造血干細(xì)胞是各種血細(xì)胞的原始細(xì)胞，具有自我更新和多系分化潛能。造血干細(xì)胞經(jīng)過增殖和定向分化為紅細(xì)胞、粒細(xì)胞、血小板、單核巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等各系成熟血細(xì)胞，以保證機(jī)體對(duì)血細(xì)胞的生理需要和應(yīng)激狀態(tài)時(shí)的大量需求，是目前能安全有效地用于臨床移植治療的成體干細(xì)胞。

人體造血過程分為三個(gè)階段，胚胎外造血期——卵黃囊造血期（人胚胎第13～16天）、胎肝造血期（人胚胎第6周至第5個(gè)月）和骨髓造血期（胚胎第4個(gè)月開始至終身）。但有少數(shù)新近研究發(fā)現(xiàn)，副主動(dòng)脈臟層／主動(dòng)脈-性腺-中腎（PASAGM）區(qū)是最早能檢測(cè)到早期多能祖細(xì)胞和造血干細(xì)胞活性的部位，而人卵黃囊的細(xì)胞在血液循環(huán)建立后才具有淋系和髓系的造血潛能。出生后，造血干細(xì)胞主要存在于骨髓，在應(yīng)用動(dòng)員劑后也能遷移到外周血液并穿梭于骨髓和外周血液之間，為造血干細(xì)胞的采集和輸注提供了方便。臨床上HSCT技術(shù)已經(jīng)比較成熟，成為治療難治性血液病、免疫缺陷性疾病和惡性腫瘤等的重要手段。近年對(duì)造血干細(xì)胞研究取得的進(jìn)展，為造血干細(xì)胞的來源和臨床應(yīng)用提供了新的思路。

目前普遍認(rèn)為，人造血干細(xì)胞表達(dá)CD34 ^-、c-kit ⁺、Thy-1 ⁺、Sca-1 ⁺、CD133 ⁺、Lin ^-、CD38 ^-、HLA-DR ^-、CD45RA ^-和CD71 ^-。需要指出的是，CD34 ⁺Lin ^-造血細(xì)胞又起源于CD34 ^-Lin ^-。通過篩選CD34 ⁺細(xì)胞可以使造血干細(xì)胞得到富集。

形態(tài)學(xué)上，造血干細(xì)胞具有不成熟細(xì)胞的共同特征：類似小淋巴細(xì)胞，胞核大而胞質(zhì)少，核染色質(zhì)呈開放狀態(tài)并有明顯的核仁，胞質(zhì)中RNA豐富使瑞特染色顯深藍(lán)色。故單憑細(xì)胞形態(tài)難以鑒別造血干細(xì)胞。

在生理?xiàng)l件下，造血過程實(shí)際上是造血干／祖細(xì)胞增殖、分化、形成血細(xì)胞的動(dòng)態(tài)平衡過程。造血干細(xì)胞的生物學(xué)特性，尤其是自我更新的能力和多向分化潛能，是維持正常造血的重要因素。

造血干細(xì)胞是造血祖細(xì)胞的來源，它在體內(nèi)數(shù)量極少，且95%以上處于靜止期（G0期）。每日都會(huì)有少量的造血干細(xì)胞隨機(jī)進(jìn)入細(xì)胞增殖周期，最終分化成大量的終末細(xì)胞以維持機(jī)體正常血液學(xué)狀態(tài)。造血干細(xì)胞在不斷產(chǎn)生造血祖細(xì)胞的同時(shí)能使自身的數(shù)量和特性保持不變，維持了成熟動(dòng)物體內(nèi)造血干細(xì)胞總數(shù)的相對(duì)恒定，這種特性稱為自我更新（selfrenewal）。它使干細(xì)胞池的大小和質(zhì)量保持不變，又稱自我維持（self-maintenance）。

