摘要
髓系偏向造血是公认的衰老特征。尽管存在髓系偏向造血干细胞（HSC）克隆扩增假说，但具体机制存在争议。利用Hoxb5报告系统对LT-HSC和ST-HSC进行前瞻性分离，我们发现移植同源年轻和老年LT-HSC后，受体小鼠髓系输出几乎相同，这与髓系偏向HSC克隆理论相矛盾。转录组分析显示老年LT-HSC未出现髓系基因富集。值得注意的是，移植年轻HSC并重建老年小鼠中的LT/ST-HSC比例可显著增加髓系细胞输出。此外，骨髓微环境对髓系偏向造血影响有限，而老年胸腺和脾脏对淋巴系造血的抑制导致髓系进一步占优。我们的研究证明，老年小鼠髓系偏向造血源于LT-HSC与ST-HSC比例改变，而非异质性HSC克隆的扩增。
引言
个体衰老伴随器官组织干细胞功能衰退。在造血系统中，造血干细胞（HSC）的功能衰退导致再生能力下降和髓系偏向造血等年龄相关改变。例如，髓系偏向造血可能导致感染响应减弱、疫苗效果降低及髓系恶性肿瘤增加。基于年轻HSC移植后表现出更强髓系分化能力的现象，学界普遍认为这种表型源于HSC固有特性改变。髓系偏向HSC克隆选择性扩增假说及转录组/表观遗传分析支持这一观点。
另一方面，有研究显示衰老的淋巴偏向HSC仍保持相同水平的淋巴细胞生成能力，尽管呈现髓系基因表达特征。这提示仅凭基因表达模式预测HSC分化存在局限。此外，若髓系偏向HSC扩增导致外周血髓系细胞增加，则粒细胞-巨噬细胞祖细胞（GMP）和共同髓系祖细胞（CMP）也应同步增加，但既往研究未发现该现象。数学模型显示多能祖细胞（MPP）向CMP的日产量不受衰老影响。
因此，我们通过系统分析年轻至衰老小鼠外周血（PB）和骨髓（BM）的动态变化，揭示年龄相关髓系偏向造血机制。结果显示，PB中髓系细胞比例在6月龄即开始上升，而BM中免疫表型定义的HSC频率在12月龄前快速增加后趋于平稳。值得注意的是，GMP频率保持稳定，CMP比例反而显著下降，这与髓系偏向HSC扩增假说预测相矛盾。PB与BM成分年龄相关变化的差异质疑了髓系偏向HSC克隆扩增假说。
结果
长期观察显示老年LT-HSC分化未呈现髓系克隆扩增
尽管多项研究声称髓系偏向造血源于髓系偏向HSC克隆扩增，但我们发现移植同源年轻和老年LT-HSC后其髓系输出相当。竞争移植实验显示，年轻和老年LT-HSC在各谱系重建比例几乎相同，尽管年轻LT-HSC总体造血占优。这表明LT-HSC分化潜能不随年龄改变。
LT-HSC无髓系相关基因富集
转录组分析显示，与年轻LT-HSC相比，老年LT-HSC未出现髓系基因富集。虽然bulk-HSC中髓系基因有富集趋势，但未达统计学显著性。这进一步支持LT-HSC分化潜能恒定的结论。
髓系偏向造血源于ST-HSC比例下降
我们通过改变LT-HSC/ST-HSC比例的移植实验证实：年轻小鼠LT-HSC与ST-HSC按5:5（老年比例）移植时，受体小鼠8周后开始呈现显著髓系偏向，16周时髓系细胞产量显著高于2:8组（年轻比例）。反向实验显示，老年小鼠来源的HSC按2:8比例移植可显著增强淋巴系输出。这证实ST-HSC相对减少是髓系偏向的关键。
年龄相关髓外变化加速髓系偏向
外周器官分析显示，老年受体小鼠脾脏和胸腺中供体细胞显著减少。免疫荧光显示，老年受体脾脏和胸腺中供体T细胞频率显著降低（P<0.001），这表明胸腺和脾脏功能障碍导致淋巴细胞成熟受阻，从而加剧髓系偏向。
讨论
我们首次证明：1）LT-HSC/ST-HSC比例变化是髓系偏向的HSC依赖机制；2）胸腺和脾脏功能退化是HSC非依赖因素。提出"自我更新异质性模型"：LT-HSC维持均衡分化，ST-HSC短期失去造血能力，移植后残留记忆型淋巴细胞误导为淋巴偏向HSC。年龄相关ST-HSC比例下降导致髓系偏向，同时胸腺/脾脏功能障碍进一步加剧该现象。
研究还存在局限性：1）移植细胞数较少（10-20个）；2）未完全排除移植条件对结果的影响。未来需通过单细胞技术结合谱系追踪验证研究发现。
我们的研究为理解衰老相关免疫失调提供了新视角。临床观察显示，老年供体造血干细胞移植后淋巴细胞恢复延迟，这可能源于LT-HSC/ST-HSC比例变化及胸腺/脾脏功能障碍。这些发现对优化移植策略和预测移植后免疫重建具有重要意义。
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