造血干細胞(HSCs)是一種能分化為成熟血細胞的組織特異性干細胞,并且在生命體內終生都存在。而脊椎動物胚胎的主動脈造血干細胞集落在成體血液系統形成的過程中起著重要的作用。近年來人們深入地研究了胚胎期造血干細胞的發生、發展及轉位歸巢機制,發現其發育過程中受到轉錄因子Runx1及Notch等信號通路的調控,而microRNA則對造血干祖細胞的自我更新及定向分化進行轉錄后水平的調控。在循環建立后,造血干細胞的形成及其向紅細胞的分化還受到血液動力學的調控和影響。了解造血干細胞的發生機制及調控因素對我們在體外人工誘導生成造血干細胞并應用于臨床血液疾病治療具有重要的意義。本文將對胚胎造血干細胞發生及其調控的最新研究進展進行綜述。
引用本文： 穆蔚云, 姚偉娟. 胚胎期造血干細胞的發生及其調控研究進展. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(5): 1141-1145. doi: 10.7507/1001-5515.20150202 復制
引言
造血干細胞(hematopoietic stem cells,HSCs)是一群具有自我更新及分化能力的組織特異性干細胞，能通過有絲分裂的方式增殖分化為各種血細胞：粒細胞、單核細胞、淋巴細胞、紅細胞和血小板等。哺乳動物胚胎中血細胞的發育十分復雜：造血位點發生的時間和空間不同，這就意味著胚胎期血液循環中的造血細胞與血細胞會有不同的來源；并且跟其他固定的組織細胞不同，血細胞需要進入外周血液循環，這就意味著血液循環也會對HSCs的發生、遷移、歸巢及分化起著重要的調節作用。本文將對脊椎動物胚胎期造血的發生進行簡要概括，對胚胎期永久造血過程中HSCs發生所受到的一些較重要的調節因子及信號通路進行歸納，并對近些年關于血液循環作用對HSCs發生及分化調節機制等方面的研究進展做一小結。
1 胚胎期造血的發生
關于胚胎期造血的研究對象多種多樣：雞、小鼠、斑馬魚和人等。以小鼠為例，如圖 1所示，在小鼠胚胎7.5 d(embryonic day 7.5,E7.5)時，胚胎外卵黃囊開始出現造血位點：由胚外中胚層分化而形成的血島。此時生成的血細胞主要為原始的無核紅細胞以及少許巨核細胞。這是胚胎發育過程中最早出現的造血中心，以滿足胚胎快速發育過程中胚胎組織、細胞對氧的需求。在E8.25，胚胎內主動脈旁臟壁中胚層(Para-aortic splanchnopleura,PSp)開始出現造血位點，血液中開始出現更多種類的髓系血細胞。此后不久，心臟開始搏動，胚胎開始建立獨立的血液循環。在E10左右，HSCs開始隨血流定植于胎肝，從而使胎肝開始獲得造血功能。在E9.5后，主動脈-性腺-中腎(aorta-gonad-mesonephros,AGM)區出現造血位點，如主動脈臟壁側出現的生血內皮細胞，這種細胞具有分化為血細胞和血管內皮細胞的潛能，以及卵黃囊動脈和臍動脈的腹側開始出現造血集落，此時產生的HSCs既能向髓系分化也能向淋系分化，造血集落的分布與數量在E10.5左右達到高峰[1]，此后開始減弱。研究表明，在AGM區造血發生的同時，E10.5-E11.5小鼠胚胎頭部存在腦血管特異性的造血位點，分化發育的造血細胞能遷移到骨髓中參與成體造血[2]。既然血管可以作為造血位點存在，人們不禁把目光投向心臟。在心管形成早期，心內膜細胞在物理結構、化學分子、流體動力學因素的作用下，并在Nkx2-5/Isl1機制的調節下，能特異地向過渡態的HSCs分化[3]。隨著HSCs的遷移定植，胸腺和脾分別在E11和E12.5成為主要造血器官。E15左右，HSCs定植于骨髓，骨髓開始造血并成為永久的造血器官。隨著胚胎發育，HSCs將不斷增殖，并分化為更多種類的血細胞。關于永久造血的起源，AGM區等造血位點的細胞需經過VE-cadherin+CD45-CD41low (type 1 pre-HSCs)和VE-cadherin+CD45+ (type 2 pre-HSCs)兩個中間態才能完成從內皮細胞到HSCs的發育；胚外造血位點，如臍帶和卵黃動脈所包含的pre-HSCs，在外源性IL3的作用下，也能分化成熟為永久的HSCs，但數量極少[1]。