自我更新通過以下兩種方式完成：①單個(gè)細(xì)胞的不對(duì)稱分裂（individual asymmetric cell division）：產(chǎn)生一個(gè)子代干細(xì)胞和一個(gè)迅速分化為祖細(xì)胞的子代細(xì)胞。②群體性不對(duì)稱分裂（populational asymmetric cell division）：干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的兩個(gè)子代細(xì)胞均具有成為干細(xì)胞和定向祖細(xì)胞的能力，它們分別成為干細(xì)胞和定向祖細(xì)胞。在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，每個(gè)干細(xì)胞平均產(chǎn)生一個(gè)干細(xì)胞和一個(gè)祖細(xì)胞，它的不對(duì)稱分裂是建立在細(xì)胞群而不是單個(gè)細(xì)胞的基礎(chǔ)上。其細(xì)胞命運(yùn)決定機(jī)制和調(diào)節(jié)因子與微環(huán)境相關(guān)。

自我更新的特性使造血干細(xì)胞既維持了機(jī)體整個(gè)生存期的造血又不被耗竭。但造血干細(xì)胞的連續(xù)移植實(shí)驗(yàn)及體內(nèi)克隆水平定量檢測(cè)均提示：造血干細(xì)胞所具有強(qiáng)大的自我更新能力是有限的。在造血發(fā)生過程中，造血干細(xì)胞池不斷擴(kuò)大，但在成人骨髓和脾臟中并非如此，說明造血干細(xì)胞的自我更新能力和系定向分化可能也受到空間上暫時(shí)的調(diào)控。某些胚胎期的細(xì)胞具有成體造血干細(xì)胞所不具備的特性可能解釋這一現(xiàn)象。

近年研究發(fā)現(xiàn)，骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞（BMSC）的分化達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡亦是造血功能正常的關(guān)鍵。BMSC是造血干細(xì)胞的造血支持基質(zhì)，是造血干細(xì)胞的重要組成部分和調(diào)節(jié)因子。BMSC的成骨作用在造血過程中起著核心作用，而BMSC的成脂分化對(duì)造血組織的恢復(fù)和重建有負(fù)調(diào)控作用。BMSC的成骨成脂達(dá)到平衡對(duì)于造血是非常重要的。多種因素，包括衰老、肥胖、放療和化療等均可導(dǎo)致BMSC分化異常及相關(guān)造血系統(tǒng)功能紊亂。因此，糾正BMSC分化失衡是促進(jìn)骨髓造血功能恢復(fù)的一個(gè)關(guān)鍵。

在分化成一個(gè)成熟的血細(xì)胞過程中，造血干細(xì)胞要進(jìn)行17～19次的細(xì)胞分裂，細(xì)胞的凈增量為1.7×10 ⁵～7.2×10 ⁵之間。造血干細(xì)胞生成共同淋系祖細(xì)胞（CLP），共同髓系祖細(xì)胞（CMP），通過祖細(xì)胞邊增殖邊分化最終實(shí)現(xiàn)多系造血。CLP能生成B、T、DC和NK細(xì)胞，而CMP生成紅細(xì)胞、巨核細(xì)胞、血小板、粒細(xì)胞和單核細(xì)胞。最終生成的終末分化細(xì)胞不能進(jìn)行分裂，完成其生命周期后即發(fā)生凋亡。

在造血干／祖細(xì)胞向不同類型的血細(xì)胞分化的過程中，許多關(guān)鍵的生長(zhǎng)因子起誘導(dǎo)作用。它們之間通過復(fù)雜的相互作用形成了一個(gè)體系，以精確地控制和協(xié)調(diào)血細(xì)胞的生成。目前人們已經(jīng)可以將表型和功能不同的造血細(xì)胞亞群加以區(qū)分。但是，決定造血干／祖細(xì)胞的分化的機(jī)制存在兩種模型爭(zhēng)議，即：細(xì)胞固有基因表達(dá)所決定的隨機(jī)過程即隨機(jī)性模型和由細(xì)胞外信號(hào)分子所決定的指導(dǎo)性過程即指導(dǎo)性模型。前者認(rèn)為造血細(xì)胞固有的整套基因按所編程序在正常調(diào)控下逐一展開表達(dá)，決定細(xì)胞的形態(tài)、行為和功能的有序變化，進(jìn)而決定細(xì)胞定向于各自的方向分化。對(duì)單一細(xì)胞而言這種定向分化的決定是隨機(jī)的過程。外部環(huán)境如造血生長(zhǎng)因子對(duì)單個(gè)細(xì)胞的命運(yùn)不起決定作用。而造血干／祖細(xì)胞分化的指導(dǎo)性模型認(rèn)為所有造血細(xì)胞內(nèi)的基因及其表達(dá)程序都是相同的。對(duì)單一細(xì)胞而言，外部環(huán)境中生長(zhǎng)刺激或抑制因子的作用決定其分化方向，這種定向是非對(duì)稱非隨機(jī)的。

