造血干细胞（HSCs）存在于特定的微环境中，这些微环境被称为“生态位”。传统的模型认为，HSC的数量主要由生态位的大小决定。然而，生态位中的细胞数量远远多于HSC的数量这一事实对这一观点提出了挑战。为了严格确定生态位的大小在调节HSC数量方面所起的作用，

2025年8月27日，阿尔伯特·爱因斯坦医学院Ulrich Steidl团队在Nature 在线发表题为Haematopoietic stem cell number is not solely defined by niche availability的研究论文，该研究开发了一个股骨移植系统，使研究人员能够增加可用的HSC生态位。值得注意的是，增加微环境的生态位并未改变体内HSC的总数，这表明存在一种系统性机制来限制HSC的数量。

当将从缺陷性内源性微环境区动员出来的HSC转移到体外时，移植的野生型股骨中的HSC数量并未超过生理水平，这表明HSC的数量在局部层面也受到限制。系统层面和局部层面的双重限制这一观点还通过其他实验方法得到了进一步的支持，包括共用血管实验和骨移植后非条件性HSC转移实验。

此外，该研究发现促血小板生成素在决定体内造血干细胞总数方面起着关键作用，即便在生态位可用性增加的情况下也是如此。总之，该研究重新定义了造血干细胞数量调节的关键原理，为这一关键的生物学过程提供了见解。

20 世纪 70 年代，Schofield提出了生态位模型，该模型指出造血干细胞会不断增殖，直至占据各自的生态位，因此造血干细胞的数量主要取决于生态位的可用性。这一观点得到了部分支持，即移植的造血干细胞只有在通过诸如辐射、化疗或其他手段清除可用的生态位“空间”（这些手段会损害或动员内源性造血干细胞）的情况下才会植入。

此前已经确定了几个造血干细胞生态位成分，例如血管周间充质干细胞（MSCs），它们通过nestin-GFP、Cxcl12GFP、瘦素受体或 CD51 和 CD140α 的表达来加以标记。

众所周知，具有 CD31、CD144、SCA-1 和 CD62E 表达模式的内皮细胞（ECs）也对造血干细胞生态位有贡献。这些细胞会产生生态位因子，如 C-X-C 基序趋化因子配体 12（CXCL12）和干细胞因子（SCF，由 Kitl 编码），这些因子对于造血干细胞在骨髓（BM）中的保留和维持至关重要。这些细胞因子或造血干细胞生态位的基因缺失会导致骨髓中造血干细胞数量的减少。

骨移植模型中造血干细胞及其生态位的正常功能（图源自Nature ）

一个令人困惑的现象是，已定义的生态位细胞的数量明显多于造血干细胞的数量。然而，这些发现并不能排除以下两种可能性：一小部分这些生态位细胞能够形成独特的可饱和空间；或者造血干细胞与依赖于生态位因子的前体细胞竞争空间。

值得注意的是，越来越多的证据支持这样一个观点，即营养在体外和体内对造血干细胞的维持都有作用，这表明造血干细胞的数量可能由除生态位局部控制之外的其他机制决定。因此，在本研究中，旨在通过实验来验证造血干细胞的数量是否确实由生态位的可用性所决定。

该研究开发了一个股骨移植系统，使研究人员能够增加可用的HSC生态位。值得注意的是，增加微环境的生态位并未改变体内HSC的总数，这表明存在一种系统性机制来限制HSC的数量。当将从缺陷性内源性微环境区动员出来的HSC转移到体外时，移植的野生型股骨中的HSC数量并未超过生理水平，这表明HSC的数量在局部层面也受到限制。

系统层面和局部层面的双重限制这一观点还通过其他实验方法得到了进一步的支持，包括共用血管实验和骨移植后非条件性HSC转移实验。此外，该研究发现促血小板生成素在决定体内造血干细胞总数方面起着关键作用，即便在生态位可用性增加的情况下也是如此。总之，该研究重新定义了造血干细胞数量调节的关键原理，为这一关键的生物学过程提供了见解。

参考消息：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09462-5