圖1
小鼠胚胎HSCs的發生與分化
(a)小鼠胚胎造血細胞發生的時間軸，箭頭指向為特異性的造血細胞發生與出現的時間；(b)部分造血位點主要HSCs的分化
Figure1. Generation and differentiation of hematopoietic stem cells in the mouse conceptus(a) timeline of mouse embryonic hematopoietic events. Arrows indicate the onset of specific hematopoietic cells generation and/or appearance; (b) the differentiation of hematopoietic stem cells in some hematopoietic sites
卵黃囊造血和AGM區造血存在著明顯的區別，首先，二者發生的時間和空間明顯不同，卵黃囊造血比AGM區造血早大約3 d，且位于胚胎外；其次，卵黃囊造血時缺少可識別的具有自我更新能力的HSCs，而在永久造血過程中，可通過主要的造血調控因子Runx1/AML/Cbfa2來識別HSCs[4]；第三，卵黃囊造血并不能產生成體所需要的全部種類的血細胞，缺少T細胞、B細胞等淋巴系血細胞，產生的髓系血細胞也不全面，而AGM區造血發生后，胚胎內的HSCs逐漸具有長期、多系造血的潛能；第四，早期原始造血產生的紅細胞內所含的血紅蛋白與成體紅細胞內所含的血紅蛋白有很大不同[5]。鑒于以上原因，人們把胚胎造血過程簡單地劃分為兩部分：以卵黃囊造血為起源的原始造血和以AGM區造血為起源的永久造血。目前認為，成體體內的HSCs及各系血細胞的直接來源可追溯到AGM區造血，而非卵黃囊造血。
2 造血關鍵因子與信號通路
2.1 Runx1
Runt相關轉錄因子1(runt-domain transcription factor 1,Runx1)是血管中HSCs發育的中樞轉錄控制因子。在胚胎發育過程中，背主動脈造血集落表達Runx1標志著長期HSCs(LT-HSCs)的發生[6]。Runx1對AGM區生血內皮向HSCs分化及HSCs從AGM區的遷移有著重要意義，如Runx1可通過與遠端調節元件的作用調節HSCs中CD34基因[7]與CD41基因[8]的表達，但對之后HSCs的維持則不是必須的[9]。在AGM區造血過程中，血管內皮細胞與內皮下的間充質細胞相互作用共同調節Runx1的表達[10]，并且Runx1可與Fli1、Gata2、Scl這一聯合體共同調節Smad6的表達，而Smad6能反過來抑制Runx1的活性，Runx1-Smad6的動態調節受Bmp4信號通路的靶向調節，Bmp4對中胚層分化及中胚層源性血細胞的生成都是必須的[11]。Notch-Runx1通路亦可啟動HSCs向成熟血細胞分化的程序[7]。
2.2 Notch通路
Notch是一個高度保守的信號通路，對血管形態學發生、動靜脈分化及永久造血過程中HSCs的分化都起著調節作用[12]。在哺乳動物體內，Notch通路包括多種不同的分子：4種Notch受體(Notch1-4)，4種配體(Jag1-2、Dll1、Dll3和Dll4)，核轉錄因子RBPj及一些特殊的輔因子。人們發現在Dll4+/-和Dll4-/-的小鼠中，胚胎早期造血標志物CD41的表達明顯下調，且在后者中下降更明顯，表明Dll4的雜合性會特異地影響胚胎的原始造血[13]。人們還發現Jag1-/-小鼠胚胎在E10.5左右，背主動脈表達Gata2與Runx1的HSCs數目有所下降，表明Notch的配體Jagged 1參與了HSCs的分化過程。在Notch家族的受體中，Notch1對永久造血過程中Runx1的表達亦發揮著調節作用，由于Runx1啟動子并不含Notch反應元件，Notch很可能是通過Gata2間接調節Runx1的表達。
