第十三十五章 細胞分化、干細胞課件

第十三章細胞分化第一節(jié)細胞分化的基本內(nèi)容一、概念

一種類型的細胞轉(zhuǎn)變?yōu)樵谛螒B(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能和生化特性等方面發(fā)生穩(wěn)定改變的其他類型細胞的過程。

本質(zhì)：基因表達差異，遺傳物質(zhì)未改變

少數(shù)終末分化細胞遺傳物質(zhì)丟失第十三十五章細胞分化、干細胞二、特點時空性：細胞分化潛能隨個體發(fā)育逐漸變小，與細胞分裂密切相關(guān)

細胞分裂次數(shù)↑細胞分化能力↓穩(wěn)定性：保持分化后細胞結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定，遺傳的穩(wěn)定性可逆性和全能性：受細胞周圍環(huán)境影響

克隆羊試驗注：少數(shù)細胞遺傳物質(zhì)丟失—終末細胞（不可逆）第十三十五章細胞分化、干細胞細胞分化的時空性↓第十三十五章細胞分化、干細胞間介中胚層和側(cè)中胚層的分化Lateralmesoderm第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞二、細胞分化的決定因素細胞決定：細胞發(fā)育及分化程度決定細胞分化第十三十五章細胞分化、干細胞2.基因選擇表達決定細胞分化第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞（1）同源盒基因排列順序決定個體發(fā)育和細胞分化第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞珠蛋白基因甲基化與基因表達調(diào)控第十三十五章細胞分化、干細胞（2）染色質(zhì)結(jié)構(gòu)與修飾決定細胞分化

DNA的缺失、重排、甲基化修飾組蛋白的乙?；?、甲基化、磷酸化分化主導(dǎo)基因表達控制

第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞人類主要組織相容性復(fù)合體（MHC）基因

第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞TCRβ鏈基因重排第十三十五章細胞分化、干細胞

三、細胞分化的影響因素

細胞間相互作用激素內(nèi)分泌系統(tǒng)環(huán)境因素第十三十五章細胞分化、干細胞（一）細胞間相互作用胚胎誘導(dǎo)：胚胎發(fā)育過程中，細胞間相互作用改變細胞分化方向第十三十五章細胞分化、干細胞

胚胎誘導(dǎo)的分子基礎(chǔ)是旁分泌

此外，相互之間的連接及基質(zhì)，甚至擠壓也會影響胚胎發(fā)育第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第二節(jié)細胞分化與疾病細胞分化與腫瘤細胞分化與再生第十三十五章細胞分化、干細胞一、細胞分化與腫瘤腫瘤細胞表現(xiàn)為低分化、高增殖特性腫瘤細胞是異常分化細胞，表現(xiàn)為高度異質(zhì)性（基因突變、染色體畸變）喪失接觸抑制誘導(dǎo)分化可抑制腫瘤生長：反式維甲酸治療急性早幼粒細胞白血病(APL)

第十三十五章細胞分化、干細胞二、細胞分化與再生生長：幼體發(fā)育成為成體，體形增大的過程

機體各部分生長速度有差異，頭部生長慢，四肢生長快。再生：機體某部分損傷或喪失后的修復(fù)過程血細胞、皮膚上皮、消化道上皮細胞的衰老與更新較快，其他器官組織再生能力較差，越高等的生物，再生能力越差第十三十五章細胞分化、干細胞再生的分類微變態(tài)再生：含去分化——再分化過程，如兩棲類動物再生肢體。變形再生：已存在組織的重組分化，基本沒有新的生長,例如水螅的再生。補償性再生：細胞分裂，產(chǎn)生相似細胞，如哺乳動物肝臟再生。第十三十五章細胞分化、干細胞參與再生過程的細胞干細胞或祖細胞：最常見的再生機制，干細胞一般通過中間類型細胞及定向逆分化為祖細胞再分化為終末分化細胞已分化細胞：已分化細胞去分化或轉(zhuǎn)分化，然后再分化，形成失去的組織或器官第十三十五章細胞分化、干細胞第十五章干細胞干細胞（stemcell）：具有自我更新能力和分化潛能的細胞。干細胞分類：按細胞來源分類:

