背景

细胞是生命的基本单位，在哺乳动物中保持一致的特定尺寸，较大的身体比较大的身体拥有更多的细胞。这种一致的细胞大小有利于它们指定的功能；偏差往往预示着疾病。细胞类型，如神经元和肌细胞，具有对其任务至关重要的大小特异性。尽管过去的研究暗示人类细胞约有 30 至 37 万亿个，但对细胞大小和计数之间关系的全面了解仍未得到探索。随着人类细胞图谱等旨在描绘每种人类细胞类型的努力的出现，我们的数据，整合组织学和解剖学，可以为理解细胞组成和功能提供定量基线。这种综合观点有助于将现代单细胞研究与经典细胞生物学联系起来，

关于该研究

本研究使用三种解剖模型（男性、女性和儿童）收集了人体细胞大小的数据。研究人员从 1,500 多个来源中确定了分布在 60 多个组织系统中的约 400 种独特的细胞类型。他们以具有更详细数据的男性模型为参考，根据一定的假设对女性和儿童进行了估计。

按细胞类型对比细胞计数和生物量分布。参考男性解剖模型的所有 400 个研究细胞类型的 Voronoi 树图（面积代表相对细胞数量或生物量）。(A) 细胞计数以红细胞和血小板为主，已从细胞计数树图中删除。即使在去除无核血细胞（约 29 万亿）后，白细胞（约 3.4 万亿）仍然在约 7 万亿有核细胞计数中占主导地位，其中 98% 的白细胞为组织驻留，1% 为循环细胞，1% 为血管内边缘细胞。(B) 细胞生物量以骨骼肌细胞为主，约占体内 45 kg 细胞生物量的一半，尽管它们占有核细胞计数的 <0.002%（已从生物量树图中删除）。剩下的23个中的大部分。5 千克细胞生物量是白色脂肪细胞（约 12 千克；尽管受试者体内脂肪差异很大）。参考 60 公斤女性（约 28 万亿细胞）和 32 公斤儿童（约 17 万亿细胞）的树图，以及更详细的细胞组和器官系统，请访问https: //humancelltreemap.mis.mpg.de/（SI附录，图 S7-S9）。

该研究根据系统的生长或收缩调整了心肌细胞和神经细胞的细胞大小，但不同性别和年龄的计数保持一致。男性模型显示血细胞重约 4.7 公斤，分为 53 种类型，跨越 30 个组织系统。国际放射防护委员会 (ICRP) 的数据，包括组织质量、脂肪和蛋白质含量，是通过尸检和成像收集的。研究发现，男性大脑含有大约 880 亿个神经元和类似数量的非神经元。

由于分布广泛，估计出现了挑战，尤其是上皮细胞和内皮细胞。还注意到有关组织中成纤维细胞和类骨细胞的详细信息。男性有 13.3 公斤的脂肪细胞团，分布在皮下和内脏等区域，女性和儿童的数值不同。该研究广泛绘制了人体内细胞大小的分布图。

研究结果

组装的综合数据集提供了所有主要人类细胞类型参数的深入视图，在各种组织系统中提供了无与伦比的细节。例如，它详细介绍了外周和中枢神经系统内所有主要骨骼肌群、神经元和神经胶质细胞群的肌纤维大小，以及从骨髓中产生到最终在主要血液器官和细胞中的分布的血细胞群的肌纤维大小。组织。此外，特别强调对人类健康至关重要的组织，包括消化系统和女性生殖组织。

目前的研究强调了人类细胞尺寸范围的巨大性，红细胞比肌细胞小一百万倍以上。在检查细胞计数和生物量之间的分布时，出现了某些不同的模式。细胞计数主要包括血小板、红细胞和组织驻留白细胞。相反，细胞生物质主要包括肌肉和脂肪细胞。

通过跨越人体的细胞大小直方图构建了更广泛的细胞大小和计数视角。假设对数正态分布（被认为适合大多数细胞类型），研究人员采用这种分布来更好地关联数据集中 1,264 个细胞组中的每一个。从较小的红细胞到明显较大的肌细胞，每个对数大小类别的对数总计数之间发现了关系。这种关系暗示了细胞大小和计数之间几乎呈反比关系，表明当细胞大小增加某个因子时，其计数会减少类似的因子，反之亦然。

有趣的是，细胞生物量通常在细胞大小类别中均匀分布，但并非没有不规则性。在较小的细胞中，血小板和单倍体精子细胞周围的尺寸分布出现中断。脂肪细胞和肌细胞等明显较大的细胞显示出广泛的尺寸分布，无论肥胖或肌肉退化等因素如何，它们的计数都保持相对稳定。

此外，这些数据还提供了了解不同细胞类型的细胞大小差异的视角。有了大量细胞群的足够数据，就可以计算出这些细胞群大小的变化。结果表明，在各种细胞尺寸范围内，变异系数 (CV) 保持相对一致。CV 的这种一致性可能表明，控制细胞大小的机制在人体内的各种细胞中保持一致。

结论

总而言之，该研究认识到生物差异或测量不准确可能引起差异，揭示了各种细胞类型的不确定性；虽然细胞倍性和细胞质量之间的关系尚未被探索，但初步估计表明所有有核细胞中只有一小部分是多倍体。在各种生物体中都存在一种明显的模式，即细胞大小和计数呈负相关。这些模式的起源尚未得到普遍认可，但许多因素可能会影响它们，包括细胞生长和分裂率。最后，这些数据可以有多种应用，从了解免疫功能、完善淋巴细胞计数估计、帮助细胞识别技术到作为未来研究的参考，