2.3 Wnt通路
Wnt通路大致可分為兩類：經典途徑和非經典途徑，即β依賴途徑和β非依賴途徑。如果選擇性地敲除Wnt/β-catenin通路中關鍵的效應因子β-catenin，在小鼠胚胎的AGM區，其生血內皮的造血能力將顯著下降，但其向內皮系分化的功能卻不受影響[14]。而在另一項關于Wnt非經典途徑的研究中，配體Wnt16的缺失會降低CD41、c-myb以及Runx1的表達，也就是說，無法正常形成HSCs。在實驗中，作者還表明斑馬魚體節中的Wnt16配體可以觸發Notch配體delta-C和delta-D，即觸發Notch的表達[15]，但體節細胞與生血內皮并不直接接觸，很有可能體節的觸發需要通過血管平滑肌祖細胞將信號傳導給背主動脈生血內皮才能完成[16]。
3 microRNA調控HSCs發育
成熟的microRNA(miRNA)是一類廣泛存在于真核生物中的內源性非編碼單鏈RNA，長度約為22個核苷酸，主要在轉錄后調節靶基因的表達。這些非編碼小分子RNA通過與靶基因3′-UTR區互補配對，引起RNA誘導的沉默復合物(RNA-induced silencing complex,RISC)對靶基因mRNA進行切割或者翻譯抑制。但miRNA與mRNA的作用并不是一一對應的關系，同一種miRNA可調控多種mRNA的表達，而同一種mRNA的表達也可能受到多種miRNA的調控。
HSCs在定向分化過程中也受miRNA調控。Felli等[17]發現，在臍血CD34+造血祖細胞向紅系發育過程中，miR-221和222逐漸降低；而在CD34+祖細胞中過表達這兩種miRNAs會抑制Kit基因的表達，進而使紅系增殖和分化受阻。在胚胎從早期到晚期發育過程中，紅細胞血紅蛋白的種類和含量也發生著變化：血紅蛋白F逐漸減少(從80%~90%到低于30%)，血紅蛋白A逐漸增多。研究人員通過對臍血研究發現，過表達miR-221/222會明顯下調Kit表達，抑制紅細胞的增殖并降低血紅蛋白F的含量；反之，抑制其表達則有相反的作用[18]。
Huang等[19]在2011年首次證明miRNA能調節人胚胎干細胞的造血功能：miRs-126/126*對CD34+的擬胚體細胞(embryonic body cells,EB cells)的造血功能具有負性調節作用，且作者發現miR126作用靶點之一是對紅系發育具有重要作用的PTPN9。無論胚胎造血還是出生后造血，HSCs的自我更新及特異性分化過程中均會受到多種miRNA的調節作用，某些miRNA的異常也會阻礙正常血細胞的分化發育[20-21]。
4 血流動力學對AGM區造血的影響
血液流動時會對血管壁產生多種力學作用。在大血管中，血液對管壁產生垂直的靜壓力；由于靜壓力所引起的擴張作用，組成管壁的細胞還會受到環形拉伸力的作用；流動的血液對血管壁有拖拽作用，管壁受到的這部分力即為血流剪切力。位于血管壁最內層的內皮細胞，其在與流動的血液直接接觸的一面存在著多種膜結合分子，使其能對血液流動產生的作用力做出一系列的反應[22]。在胚胎造血過程中，AGM區生血/成血管細胞在跨內皮后會受到血液流動的作用，由血液流動產生的血流剪切力能促進AGM區的生血內皮向HSCs分化[23-24]；并且，血流動力學對心血管系統的發育和血管的重塑方面也具有重要的作用[25]。