胚胎干細胞（embryonicstemcell,ESc）：受精卵、卵裂球、內(nèi)細胞團、原始生殖干細胞成體干細胞（somaticstemcell）：皮膚、腸、肌肉、神經(jīng)、造血、基質(zhì)第十三十五章細胞分化、干細胞一、

干細胞的分類

按分化潛能分類：可分為三種類型（1）全能性干細胞(totipotentstemcell)：具有形成完整個體的分化潛能。（卵裂球細胞）（2）多能性干細胞（pluripotentstemcell)：具有分化出多種細胞組織的潛能，但不能發(fā)育成完整的個體。如胚胎干細胞（ES細胞），原腸胚三胚層細胞。（3）專能干細胞（mutipotentstemcell)（也稱偏能干細胞）：只能向一種相應(yīng)組織類型細胞分化。第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞二、干細胞的形態(tài)及生化特征（一）形態(tài)特征：幼稚、原始細胞特征多呈圓形或橢圓形，體積小核質(zhì)比例大膜性細胞器不發(fā)達（二）生化特征：

細胞增殖相關(guān)基因活躍端粒酶活性高有特殊的生化標志（免疫標志）第十三十五章細胞分化、干細胞三、增殖特征增殖的緩慢性：

通過過渡細胞增殖自穩(wěn)定性干細胞數(shù)目維持相對穩(wěn)定——連續(xù)分裂，長時間靜止兩種增殖方式：對稱分裂——子代兩個細胞都是干細胞或分化細胞不對稱分裂——子代兩個細胞一個是干細胞，另一個為分化細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞四、分化特征多分化潛能性分化特定功能的細胞受分化前干細胞的數(shù)目和分裂次數(shù)控制分化潛能有時空限制有一定的可塑性

在適當(dāng)條件可以發(fā)生轉(zhuǎn)分化和去分化第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞五、干細胞微環(huán)境干細胞的維持需要嚴格的局部條件和微環(huán)境干細胞巢（stemcellniche）：干細胞與周圍細胞及基質(zhì)組成的動態(tài)平衡局部環(huán)境第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞二、胚胎干細胞卵裂球細胞

囊胚：內(nèi)細胞團（Innercellmass,ICM)

滋養(yǎng)層細胞(Trophoblast)胚胎生殖細胞（embryonicgermstemcell,EGc）:原始生殖細胞（primarygermcell,PGc）胚胎癌細胞（embryoniccarcinomacell,ECc）：畸胎瘤細胞標志：階段特異性胚胎抗原（SSEA）堿性磷酸酶第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞三、成體干細胞造血干細胞間充質(zhì)干細胞神經(jīng)干細胞皮膚干細胞腸干細胞肝干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞（一）造血干細胞最早認識的專能干細胞哺乳動物造血器官卵黃囊——主動脈——性腺——中腎區(qū)——胎肝和脾臟——骨髓標志：CD34第十三十五章細胞分化、干細胞造血干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞（二）間充質(zhì)干細胞骨髓間充質(zhì)干細胞（mesenchymalstemcells,MSC）:主要來源于骨髓腔主要分化為骨、肌腱、肌肉和骨髓基質(zhì)可誘導(dǎo)分化為其他類型細胞

優(yōu)點：來源多、取材方便第十三十五章細胞分化、干細胞二、間充質(zhì)干細胞間充質(zhì)干細胞（mesenchymalstemcell，MSC）：個體發(fā)育中的骨髓腔可分化為骨、肌腱、肌肉和骨髓細胞

分子標志：SH2、SH3、CD44、CD71第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞神經(jīng)干細胞：腦室旁、海馬、嗅球、腦干標志：nestin表皮干細胞：皮膚生發(fā)層底部、毛囊底部

