［中图分类号］R617［文献标识码］ A

［文章编号］1000-4718(2000)05-0474-05

The stromal cells and the hematopoietic restitution of hematopoietic stem cell transplantation

LIU Tian-hao, LIN Xu-bing , CHEN Yun-xian

(The First Affiliated Hospital, Sun Yat-Sen University of Medical Sciences, Guangzhou 510080, China)

【A Review】As a major component of the hematopoietic microenvironment, stromal cells have been proved to support hematopoiesis. This review describes the constitution, origin of stromal cells and its mechanism of regulate hematopoiesis, and then elaborates that the stromal cells play a important role in the hematopoietic restitution of hematopoietic stem cell transplantation.

［MeSH］Hematopoietic stem cells; Bone marrow transplantation

造血干细胞移植作为造血损伤修复及血液病治疗的主要手段已日益受到重视。受体的造血系统重建取决于两个条件：一是造血干细胞的质量和数量，二是造血微环境的质量。1977年，Dexter用小鼠骨髓细胞进行长期培养，发现造血细胞只有附着于一种被称为基质细胞的集落上，才能增殖。而后Mauch等^［1］继而在人骨髓细胞长期培养的实验中证实了这一点。可以认为造血干细胞在分化增殖需要有一个特殊的环境，即造血微环境。基质细胞是造血微环境的主要成分，具有支持造血的作用。

一、基质细胞

造血微环境(hematopoietic microvironment, HIM)是支持和调节造血细胞生长发育的内环境，主要由基质细胞、基质细胞分泌的细胞外基质和各种细胞因子组成。基质细胞并非单一的细胞群体，Tavassoli^［2］认为基质细胞可分为5种类型：①内皮-脂肪细胞;②成纤维细胞或纤维细胞样的外膜网状细胞;③内皮样细胞;④纤维内皮细胞;⑤巨噬细胞。有学者^［3］则将其分为3类：①成纤维细胞；②细胞；③巨噬内皮细胞。1970年Fridenstein将豚鼠骨髓细胞加入含有20％牛血清的培养液中进行体外培养，获得了成纤维细胞集落。其后Wang等^［4］通过有限稀释法和在体外培养体系中加入集落刺激因子，从小鼠骨髓原代细胞中培养出纯成纤维细胞集落，内皮细胞集落和巨噬细胞集落。近年来，人们还从骨髓及胎肝中分离出许多基质细胞系， 如TC－1C-3、D2XR11、14F11、SI7等。

基质细胞的来源是一个存在争议的问题。Singer等^［5］用SV40转染人骨髓长期培养细胞获得转化细胞系，该细胞具有基质细胞特征和造血细胞特征。Huang等^［6］将CD34^＋CD38^-HLA-DR^-造血干细胞放在胰岛素样生长因子-1和成纤维细胞因子(bFGF)的培养基中进行培养，结果既获得基质细胞，又获得造血祖细胞。推测在造血早期阶段，存在某种公共干细胞，该干细胞先分化成基质细胞，形成造血微环境，继而支持造血干细胞分化产生造血细胞。最近有人发现人类骨髓基质细胞TF274在体内外均有成骨作用，且出现成骨细胞特征，如碱性磷酸酶，胶原Ⅰ、Ⅲ和纤维结合素等，因此认为成骨细胞与基质细胞具有同源性^［7］。王欣等^［8］将移植后取出的骨皮质体外培养得到大量能支持造血的基质细胞，所以他们认为骨皮质也是造血基质细胞的发源地。有人认为只有巨噬细胞来源于造血干细胞，而纤维母细胞、内皮细胞、脂肪细胞却是来自基质母细胞，存在于骨小梁及骨皮质内的基质母细胞处于G₀期，是贮备力量，不时补充其成熟细胞的丢失。一旦机体需要，则可进入S期，增殖、分化，以完成微环境功能支持造血^［9］。

基质细胞广泛分布于肝、脾、淋巴结及胸腺中。骨髓作为终身造血器官，其基质细胞具有长期支持造血的功能。脐血中也含有基质细胞支持造血，在体外培养中，脐血基质细胞除了出现时间稍慢和集落数较少以外，与骨髓基质细胞形态，无明显差异，同样支持造血干细胞的扩增^［10,11］。胎肝内基质细胞，体积较大，表面表达Thy-1抗原和粘附分子，可支持造血细胞的增殖分化^［12］。

从骨髓及骨髓长期培养所见的基质细胞，无论是在形体上，还是从细胞表面抗原上，均是多种类的不同细胞，即由成纤维细胞、血管内皮细胞、巨噬细胞和脂肪细胞等构成的性质不均一的集落。成纤维细胞胞体较大，呈长梭型，碱性磷酸酶阳性，酸性磷酸酶阴性，非特异性脂酶活性低，不具有吞噬功能。血管内皮细胞为圆形或椭圆形，Ⅷ因子相关抗原阳性，具有吞噬功能。巨噬细胞呈星形，酸性磷酸酶及非特异性脂酶阳性，具有吞噬功能。脂肪细胞是充满脂肪的无定形细胞，在小鼠少见而在人类却很多^［13］。在一些病理造血状态如骨髓异常增生综合征看不到这些细胞。在人类细胞培养中，基质细胞彼此融合，形成互相交错的贴壁细胞层，不但具有物理连接作用，还为信息分子的交换提供途径，使基质细胞处于功能联系状态。

