正常干细胞

在对红细胞生成过程的研究中，人们定义了正常干细胞的特性。为了维持血细胞的长时间供应，造血干细胞必须具有自我再生和分化成各种血细胞的能力。除了造血干细胞之外，在肌肉、肠道、脑、皮肤、毛发、心脏、肺和乳腺组织等其他组织和器官中也发现有正常干细胞。正常干细胞的生理功能是维持组织内环境的稳定，并且在组织受到损伤后发挥再生功能。

研究人员已经能够通过联合应用细胞表面标志对造血干细胞、神经干细胞和乳腺干细胞等（表10-1）正常成熟干细胞进行分离。另外，根据Hoechst33342染料的流出量分离“side population”侧群细胞的方法也已经被用来作为鉴定干细胞的一种可选择途径。

造血干细胞在一些正常生理条件下可以以休眠状态存活较长一段时间。已经有研究者证明细胞周期调控蛋白p21和p18能够调节造血干细胞的休眠过程。一旦造血干细胞从休眠状态中恢复过来，它们就会自我再生或者依靠内源性和外源性的刺激信号进行分化。这些信号在正负调控分子之间以“阴阳”平衡的状态存在。有研究表明Wnt信号转导通路中的重要分子在多种系统中是促进干细胞自我再生的必要因素。此外，也有报道Notch和Hedgehog信号通路在造血干细胞的自我再生调控过程中发挥重要作用。还有研究发现，从BMP和TGF-β信号通路中衍生而来的一些信号可以对干细胞的增殖进行负调节，即抑制干细胞的增殖。根据不同的细胞学背景，BMP和Wnt信号通路之间的“交谈”对于决定正常干细胞的正确命运是必不可少的。在体内，这些正负调控分子的精细调节对干细胞的自我再生起着重要作用，若任何一方失调都会破坏干细胞的自我再生过程。例如，一些遗传学突变引起的干细胞或者祖细胞中Wnt信号通路异常将会导致白血病和一些其他肿瘤的发生。

表10-1　已报道的人（i）或小鼠（ii）的正常干细胞或恶性组织干细胞表面标志

成熟干细胞的分化能力一般是由各个组织类型的特异性细胞谱系决定的。然而，一些成熟干细胞还具有一定的细胞灵活性。有研究表明肌肉组织来源的干细胞可以衍生成为血细胞。虽然说细胞融合的发生只具有很小的可能性，但这也许是以上现象发生的一种可能的机制。成熟干细胞有限的可塑性和潜在的复杂性大大限制了成熟干细胞在可再生药物中的临床应用前景。但干细胞可能在肿瘤转移过程中发挥重要作用。干细胞的一些可塑性可以促进上皮细胞向间充质细胞的恶性转化（EMT），而这一过程被认为是肿瘤转移早期发生的一个重要事件。