細(xì)胞因子作為造血細(xì)胞命運(yùn)的調(diào)節(jié)者，支持造血干細(xì)胞系定向分化是一指導(dǎo)性過程。體外培養(yǎng)環(huán)境下，GM-CSF促進(jìn)其向中性粒細(xì)胞分化，而M-CSF則促進(jìn)其分化成巨噬細(xì)胞。這表明特殊的細(xì)胞因子決定祖細(xì)胞分化的命運(yùn)，似乎支持造血干細(xì)胞分化的指導(dǎo)性模型。然而這一結(jié)果也可能說明細(xì)胞因子僅僅促進(jìn)了已經(jīng)要定向分化成某一系列細(xì)胞的祖細(xì)胞亞群的生長(zhǎng)。事實(shí)上，GM-CSF基因敲除的小鼠具有接近正常的GM-CFC和中性粒細(xì)胞，而G-CSF基因缺乏的小鼠雖然中性粒細(xì)胞嚴(yán)重減少（仍存在一些中性粒細(xì)胞），但GM-CFC數(shù)仍接近正常水平。說明雖然缺乏GM-CSF和G-CSF對(duì)造血祖細(xì)胞的刺激，但這對(duì)GM-CFC的定向分化并未有明顯的影響。基因敲除小鼠中可能存在著代償途徑使以上實(shí)驗(yàn)并不能完全排除造血干細(xì)胞分化的指導(dǎo)性模型。但攜帶修飾的生長(zhǎng)因子受體的轉(zhuǎn)基因小鼠模型和生長(zhǎng)因子受體基因錯(cuò)義表達(dá)的小鼠模型的研究均發(fā)現(xiàn)和證實(shí)，生長(zhǎng)因子雖然可影響已定向的各系列細(xì)胞的成熟和分化，但并不決定造血干細(xì)胞的分化命運(yùn)，祖細(xì)胞所表達(dá)的全部生長(zhǎng)因子受體可能是祖細(xì)胞定向分化的結(jié)果而不是原因。這些提示造血細(xì)胞固有基因的表達(dá)決定著造血干／祖細(xì)胞的分化和命運(yùn)。

有研究顯示轉(zhuǎn)錄因子在造血干／祖細(xì)胞的系定向分化中發(fā)揮作用。如轉(zhuǎn)錄因子SCL/tal-1基因敲除導(dǎo)致小鼠胚胎期因完全的造血細(xì)胞缺乏而死亡，并且這種缺陷可能發(fā)生于中胚層的細(xì)胞定向向造血細(xì)胞系分化時(shí)，處于造血干細(xì)胞發(fā)育的上游。PU.1僅表達(dá)于造血細(xì)胞，當(dāng)其表達(dá)異常時(shí)阻礙淋巴系和髓系細(xì)胞的發(fā)育。并且不表達(dá)PU.1的祖細(xì)胞缺乏對(duì)生長(zhǎng)因子GM-CSF、M-CSF和G-CSF的反應(yīng)性。此外，其他一些轉(zhuǎn)錄因子C/EBP（CCAAT enchancer binding protein）、Pax5、E2A、Jak/STAT、GATA-1等也參與了造血干／祖細(xì)胞命運(yùn)的決定。這些轉(zhuǎn)錄因子往往并非單獨(dú)起作用，而是多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子相互作用、共同調(diào)控轉(zhuǎn)錄。

