感染或失血後，身體必須盡快補償血細胞的損失。長期以來，這一直被認為是骨髓中造血幹細胞的任務。但德國癌症研究中心 (DKFZ) 的科學家現在在小鼠身上發現，一定數量的祖細胞接管了這項任務：這會加速血細胞的再生，並可能保護幹細胞免於耗盡。

只要我們健康，我們的身體就會使血液和免疫細胞的數量基本保持不變。然而，任何增加細胞消耗的感染或其他疾病都會導致細胞損失，必須盡快更換細胞以保持免疫系統的充分功能。

在胚胎髮育過程中，骨髓中的造血幹細胞會產生各種類型的成熟血細胞。DKFZ 的 Hans-Reimer Rodewald 說：“因此，長期以來人們一直認為，緊急情況下血液和免疫細胞的流失會向造血幹細胞發出信號，這些造血幹細胞被刺激分裂得比平時快得多，以立即提供替代品。” 

血液幹細胞可以分裂成一個子細胞，它仍然是一個乾細胞，和一個第二個子細胞，它繼續發育。這些發育中的子細胞首先產生所謂的多能祖細胞，它們能夠分化成任何類型的血細胞。“直到現在，我們還不知道究竟是血液幹細胞在緊急情況下提供再生能力，還是祖細胞接管了這項工作，”免疫學家 Katrin Busch 解釋說，他是當前論文的第一作者之一.

Rodewald 的團隊與同樣位於 DKFZ 的 Thomas Höfer 研究小組合作，現在已經能夠在老鼠身上研究這個問題。為此，研究人員使用了融入血液幹細胞的遺傳標記，這些標記可以通過其細胞後代的所有進一步發育步驟進行追踪。

如果老鼠感染了細菌，它們就會出現全身性炎症。正如預期的那樣，標記的血液幹細胞與細胞分裂發生反應——然而，這並沒有導致分化的血細胞數量增加。此外，幹細胞加強了轉錄，但這主要影響了那些與其自我更新相關的基因。因此，造血幹細胞本身顯然不負責補充成熟血細胞。這不僅適用於細菌感染，也適用於其他壓力性健康狀況，例如貧血或各種免疫細胞缺乏症。

然而，當多能祖細胞群配備了遺傳標記後，情況就大不相同了：大約 11 天后，被細菌感染的小鼠中多能祖細胞中出現的不同標記的白細胞數量顯著增加。

“讓祖細胞完成這項任務有幾個優點：它加快了這個過程，因為乾細胞的分化是一個相當緩慢的過程。此外，祖細胞比干細胞多得多——這也有助於確保充分成熟血細胞可以快速獲得，”Höfer 解釋道。Rodewald 補充道：“我們還將這一結果解釋為造血幹細胞可能的一種保護機制，或許是為了避免在生命過程中因反复感染而精疲力竭。”

幾年前，Rodewald 和 Höfer 實驗室的科學家已經證明，與專家普遍認為的相反，多能祖細胞在維持正常健康條件下的血細胞數量方面也起著重要作用。

Ann-Kathrin Fanti、Katrin Busch、Alessandro Greco、Xi Wang、Branko Cirovic、Fuwei Shang、Tamar Nizharadze、Larissa Frank、Melania Barile、Thorsten Feyerabend、Thomas Hofer 和 Hans-Reimer Rodewald：Flt3-和 Tie2-Cre 追踪識別再生在來自多能祖細胞而非造血幹細胞的敗血症中。