了自我更新的能力；较强的增殖能力；一定的分化能力；行对称性有丝分裂。造血干、祖细胞

Abirdgedgeneralviewofnormalhematopoiesis

(正常造血示意图)

hematopoeticstemcell(造血干细胞)

progenitorcells(造血祖细胞)

pronormoblastmonoblastmyeloblastlymphoblastmegakaryoblast

(原红细胞)(原单细胞)(原粒细胞)(原淋巴细胞)(原巨核细胞)

erythrocytesmonocytesgranulocyteslymphocyteplatelets

（红细胞)（单核细胞）(粒细胞)（淋巴细胞）（血小板）

造血干、祖细胞造血干、祖细胞造血祖细胞的分化淋巴系祖细胞（CFU-L）：

T细胞祖细胞（CFU-TL）

B细胞祖细胞（CFU-BL）红细胞早期集落形成单位（BFU-E）：红细胞祖细胞（CFU-E）：粒、单系祖细胞（CFU-GM）：巨核细胞系祖细胞（CFU-Meg）：嗜酸性粒细胞祖细胞（CFU-Eo）：嗜碱性粒细胞祖细胞（CFU-Bas）；

CD34低表达

造血干、祖细胞造血干、祖细胞检查的临床应用1.造血干、祖细胞移植2.基因治疗---所需基因导入细胞中造血干、祖细胞造血干、祖细胞检查的临床应用1.造血干、祖细胞移植(hematopoieticstemcelltransplantation,HSCT)

基本原理：以正常造血干细胞替代异常造血干细胞，重建患者的造血功能和免疫功能。

按HSC来源分类：（1）骨髓移植（，BMT）：应用最早；（2）外周血干细胞移植（PBSCT)：CD34+的细胞；(3)脐血干细胞移植（CBSCT）：只适于儿童；（4）胎肝干细胞移植（FLSCT）：少用。

造血干、祖细胞造血干/祖细胞的临床应用造血干细胞移植：骨髓移植外周血干细胞移植脐血干细胞移植胎肝干细胞移植自体移植异基因移植造血干、祖细胞（二）骨髓间质干细胞Mesenchymalstemcell,（MSC）造血微环境重要组成部分1966年提出

2000年后开始研究--成体干细胞/骨髓间质细胞多向分化潜能和自我更新能力—成骨细胞、脂肪细胞、心肌细胞、血管内皮细胞等。再生医学和组织工程造血干、祖细胞利用MSC进行组织工程学研究的优势（1)取材方便且对机体无害；（2）取自自体的MSC诱导而来的组织在移植是不存在组织配型及免疫排斥问题；（3）间质干细胞分化的组织类型广泛。1.血细胞的增生与成熟2.血细胞的命名3.血细胞发育、成熟的一般规律第四节血细胞的增生与成熟血细胞的增生与成熟有丝分裂（对称性增殖）具有分裂能力的细胞阶段原始→幼稚→成熟（终末细胞）血细胞发育成熟的一般规律

-细胞大小*-核质比例-核大小*-核形态*-核染色质结构-核膜-核仁-胞质量*-胞质颜色-胞质颗粒*MaturationSequence一、造血的基因调控造血干细胞、祖细胞增殖分化

基因调控（原癌基因、抑癌基因等）

第五节造血调控原癌基因抑癌基因病毒基因诱导或抑制细胞因子及其受体的表达参与造血细胞凋亡的调节基因调控c-myc基因、ras相关基因、c-abl基因、bcl-2基因、c-kit基因p53基因二、造血的体液调控（细胞因子）（一）造血的正向调控---造血生长因子（二）造血的负向调控---造血抑制因子造血调控正向调控（造血生长因子）干细胞因子（SCF）Fam样酪氨酸激酶受体3配体(FL)集落刺激因子(colonystimulatingfactors，CSF)GM-CSF;G-CSF;M-CSF；

Meg-CSF……造血调控集落刺激因子类红细胞生成刺激素（EPO）：

红系祖细胞分化为原红细胞粒细胞集落刺激因子（CSF）：粒-单核系

高浓度的CSF分化原粒细胞，低浓度的CSF分化原单核细胞血小板生成素（TPO）：

巨核系祖细胞分化为原巨核细胞造血调控作用于早期造血干细胞的早期造血因子作用于后阶段的晚期造血因子SCFFLIL-3M-CSFGM-CSFEPOTPO协同IL-2或3刺激干细胞CD34+Lin-生长协同IL-7刺激前B细胞生长协同EPO刺激BFU-E形成协同G-CSF刺激CFU-G生成协同IL-3刺激造血祖细胞生长协同GM-CSF、IL-3或IL-6刺激原始细胞及巨核细胞集落的形成与IL-3、GM-CSF/IL-3融合蛋白协同提高脐血中CD34+细胞的量-干细胞因子（SCF）协同IL-3、G-CSF、GM-CSF、SCF和IL-6促进骨髓及脐血CD34+细胞形成粒-单、粒或单核细胞集落协同EPO作用单独或协同SCF促进B淋巴系祖细胞的增殖与分化协同IL-3或6促进CD34+、CD38-细胞的体外扩增促进处于G0期的造血祖细胞进入活性细胞周期，及其在体外的长期增殖协同TPO作用-FL（fam样酪氨酸激酶受体3配体）能刺激体外培养的造血前体细胞形成定向分化的细胞克隆-集落刺激因子（CSF）GM-CSFG-CSFM-CSFMulti-CSF（IL-3）刺激干细胞形成红系祖细胞及以后个阶段细胞促进幼红细胞分化和成熟促进幼红细胞合成血红蛋白减低红系祖细胞凋亡比例-红细胞生成素（EPO）

