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造血干细胞(hematopoietic stem cells,HSCs)是机体内血液系统中所有细胞系的起源细胞,该类细胞具有自我更新增殖和持续分化能力,担负着维持机体内血液系统动态平衡和机体应激反应下重建造血系统等重要生理功能。造血干细胞骨髓微环境(Niche)是位于血管窦周围靠近骨小梁区域附近,由骨髓间充质基质细胞(MSC)及内皮细胞组成的一系列特殊的细胞群体并负责维持和调节造血干细胞生理功能的一种特殊的微环境。在骨髓微环境中,其组成细胞通过细胞粘附分子和细胞膜表面信号分子来与造血干细胞直接或间接接触从而调控造血干细胞的自我更新、增殖、分化等一系列生物学功能。CXCR3在正常情况下可诱导不同类型细胞的趋化和增殖,也可抑制迁移和增殖并诱导细胞凋亡。在某些情况下,它可能有利于肿瘤的生长和进展。G-CSF在体内与受体结合后能特异性地调节粒系祖细胞与下游细胞的分化、增殖与存活。并与血管内皮细胞的分泌有关,增强血管的形成,并且其可以将骨髓中的造血干细胞和成熟粒细胞动员至外周血中。本论文包括四部分内容:(1)CXCR3、GCSFR单基因敲除以及G-CSFR&CXCR3双基因敲除小鼠小鼠造血细胞表型的检测;(2)体外培养CXCR3基因敲除小鼠分离出C-kit阳性细胞观察其基因的缺陷对干细胞体外分化的影响;(3)CXCR3基因敲除小鼠以及G-CSFR&CXCR3双敲除小鼠体内全骨髓竞争性移植和机体应激反应下的造血重建能力的影响;(4)CXCR3基因的缺失影响造血干/祖细胞分裂分化的分子机制。研究结果如下:1:我们首先检测了CXCR3基因敲除小鼠,G-CSFR基因敲除小鼠以及CXCR3、G-CSFR双基因敲除小鼠外周血以及骨髓中造血细胞的比例及数量,结果发现:CXCR3基因的缺失导致造血干细胞相较于普通野生型小鼠,处于分裂状态的细胞更少,并且发现在血液系统下游谱系分化中发现B细胞数量有了明显的降低,也就意味着CXCR3基因的缺失在一定程度上抑制了造血干细胞的自我增殖能力和向成熟B细胞分化的能力。GCSFR基因的缺陷导致其下游谱系分化的粒细胞以及T细胞的数量有了较为明显的下降。而在两者都敲除的情况下发现,无论是下游谱系的粒细胞,T细胞还是B细胞,以及上游造血干、祖细胞,均恢复到了与野生型小鼠相差无几的水平。2:体外培养CXCR3基因敲除小鼠分离出的C-ki~+细胞,培养第十天发现,CXCR3基因敲除小鼠的C-kit~+细胞数量远多于正常野生型,并且在培养十天后B细胞数量依旧明显少于正常野生型细胞。更进一步说明了CXCR3基因抑制干细胞增殖且向成熟B细胞分化的能力。3:我们将CXCR3基因敲除小鼠的全骨髓细胞竞争性移植至受体CD45.1小鼠中,发现CXCR3基因敲除小鼠组的外周血及骨髓中移植嵌合率、B淋巴细胞、T淋巴细胞以及Gr-1~+CD11b~+粒细胞的比例均低于正常野生组,造血干/祖细胞呢?使用5-氟尿嘧啶处理CXCR3基因敲除小鼠和正常野生型小鼠后,分别在第3,5,7,8,9,10天收集骨髓细胞并检测其造血恢复功能,其中B细胞分群明显,且对比野生型小鼠,CXCR3基因敲除型小鼠B细胞分化能力明显下降,CXCR3基因敲除小鼠中造血干祖细胞的数量低于正常野生型小鼠。4:我们最后将CXCR3基因敲除小鼠的造血干细胞分选出来,并使用微量细胞RNA提取并进行转录组水平测序,发现CXCR3基因敲除小鼠中与发育密切相关的Gpr55、Ubqln3等基因上调,而Gbx2、Emilin2等基因有了下调的变化。本研究首次探讨了CXCR3和G-CSFR基因在正常造血发生过程中的作用,揭示了CXCR3基因对造血干细胞的生长发育以及其分化的影响,后期将从转录组水平上探究该基因缺陷所造成的影响,为进一步揭示CXCR3如何调节造血干细胞的功能提供资料。