《细胞分化、干细胞》PPT课件.ppt

1、第十三章 细胞分化,第一节 细胞分化的基本内容 一、概念 一种类型的细胞转变为在形态结构、生理功能和生化特性等方面发生稳定改变的其他类型细胞的过程。 本质：基因表达差异，遗传物质未改变 少数终末分化细胞遗传物质丢失,二、特点 时空性：细胞分化潜能随个体发育逐渐变小，与细胞分裂密切相关 细胞分裂次数 细胞分化能力 稳定性：保持分化后细胞结构和功能的稳定，遗传的稳定性 可逆性和全能性：受细胞周围环境影响 克隆羊试验 注：少数细胞遗传物质丢失终末细胞（不可逆）,细胞分化的时空性,间介中胚层和侧中胚层的分化,Lateral mesoderm,二、 细胞分化的决定因素,细胞决定： 细胞发育及分化程度决定

2、细胞分化,2. 基因选择表达决定细胞分化,（1）同源盒基因排列顺序决定个体发育和细胞分化,珠蛋白基因甲基化与基因表达调控,（2）染色质结构与修饰决定细胞分化 DNA的缺失、重排、甲基化修饰 组蛋白的乙酰化、甲基化、磷酸化 分化主导基因表达控制,人类主要组织相容性复合体（MHC）基因,TCR 链基因重排,三、细胞分化的影响因素,细胞间相互作用 激素内分泌系统 环境因素,（一）细胞间相互作用,胚胎诱导：胚胎发育过程中，细胞间相互作用改变细胞分化方向,胚胎诱导的分子基础是旁分泌此外，相互之间的连接及基质，甚至挤压也会影响胚胎发育,第二节 细胞分化与疾病,细胞分化与肿瘤 细胞分化与再生,一、 细胞分化

3、与肿瘤,肿瘤细胞表现为低分化、高增殖特性 肿瘤细胞是异常分化细胞，表现为高度异质性（基因突变、染色体畸变） 丧失接触抑制 诱导分化可抑制肿瘤生长：反式维甲酸 治疗 急性早幼粒细胞白血病(APL),二、细胞分化与再生,生长：幼体发育成为成体，体形增大的过程 机体各部分生长速度有差异，头部生长慢，四肢生长快。 再生：机体某部分损伤或丧失后的修复过程 血细胞、皮肤上皮、消化道上皮细胞的衰老与更新较快，其他器官组织再生能力较差， 越高等的生物，再生能力越差,再生的分类,微变态再生：含去分化再分化过程，如两栖类动物再生肢体。 变形再生：已存在组织的重组分化，基本没有新的生长, 例如水螅的再生。 补偿性再

4、生：细胞分裂，产生相似细胞，如哺乳动物肝脏再生。,参与再生过程的细胞,干细胞或祖细胞：最常见的再生机制，干细胞一般通过中间类型细胞及定向逆分化为祖细胞再分化为终末分化细胞 已分化细胞：已分化细胞去分化或转分化，然后再分化，形成失去的组织或器官,第十五章 干细胞,干细胞（stem cell）：具有自我更新能力和分化潜能的细胞。 干细胞分类： 按细胞来源分类: 胚胎干细胞（embryonic stem cell, ESc）：受精卵、卵裂球、内细胞团、原始生殖干细胞 成体干细胞（somatic stem cell ）：皮肤、肠、肌肉、神经、造血、基质,一、 干细胞的分类,按分化潜能分类：可分为三种类

5、型 （1）全能性干细胞(totipotent stem cell)：具有形成完整个体的分化潜能。（卵裂球细胞） （2）多能性干细胞（pluripotent stem cell) ：具有分化出多种细胞组织的潜能，但不能发育成完整的个体。如胚胎干细胞（ES细胞），原肠胚三胚层细胞。 （3）专能干细胞（mutipotent stem cell)（也称偏能干细胞）：只能向一种相应组织类型细胞分化。,二、干细胞的形态及生化特征,（一）形态特征：幼稚、原始细胞特征 多呈圆形或椭圆形， 体积小 核质比例大 膜性细胞器不发达 （二）生化特征： 细胞增殖相关基因活跃 端粒酶活性高 有特殊的生化标志（免疫标志）,