一氧化氮(nitric oxide,NO)信號通路在血流調節的生血內皮向HSCs的特異性分化過程中起著重要的作用[23-24]。NO通過內分泌和旁分泌的方式對血管緊張度、血管形成、內皮細胞遷移和胚胎造血等生理過程發揮著重要的信號調節作用。研究證明：血液流動，特別是泊肅葉流動，能調節血管內皮細胞一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的活性和NO的釋放[5,23- 24]。在哺乳動物體內主要存在的三種NOS基因中，eNOS調控著胚胎的永久造血。斑馬魚缺少eNOS，與eNOS相近的神經型NOS(neuronal NOS,nNOS)調節斑馬魚永久造血過程中生血內皮向HSCs特異性分化。
Adamo等[23]運用NO阻滯實驗表明，剪切應力能通過上調Runx1的表達進而調節NO的產生來促進生血內皮向HSCs分化；他們在分離E9.5的胚胎后，對PSp區的細胞或AGM區來源的細胞進行體外剪切實驗證明，血流剪切應力能促進HSCs標志物Runx1和Klf2的表達，且B細胞標志物B220和紅細胞標志物Ter119的表達也有顯著上升，這表明剪切應力不僅能促進HSCs的分化，同時能促進HSCs向成熟的血細胞分化。隨后他們又構建了無心跳的缺乏血液循環的Ncx1-/-小鼠模型，在無血流剪切應力的情況下，Runx1和Klf2的表達顯著下降。后來Wang等[26]對AGM區生血內皮的研究表明，Runx1在無血流的狀態下即可程序性地表達，但表達量的維持需要血流作用，血流確可促進Klf2α上調，而上調的Klf2α能直接增強NO的產生，進而促進血管成熟和HSCs的成熟。他們還證明，生血內皮向HSCs分化過程中，血流作用不是觸發因素而是維持因素[26]。
與Adamo等的結果相同，North等[24]也證明血流能通過調節NO來促進斑馬魚和小鼠胚胎AGM區的造血作用。在對Notch和Wnt的突變體研究后，作者推測NO可能位于Notch和Wnt信號通路的下游。雖然我們已經知道血流能通過下調dll4抑制血管形成過程中Notch通路的表達[27]，但在胚胎生血內皮向HSCs分化過程中，血流如何作用于Notch和Wnt通路，仍不是十分清楚。
5 展望
干細胞治療已走入臨床，HSCs對白血病等血液疾病的治療效果更是取得了令人矚目的效果。目前臨床獲取HSCs的途徑主要有兩條：一是骨髓移植，二是臍血干細胞移植。但骨髓移植受制于供體與患者的匹配程度及移植后免疫相關問題；臍血干細胞已廣泛引起人們的興趣，各地也建起了一些臍血庫，但臍血的使用權限及保存相關問題仍限制了臍血的廣泛使用。隨著我們更加深入地理解HSCs發生發展的過程及這一過程中不同的調控因素和調節機制，我們將有可能利用這些知識將多能干細胞在體外誘導分化成為適合移植治療的HSCs，這將有利于血液病的治療及再生醫學的發展。
引言
造血干細胞(hematopoietic stem cells,HSCs)是一群具有自我更新及分化能力的組織特異性干細胞，能通過有絲分裂的方式增殖分化為各種血細胞：粒細胞、單核細胞、淋巴細胞、紅細胞和血小板等。哺乳動物胚胎中血細胞的發育十分復雜：造血位點發生的時間和空間不同，這就意味著胚胎期血液循環中的造血細胞與血細胞會有不同的來源；并且跟其他固定的組織細胞不同，血細胞需要進入外周血液循環，這就意味著血液循環也會對HSCs的發生、遷移、歸巢及分化起著重要的調節作用。本文將對脊椎動物胚胎期造血的發生進行簡要概括，對胚胎期永久造血過程中HSCs發生所受到的一些較重要的調節因子及信號通路進行歸納，并對近些年關于血液循環作用對HSCs發生及分化調節機制等方面的研究進展做一小結。
1 胚胎期造血的發生
