干细胞与组织的维持和再生

第十七章干细胞主要内容第一节干细胞概述第二节胚胎干细胞第三节组织干细胞第四节干细胞与医学StemCellandTissueRegeneration第一节干细胞概述一、干细胞的存在二、干细胞的形态和生化特征三、干细胞的增殖特性四、干细胞的分化特性五、干细胞生理活动的微环境StemCellandTissueRegeneration干细胞：是一类具有自我更新和多向分化潜能的细胞。存在部位：个体发育全过程中的各种组织中。功能：生长发育、组织器官的结构和功能的动态平衡，

损伤后的再生修复。一、干细胞的存在(一)干细胞(stemcell)的存在StemCellandTissueRegeneration胚胎发育和个体形成

精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎StemCellandTissueRegeneration1.全能干细胞（totipotentstemcell）(二)干细胞的类型8细胞期之前的胚胎细胞，可发育为完整个体StemCellandTissueRegeneration一、干细胞的存在有分化为成熟个体中所有类型细胞的潜能，但不能形成完整个体,也称胚胎干细胞（embryonicstemcell，ES细胞）内细胞团细胞。2.多能干细胞（pluripotentstemcell）3.组织特异性干细胞（tissuespecificstemcell）概念：专能性干细胞(multipotentstemcell)、成体干细胞(adultstemcell)。功能：参与发育，并持续存在于个体的整个生命过程。实现所在组织中细胞的新旧更替，维持组织器官结构和功能的动态平衡。StemCellandTissueRegeneration一、干细胞的存在受精卵细胞团囊胚胎儿成体专能

unipotency全能

totipotency多能

pluripotenyStemCellandTissueRegeneration胚胎干细胞的来源与早期分化StemCellandTissueRegeneration二、干细胞的形态和生化特征1.干细胞的形态特征原始细胞特征：呈圆形或椭圆形；体积小；核质比大；细胞器不发达。StemCellandTissueRegeneration二、干细胞的形态和生化特征2.干细胞的生化特性高端粒酶活性；生化标志，nestin为神经干细胞标志。

干细胞过渡细胞分化细胞三、干细胞的增殖特征1.干细胞的增殖速率具有缓慢性StemCellandTissueRegeneration有利于干细胞对特定的外界信号作出反应。减少基因突变的危险，有更多时间校正复制错误。2.干细胞增殖系统具有很强的自稳定性自稳定性三、干细胞的增殖特征对称分裂不对称分裂：干细胞维持自身数目恒定的基本方式干细胞的不对称分裂A．干细胞的简单不对称分裂B.干细胞的种群不对称分裂四、干细胞的分化特征1.干细胞分化的谱系限定性2.干细胞分化的可塑性四、干细胞的分化特征a.去分化；b.转决定；c.转分化；d.直接诱导分化细胞重编程的主要策略A．体细胞核转移（SCNT）；B.细胞融合;C.iPS细胞；D.谱系转化五、干细胞生理活动的微环境

“干细胞巢”(stemcellniche)：由干细胞及其外围细胞、参与其增殖分化调控相关因子组成，具有动态平衡特性的局部环境。

成骨细胞mTORC1活化小鼠骨髓血管形成减少30CtrlTsc1KO

成骨细胞mTORC1抑制小鼠骨髓血管形成增加31CtrlRaptorKO

成骨细胞mTORC1促进Cxcl9分泌抑制骨髓血管形成32NatCommun,Accepted第二节胚胎干细胞一、胚胎干细胞的生物学特性二、胚胎干细胞的体外分化一、胚胎干细胞的生物学特征StemCellandTissueRegeneration二、胚胎干细胞的生物学特征1、生化特征胚胎阶段特异性抗原(SEEA)、碱性磷酸酶、端粒酶2、分化潜能多能干细胞，分化为内、中、外胚层金标准——嵌合体试验：二、胚胎干细胞的体外分化StemCellandTissueRegeneration脂肪骨骼骨髓基质肌腱，韧带基因传递软骨心肌生物制药第三节组织干细胞一、造血干细胞二．间充质干细胞三、神经干细胞四、肝干细胞五、精原干细胞目前已分离或鉴定的组织干细胞：造血干细胞(hematopoiesisstemcell，HSC)；间充质干细胞(mesenchymalstemcell,MSC)；神经干细胞(neuralstemcell,NSC)；肝干细胞(liverstemcell)；皮肤干细胞(epidermalstemcell)；小肠干细胞(intestinalstemcell)；角膜的干细胞(cornealstemcell)；肾脏干细胞(renalstemcell)；肌肉干细胞(myogenicstemcell)；胰腺干细胞(pancreaticstemcell)；肺脏干细胞(lungstemcell)。StemCellandTissueRegeneration组织干细胞示意图健康小鼠骨髓细胞悬液+受致死剂量射线照射的小鼠受照射小鼠脾内出现结节状造血灶一、造血干细胞1961年Till和McCulloch首次通过小鼠脾集落形成实验证实了造血干细胞（hematopoiesisstemcell，HSC）在成体内的存在。小鼠脾集落形成实验造血干细胞的分化存在骨髓腔中，可分化为多种间充质组织：如骨、关节、脂肪、肌腱、肌肉、骨髓基质等。二、间充质干细胞MSC地塞米松、β-磷酸甘油、Vc和含有10%FBS脂肪细胞软骨细胞TGFβ3