二、基质细胞与造血

70年代，Dexter在骨髓基质细胞层上进行造血细胞体外长期培养获得成功，证实了骨髓基质细胞是造血的必要条件之一。基质细胞功能缺陷可导致造血障碍。有人检测再生障碍性贫血(aplastic anemia, AA)患者分泌粒细胞集落刺激因子（granulocyte colony stimulating factor, G-CSF）、粒-巨噬细胞集落刺激因子（granulocyte and macrophage colony stimulating factor, GM-CSF）、巨噬细胞集落刺激因子（macrophage colony stimulating factor, M-CSF）的基质细胞数与正常人无差别， 而能分泌IL-3和IL-6的基质细胞数在正常人分别占93％和80％，AA患者则是71％和36％，有明显差异性^［14］。亦有文献报道骨髓基质细胞缺陷可导致骨髓异常增生综合征(mycelodysplastic syndrome, MDS)及急性髓细胞性白血病（acute myeloid leukemia, AML）、慢性髓细胞性白血病（chronic myeloid leukemia, CML）的发生、发展^［15］。 基质细胞对造血干细胞分化的促进作用也有其特异性，如在whitlock-witte培养体系中造血干细胞向B细胞分化，在Dexter体系中向粒细胞分化，源自胸腺与骨髓的基质细胞可支持T淋巴细胞的增殖。培养体系中各种细胞有其固定的位置，这是由支持它的基质细胞的位置决定的。基质细胞TBR31-1选择性支持B淋巴细胞生长，而TBR59系则对淋巴系和髓系细胞生长均有支持作用^［16］。

三、基质细胞支持造血的机制

(一)连接造血干细胞调节造血齐淑玲等^［17］进行体外细胞培养时观察发现基质细胞形成“龛”状，中间夹以造血细胞，在基质细胞形成的龛内可以见到造血细胞分裂相，进行自我复制，电镜可观察到基质细胞与造血细胞通过细胞突起相连接，通过胞膜吞饮进行信息交换以调节造血。细胞间粘附是通过造血细胞表面凝集素(Lectin)特异性识别和结合基质细胞表面的糖基而形成的。基质细胞表面含糖化合物的重要结构是其半乳糖侧链和甘露糖侧链，其结构决定了与干细胞粘附的特异性。不同的基质细胞粘附与其相应的干细胞，促进其增殖分化^［18］。

造血干细胞与基质细胞、细胞外基质的粘附均由细胞表面粘附分子介导。参与造血细胞粘附的粘附分子有整合素家族、免疫球蛋白超家族及其他粘附分子。整合素有VLA亚家族与白细胞整合素亚家族，VLA-4、VLA-5是研究得最多的两种。LFA-1(CD11a／CD18)， Mac-1(CD11b／CD18)是参与造血的白细胞整合素亚家族成员。 免疫球蛋白超家族成员VCAM-1、ICAM-1及其他粘附分子VD44、CD45、CD36，血管反应素和血管内皮细胞粘附分子(PECAM-1) 均参与造血细胞粘附。一种粘附分子可介导多种细胞的粘附，但也具有其特异性，如髓性祖细胞由VLA-4-VCAM-1粘附基质细胞，淋巴系祖细胞通过VLA-4和 VLA-5-CD9、VLA-4-ICAM-1，VLA-5-Fn，β2结素-ICAM-1 连接基质细胞，由此表明粘附分子决定祖细胞在微环境中的定位，促进其增殖分化^［19］。

(二)产生与分泌细胞外基质支持造血细胞外基质(extracellular matrix，ECM)是造血微环境的重要组成部分，由基质细胞产生和分泌。ECM主要由糖蛋白、蛋白多糖和胶原组成。胶原是ECM 中含量最多的成分，共有12种，而在造血组织中主要有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型。糖蛋白包括纤维连接蛋白(fibronectin, FN)、层粘连蛋白(laminin, LN)和造血粘连蛋白(hemonectin HN)。蛋白多糖由蛋白链上共价结合氨基葡萄糖聚糖(glycosaminoglycans, GAG)而成，共有7种，在ECM中以硫酸软骨素含量最多^［20］。

将长期骨髓培养的ECM移植至小鼠肾囊下， 可诱导造血中心的形成^［21］。说明ECM对造血有支持作用。 用羟脯氨酸抑制长期骨髓培养的胶原合成可减少干细胞形成，胶原不仅为造血细胞起支架作用，也直接接触造血细胞来起作用。糖蛋白的FN通过结合红系祖细胞上的FN受体促进红系祖细胞的粘附与增殖，红细胞自骨髓释放则与FN受体丢失有关。LN分子间易自相聚合，并可结合硫酸乙酰肝素、IV类胶原和细胞表面受体蛋白，在细胞生长、分化、粘附，移动中起重要作用，对于红系及粒系的祖细胞来说，是一重要诱导分化因子。HN在早期祖细胞与基质细胞的相互作用中起作用，多作用于粒系造血细胞^［22］。蛋白多糖对造血祖<