標志：角蛋白（keratin）19、5、14肌肉中的成肌細胞（或叫衛(wèi)星細胞）：腸干細胞：隱窩底層標志：TcF4、中間纖維、角蛋白K8、K18、K19第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞（三）特殊干細胞精原干細胞：睪丸曲細精管內(nèi)皮癌干細胞（cancerstemcell,CSc）:

又稱腫瘤干細胞，腫瘤的起始細胞有干細胞標志和原始胚胎細胞標志第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第二節(jié)干細胞的應(yīng)用細胞治療胚胎干細胞個體和器官的克隆基因功能研究成體干細胞白血病、血液病的干細胞治療神經(jīng)疾病、損傷修復(fù)的治療其他疾病的治療組織工程藥物篩查和療效評價第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞細胞工程細胞規(guī)?；囵B(yǎng)：蛋白表達、抗體制備細胞融合：單克隆抗體制備、腫瘤疫苗核移植：克隆動物、轉(zhuǎn)基因動物細胞基因轉(zhuǎn)移：工程化細胞、生物工程藥物、疫苗制備、細胞模型第十三十五章細胞分化、干細胞單克隆抗體制備第十三十五章細胞分化、干細胞第十六章腫瘤細胞概念：異常增殖細胞，高度異質(zhì)性基本特征：無限增殖、遷移性、失去接觸抑制分類：良性腫瘤：生長緩慢、有包膜、邊界清楚、無侵襲和轉(zhuǎn)移，分化良好、排列規(guī)則惡性腫瘤：生長快速、無包膜、邊界不清、侵襲與轉(zhuǎn)移，細胞排列規(guī)則，核質(zhì)比列高、多形核、染色質(zhì)核周聚集，失去接觸抑制第十三十五章細胞分化、干細胞正常腸粘膜結(jié)腸癌（與正常組織交界）第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞二、腫瘤細胞基本特征（一）異常形態(tài)結(jié)構(gòu)細胞骨架：微絲減少，微觀變短，骨架紊亂細胞核：核質(zhì)比列高、多形核、染色質(zhì)核周聚集，假包涵體細胞質(zhì)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體畸形，線粒體腫脹、嵴減少，細胞連接：細胞間連接減少，第十三十五章細胞分化、干細胞（二）生物學(xué)行為異常增殖自主、低分化，失去接觸抑制生存獨立：失去錨定依賴性，旁分泌、自分泌侵襲和轉(zhuǎn)移性：分泌基質(zhì)蛋白酶，破壞基膜和細胞連接，遷移性增強，逃逸免疫監(jiān)視第十三十五章細胞分化、干細胞良性或惡性息肉狀乳頭狀蕈傘狀菜花狀潰瘍狀良性腫瘤結(jié)節(jié)狀分葉狀囊狀（邊界清楚常有包膜）

惡性腫瘤不規(guī)則結(jié)節(jié)狀樹根狀蟹足狀第十三十五章細胞分化、干細胞腫瘤外形和生長方式圖第十三十五章細胞分化、干細胞光鏡下才能見到的微浸潤癌兩歲男孩體重11㎏腰圍達77㎝腹膜后巨大畸胎瘤達5.5㎏第十三十五章細胞分化、干細胞原發(fā)瘤血道轉(zhuǎn)移淋巴道轉(zhuǎn)移種植性轉(zhuǎn)移直接蔓延浸潤性生長第十三十五章細胞分化、干細胞原發(fā)癌癌細胞沿輸入淋巴管到達淋巴結(jié)

癌細胞先聚集在邊緣竇形成轉(zhuǎn)移癌癌細胞經(jīng)輸出淋巴管流出

癌細胞經(jīng)輸入淋巴管逆行轉(zhuǎn)移

第十三十五章細胞分化、干細胞（三）生化代謝異常細胞膜改變：膜脂膜糖改變：糖基轉(zhuǎn)移酶活性降低，糖鏈變短，簡單糖脂堆積膜蛋白改變：跨膜連接蛋白、纖粘連蛋白減少，含唾液酸和巖藻糖的糖蛋白增加（負電荷），癌胚抗原、抗原腫瘤相關(guān)移植抗原（TATA）表達代謝異常：糖酵解增加端粒酶：活性增高第十三十五章細胞分化、干細胞腫瘤