關于胚胎期造血的研究對象多種多樣：雞、小鼠、斑馬魚和人等。以小鼠為例，如圖 1所示，在小鼠胚胎7.5 d(embryonic day 7.5,E7.5)時，胚胎外卵黃囊開始出現造血位點：由胚外中胚層分化而形成的血島。此時生成的血細胞主要為原始的無核紅細胞以及少許巨核細胞。這是胚胎發育過程中最早出現的造血中心，以滿足胚胎快速發育過程中胚胎組織、細胞對氧的需求。在E8.25，胚胎內主動脈旁臟壁中胚層(Para-aortic splanchnopleura,PSp)開始出現造血位點，血液中開始出現更多種類的髓系血細胞。此后不久，心臟開始搏動，胚胎開始建立獨立的血液循環。在E10左右，HSCs開始隨血流定植于胎肝，從而使胎肝開始獲得造血功能。在E9.5后，主動脈-性腺-中腎(aorta-gonad-mesonephros,AGM)區出現造血位點，如主動脈臟壁側出現的生血內皮細胞，這種細胞具有分化為血細胞和血管內皮細胞的潛能，以及卵黃囊動脈和臍動脈的腹側開始出現造血集落，此時產生的HSCs既能向髓系分化也能向淋系分化，造血集落的分布與數量在E10.5左右達到高峰[1]，此后開始減弱。研究表明，在AGM區造血發生的同時，E10.5-E11.5小鼠胚胎頭部存在腦血管特異性的造血位點，分化發育的造血細胞能遷移到骨髓中參與成體造血[2]。既然血管可以作為造血位點存在，人們不禁把目光投向心臟。在心管形成早期，心內膜細胞在物理結構、化學分子、流體動力學因素的作用下，并在Nkx2-5/Isl1機制的調節下，能特異地向過渡態的HSCs分化[3]。隨著HSCs的遷移定植，胸腺和脾分別在E11和E12.5成為主要造血器官。E15左右，HSCs定植于骨髓，骨髓開始造血并成為永久的造血器官。隨著胚胎發育，HSCs將不斷增殖，并分化為更多種類的血細胞。關于永久造血的起源，AGM區等造血位點的細胞需經過VE-cadherin+CD45-CD41low (type 1 pre-HSCs)和VE-cadherin+CD45+ (type 2 pre-HSCs)兩個中間態才能完成從內皮細胞到HSCs的發育；胚外造血位點，如臍帶和卵黃動脈所包含的pre-HSCs，在外源性IL3的作用下，也能分化成熟為永久的HSCs，但數量極少[1]。
圖1
小鼠胚胎HSCs的發生與分化
(a)小鼠胚胎造血細胞發生的時間軸，箭頭指向為特異性的造血細胞發生與出現的時間；(b)部分造血位點主要HSCs的分化
Figure1. Generation and differentiation of hematopoietic stem cells in the mouse conceptus(a) timeline of mouse embryonic hematopoietic events. Arrows indicate the onset of specific hematopoietic cells generation and/or appearance; (b) the differentiation of hematopoietic stem cells in some hematopoietic sites
卵黃囊造血和AGM區造血存在著明顯的區別，首先，二者發生的時間和空間明顯不同，卵黃囊造血比AGM區造血早大約3 d，且位于胚胎外；其次，卵黃囊造血時缺少可識別的具有自我更新能力的HSCs，而在永久造血過程中，可通過主要的造血調控因子Runx1/AML/Cbfa2來識別HSCs[4]；第三，卵黃囊造血并不能產生成體所需要的全部種類的血細胞，缺少T細胞、B細胞等淋巴系血細胞，產生的髓系血細胞也不全面，而AGM區造血發生后，胚胎內的HSCs逐漸具有長期、多系造血的潛能；第四，早期原始造血產生的紅細胞內所含的血紅蛋白與成體紅細胞內所含的血紅蛋白有很大不同[5]。鑒于以上原因，人們把胚胎造血過程簡單地劃分為兩部分：以卵黃囊造血為起源的原始造血和以AGM區造血為起源的永久造血。目前認為，成體體內的HSCs及各系血細胞的直接來源可追溯到AGM區造血，而非卵黃囊造血。
2 造血關鍵因子與信號通路
2.1 Runx1
