稳态和应激造血的弹性解剖结构及局部可塑性

骨髓通过调整血细胞生成来应对生理需求及损伤。由于缺乏可视化大部分造血步骤的方法，正常和应激反应的空间组织尚不清楚。本研究开发了成像小鼠多能造血、红细胞生成和淋巴细胞生成的策略，并将其与髓系生成成像相结合，以定义正常和应激造血的解剖结构。在稳态下，单个干细胞和多能祖细胞在骨骼中分布，在巨核细胞附近富集。谱系定向祖细胞被募集到血管，形成由祖细胞和未成熟细胞组成的谱系特异性微解剖结构，作为每个主要血细胞谱系的生产位点。这种整体解剖结构对损伤具有弹性，在出血、系统性细菌感染、G-CSF处理和衰老过程中均得以维持。生产位点通过差异性和选择性地调节其数量及输出来响应损伤，从而实现造血可塑性。研究发现应激反应在骨骼中存在异质性：胫骨和胸骨对G-CSF的反应方式相反，而颅骨在出血后不增加红细胞生成。我们的研究实现了造血的原位分析，定义了正常和应激反应的解剖结构，识别了赋予造血可塑性的离散微解剖生产位点，并揭示了骨骼中应激反应前所未有的异质性。