造血干细胞

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造血干细胞( Stem cell , SC )的干,译自英文“ stem ”,意为“树”、“干”和“起源”。类似于一棵树干可以长出树杈、树叶,并开花和结果等。通俗地讲,造血干细胞是指尚未发育成熟的细胞,是所有造血细胞和免疫细胞的起源,它不仅可以分化红细胞白细胞血小板,还可跨系统分化为各种组织器官的细胞,具有自我更新、多向分化和归巢(即定向迁移至造血组织器官)潜能。因此是多功能干细胞,医学上称其为“万用细胞”,也是人体的始祖细胞。干细胞是具有自我复制和多向分化潜能的原始细胞,是机体的起源细胞,是形成人体各种组织器官的祖宗细胞。

造血干细胞有两个重要特征:其一,高度的自我更新或自我复制能力;其二,可分化成所有类型的血细胞。造血干细胞采用不对称的分裂方式:由一个细胞分裂为两个细胞。其中一个细胞仍然保持干细胞的一切生物特性,从而保持身体内干细胞数量相对稳定,这就是干细胞自我更新。而另一个则进一步增殖分化为各类血细胞、前体细胞和成熟血细胞,释放到外周血中,执行各自任务,直至衰老死亡,这一过程是不停地进行着的。  

目录

原理

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造血干细胞(hemopoietic stem cell)又称多能干细胞。是存在于造血组织中的一群原始造血细胞。也可以说它是一切血细胞(其中大多数是免疫细胞)的原始细胞。由造血干细胞定向分化、增殖为不同的血细胞系,并进一步生成血细胞。人类造血干细胞首先出现于胚龄第2~3周的卵黄囊,在胚胎早期(第2~3月)迁至肝、脾,第5个月又从肝、脾迁至骨髓。在胚胎末期一直到出生后,骨髓成为造血干细胞的主要来源。具有多潜能性,即具有自身复制和分化两种功能。在胚胎和迅速再生的骨髓中,造血干细胞多处于增殖周期之中;而在正常骨髓中,则多数处于静止期(G0期),当机体需要时,其中一部分分化成熟,另一部分进行分化增殖,以维持造血干细胞的数量相对稳定。造血干细胞进一步分化发育成不同血细胞系的定向干细胞。定向干细胞多数处于增殖周期之中,并进一步分化为各系统的血细胞系,如红细胞系粒细胞系、单核-吞噬细胞系、巨核细胞系以及淋巴细胞系。由造血干细胞分化出来的淋巴细胞有两个发育途径,一个受胸腺的作用,在胸腺素催化下分化成熟为胸腺依赖性淋巴细胞,即T细胞;另一个不受胸腺,而受腔上囊(鸟类)或类囊器官(哺乳动物)的影响,分化成熟为囊依赖性淋巴细胞或骨髓依赖性淋巴细胞,即B细胞。并分别由T、B细胞引起细胞免疫体液免疫。如机体内造血干细胞缺陷,则可引起严重的免疫缺陷病

造血干细胞是血细胞(红细胞、白细胞、血小板等)的鼻祖,是高度未分化细胞,具有良好的分化增殖能力,干细胞可以救助很多患有血液病的人们(如白血病)。因为造血系统原始细胞恶性增生、不会凋亡,从而导致了白血病发病,而救助他们的方法就是将这些恶性细胞全部杀灭,但是化疗是敌我不分得,在杀灭癌细胞的同时也杀死了正常的造血干细胞,导致人体血细胞缺乏,危及病人生命。当病人需要根除白血病时,就要一次性杀灭癌细胞,但是这样超大剂量的化疗往往也将正常干细胞杀灭的寥寥无几。为了让病人尽快恢复造血功能,挽救病人的生命就需要输注造血干细胞,这就是我们所知道的骨髓移植。但是自体的骨髓移植虽然成功率大,排异反应小,但是在采集的时候难免会混杂有白血病细胞,造成以后复发的来源,所以有时需要进行异基因骨髓移植。但是不是任何人的骨髓拿来都可以移植的,如果两个人免疫标记相差太大就会造成过强的排异反应,使得移植失败,病人死亡。您在血液中心采集的干细胞样本,将会送到骨髓库进行基因存档,当有病人需要异基因骨髓移植,而他和您的骨髓配型相近的话,血液中心会通知你捐献干细胞,也就是献骨髓。它不是想象中的那么可怕,对身体也无害,就是将您的血液循环到一个采集机器中,机器自动采集,就像献血一样.  

作用

造血干细胞移植技术的发现和应用

骨髓移植技术的发现

生命科学是二十世纪发展最为迅猛的学科之一,已经成为自然科学中最引人注目的领域。 1957 年,美国华盛顿大学多纳尔.托玛斯发现正常人的骨髓移植到病人体内,可以治疗造血功能障碍。这一技术的发现,使多纳尔.托玛斯本人荣获了诺贝尔奖。

这一技术很快得到全世界的认可,并已成为根治白血病等病的主要手段。造血干细胞移植技术的发现和应用为人类战胜疾病带来新的希望。

骨髓移植可治疾病

造血干细胞移植是现代生命科学的重大突破。造血干细胞移植可治疗恶性血液病,部分恶性肿瘤,部分遗传性疾病等 75 种致死性疾病。包括急性白血病慢性白血病骨髓增生异常综合征、造血干细胞疾病、骨髓增殖性疾病、淋巴增殖性疾病、巨噬细胞疾病、遗传性代谢性疾病、组织细胞疾病、遗传性红细胞疾病、遗传性免疫系统疾病、遗传性血小板疾病、浆细胞疾病、地中海贫血、非血液系统恶性肿瘤、急性放射病等。

