第二講 幹細胞的基本特性

受精卵發育為一個「完整的個體」後，生命在進行，細胞的複製、更新、替代也沒有停止。整個生命都由幹細胞相伴，幹細胞的數量決定生命的質量。

雖然人類平均壽命現在飛躍到了75歲，但是人體內許多單細胞的壽命卻非常短，尤其是那些「身兼巨任」的細胞，細胞壽命和生命長度的不匹配就導致細胞需要自我複製、更新、替代衰老、死亡的細胞，輔佐人類的生命。

△ 胚胎幹細胞不斷增殖與分化

比如，處於人體最外層的皮膚上皮細胞，因為它所處的位置特殊，隨時會經受物理磨損、紫外線輻射、病原微生物侵襲等外界因素影響，因此皮膚上皮細胞每28天需要複製、更新一次。

血液中的免疫細胞，因為隨時要抵禦有害物質的入侵，同異物鬥爭，因此免疫細胞的壽命也只有7-14天。

工作條件最惡劣的當屬小腸上皮細胞，它們負責從腸道中吸收營養物質，不僅要浸泡在消化液中經受腸蠕動帶來的摩擦，還要面對幾百種腸道病原微生物及其代謝產物的挑戰，所以小腸上皮細胞壽命極短，一般只有2-3天。

除了上述幾種細胞類型，在人漫長的一生中，人體亦會經受多次損傷，這些損傷細胞的更新、替代、修復正是由人體中的「種子」細胞——幹細胞來完成的。

01

幹細胞：人體的種子細胞

為什麼稱幹細胞為人體的「種子」細胞呢？

因為理想情況下，這些幹細胞可以維持人體一生的更新需求，源源不斷地提供新鮮細胞來替代老化、死亡的細胞，就像一個富饒的倉庫，取之不盡。

△ 幹細胞，維持著人體更新需求

有些人即便高齡，也仍然耳聰目明、思維敏捷、行動迅速、面色紅潤，就是因為他們體內的幹細胞仍然具有強大的生命力，倉庫依然運轉良好。

但如果體內的幹細胞數量減少，反應遲緩，或者幹細胞工作負荷過重，幹細胞便不能支撐人體細胞的更新，隨著「種子」的減少，人就會逐漸走入衰老。

這個時候，如果體外輸入年輕的幹細胞仍然可以逆轉衰老的過程，這就是源於幹細胞的自我複製機制。幹細胞在體外先擴大培養，形成一定的幹細胞數量，再回輸至人體，利用歸巢特點到達身體各處，發揮其更新、替代衰老、死亡細胞的作用。

02

幹細胞：歸巢效應（自動「導航」到身體需要修復的地方）

歸巢是幹細胞聰明的一個表現。這個概念早在1983年就提出來了，原本是指循環在血液中的淋巴細胞，有遷移回派生出它們的淋巴組織部位（如淋巴結）的傾向，這一回歸現象稱為「淋巴細胞的歸巢」。後來「歸巢」這一概念也逐漸引申到幹細胞。

幹細胞歸巢就是指自體或外源性幹細胞在多種因素的作用下，能定向趨向性遷移，越過血管內皮細胞至靶向組織，並定植存活的過程，類似於人體局部炎症反應後大量白細胞遷移至炎症周圍。幹細胞的歸巢能力就像自帶了GPS，通過定位系統自動導航去身體需要它的地方，及時修復受損細胞。

幹細胞周圍的細胞形成像搖籃樣的環境保護著幹細胞，這一環境被稱為微環境（幹細胞巢，niche），它是幹細胞存在的基礎。微環境由和幹細胞相鄰的各種細胞、細胞外基質(ECM)以及多種細胞因子等構成。微環境不僅給幹細胞提供養分，同時還指導幹細胞的行動，決定幹細胞的分化方向。

微環境改變是幹細胞歸巢的始動因素，組織損傷局部表達多種趨化因子、黏附因子、生長因子等各種信號分子。不同的微環境分泌不同的信號分子，吸引幹細胞定向到達該組織。幹細胞歸巢，最終歸巢至骨髓，歸巢至各個臟器，歸巢至炎症及創傷部位，甚至歸巢至腫瘤部位。

本講總結：幹細胞存在於生命的整個過程，通過自我複製去替代病亡的細胞，當體外補充進新的幹細胞，會遵循「歸巢」效應，主動找到有炎症的病體去修復。