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( 第四十五讲）

吉林大学远程教育课件. 细胞生物学. ( 第四十五讲）. 学 时： 48. 讲课人 : 孙非. 第十三章 干 细 胞. 我们将那些处于分化过程之中，具有分裂增殖能力、并能分化产生一种以上 “ 专业 ” 细胞的原始细胞称之为干细胞 （ stem cell ）。. 胚胎干细胞（ embryonic ） 存在于囊胚内细胞团（ inner cell mass, ICM ）中的细胞具有分化为机体任何一种器官的潜能。. 概念 ：. 成体干细胞（ somatic stem cell ） 存在于成熟个体各种组织器官中，只能分化为相应的组织器官细胞。.

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( 第四十五讲）

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Presentation Transcript

  1. 吉林大学远程教育课件 细胞生物学 (第四十五讲） 学 时：48 讲课人 : 孙非

  2. 第十三章 干 细 胞 我们将那些处于分化过程之中，具有分裂增殖能力、并能分化产生一种以上“专业”细胞的原始细胞称之为干细胞（stem cell）。 胚胎干细胞（embryonic） 存在于囊胚内细胞团（inner cell mass, ICM）中的细胞具有分化为机体任何一种器官的潜能。 概念： 成体干细胞（somatic stem cell） 存在于成熟个体各种组织器官中，只能分化为相应的组织器官细胞。

  3. 第一节 干细胞生物学 一、干细胞的形态和生化特征 形态共性： 细胞呈圆形、椭圆形，体积小、核质比相对大 生化共性： 比较高的端粒酶活性 二、干细胞增殖特征 （一 ）干细胞增殖的缓慢性 干细胞 过度细胞 各种分化细胞

  4. （二）干细胞增殖系统的自稳定性 自稳定性（self-maintenance）： 指干细胞可以在生物个体区间中自我更新并维持数目恒定。这也是干细胞的基本特征之一。 对称分裂（symmetry division）： 分裂后产生的子代细胞都是干细胞或都是分化细胞。 不对称分裂(asymmetry division)： 分裂后产生一个子代干细胞和一个子代分化细胞，它是干细胞维持自身数目恒定的方式。

  5. Insc蛋白的作用： 1.不对称地分配细胞膜上的 细胞定向决定因子 2.不对称地分配细胞内的 mRNA 3.决定细胞分裂时的纺锤体 取向

  6. 三、干细胞的分化特征 （一）干细胞的分化潜能 1.全能性干细胞（totipotent）： 受精卵分裂后的细胞，可以发育为胚胎。 2.多能性干细胞（pluripotent）: 也称胚胎干细胞，可以分化为任何一种组织类型的细胞 肠干细胞（intestinal stem cell ） 吸收细胞 杯细胞 潘氏细胞 肠内分泌细胞

  7. （二）干细胞的转分化和去分化 干细胞的转分化(transdifferentiation): 一种组织类型的干细胞在适当条件下可以分化为另一种组织类型的细胞，称干细胞的转分化。 1997年，Eglitis首次证明了成年动物的造血干细胞可分化为脑的星胶质细胞、少突胶质细胞和小胶质细胞。 干细胞的去分化（ dedifferentiation）: 一种干细胞向其前体细胞的拟向转化称为干细胞的去分化。

  8. 四、干细胞增殖与分化的微环境 干细胞巢（stem cell niche）: 干细胞在机体组织中的居所。 （一）分泌因子（secreted factor）: 对细胞的生存、增殖和分 化具有重要的调控作用。 主要的调控因子： Tcf/Lef转录因子 c-myc/cyclin D1转录 Dpp(Decapentaplegic): 转化生长因子β家族成员

  9. （二 ）受体介导的细胞间相互作用 Notch受体 Numb蛋白 Delta配体 果蝇感受干细胞分化 （三）整合素与细胞基质 干细胞增殖和分化 β-整合素 干细胞在组织中的位置

  10. 第二节 胚胎干细胞 胚胎干细胞： 指存在于早期胚胎中，具有多分化潜能的细胞。 例如：心肌细胞 神经元细胞 色素细胞 巨噬细胞 上皮细胞等 胚胎干细胞应用的意义： 是进行哺乳动物早期胚胎发生、细胞分化、基因功能、基因表达调控等发育生物学基础研究的理想模型和有效的工具。它的应用对人类疑难疾病的治疗具有深远和广泛的意义。

  11. 一、人胚胎干细胞的获得 1981年-Thomson and Gearhart 多分化潜能的人胚胎干细胞 人胚胎干细胞系： 人体外受精卵 的囊胚内细胞团 人流产胎儿的性腺嵴 人流产胎儿的肠系膜

  12. 吉林大学远程教育课件 细胞生物学 (第四十六讲） 学 时：48 讲课人 : 孙非

  13. 二、胚胎干细胞的主要特征 （一）人胚胎干细胞的形态和生化特征 1.形态特征： 细胞体积小、核大、有一个或多个核仁 2.生化特征： 未分化多能性细胞，表达早期胚胎细胞、畸胎细胞的表面抗原 SSEA-1阳性-原始生殖细胞的多能干细胞分化的标志 人胚胎干细胞具有较高的端粒酶活性 （二）人胚胎干细胞的分化潜能 人胚胎干细胞具有分化形成外、中、内三个胚层的潜能