基質(zhì)細(xì)胞因子的不同組合可調(diào)控不同的造血干細(xì)胞的分化、增殖和自我更新。具有重建造血功能的造血干細(xì)胞可通過鑒定體內(nèi)維持長(zhǎng)時(shí)間的造血生成能力而獲得。最近證據(jù)表明持久自我更新的造血干細(xì)胞亞型具有持久的自我更新，但具有不同的自我持續(xù)的分化功能。體內(nèi)持久自我更新的造血干細(xì)胞保留了造血組織擴(kuò)增能力，然而這些研究缺乏體外實(shí)驗(yàn)研究的分子基礎(chǔ)。體外可能需要多種因素共同促進(jìn)造血干細(xì)胞的生存、維持和自我更新。含有不同的調(diào)節(jié)因子組合可顯著地支持造血干細(xì)胞的存活和維持持久自我更新功能。此外，基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生多種因子，包括神經(jīng)生長(zhǎng)因子和膠原蛋白，可抵御原始成體造血干細(xì)胞的凋亡，并與SF和IL-11結(jié)合，在7天內(nèi)產(chǎn)生15倍的持久自我更新細(xì)胞。這些發(fā)現(xiàn)揭示了造血干細(xì)胞控制和擴(kuò)增的分子機(jī)制。

在造血發(fā)育過程中由于自我更新能力的差異導(dǎo)致了造血干細(xì)胞的異質(zhì)性，即造血干/祖細(xì)胞并非均一的細(xì)胞群體。血液和免疫細(xì)胞來源于多能造血干細(xì)胞。以往干細(xì)胞及祖細(xì)胞群體被認(rèn)為是源于同質(zhì)群體。然而，最近的新技術(shù)進(jìn)展揭示了造血干細(xì)胞具有明顯的異質(zhì)性，從早期造血干細(xì)胞譜系到造血組織分化的多譜系都提示造血干細(xì)胞具有明顯的細(xì)胞異質(zhì)性。這些發(fā)現(xiàn)從多方面挑戰(zhàn)了以往有關(guān)造血干細(xì)胞的生物學(xué)觀念。縱覽最近研究發(fā)現(xiàn)：進(jìn)一步探索造血干細(xì)胞異質(zhì)性的起因和結(jié)局具有深遠(yuǎn)意義。新技術(shù)研究揭示了造血干細(xì)胞異質(zhì)性特征，包括且不局限于細(xì)胞內(nèi)譜系的復(fù)雜分子調(diào)控，細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平多層次的調(diào)控，和早期造血干細(xì)胞差異等。這些發(fā)現(xiàn)豐富了我們對(duì)造血干細(xì)胞如何進(jìn)入血液系統(tǒng)及維持造血代謝平衡的認(rèn)識(shí)，也滿足了人體器官造血組織重建與功能恢復(fù)的重大臨床需求。

造血干細(xì)胞異質(zhì)性的系列研究將為血液病的發(fā)生機(jī)制和治療提供依據(jù)。在研究人類疾病演變背景下，造血干細(xì)胞異質(zhì)性不僅涉及了一系列的造血干細(xì)胞腫瘤的發(fā)生發(fā)展，以及造血干細(xì)胞分化發(fā)育，造血干細(xì)胞異質(zhì)性同樣廣泛地涉及了造血干細(xì)胞功能與疾病進(jìn)程，如造血干細(xì)胞骨髓衰竭綜合征或衰老過程。造血干細(xì)胞異質(zhì)性具有許多重要特征，表現(xiàn)出與經(jīng)典造血模型樹不一致，包括細(xì)胞固有譜系差異、轉(zhuǎn)錄譜系啟動(dòng)和早期造血干細(xì)胞譜系分離異質(zhì)。

