造血作用（Hematopoiesis）

造血作用（Hematopoiesis）
國立臺灣大學生命科學系何亞軒碩士

脊椎動物體內，所有種類的血球細胞，包含了淋巴球、單核球、紅血球、血小板等，都是源自於具有多功能性（multi-potent）的造血幹細胞（hematopoietic stem cell, HSC）特化而成。造血幹細胞普遍存在於生物體的骨髓、肝臟，以及臍帶血當中，主要有兩個重要的功能，分別為「自我更新（self-renewal）」，以及「細胞特化（lineage commitment）」。

造血作用 （圖片來源：翻譯自Hematopoiesis simple. http://en.wikipedia.org/wiki/Haematopoiesis#mediaviewer/File:Hematopoiesis_simple.svg）

自我更新（self-renewal），是指幹細胞能不斷分裂，並永久保持在俱有分化成其他種類細胞的能力。造血幹細胞在體內，由於不斷的進行自我更新，因此，能夠源源不絕地產生動物體所需的各類型血球細胞。

在造血幹細胞的特化過程中，首先產生兩群細胞，分別是「共同淋巴前驅細胞（common lymphoid progenitor, CLP）」以及「共同血球前驅細胞（common myeloid progenitor, CMP）」。

共同淋巴前驅細胞可以再特化分支，產生 B 淋巴球前驅細胞或是 T 淋巴球前驅細胞，兩者接著產生功能性的 B 淋巴球和 T 淋巴球，負責身體內的適應性免疫反應。

而共同血球前驅細胞也能特化分支成兩群細胞，其中一群是「顆粒球單核球前驅細胞（granulocyte-monocyte progenitor, GMP）」，可以進一步產生嗜中、嗜酸及嗜鹼性三種白血球，以及巨噬細胞的前身－單核球，共同扮演自體性免疫反應的角色。另外一群則稱為「巨核細胞紅血球前驅細胞（megakaryocyte-erythrocyte progenitor, MEP）」，可以特化成紅血球前驅細胞，進而發育為成熟的紅血球；或者，特化為巨核細胞（megakaryocyte），進而形成血小板。

由於造血幹細胞的多功能性，負責產生生物體所需的各類血球，因此，調控其細胞命運的機制非常重要。造血幹細胞發育的環境當中，由周邊組織、基質細胞和內皮細胞所分泌的生長因子以及細胞激素，是影響造血幹細胞命運的主要外來因子。

這些外來因子與造血幹細胞表面的特殊受器結合後，會啟動一連串的胞內訊息傳遞路徑，將決定命運的指令送到細胞核內，透過活化特定的轉錄因子（transcription factor），進而影響血球發育的基因表現，使該造血幹細胞往特定的血球前驅細胞分化，或是繼續維持在自我更新的狀態。

近年來的研究指出，除了轉錄因子之外，微 RNA（microRNA）也參與了血球基因的調控，這些轉錄因子以及微 RNA 的存在，就像是細胞內的「分子開關」一樣，不同的開關決定造血幹細胞不同的命運，彼此層層交互影響，有的需要共同存在才有作用，有的則是拮抗的關係。因此，在任何一個調控環節上出了問題，會導致造血幹細胞產生病變，從而影響下游的血球功能，甚至發展成血癌。

參考文獻：

1. Engel, I. and Murre, C. (1999). Transcription factors in hematopoiesis. Curr Opin Genet Dev, 9(5), 575-579.
2. Zhang, L., Sankaran, V. G. and Lodish, H. F. (2012). MicroRNAs in erythroid and megakaryocytic differentiation and megakaryocyte–erythroid progenitor lineage commitment. Leukemia, 26(11), 2310-2316.
3. Zon, L. I. (1995). Developmental biology of hematopoiesis. Blood, 86(8), 2876-2891.