39.3: 干细胞龛

干细胞龛是干细胞所在的动态微环境。在这些微环境内，细胞可能保持未分化状态，进行高度自我更新，或成为谱系特异性祖细胞。干细胞与其他微环境细胞共存，例如基质细胞。它们还与 ECM 密切互动。细胞与细胞和细胞与基质之间的通讯是通过粘附分子或可溶性因子发生的，这些因子向干细胞发出信号并决定它们的命运。基质细胞还向干细胞提供生存信号，防止其凋亡。通过这种方式，微环境允许干细胞定期产生祖细胞或转运放大细胞（TA细胞），并替换身体受损或死亡的细胞。因此，微环境维持了干细胞静止和分化之间的平衡。

成人组织，包括骨髓、皮肤、肠道或大脑，在特定的微环境中含有干细胞。例如，造血干细胞 (HSCs) 存在于形成骨髓微环境的成骨细胞、基质细胞和网织红细胞之中。皮肤的上皮干细胞生活在毛囊的隆起区域。这些干细胞与角质细胞紧密相互作用，有助于毛囊再生。成人神经系统的神经干细胞存在于产生神经母细胞和成熟神经元的海马区。海马体中邻近的内皮细胞形成神经系统的干细胞微环境。在肠道中，肠道干细胞（ISCs） 位于与潘氏细胞交织的隐窝区域。潘氏细胞构成肠道干细胞微环境，诱导 ISCs 产生 TA 细胞，并每 3 至 5 天更换一次绒毛。

干细胞生态位是一个组织微环境，其中干细胞保持静止状态，直到受到刺激以分化和替换死亡或受损的细胞。

骨髓中的基质细胞、肠道中的潘氏细胞和皮肤上皮的角质形成细胞与成体干细胞一起构成了哺乳动物组织中的特定生态位。

干细胞通过可溶性因子或细胞粘附分子与其周围的基质和细胞成分相互作用。

这种细胞-细胞和细胞-基质相互作用会激活一个或多个信号通路，包括 Notch、Wnt 或 BMP，这些通路使静止的干细胞保持未分化并保持其高自我更新能力。

为了响应刺激，例如损伤，特异性细胞因子会刺激干细胞中的基因表达变化。细胞经历不对称分裂并产生祖细胞，这些祖细胞进一步分化为组织特异性细胞并迁移到它们的作用部位。

衰老或癌症过程中活性氧的过度积累会破坏生态位功能。干细胞不受控制地增殖，最终失去其再生能力。