6、三、增殖特征,增殖的缓慢性： 通过过渡细胞增殖 自稳定性 干细胞数目维持相对稳定连续分裂，长时间静止 两种增殖方式： 对称分裂子代两个细胞都是干细胞或分化细胞 不对称分裂子代两个细胞一个是干细胞，另一个为分化细胞,四、分化特征,多分化潜能性 分化特定功能的细胞 受分化前干细胞的数目和分裂次数控制 分化潜能有时空限制 有一定的可塑性 在适当条件可以发生转分化和去分化,五、干细胞微环境,干细胞的维持需要严格的局部条件和微环境 干细胞巢（stem cell niche）：干细胞与周围细胞及基质组成的动态平衡局部环境,二、 胚胎干细胞,卵裂球 细胞 囊胚：内细胞团（Inner cell mass, I

7、CM) 滋养层细胞(Trophoblast) 胚胎生殖细胞（ embryonic germ stem cell,EGc）:原始生殖细胞（primary germ cell, PGc） 胚胎癌细胞（ embryonic carcinoma cell,ECc）：畸胎瘤细胞 标志： 阶段特异性胚胎抗原（SSEA） 碱性磷酸酶,三、 成体干细胞,造血干细胞 间充质干细胞 神经干细胞 皮肤干细胞 肠干细胞 肝干细胞,（一）造血干细胞,最早认识的专能干细胞 哺乳动物造血器官 卵黄囊主动脉性腺中肾区胎肝和脾脏骨髓 标志：CD34,造血干细胞,（二）间充质干细胞,骨髓间充质干细胞（mesenchymal st

8、em cells, MSC）:主要来源于骨髓腔 主要分化为骨、肌腱、肌肉和骨髓基质 可诱导分化为其他类型细胞 优点：来源多、取材方便,二、间充质干细胞,间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC）：个体发育中的骨髓腔 可分化为骨、肌腱、肌肉和骨髓细胞 分子标志：SH2、SH3、CD44、CD71,神经干细胞：脑室旁、海马、嗅球、脑干 标志：nestin 表皮干细胞：皮肤生发层底部、毛囊底部 标志：角蛋白（keratin）19、5、14 肌肉中的成肌细胞（或叫卫星细胞）： 肠干细胞：隐窝底层 标志：TcF4、中间纤维、角蛋白K8、K18、K19,（三） 特殊干细胞,精原干细

9、胞：睾丸曲细精管内皮 癌干细胞（cancer stem cell, CSc）: 又称肿瘤干细胞，肿瘤的起始细胞 有干细胞标志和原始胚胎细胞标志,第二节 干细胞的应用,细胞治疗 胚胎干细胞 个体和器官的克隆 基因功能研究 成体干细胞 白血病、血液病的干细胞治疗 神经疾病、损伤修复的治疗 其他疾病的治疗 组织工程 药物筛查和疗效评价,细胞工程,细胞规模化培养：蛋白表达、抗体制备 细胞融合：单克隆抗体制备、肿瘤疫苗 核移植：克隆动物、转基因动物 细胞基因转移：工程化细胞、生物工程药物、疫苗制备、细胞模型,单克隆抗体制备,第十六章 肿瘤细胞,概念：异常增殖细胞，高度异质性 基本特征：无限增殖、迁移性、

10、失去接触抑制 分类： 良性肿瘤：生长缓慢、有包膜、边界清楚、无侵袭和转移，分化良好、排列规则 恶性肿瘤：生长快速、无包膜、边界不清、侵袭与转移，细胞排列规则，核质比列高、多形核、染色质核周聚集，失去接触抑制,正常肠粘膜,结肠癌 （与正常组织交界）,二、肿瘤细胞基本特征,（一）异常形态结构 细胞骨架：微丝减少，微观变短，骨架紊乱 细胞核：核质比列高、多形核、染色质核周聚集，假包涵体 细胞质：内质网、高尔基复合体畸形，线粒体肿胀、嵴减少， 细胞连接：细胞间连接减少，,（二）生物学行为异常 增殖自主、低分化，失去接触抑制 生存独立：失去锚定依赖性，旁分泌、自分泌 侵袭和转移性：分泌基质蛋白酶，破坏基

11、膜和细胞连接，迁移性增强，逃逸免疫监视,良性或恶性息肉状 乳头状 蕈伞状 菜花状 溃疡状,良性肿瘤 结节状 分叶状 囊状 （边界清楚 常有包膜）,恶性肿瘤 不规则结节状 树根状 蟹足状,肿瘤外形和生长方式图,光镜下才能见到的 微浸润癌,两岁男孩体重11 腰围达77 腹膜后巨大畸胎瘤 达5.5,原发瘤,血道转移,淋巴道转移,种植性转移,直接蔓延,浸润性生长,原发癌,癌细胞沿输入 淋巴管到达淋巴结,癌细胞先聚集在 边缘窦形成转移癌,癌细胞经输出 淋巴管流出,癌细胞经输入 淋巴管逆行转移,（三）生化代谢异常 细胞膜改变： 膜脂膜糖改变：糖基转移酶活性降低，糖链变短，简单糖脂堆积 膜蛋白改变：跨膜连接