Runt相關轉錄因子1(runt-domain transcription factor 1,Runx1)是血管中HSCs發育的中樞轉錄控制因子。在胚胎發育過程中，背主動脈造血集落表達Runx1標志著長期HSCs(LT-HSCs)的發生[6]。Runx1對AGM區生血內皮向HSCs分化及HSCs從AGM區的遷移有著重要意義，如Runx1可通過與遠端調節元件的作用調節HSCs中CD34基因[7]與CD41基因[8]的表達，但對之后HSCs的維持則不是必須的[9]。在AGM區造血過程中，血管內皮細胞與內皮下的間充質細胞相互作用共同調節Runx1的表達[10]，并且Runx1可與Fli1、Gata2、Scl這一聯合體共同調節Smad6的表達，而Smad6能反過來抑制Runx1的活性，Runx1-Smad6的動態調節受Bmp4信號通路的靶向調節，Bmp4對中胚層分化及中胚層源性血細胞的生成都是必須的[11]。Notch-Runx1通路亦可啟動HSCs向成熟血細胞分化的程序[7]。
2.2 Notch通路
Notch是一個高度保守的信號通路，對血管形態學發生、動靜脈分化及永久造血過程中HSCs的分化都起著調節作用[12]。在哺乳動物體內，Notch通路包括多種不同的分子：4種Notch受體(Notch1-4)，4種配體(Jag1-2、Dll1、Dll3和Dll4)，核轉錄因子RBPj及一些特殊的輔因子。人們發現在Dll4+/-和Dll4-/-的小鼠中，胚胎早期造血標志物CD41的表達明顯下調，且在后者中下降更明顯，表明Dll4的雜合性會特異地影響胚胎的原始造血[13]。人們還發現Jag1-/-小鼠胚胎在E10.5左右，背主動脈表達Gata2與Runx1的HSCs數目有所下降，表明Notch的配體Jagged 1參與了HSCs的分化過程。在Notch家族的受體中，Notch1對永久造血過程中Runx1的表達亦發揮著調節作用，由于Runx1啟動子并不含Notch反應元件，Notch很可能是通過Gata2間接調節Runx1的表達。
2.3 Wnt通路
Wnt通路大致可分為兩類：經典途徑和非經典途徑，即β依賴途徑和β非依賴途徑。如果選擇性地敲除Wnt/β-catenin通路中關鍵的效應因子β-catenin，在小鼠胚胎的AGM區，其生血內皮的造血能力將顯著下降，但其向內皮系分化的功能卻不受影響[14]。而在另一項關于Wnt非經典途徑的研究中，配體Wnt16的缺失會降低CD41、c-myb以及Runx1的表達，也就是說，無法正常形成HSCs。在實驗中，作者還表明斑馬魚體節中的Wnt16配體可以觸發Notch配體delta-C和delta-D，即觸發Notch的表達[15]，但體節細胞與生血內皮并不直接接觸，很有可能體節的觸發需要通過血管平滑肌祖細胞將信號傳導給背主動脈生血內皮才能完成[16]。
3 microRNA調控HSCs發育
成熟的microRNA(miRNA)是一類廣泛存在于真核生物中的內源性非編碼單鏈RNA，長度約為22個核苷酸，主要在轉錄后調節靶基因的表達。這些非編碼小分子RNA通過與靶基因3′-UTR區互補配對，引起RNA誘導的沉默復合物(RNA-induced silencing complex,RISC)對靶基因mRNA進行切割或者翻譯抑制。但miRNA與mRNA的作用并不是一一對應的關系，同一種miRNA可調控多種mRNA的表達，而同一種mRNA的表達也可能受到多種miRNA的調控。
HSCs在定向分化過程中也受miRNA調控。Felli等[17]發現，在臍血CD34+造血祖細胞向紅系發育過程中，miR-221和222逐漸降低；而在CD34+祖細胞中過表達這兩種miRNAs會抑制Kit基因的表達，進而使紅系增殖和分化受阻。在胚胎從早期到晚期發育過程中，紅細胞血紅蛋白的種類和含量也發生著變化：血紅蛋白F逐漸減少(從80%~90%到低于30%)，血紅蛋白A逐漸增多。研究人員通過對臍血研究發現，過表達miR-221/222會明顯下調Kit表達，抑制紅細胞的增殖并降低血紅蛋白F的含量；反之，抑制其表達則有相反的作用[18]。