  14. 三、胚胎干细胞研究的伦理学挑战 第三节 精原干细胞 人胚胎干细胞的来源合法化 是否可以进行人的克隆？ 胚胎外胚层 原始生殖细胞 塞尔托利前体细胞（precusor sertoli cell） 精索 生精母细胞-精原干细胞（spermatogonia stem cell） 成体精原干细胞

  15. 一、精原细胞的增殖和干细胞的再生 精原细胞的特征： 圆形或椭圆形、直径12μm、核大、核糖体发达 精原细胞的分类： A型和B型 A型：核常染色质丰富，缺少异染色质，核仁靠近核摸 A型精原细胞 Asingle(As) Apaired(Apr) Aaligned(Aal)

  16. As型精原细胞 精子发生的干细胞 B型精原细胞： 核中富含核仁位于核中央异染色质

  17. 二、精原细胞的分化极其控制 精子发生抑制模型： 模型1-连续5周给予大鼠塞尔托利细胞毒性药物2，5－己二酮，7周后发现A型精原细胞已不能分化。 模型2-LBN F1大鼠经X线照射，曲细精管上皮退化，精子发生逐渐衰退，但直到照射约15周后，积极增殖的A型精原细胞仍存在。 模型3-缺乏维生素A时，大鼠的精原细胞退化，仅存A型精原细胞，而且大多A型精原细胞是静息的、明显不能分化的细胞。补充维生素A或维甲酸后，分化重新开始，紧接着精子发生完全恢复。

  18. 三、精原细胞的凋亡 （一）Bcl-2蛋白家族 结构特点： BH1 BH2 作用特点： 诱导凋亡 抑制凋亡 凋亡决定： Bcl-2家族成员间形成的同二聚体和异二聚体的平衡 Bcl-Xs—诱导凋亡Bcl-XL—抑制凋亡 Bcl-2家族的变异体 Bax—Bcl-2家族成员 精原细胞调亡的诱导剂

  19. （二）P53蛋白 第四节 成体干细胞 P53蛋白不参与精原细胞分化 分化型精原细胞中P53蛋白表达的增加与细胞凋亡的程度呈正相关 成体干细胞： 在成体组织内具有自我更新能力及能分化产生一种或一种以上子代组织细胞的未成熟细胞 成体干细胞的种类： 间充质干细胞 神经干细胞 皮肤干细胞 肠干细胞 肝干细胞

  20. 一、造血干细胞 造血干细胞—组织特异性干细胞 人造血干细胞的表面标记物： CD34+ CD38- Lin- HLA-DR+ Thy+ c-Kit+ CD45RA- CD71- 主要的细胞标记物：CD34+ 造血干细胞的产生： 中胚层 前体细胞 造血环境 胎肝 VEGF FIK 骨髓

  21. 与造血干细胞移行、增殖和分化相关的细胞因子：与造血干细胞移行、增殖和分化相关的细胞因子： 干细胞因子、成纤维细胞生长因子（FGF-1/FGF-2）、间质细胞趋化因子SDF-1、 锌指蛋白转录因子（GATA-1） 红细胞、嗜酸性细胞 巨核细胞 二、间充质干细胞（mesenchymal stem cell，MSC） 产生位置：发育中的骨髓腔 生化特性：碱性磷酸酶的高活性表达 特异性表面抗原： SH2、SH3、CD29、CD44、CD71、CD90、CD106、CD120a、CD124

  22. 间充质干细胞的分化： 骨、关节、脂肪、肌腱、肌肉、骨髓基质 三、神经干细胞 神经干细胞存在的位置： 中侧脑室的室管膜下区 特征性生化标记： 巢素蛋白的表达 1992年Rynolds和Weiss首先在成体小鼠的脑旁侧室膜下的神经组织中分离和培养了神经干细胞。Svendsen等用相同的方法从人的胚胎中分离出神经干细胞。 表皮生长因子主要作用是维持神经干细胞的生存，而成纤维细胞生长因子－2对神经干细胞的分化起着重要的作用

  23. 四、表皮干细胞 表皮干细胞存在的位置： 毛囊球中膨胀的部位-基质细胞 毛囊是由一外根鞘（ORS）、内根鞘（IRS）和发干组成。产生内根鞘和发干的活跃分裂细胞称为基质细胞，基质细胞是存在于毛囊球中的一群可分裂的上皮细胞，毛囊球中还包括一团特化的间充质细胞称为毛乳头。在成熟毛囊中，当基质细胞耗尽其增殖潜能后，毛囊退化，并拉动毛乳头细胞团到毛囊的膨胀部位，此膨胀部位实际上是毛囊干细胞存在的部位。受到来自毛乳头细胞信号刺激后，在膨胀部位的干细胞增殖产生新的毛囊。这些干细胞同样可以产生表皮，尤其在外伤或烧伤后能重建表皮及毛发。

  24. 五、肠干细胞 肠干细胞存在的位置： 肠腺基部或近基部 六、肝干细胞 肝干细胞存在的位置： 尚未确定

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