12、蛋白、纤粘连蛋白减少，含唾液酸和岩藻糖的糖蛋白增加（负电荷），癌胚抗原、抗原肿瘤相关移植抗原（TATA）表达 代谢异常：糖酵解增加 端粒酶：活性增高,肿 瘤第五节良性肿瘤与恶性肿瘤的区别,良性肿瘤 恶性肿瘤,分化好、异型性小 缓 慢 膨胀性或外生性生长 不 转 移 术后少复发 较 小 主要为局部压迫或阻塞,分化低、异型性大 迅 速 浸润性或外生性生长 可 转 移 术后易复发 严 重 压迫和阻塞、破坏组织 引起恶病质及死亡,分化程度 生长速度 生长方式 转 移 复 发 对机体影响,在致瘤病毒、人体和动物肿瘤中发现的可以导致细胞恶性转化的核酸片断。称为癌基因。 病毒癌基因、原癌基因（或者细胞癌基因

13、）,一、癌基因的概念,病毒癌基因 ( virus-oncogene；v-onco ) 指病毒核酸能够使细胞恶性转化的片断。 原癌基因 ( proto-oncogene，pro-onco ) 在人类、哺乳动物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蝇中发现的与肿瘤病毒癌基因的同源顺序。这种基因是正常的细胞基因，其表达产物的功能在于维持细胞的正常生长发育。,根据癌基因编码蛋白质功能、性质进行分类。 1 . 蛋白激酶类 酪氨酸蛋白激酶： src、fgr、yes。 丝氨酸 / 苏氨酸蛋白激酶： raf、mos、 2 . 生长因子类 sis PDGF-2 ； int-2 EGf 的相似物； erb-B EGf 受体

14、3 . GTP结合蛋白类 产物具有GTP酶的活性 ras ( H-ras；K-ras ) 4 . 核蛋白类 产物与DNA 结合，与复制启动有关 myc ；fos；jun；erb-A,三、 病毒癌基因的分类,癌基因的激活机制,1 点突变（point mutation）,单个碱基突变而改变了编码蛋白质的功能使癌基因激活. K-ras， N-ras， H-ras，12、13、61 codon突变,2 启动子插入（promoter insertion） 接种 412个月 ALV 鸡（1日龄） B.C淋巴瘤 （ ALV-鸟类白细胞组织增生病毒,含有LTR ,具有启动子,一旦整合到细胞癌基因c-MYC旁可

15、使之激活 ）,3 基因扩增（gene amplification） 细胞学： 均质染色区（HSR）染色体某个节段、 相对解旋、浅染区,染色体增长。 双微体（DM）扩增的DNA脱离染色 体、分散、成双的染色质小体 分子水平： 基因拷贝倍增。神经母细胞瘤 N-myc,染色体的易位类似于启动子的插入。 染色体的易位导致癌基因的重排，从而激活癌基因。 最为典型的是 t ( 9q34；22q11 ) t ( 8q24；9q32 ),4 . 易位激活,肿瘤抑制基因/抑癌基因（Tumor Suppressor Gene ，TSG）,正常细胞中存在的一类调节细胞生长增殖分化的基因，具有抑制肿瘤细胞增殖作用。

16、当其一对基因拷贝失活、丧失功能后，形成隐性状态才失去抑制肿瘤发生的作用，故亦称隐性癌基因。,五、抑癌基因 又称为抗癌基因 ( anti-oncogene )、肿瘤抑制基因( Tumor Suppressor Gene) ，抑制细胞的生长和促进细胞的分化的基因： 诱导终末分化； 维持基因的稳定。 触发衰老，诱导细胞程序化死亡 调节细胞的生长，抑制蛋白酶活性。 改变DNA甲基化酶的活性（甲基化酶可以打开、关闭、基因，甲基化酶也可以引起基因的突变） 促进细胞间的联系。,第六节 肿瘤的发生的遗传学说 一、体细胞突变 ( somatic mutation ) 或者单克隆起源假说 二、二次突变论 三、肿瘤发生中的多步骤遗传损伤假说,肿瘤可以看作