Huang等[19]在2011年首次證明miRNA能調節人胚胎干細胞的造血功能：miRs-126/126*對CD34+的擬胚體細胞(embryonic body cells,EB cells)的造血功能具有負性調節作用，且作者發現miR126作用靶點之一是對紅系發育具有重要作用的PTPN9。無論胚胎造血還是出生后造血，HSCs的自我更新及特異性分化過程中均會受到多種miRNA的調節作用，某些miRNA的異常也會阻礙正常血細胞的分化發育[20-21]。
4 血流動力學對AGM區造血的影響
血液流動時會對血管壁產生多種力學作用。在大血管中，血液對管壁產生垂直的靜壓力；由于靜壓力所引起的擴張作用，組成管壁的細胞還會受到環形拉伸力的作用；流動的血液對血管壁有拖拽作用，管壁受到的這部分力即為血流剪切力。位于血管壁最內層的內皮細胞，其在與流動的血液直接接觸的一面存在著多種膜結合分子，使其能對血液流動產生的作用力做出一系列的反應[22]。在胚胎造血過程中，AGM區生血/成血管細胞在跨內皮后會受到血液流動的作用，由血液流動產生的血流剪切力能促進AGM區的生血內皮向HSCs分化[23-24]；并且，血流動力學對心血管系統的發育和血管的重塑方面也具有重要的作用[25]。
一氧化氮(nitric oxide,NO)信號通路在血流調節的生血內皮向HSCs的特異性分化過程中起著重要的作用[23-24]。NO通過內分泌和旁分泌的方式對血管緊張度、血管形成、內皮細胞遷移和胚胎造血等生理過程發揮著重要的信號調節作用。研究證明：血液流動，特別是泊肅葉流動，能調節血管內皮細胞一氧化氮合成酶(endothelial nitric oxide synthase,eNOS)的活性和NO的釋放[5,23- 24]。在哺乳動物體內主要存在的三種NOS基因中，eNOS調控著胚胎的永久造血。斑馬魚缺少eNOS，與eNOS相近的神經型NOS(neuronal NOS,nNOS)調節斑馬魚永久造血過程中生血內皮向HSCs特異性分化。
Adamo等[23]運用NO阻滯實驗表明，剪切應力能通過上調Runx1的表達進而調節NO的產生來促進生血內皮向HSCs分化；他們在分離E9.5的胚胎后，對PSp區的細胞或AGM區來源的細胞進行體外剪切實驗證明，血流剪切應力能促進HSCs標志物Runx1和Klf2的表達，且B細胞標志物B220和紅細胞標志物Ter119的表達也有顯著上升，這表明剪切應力不僅能促進HSCs的分化，同時能促進HSCs向成熟的血細胞分化。隨后他們又構建了無心跳的缺乏血液循環的Ncx1-/-小鼠模型，在無血流剪切應力的情況下，Runx1和Klf2的表達顯著下降。后來Wang等[26]對AGM區生血內皮的研究表明，Runx1在無血流的狀態下即可程序性地表達，但表達量的維持需要血流作用，血流確可促進Klf2α上調，而上調的Klf2α能直接增強NO的產生，進而促進血管成熟和HSCs的成熟。他們還證明，生血內皮向HSCs分化過程中，血流作用不是觸發因素而是維持因素[26]。
與Adamo等的結果相同，North等[24]也證明血流能通過調節NO來促進斑馬魚和小鼠胚胎AGM區的造血作用。在對Notch和Wnt的突變體研究后，作者推測NO可能位于Notch和Wnt信號通路的下游。雖然我們已經知道血流能通過下調dll4抑制血管形成過程中Notch通路的表達[27]，但在胚胎生血內皮向HSCs分化過程中，血流如何作用于Notch和Wnt通路，仍不是十分清楚。
5 展望
干細胞治療已走入臨床，HSCs對白血病等血液疾病的治療效果更是取得了令人矚目的效果。目前臨床獲取HSCs的途徑主要有兩條：一是骨髓移植，二是臍血干細胞移植。但骨髓移植受制于供體與患者的匹配程度及移植后免疫相關問題；臍血干細胞已廣泛引起人們的興趣，各地也建起了一些臍血庫，但臍血的使用權限及保存相關問題仍限制了臍血的廣泛使用。隨著我們更加深入地理解HSCs發生發展的過程及這一過程中不同的調控因素和調節機制，我們將有可能利用這些知識將多能干細胞在體外誘導分化成為適合移植治療的HSCs，這將有利于血液病的治療及再生醫學的發展。