根據(jù)造血干細(xì)胞的高增殖分化潛能，功能驗(yàn)證可作為判別造血干細(xì)胞的證據(jù)。鑒別造血干細(xì)胞的金標(biāo)準(zhǔn)是體內(nèi)移植后能重建損傷的造血和免疫功能。據(jù)此，將多潛能的造血干/祖細(xì)胞分為三個(gè)不同的細(xì)胞群：長(zhǎng)期造血干細(xì)胞（LT-HSC）、短期造血干細(xì)胞（ST-HSC）和多潛能祖細(xì)胞（MPP）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明長(zhǎng)期培養(yǎng)啟動(dòng)細(xì)胞（LTC-IC）在體外培養(yǎng)12周后還有重建造血和免疫的能力，可作為體外判別造血干細(xì)胞的依據(jù)，其自我更新能力可保持整個(gè)生命過程。而ST-HSC的自我更新能力只能維持約8周，MPP則喪失了自我更新能力。成體小鼠中每天約8%的LT-HSC隨機(jī)進(jìn)入細(xì)胞周期，當(dāng)LT-HSC分化為MPP時(shí)，處于細(xì)胞周期中增殖的細(xì)胞比例增加。年老小鼠中，大多數(shù)的LT-HSC均處于細(xì)胞周期中。小鼠所有的造血干細(xì)胞在1～3個(gè)月內(nèi)完成一次細(xì)胞周期。當(dāng)機(jī)體發(fā)生缺氧、失血、感染、創(chuàng)傷等應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，較多的造血干細(xì)胞從靜止期轉(zhuǎn)至增殖周期以滿足機(jī)體對(duì)造血的需求。說明隨著造血干細(xì)胞的發(fā)育，其自我更新能力逐漸喪失。

細(xì)胞有絲分裂的次數(shù)稱為細(xì)胞的代齡，不同代齡的造血干細(xì)胞構(gòu)成了干細(xì)胞群體的代齡結(jié)構(gòu)，也參與形成了造血干細(xì)胞的異質(zhì)性。代齡的增大即細(xì)胞有絲分裂次數(shù)的增多使造血干細(xì)胞自我更新和自我維持的能力有所下降。穩(wěn)態(tài)時(shí)這并不影響正常造血，但遇到應(yīng)激情況時(shí)，代齡小的造血干細(xì)胞重建造血的能力要強(qiáng)于代齡大的造血干細(xì)胞。正常胎肝、臍血來源的造血干細(xì)胞的代齡較骨髓或未經(jīng)動(dòng)員劑動(dòng)員的PBSC代齡小，因而前者重建造血潛能強(qiáng)于后者。同時(shí)，代齡大的造血干細(xì)胞經(jīng)歷了多次細(xì)胞分裂，如果發(fā)生了不可逆的基因突變，可能在p53等基因及其產(chǎn)物的作用下誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生凋亡。這也是造血干細(xì)胞防止基因突變導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的自我保護(hù)機(jī)制。

出生后，骨髓造血干細(xì)胞動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果證明骨髓中存在相對(duì)恒定的造血干細(xì)胞池，保持著具有長(zhǎng)期重建造血和免疫功能的LT-HSC。這是一些處于靜止?fàn)顟B(tài)的細(xì)胞，它們受造血微環(huán)境的調(diào)控，長(zhǎng)期處于靜止?fàn)顟B(tài)或進(jìn)入增殖周期。LT-HSC保持靜止的機(jī)制，除微環(huán)境因素外也有其內(nèi)在特點(diǎn)。它們是一些定位于骨內(nèi)膜低氧化區(qū)的細(xì)胞，低氧化壓迫使它們選擇無氧糖酵解和脂肪酸氧化方式獲取必要的能量ATP。其分子基礎(chǔ)是LT-HSC能感受細(xì)胞內(nèi)O ₂和ATP的變化，通過缺氧誘導(dǎo)因子HIF-1a活化糖酵解和脂肪酸氧化的相關(guān)基因。例如，丙酮酸脫氫酶激酶PDK1基因活化，產(chǎn)生大量PDK1阻止丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)；同時(shí)HIF-1a活化乳酸脫氫酶基因，使乳酸脫氫酶增加，促進(jìn)丙酮酸生成乳酸和ATP。這種無氧糖酵解代謝方式不但耗氧量少，還能快速生成ATP和提供合成蛋白質(zhì)和核酸所必需的原料。而丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)在線粒體中通過氧化磷酸化途徑生成ATP，不但耗氧，還會(huì)生成活性氧分子ROS。ROS是細(xì)胞的內(nèi)源性殺手，選擇無氧糖酵解代謝方式的細(xì)胞可少受ROS的損傷。已有大量研究結(jié)果證明各種干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞都選擇無氧糖酵解代謝方式在體內(nèi)長(zhǎng)期生存。造血干細(xì)胞的代謝特征是造血干細(xì)胞能在體內(nèi)長(zhǎng)期生存的內(nèi)在因素。

