細(xì)胞分化
細(xì)胞分化是指同一起源的細(xì)胞逐漸產(chǎn)生具有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能特征細(xì)胞群的過程。細(xì)胞分化的實(shí)質(zhì)是基因組在時(shí)間和空間上的選擇性表達(dá)，通過開啟或關(guān)閉不同基因的表達(dá)，產(chǎn)生最終的特征蛋白。一般來(lái)說，細(xì)胞分化過程是不可逆的。所有的細(xì)胞都來(lái)源于干細(xì)胞，并在成熟后具備一定的功能，如肌肉細(xì)胞、血液細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞和心臟細(xì)胞等（圖1）。分化極大地改變了細(xì)胞的大小、形狀、膜電位、代謝活動(dòng)和對(duì)信號(hào)的反應(yīng)性。
圖1.細(xì)胞分化的示意圖
*圖片來(lái)源于Journal of the Royal Society Interface的出版物 [1]
細(xì)胞分化是所有多細(xì)胞生物的發(fā)育、生長(zhǎng)、繁殖和長(zhǎng)壽的重要過程。多項(xiàng)研究表明，細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子可用于體外試驗(yàn)，刺激胚胎干細(xì)胞和iPSCs向外胚層、內(nèi)胚層、中胚層衍生物和生殖細(xì)胞分化。此外，大量的研究表明，髓系祖細(xì)胞在接受指令信號(hào)后分化為許多先天效應(yīng)細(xì)胞亞群，這些信號(hào)通常由細(xì)胞因子提供，如IL-3、IL-4、IL-5和IL10。本文將介紹幾種常見細(xì)胞分化的細(xì)胞因子。
細(xì)胞因子和原生CD4+輔助細(xì)胞分化
在T細(xì)胞細(xì)胞因子的文章中提到，CD4+輔助細(xì)胞，也就是Th細(xì)胞，在不同細(xì)胞因子的刺激下，可以分化成幾個(gè)Th細(xì)胞亞型。最新分化的Th細(xì)胞亞型包括Th1、Th2、Th9、Th17、Th22和Tfh細(xì)胞。Th1細(xì)胞是在IL-12和IFNγ的刺激下從Th細(xì)胞分化出來(lái)的。IL4可單獨(dú)誘導(dǎo)Th細(xì)胞分化為Th2細(xì)胞。但如果IL-4與TGFβ一起，Th細(xì)胞將分化為Th9細(xì)胞。而Th17的分化細(xì)胞因子包括IL-1、IL-6、IL-23和TGFβ。此外，Th細(xì)胞在IL-6的刺激下才會(huì)分化為Tfh。但是，如果IL-6與TNFɑ一起作用，Th細(xì)胞就會(huì)分化成Th22細(xì)胞。
細(xì)胞因子和漿細(xì)胞分化
血漿細(xì)胞又稱血漿B細(xì)胞，是起源于骨髓的白細(xì)胞。漿細(xì)胞可以分泌大量的蛋白質(zhì)，稱為抗體，以應(yīng)對(duì)被稱為抗原的特定物質(zhì)。這些抗體由血漿和淋巴系統(tǒng)從漿細(xì)胞運(yùn)送到目標(biāo)抗原的部位，并在那里開始中和抗原。B細(xì)胞分化為漿細(xì)胞，在細(xì)胞因子刺激下產(chǎn)生抗體，包括IFNγ、TGFβ、IL4、IL-2和IL-5等。其中，IFNγ可誘導(dǎo)B細(xì)胞分化為分泌IgG2a或IgG3抗體的漿細(xì)胞；IFNγ刺激分化的漿細(xì)胞可分泌IgA或IgG2b抗體；IL-4刺激分化的漿細(xì)胞可分泌IgE或IgG1抗體；IL-2、IL-4和IL-5刺激分化的漿細(xì)胞可分泌IgM抗體。
細(xì)胞因子和其他細(xì)胞分化
有一些細(xì)胞因子被證明可以調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞的分化、存活和功能。SCF和IL-3是肥大細(xì)胞發(fā)育的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，這兩種細(xì)胞因子可以激活STAT5。IL-5是嗜酸性粒細(xì)胞分化、活化、存活和招募到炎癥部位的關(guān)鍵因子。IL-10是一種主要由調(diào)節(jié)性T細(xì)胞產(chǎn)生的抑制性細(xì)胞因子，可抑制T細(xì)胞增殖，增強(qiáng)B細(xì)胞分化。TGF-β、IL-8和Flt-3可刺激造血干細(xì)胞的自我更新。M-CSF只促進(jìn)巨噬細(xì)胞系的生存、增殖、分化和活化。G-CSF是中性粒細(xì)胞分化、增殖和活化的必要條件。EPO可刺激紅細(xì)胞祖細(xì)胞增殖和分化為紅細(xì)胞。
參考文獻(xiàn)：
[1] Donnelly Hannah, Salmeron-Sanchez Manuel and Dalby Matthew J. Designing stem cell niches for differentiation and self-renewal. Journal of the Royal Society Interface. 2018
