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(一)更新

    干細(xì)胞 能通過(guò)有絲分裂產(chǎn)生子代干細(xì)胞。干細(xì)胞的分裂過(guò)程與普通的體細(xì)胞有所不同。高等動(dòng)物的成體干細(xì)胞通過(guò)不對(duì)稱(chēng)分裂產(chǎn)生非對(duì)稱(chēng)的細(xì)胞決定子分割，使得一部分子代獲得維持干細(xì)胞狀態(tài)所必需的信息而成為子代干細(xì)胞，另外一部分子代細(xì)胞則不得不走向分化。也就是說(shuō)，一個(gè)干細(xì)胞的后代中，只有一部分子代細(xì)胞可能保持與父代細(xì)胞相同的干細(xì)胞特征，另外一部分則喪失了干細(xì)胞的功能。

    干細(xì)胞的不對(duì)稱(chēng)分裂主要有兩種方式：一種方式是，細(xì)胞嚴(yán)格遵循不對(duì)稱(chēng)分裂的方式(如果蠅的卵細(xì)胞)，一個(gè)干細(xì)胞分裂后，產(chǎn)生一個(gè)子代干細(xì)胞和一個(gè)已分化細(xì)胞。這種分裂方式主要發(fā)生在低級(jí)動(dòng)物，如單一細(xì)胞生物體及無(wú)脊椎動(dòng)物。另一種不對(duì)稱(chēng)分裂方式則不同(主要發(fā)生于生物體的干細(xì)胞)，細(xì)胞分裂后產(chǎn)生的干細(xì)胞有多種可能，即可以是子代干細(xì)胞，也可以是定向祖細(xì)胞。干細(xì)胞與定向祖細(xì)胞之間，有著連續(xù)的“譜系”，干細(xì)胞和定向祖細(xì)胞分別居于此連續(xù)譜系的兩端。多數(shù)哺乳動(dòng)物的組織干細(xì)胞采用此種方式進(jìn)行自我更新。這種干細(xì)胞不嚴(yán)格執(zhí)行不對(duì)稱(chēng)分裂的規(guī)定，但從群體水平上看，其干細(xì)胞仍然保持著嚴(yán)格的不對(duì)稱(chēng)分裂。

    盡管兩者不對(duì)稱(chēng)分裂的機(jī)制不同，但都牽涉到多重反饋調(diào)節(jié)及細(xì)胞間相互作用機(jī)制。在特殊的生理需求下(如失血或表皮損傷)，機(jī)體將啟動(dòng)應(yīng)對(duì)機(jī)制，促成相關(guān)干細(xì)胞進(jìn)入不對(duì)稱(chēng)分裂狀態(tài)，從而達(dá)到功能恢復(fù)。

 

(二)多向分化

    干細(xì)胞是一群非特化(unspecialized)、無(wú)具體功能的細(xì)胞。干細(xì)胞的一個(gè)根本屬性便是其不擁有任何組織特異性結(jié)構(gòu)，也不產(chǎn)生特定的功能。也就是說(shuō)，通常條件下干細(xì)胞不能像心肌細(xì)胞一樣完成泵血功能，也不能像紅細(xì)胞一樣完成氧傳遞功能，更不能像神經(jīng)細(xì)胞一樣處理神經(jīng)信號(hào)。但是，這種非特化的細(xì)胞能演變?yōu)槎喾N特化的細(xì)胞(specialized cells)，形成相應(yīng)的組織，這便是分化(differentiation)。分化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，目前尚未清楚其全部的機(jī)制。

經(jīng)典的于細(xì)胞理論認(rèn)為，干細(xì)胞具有向多種特化細(xì)胞分化的能力。通常，這種分化能力被認(rèn)為只發(fā)生在干細(xì)胞所屬組織的主體細(xì)胞類(lèi)群內(nèi)(不包括干細(xì)胞)――位于骨髓內(nèi)的造血類(lèi)群干細(xì)胞，在正常情況下只能產(chǎn)生多種血液細(xì)胞，如紅細(xì)胞、白細(xì)胞及血小板，而不能形成來(lái)源部位*不同的細(xì)胞，如中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元。但是，zui近的研究認(rèn)為，以上的“界限”并不是不可打破的。實(shí)驗(yàn)表明，骨髓內(nèi)的造血干細(xì)胞除能分化為血液細(xì)胞外，還能在特定微環(huán)境下轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元，肝臟來(lái)源的干細(xì)胞能轉(zhuǎn)變?yōu)橐葝u細(xì)胞，甚至造血干細(xì)胞可轉(zhuǎn)變?yōu)樾募〖?xì)胞，這便是干細(xì)胞可塑性(plasticity)的體現(xiàn)。

 

(三)干細(xì)胞分裂和分化的調(diào)控

    干細(xì)胞分裂和分化的調(diào)控機(jī)制十分復(fù)雜，目前僅對(duì)其有初步的了解。干細(xì)胞啟動(dòng)不對(duì)稱(chēng)分裂的調(diào)控機(jī)制在于：由外來(lái)信號(hào)啟動(dòng)特定因子的自分泌過(guò)程，包括細(xì)胞不對(duì)稱(chēng)分裂存在的反應(yīng)蛋白、控制基因表達(dá)的核內(nèi)因子，干細(xì)胞與非干細(xì)胞子代細(xì)胞的染色體修飾，以及在瞬時(shí)擴(kuò)增過(guò)程中控制細(xì)胞分裂周期時(shí)鐘的啟動(dòng)因子等。

    同時(shí)，干細(xì)胞的分裂和分化還受諸多外在調(diào)控因素的影響。控制干細(xì)胞發(fā)展“命運(yùn)”的外在因素統(tǒng)稱(chēng)為干細(xì)胞微環(huán)境，即通常所說(shuō)的生態(tài)位(niche)。對(duì)于不對(duì)稱(chēng)分裂及群體不對(duì)稱(chēng)分裂的干細(xì)胞，生態(tài)位同樣顯得極其重要。這其中涉及干細(xì)胞與干細(xì)胞之間、干細(xì)胞與非干細(xì)胞子代細(xì)胞之間以及其與周?chē)?xì)胞之間復(fù)雜的近距及遠(yuǎn)程信號(hào)作用機(jī)制。主要包括多種細(xì)胞因子、細(xì)胞膜蛋白的信息介導(dǎo)以及整聯(lián)蛋白與細(xì)胞外基質(zhì)之間的相互作用。