其它与肿瘤形成有关的信号通路,如Notch、Shh和Wnt信号通路可能也参与了调整干细胞自我更新。在HSCs培养中使用配体 Jagged-1的 Notch 激活可在体内外增加初始祖细胞 的活性和数量。表明Notch 激活启动了HSCs的自我更新,或至少维持了HSCs的多种潜能。Shh信号也被认为在调整自我更新中有作用,通过体外实验发现大量的人 HSCs(CD34+Lin-CD38-)表现出对Shh刺激的应答,增高了HSCs自我更 新。根据研究显示包含有Notch和Shh信号通路的HSCs自我更新,显得特别有趣, 这些通路在调节干细胞和其它组织自我更新中起作用。
一特别的有趣的信号通路显示出在不同组织中既调节自我更新也调节肿瘤形成,即 Wnt 信号通路。 Wnt 蛋白是细胞间的信号分子,它调节 一些器官的发育,其异常调节时导致肿瘤发生。骨髓中Wnt表达可能同样影响 HSCs 。使用高度纯化的小鼠骨髓 HSCs,我们已证明在长期的 HSCs 培养中激活β-catenin的过度表达(一 Wnt的下游激活物)能扩增 可移植的HSCs,其表型为(Thy1.1lo Lin-/lo Sca1+ c-kit+),且在体内具有重 建造血系统的功能。进一步, Wnt 信号的抑制子 --- Axin的异常表达导致 HSCs的增殖抑制,促进了HSCs的死亡,降低 HSCs的重建。分别 研究调节培养液上清中可溶性Wnt 蛋白的量可影响 来源于幼鼠肝脏和人骨髓造血祖细胞的增殖。
研究上皮和内脏祖细胞显示Wnt信号通路可能也作用于其它组织的干细胞和祖细胞的自我更新。培养的人高增殖能角朊细胞比低增殖的角朊细胞有较高水平的β-catenin。进一步使用逆转录病毒转染激活β-catenin,其结果增加了上皮干细胞的自我更新、降低了其分化。转基因小鼠研究结果显示在上皮干细胞中Wnt信号通路的激活导致上皮癌。进一步研究发现小鼠缺乏TCF-4(Wnt信号通路中的一个转录中介体), 其内脏上皮非分化祖细胞库存,在胎儿发育时很快被耗尽,也显示这一通路在维持内脏上皮干细胞自我更新时是必需的。
综上所述,Wnt信号通路可能在多种不同上皮细胞及HSCs中启动干细胞 的自我更新。这一由Wnt信号影响干细胞的分子机理仍待被阐明。确定Wnt、Notch和Shh信号通路是否作用于干细胞和祖细胞的自我更新也是很重要的。
如果调节正常干细胞自我更新的信号通路异常时会导致肿瘤发生,那么干细胞本身就成为某些类型癌症转化的靶细胞。有两个理由认为这一想法是正确的。第一,干细胞的自我更新机制已被激活,维持这一活性比在已分化细胞中重新打开这一通路更容易。也就是说,少数突变可能在维持细胞自我更新时更为需要,而不是激活自我更新细胞的变异。第二,不象许多高增殖的成熟细胞,干细胞通常维持较长时间,而不是短期死亡。这意味着,在个别干细胞中存在着较成熟细胞多的累积突变的机会(图 3)。

图 3 比较造血干细胞的发育与白血病的转化时细胞的自我更新


