Nature：重大进展！揭示毛细血管的剪切应力和一氧化氮是造血干细胞存活和免疫豁免的关键

干细胞是体内特殊的细胞，可以分裂并转化为不同类型的细胞。这种功能使它们能够在组织和器官的生长、愈合和发育中发挥作用。

存在于体内免疫豁免部位的干细胞使用多种机制来抑制或预防针对它们的免疫反应。这种保护是必要的，因为如果免疫系统将它们识别为外来物，就可能会攻击它们——这在自身免疫性疾病中很常见。

如今，一个国际研究团队在一项发表在Nature杂志上的研究中确定了一种使干细胞能够逃避免疫排斥的重要机制。他们揭示了组织中的特殊干细胞如何创造一个“免疫豁免的”环境，即体内干细胞在不受免疫系统攻击的情况下存活和发挥作用的区域。该团队由Kazuhiro Furuhashi和Joji Fujisaki领导。

该团队专注于造血干细胞（HSC），它产生血细胞，通常被临床医生用来治疗白血病和遗传性血液疾病。能够移植这些细胞而不引发患者的免疫反应或需要服用大量的免疫抑制药物将是提高其有效性的有价值的方法。

长期以来，科学家们一直在提出一个与造血干细胞生存能力相关的层次结构。在这个层次结构的顶端是产生一氧化氮（NO）的特殊干细胞，它们利用一氧化氮操纵免疫反应以确保安全增殖。

如今，该团队发现了一种独特的造血干细胞亚群，其表达高水平的一氧化氮（因而称为“NOhi-HSC”），并发现这些细胞还含有高水平的免疫调节受体CD200R，这是一种在免疫抑制和耐受中起关键作用的蛋白。

他们还发现，这些NOhi-HSC的存活取决于它们靠近具有独特发夹曲线形状的专门血管的位置。他们得出结论，这些毛细血管的弯曲性质会影响血流动力学，从而产生更大的剪切应力——血液沿血管壁移动的力。剪切应力通过增加一氧化氮水平来调节NOhi-HSC的行为，而这种水平通过调节细胞信号通路在NOhi-HSC的维持、存活和功能中起着重要作用。剪切应力和这些特殊毛细血管中更高的一氧化氮水平，可以创造出最佳的微环境。这些发现可能解释了NOhi-HSC如何在逃避免疫检测的同时保持存活和增殖。

高表达CD200的毛细血管优先定位于干骺端内皮

除了提供NOhi-HSC存活的见解外，这些发现重塑了人们对血管的理解。该团队揭示，血管起着看门人的作用，调节周围组织内的干细胞活性和免疫反应——这一作用远远超出了简单的血液运输。

这项研究突出血管在维持干细胞功能和免疫平衡方面的关键作用，应该为再生医学和免疫疗法的进步铺平道路。

Furuhashi说，“了解剪切应力和免疫调节分子如何影响干细胞，可以为新的免疫抑制和抗炎疗法的开发提供信息。此外，这些发现可能会彻底改变癌症治疗，因为在肿瘤相关血管中发现了涉及CD200的类似机制，这有可能开发靶向癌症疗法。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Kazuhiro Furuhashi et al, Bone marrow niches orchestrate stem-cell hierarchy and immune tolerance, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-024-08352-6.