發(fā)育過程中，造血干細(xì)胞在骨髓和身體的其他部位之間存在著動(dòng)態(tài)的遷移運(yùn)動(dòng)。這種遷移主要依賴趨化因子-基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1（SDF-1）和其受體CXCR4的相互作用。生理情況下，SDF-1組成性表達(dá)于人和小鼠的骨髓內(nèi)皮及富集造血干細(xì)胞的骨內(nèi)膜區(qū)域。許多基質(zhì)細(xì)胞如成骨細(xì)胞、脂肪細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等都能分泌SDF-1。而它的7次跨膜G蛋白偶聯(lián)受體CXCR4表達(dá)于神經(jīng)元、上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、許多淋巴系和髓系細(xì)胞及成熟和不成熟的造血細(xì)胞，人CD34 ⁺/CD38 ^-細(xì)胞及小鼠的Sca-1 ⁺/c-kit ⁺/Lin ^-細(xì)胞表面也有其表達(dá)。

SDF-1或其受體CXCR4基因敲除的小鼠均無骨髓造血功能，但胎肝的造血活性卻完全保留，說明SDF-1/CXCR4在小鼠胚胎造血干細(xì)胞的遷移和發(fā)育中發(fā)揮發(fā)揮重要作用。而在成體造血干細(xì)胞遷移研究中發(fā)現(xiàn)，位于骨內(nèi)膜區(qū)的成骨細(xì)胞分泌SDF-1，造血干細(xì)胞表達(dá)SDF-1受體而定位于骨內(nèi)膜區(qū)，在該環(huán)境下維持靜息狀態(tài)。

HSCT后造血干細(xì)胞由靜脈輸入，經(jīng)外周血液循環(huán)進(jìn)入受體后，必須在骨髓內(nèi)準(zhǔn)確地識(shí)別和定位并與造血微環(huán)境相結(jié)合，進(jìn)行增殖、分化，才能發(fā)揮重建宿主造血和免疫功能，這一過程稱為歸巢。Oostendorp等發(fā)現(xiàn)，移植后22小時(shí)，外周血、肝、脾中的細(xì)胞約半數(shù)發(fā)生第1次有絲分裂，骨髓中90%以上還未分裂，提示骨髓造血組織是主要?dú)w巢部位。只有歸巢至骨髓的造血細(xì)胞才能進(jìn)一步的增殖和分化，進(jìn)而重建宿主造血和免疫功能。

造血干細(xì)胞的歸巢能力反映了HSCT的植入效率，目前其機(jī)制尚不完全清楚。但多認(rèn)為造血干細(xì)胞的歸巢是一個(gè)多步驟的級(jí)聯(lián)效應(yīng)過程，由黏附分子和趨化分子介導(dǎo)，有骨髓內(nèi)皮細(xì)胞、造血干細(xì)胞、骨髓造血微環(huán)境及其分泌或表達(dá)的分子共同參與。造血干細(xì)胞歸巢的基本路徑為：①造血干細(xì)胞借助自身特異性表達(dá)的細(xì)胞黏附分子與髓竇微血管內(nèi)皮細(xì)胞接觸，并穿越內(nèi)皮孔徑進(jìn)入其血管外間隙的骨髓造血微環(huán)境；②造血干細(xì)胞進(jìn)一步通過細(xì)胞黏附分子與細(xì)胞因子間作用，結(jié)合并定植于骨髓造血微環(huán)境的基質(zhì)細(xì)胞和ECM，并在它們所分泌的細(xì)胞因子調(diào)控下增殖和分化。

