受精卵发育为一个“完整的个体”后,生命在进行,细胞的复制、更新、替代也没有停止。整个生命都由干细胞相伴,干细胞的数量决定生命的质量。

虽然人类平均寿命现在飞跃到了75岁,但是人体内许多单细胞的寿命却非常短,尤其是那些“身兼巨任”的细胞,细胞寿命和生命长度的不匹配就导致细胞需要自我复制、更新、替代衰老、死亡的细胞,辅佐人类的生命。

干细胞的特点和功能(干细胞的基本特性)(1)

△ 胚胎干细胞不断增殖与分化

比如,处于人体最外层的皮肤上皮细胞,因为它所处的位置特殊,随时会经受物理磨损、紫外线辐射、病原微生物侵袭等外界因素影响,因此皮肤上皮细胞每28天需要复制、更新一次

血液中的免疫细胞,因为随时要抵御有害物质的入侵,同异物斗争,因此免疫细胞的寿命也只有7-14天

工作条件最恶劣的当属小肠上皮细胞,它们负责从肠道中吸收营养物质,不仅要浸泡在消化液中经受肠蠕动带来的摩擦,还要面对几百种肠道病原微生物及其代谢产物的挑战,所以小肠上皮细胞寿命极短,一般只有2-3天

除了上述几种细胞类型,在人漫长的一生中,人体亦会经受多次损伤,这些损伤细胞的更新、替代、修复正是由人体中的“种子”细胞——干细胞完成的。

01

干细胞:人体的种子细胞

为什么称干细胞为人体的“种子”细胞呢?

因为理想情况下,这些干细胞可以维持人体一生的更新需求,源源不断地提供新鲜细胞来替代老化、死亡的细胞,就像一个富饶的仓库,取之不尽

干细胞的特点和功能(干细胞的基本特性)(2)

△ 干细胞,维持着人体更新需求

有些人即便高龄,也仍然耳聪目明、思维敏捷、行动迅速、面色红润,就是因为他们体内的干细胞仍然具有强大的生命力,仓库依然运转良好。

如果体内的干细胞数量减少,反应迟缓,或者干细胞工作负荷过重,干细胞便不能支撑人体细胞的更新,随着“种子”的减少,人就会逐渐走入衰老。

这个时候,如果体外输入年轻的干细胞仍然可以逆转衰老的过程,这就是源于干细胞的自我复制机制。干细胞在体外先扩大培养,形成一定的干细胞数量,再回输至人体,利用归巢特点到达身体各处,发挥其更新、替代衰老、死亡细胞的作用。

02

干细胞:归巢效应(自动“导航”到身体需要修复的地方)

归巢是干细胞聪明的一个表现。这个概念早在1983年就提出来了,原本是指循环在血液中的淋巴细胞,有迁移回派生出它们的淋巴组织部位(如淋巴结)的倾向,这一回归现象称为“淋巴细胞的归巢”。后来“归巢”这一概念也逐渐引申到干细胞。

干细胞的特点和功能(干细胞的基本特性)(3)

干细胞归巢就是指自体或外源性干细胞在多种因素的作用下,能定向趋向性迁移,越过血管内皮细胞至靶向组织,并定植存活的过程,类似于人体局部炎症反应后大量白细胞迁移至炎症周围。干细胞的归巢能力就像自带了GPS,通过定位系统自动导航去身体需要它的地方,及时修复受损细胞。

干细胞周围的细胞形成像摇篮样的环境保护着干细胞,这一环境被称为微环境(干细胞巢,niche),它是干细胞存在的基础。微环境由和干细胞相邻的各种细胞、细胞外基质(ECM)以及多种细胞因子等构成。微环境不仅给干细胞提供养分,同时还指导干细胞的行动,决定干细胞的分化方向。

微环境改变是干细胞归巢的始动因素,组织损伤局部表达多种趋化因子、黏附因子、生长因子等各种信号分子。不同的微环境分泌不同的信号分子,吸引干细胞定向到达该组织。干细胞归巢,最终归巢至骨髓,归巢至各个脏器,归巢至炎症及创伤部位,甚至归巢至肿瘤部位。

本讲总结:干细胞存在于生命的整个过程,通过自我复制去替代病亡的细胞,当体外补充进新的干细胞,会遵循“归巢”效应,主动找到有炎症的病体去修复。

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