因为有了造血干细胞移植技术,世界各地成千上万患有以上疾病的患者,重新燃起了生命的希望。  

捐献

生理上无损健康

人体血液中有多种血细胞,红细胞、白细胞、血小板等,它们都是有寿命的,多则 120 天,少则 36 小时,不断新陈代谢。它们均来自于一种始祖细胞,我们称它为造血干细胞。造血干细胞具有高度的自我更新、自我复制的能力,可分化生成各种血细胞。造血干细胞有很强的再生能力,失血或捐献造血干细胞后,可刺激骨髓加速造血, 1-2 周内,血液中各种成分可恢复到原来水平。

适龄、健康的志愿者捐献造血干细胞后,由于血细胞数量减少,会促使骨髓把储备的白细胞释放,并刺激骨髓造血功能,促使血细胞的生成,不会影响身体健康。

人体的造血干细胞主要存留在长骨的骨髓腔和扁平骨的稀松骨质间的网眼内,这是一种红色的海绵状组织,被称为红骨髓

人出生时,红骨髓充满全身骨髓腔,随着年龄长大,脂肪细胞增多,相当部分红骨髓变成黄骨髓。此种变化是由于成人不需要全部骨髓参加造血,部分骨髓造血已经足够补充所需血液。当身体严重缺血时,部分黄骨髓又可以变成红骨髓而继续进行造血。  

实践上证明安全

我国大陆已经采集 270 多例造血干细胞,这是无血缘关系的,有血缘关系的则更多;

台湾已经采集 800 多例造血干细胞(大部分为骨髓)。

国际上美国已经采集 2 万多例造血干细胞(大部分为骨髓);

日本已经采集 5500 多例造血干细胞(全部是骨髓)。

据多年的临床观察和国际上的报道,至今还没有因采集外周血造血干细胞引起对捐献者伤害的案例。在采集完成后,一些轻微疼痛感和不适将很快消失。  

动员剂安全可靠

从外周血采集造血干细胞简单、省事,故我国捐献造血干细胞较多采用此种方法。但在正常生理条件下,外周血的造血干细胞数量少,不能满足移植的需要,如注射细胞动员剂 , 可使外周血造血干细胞增加 20~30 倍。目前使用的细胞动员剂是“粒一巨噬细胞集落刺激因子( GM--CSF )”,除能增加外周血造血干细胞的数量外,还有辅助心脏功能等作用。据多年的临床观察和国际上的报道,至今还没有发现其对人体健康的危害和副作用。  

采集量和标准

成年人( 18 ~ 45 岁)的骨髓量一般在 3000 克 左右,大部存于骨髓腔。成人一例采集量为 50 — 200ml 造血细胞悬液,采集次数不超过 2 次。一般循环处理血量不少于 10000ml 。 CD34+ > 2 × 106/kg 、 MNC > 5 × 108/kg 。每天检测 CD34+ 量,在最高峰时间采集,对捐献者本身无不良影响。  

采集技术成熟

中华骨髓库有经专家委员会审定的移植医院和采集医院(中心),在这样的医院里采集造血干细胞如同采集成分血一样简单、安全。

在整个采取过程中所用的器材都经过严格消毒,并一次性使用,确保了捐献者的安全。  

来源

一般造血干细胞来源于三个渠道:

1 、骨髓造血干细胞。

2 、外周造血干细胞。

3 、脐带血造血干细胞。

中华骨髓库目前主要开展外周血造血干细胞采集。

三种来源及应用对比

移植方式 外周血造血干细胞 骨髓造血干细胞 脐带血造血干细胞
成份 较为单一的造血干细胞 除造血干细胞外还有其他血液成份 除造血干细胞外还有其他血液成份
采集方法 在上臂血管采集 不住院不麻醉,采集前注射动员剂无痛苦 在髓骨上钻孔采集 需住院需麻醉不需注射动员剂有痛苦 收集脐带血
移植应用 普遍 较少 只适用25KG下儿童
成本 很高
采集及恢复时间 2-4天 半年 --
保存 无需保存 无需保存 实体保存
应用 普遍 较少 很少
血液
白血病白血球
淋巴系统: 淋巴性白血病 (急性慢性) | 淋巴瘤 (霍奇金淋巴瘤非霍奇金淋巴瘤) | 淋巴增生 | 骨髓癌 (多发性骨髓癌质浆细胞瘤)
骨髓: 骨髓性白血病 (急性慢性) | 骨髓增殖性疾病 (原发性血小板增多症红血球增多症) | 骨髓成形不良症候群 | 骨髓纤维化 | 嗜中性白血球过低症
红血球
贫血 | 血色病 | 镰状细胞贫血 | 地中海贫血 | 溶血性贫血 | 再生不良性贫血 | 蚕豆症 | 遗传性球形红细胞增多症 | 遗传性椭圆形红血球增多症 | 其他血红蛋白病
凝血因子血小板
血栓形成 | 深静脉血栓形成 | 肺栓塞 | 血友病 | 自发性血小板缺乏紫斑症 | 血栓性血小板缺乏紫斑症 | 弥散性血管内凝血
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