造血干細(xì)胞的動(dòng)員包括細(xì)胞與細(xì)胞間、細(xì)胞與基質(zhì)間以及細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑之間的相互作用，它們影響著造血干細(xì)胞的增殖、分化、遷移和凋亡。臨床上應(yīng)用G-CSF和GMCSF等作為造血干細(xì)胞動(dòng)員劑刺激造血干細(xì)胞從骨髓釋放。分析G-CSF和環(huán)磷酰胺的動(dòng)員效應(yīng)發(fā)現(xiàn)：應(yīng)用這些動(dòng)員劑后骨髓的造血干細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期，但是動(dòng)員出的造血干／祖細(xì)胞絕大多數(shù)是非增殖的，這表明靜止的造血干細(xì)胞優(yōu)先被動(dòng)員。FLIP等提出了啟動(dòng)-增殖-外遷-適應(yīng)的動(dòng)員模型。將動(dòng)員過程人為地劃分為4個(gè)階段：①動(dòng)員劑和細(xì)胞因子直接或間接地激活整個(gè)體系；②激活信號(hào)作用于造血干／祖細(xì)胞，使其發(fā)生表型的改變并增殖；③造血原始細(xì)胞因其與骨髓基質(zhì)細(xì)胞相互黏附作用的減弱以及在化學(xué)誘導(dǎo)改變的作用下，穿越血管內(nèi)皮細(xì)胞層，進(jìn)入外周血；④動(dòng)員后細(xì)胞表面物質(zhì)的表達(dá)發(fā)生了改變，能夠更好地適應(yīng)新的生存環(huán)境，凋亡和歸巢的趨向性都大大減弱。

造血干細(xì)胞的歸巢和動(dòng)員是一對(duì)矛盾，前者需要造血干／祖細(xì)胞對(duì)骨髓的黏附能力增加而后者則要求這種能力降低。但是較多的研究均發(fā)現(xiàn)，一些共同的因素如：造血微環(huán)境、細(xì)胞黏附分子、趨化因子、細(xì)胞周期狀態(tài)等均參與了造血干細(xì)胞的歸巢和動(dòng)員。

隨著干細(xì)胞生物學(xué)研究的不斷深入，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)組織特異性干細(xì)胞的分化潛能并非局限于特定組織器官的細(xì)胞，它們?cè)谔囟ōh(huán)境下可被誘導(dǎo)為其他類型組織或器官的細(xì)胞，即具有跨系甚至跨胚層分化發(fā)育的能力。成體干細(xì)胞這種跨系統(tǒng)分化的能力稱為可塑性。

造血干細(xì)胞的可塑性是指除可以分化為各系血細(xì)胞外，還可以分化為多種非造血組織的細(xì)胞，如神經(jīng)細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞、肝臟細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞以及多種組織的上皮細(xì)胞等。Lagasse等報(bào)道，將純化的正常小鼠骨髓造血干細(xì)胞植入先天性肝酶代謝異常的小鼠體內(nèi)，在肝內(nèi)可檢測(cè)到供體細(xì)胞分化而來的具有白蛋白分泌功能的肝細(xì)胞，其細(xì)胞表達(dá)小鼠造血干細(xì)胞的表型，即為：c-kit ⁺ Thy-1 ⁺ Lin ^-Sca-1 ⁺，因此這些肝細(xì)胞僅來源于供體骨髓中的造血干細(xì)胞。Theise等在對(duì)輻射致骨髓破壞的小鼠進(jìn)行骨髓移植中也發(fā)現(xiàn)，供體來源的骨髓細(xì)胞能分化成肝細(xì)胞，其表型為CD34 ⁺ Lin ^-，與造血干細(xì)胞表型基本相符。同樣，在骨髓來源的干細(xì)胞分化為心肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞等的研究中也證實(shí)這些細(xì)胞為造血干細(xì)胞的來源，這些均表明造血干細(xì)胞能向以上類型的細(xì)胞轉(zhuǎn)化。

可塑性分化的機(jī)制目前尚不清楚，橫向分化、脫分化或細(xì)胞重新程序化等都被用來解釋這一現(xiàn)象，但目前都缺乏相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究和驗(yàn)證。對(duì)于成體干細(xì)胞可塑性的一個(gè)合理的解釋是成體組織中存在未定向的干細(xì)胞，它們能分化為許多或所有的組織，而局部的環(huán)境因素可能指導(dǎo)這一分化途徑。