第五節(jié)良性腫瘤與惡性腫瘤的區(qū)別

良性腫瘤惡性腫瘤

分化好、異型性小緩慢

膨脹性或外生性生長不轉(zhuǎn)移

術(shù)后少復(fù)發(fā)

較小主要為局部壓迫或阻塞

分化低、異型性大

迅速

浸潤性或外生性生長

可轉(zhuǎn)移

術(shù)后易復(fù)發(fā)

嚴重壓迫和阻塞、破壞組織引起惡病質(zhì)及死亡

分化程度生長速度生長方式轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)對機體影響

第十三十五章細胞分化、干細胞

在致瘤病毒、人體和動物腫瘤中發(fā)現(xiàn)的可以導(dǎo)致細胞惡性轉(zhuǎn)化的核酸片斷。稱為癌基因。病毒癌基因、原癌基因（或者細胞癌基因）

一、癌基因的概念第十三十五章細胞分化、干細胞病毒癌基因

(virus-oncogene；v-onco)

指病毒核酸能夠使細胞惡性轉(zhuǎn)化的片斷。原癌基因

(proto-oncogene，pro-onco)

在人類、哺乳動物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蠅中發(fā)現(xiàn)的與腫瘤病毒癌基因的同源順序。這種基因是正常的細胞基因，其表達產(chǎn)物的功能在于維持細胞的正常生長發(fā)育。第十三十五章細胞分化、干細胞根據(jù)癌基因編碼蛋白質(zhì)功能、性質(zhì)進行分類。1.蛋白激酶類

酪氨酸蛋白激酶：src、fgr、yes。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶：raf、mos、2.生長因子類

sisPDGF-2；int-2EGf的相似物；erb-BEGf受體3.GTP結(jié)合蛋白類產(chǎn)物具有GTP酶的活性ras(H-ras；K-ras)4.核蛋白類

產(chǎn)物與DNA結(jié)合，與復(fù)制啟動有關(guān)myc；fos；jun；erb-A三、病毒癌基因的分類第十三十五章細胞分化、干細胞癌基因的激活機制第十三十五章細胞分化、干細胞1點突變（pointmutation）

單個堿基突變而改變了編碼蛋白質(zhì)的功能使癌基因激活.K-ras，

N-ras，

H-ras，12、13、61codon突變第十三十五章細胞分化、干細胞2啟動子插入（promoterinsertion）

接種4－12個月

ALV雞（1日齡）B.C淋巴瘤（

ALV---鳥類白細胞組織增生病毒,含有LTR,具有啟動子,一旦整合到細胞癌基因c-MYC旁可使之激活）第十三十五章細胞分化、干細胞3基因擴增（geneamplification）細胞學(xué)：均質(zhì)染色區(qū)（HSR）—染色體某個節(jié)段、相對解旋、淺染區(qū),染色體增長。雙微體（DM）—擴增的DNA脫離染色體、分散、成雙的染色質(zhì)小體分子水平：基因拷貝倍增。神經(jīng)母細胞瘤N-myc第十三十五章細胞分化、干細胞

染色體的易位類似于啟動子的插入。染色體的易位導(dǎo)致癌基因的重排，從而激活癌基因。最為典型的是t(9q34；22q11)

t(8q24；9q32)4.易位激活第十三十五章細胞分化、干細胞第十三十五章細胞分化、干細胞腫瘤抑制基因/抑癌基因

（TumorSuppressorGene，TSG）

正常細胞中存在的一類調(diào)節(jié)細胞生長增殖分化的基因，具有抑制腫瘤細胞增殖作用。當(dāng)其一對基因拷貝失活、喪失功能后，形成隱性狀態(tài)才失去抑制腫瘤發(fā)生的作用，故亦稱隱性癌基因。第十三十五章細胞分化、干細胞五、抑癌基因又稱為抗癌基