EPO&Hb*可直接作用于淋巴细胞，亦能作用于造血前体细胞，促进其分化成熟*其中IL-3又称多系集落刺激因子-白细胞介素（IL-1~IL-18）-白血病抑制因子（LIF）单独或与IL-6、GM-CSF、G-CSF联合抑制人白血病细胞HL60和U937集落的形成刺激巨核细胞祖细胞的增殖与分化促进胚胎干细胞的增殖-巨核细胞集落刺激因子（Meg-CSF）和TPO促进巨核系细胞的增殖与分化促进血小板的形成-其它细胞因子胰岛素类生长因子（IGF）I和II肝细胞生长因子（HGF）血小板衍生生长因子（PDGF）刺激红、粒系祖细胞的生长协同其他因子促进祖细胞生长直接作用于红、粒系祖细胞间接作用于早期多系造血干细胞HematopoieticCytokines负向调控（造血抑制因子）转化生长因子β（TGF-β

）；肿瘤坏死因子α、β（TNF-α、β）；干扰素α、β、γ（IFN-α、β、γ）；趋化因子；……造血调控

细胞凋亡(apoptosis)是细胞死亡的一种生理形式。是调控机体发育、维护内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序死亡，又称为程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)。细胞死亡的形式：细胞坏死---意外死亡细胞凋亡---生理形式自噬Ⅱ型程序性细胞死亡

Necroptosis:一种新的细胞死亡方式

Parthanatos

第六节细胞凋亡与自噬细胞自噬（autophagy）自噬具有维持细胞自我稳态，促进细胞生存的作用。自噬指胞质内大分子物质和细胞器在膜包囊泡中大量降解的生物学过程。此过程进入溶酶体中的物质分解为其组成成分（如蛋白质降解为氨基酸），并被细胞再利用，从而维持细胞自我稳态。检测自噬的金标准：电镜检查。形态特征：胞质中出现大量双膜自噬体和自噬溶酶体大隅良典2016诺贝尔生理或医学奖细胞自噬的基因调控自噬的调控十分复杂自噬相关基因（autophagyrelatedgene,Atg）在酵母中，已经发现30多种Atg

基因，至少有11种在哺乳动物中具有同源体。Beclin-1所表达的Beclin-1蛋白，是自噬启动的标志。Beclin-1基因的低表达或缺失在人类恶性肿瘤中具有普遍性。LC3（轻链3）

是目前检测自噬的主要标志蛋白。分为两型LC3-Ⅰ18kD，LC3-Ⅱ16kD，检测其含量和比值可反映细胞的自噬活性。Panthanatos最近发现一种多聚ADP核糖聚合酶-1(Poly(ADP-ribose)polymerase-1,PARP-1)依赖性细胞死亡,为了与其他形式的细胞死亡进行区分,Harraz等将这种由PARP-1激活导致的细胞死亡(thanatos:希腊神话中死亡的象征)命名为Parthanatos。Parthanatos具有明显的生化特征,例如PARP-1的快速激活、早期PAR的积累、线粒体通透性的改变、早期凋亡诱导因子(Apoptosis-inducingfactor,AIF)由线粒体向细胞核的迁移、细胞内NAD和ATP的消耗、晚期半胱天冬酶(Caspase)激活、细胞萎缩、稠核和膜裂解等。虽然Caspase在Parthanatos中发生激活,但是广谱的Caspase抑制剂并不能抑制Parthanatos,因此有人推测在此过程中Caspase并没有起到实质性的作用。Parthanatos与凋亡和坏死有一些相同的细胞学和形态学特征,但也存在明显的区别。与凋亡相比,Parthanatos不能形成凋亡小体和小片段的DNA碎片;与坏死相比,Parthanatos不能诱导细胞膨胀。

SydneyBrenner1/3oftheprizeUnitedKingdomTheMolecularSciencesInstitute

Berkeley,CA,USAb.1927

(inUnionofSouthAfrica)H.RobertHorvit1/3oftheprizeUSAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)

Cambridge,MA,USAb.1947JohnE.SulstonUnitedKingdomTheWellcomeTrustSangerInstitute

Cambridge,UnitedKingdomb.1942

THE2002NOBELPRIZEWINNER血细胞凋亡细胞凋亡与坏死的比较

坏死凋亡强刺激弱刺激溶酶释出，炎症反应ATP(-)ATP

血细胞凋亡镜下凋亡小体

apoptoticbody血细胞凋亡

检测细胞凋亡各种形态学方法比较

检查方法可鉴定凋亡细胞的特征光学显微镜（LM）细胞缩小、核浓缩、细胞周围透明圈相差显微镜（PCLM）细胞鼓泡，凋亡小体透射电镜（TEM）微绒毛消失、核染色质沿核膜分布新月体形成、凋亡小体

激光共聚焦（CLSM）凋亡细胞固缩染色质及核碎片定位扫描电镜（SEM）细胞表面泡状突起流式细胞仪（FCM）低前向散射光、高侧向散射光缩时摄影术（TLP）凋亡细胞的形成过程血细胞凋亡细胞凋亡的生物学意义热点肿瘤治疗既是病理也是生理状态药物引导或诱导异常细胞凋亡血细胞凋亡细胞凋亡与自噬关系自噬通常有助于细胞存活，而细胞凋亡却无一例外地最终导致细胞死亡。（1）在某些条件下，自噬为凋亡所需；（2