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1、 干干细细胞胞(stem cell)：干：干细细胞即胞即为为 起源起源细细胞。胞。 干干细细胞是具有增殖和分化潜能的胞是具有增殖和分化潜能的细细胞，具有胞，具有自我更新复制的能力（自我更新复制的能力（Self-renewing），能），能够够产产生高度分化的功能生高度分化的功能细细胞。胞。2.干干细细胞分胞分类类(1)胚胚胎胎干干细细胞胞：指指胚胚胎胎早早期期的的干干细细胞胞。这这类类干干细细胞胞分分化化潜潜能能宽宽，具具有有分分化化为为机机体体任任何何组组织织细细胞胞的能力。的能力。(2)成成体体干干细细胞胞：指指成成体体各各组组织织器器官官中中的的干干细细胞胞，成成体体干干细细胞胞具具有有
2、自自我我更更新新能能力力，但但分分化化潜潜能能窄窄，只只能能分分化化为为相相应应(或或相相邻邻)组组织织器器官官组组成成的的细细胞胞。如神如神经经干干细细胞，表皮干胞，表皮干细细胞。胞。 干干细细胞生物学胞生物学 1. 组织组织自体自体稳稳定性定性：特定特定组织组织通通过过使自身使自身细细胞死亡胞死亡和和增生增生的的方式保持方式保持组织细组织细胞数量胞数量动态动态平衡的特征平衡的特征称称组织组织自自稳稳定性定性。2. 干干细细胞是胞是个体个体发发育育和和组织组织再生再生的基的基础础。 一、干一、干细细胞的形胞的形态态和生化特征和生化特征 1干干细细胞的形胞的形态态特征特征干干细细胞胞形形态态共
3、共性性：细细胞胞呈呈圆圆形形或或卵卵圆圆形，体形，体积积小，核小，核质质比大，增殖力比大，增殖力强强。干干细细胞胞的的固固定定组组织织位位置置：有有的的干干细细胞胞有有固固定定存存在在部部位位与与方方式式。如如表表皮皮干干细细胞胞与与其其周周围围的的子子细细胞胞形形成成增增殖殖结结构构单单元元。但但许许多多组织组织的干的干细细胞没有胞没有这这种分布特点。种分布特点。2干干细细胞的生化特性胞的生化特性端端粒粒酶酶活活性性高高：如如造造血血干干细细胞胞具具癌癌细细胞胞的的端端粒粒酶酶活活性性，增增殖殖能能力力强强。随随着着增增殖殖与与分分化化，端端粒粒酶酶活性下降。活性下降。蛋蛋白白标标志志分分子
4、子：不不同同干干细细胞胞有有各各异异的的蛋蛋白白质质标标志志分分子子，可可作作为为确确定定干干细细胞胞位位置置、分分离离提提纯纯干干细细胞胞的的标标志志。如如：巢巢素素蛋蛋白白神神经经干干细细胞胞；角蛋白角蛋白15表皮干表皮干细细胞。胞。 二、干二、干细细胞的增殖特征胞的增殖特征1、增殖、增殖缓缓慢性慢性2、干、干细细胞自胞自稳稳性性（一）增殖（一）增殖缓缓慢性慢性1干干细细胞胞增增殖殖速速度度慢慢：细细胞胞动动力力学学研研究究表表明明，干干细细胞胞的的增增殖殖速速度度较较慢慢，组组织织中中快速分裂的快速分裂的细细胞是胞是过过渡放大渡放大细细胞胞。如如小小肠肠干干细细胞胞的的分分裂裂速速度度(
5、Tc=11小小时时)比比过过渡放大渡放大细细胞胞(Tc24小小时时)慢一倍。慢一倍。2过过渡放大渡放大细细胞：胞：过过渡渡放放大大细细胞胞是是介介于于干干细细胞胞和和分分化化细细胞胞之之间间的的过过渡渡细细胞胞，过过渡渡放放大大细细胞胞经经若若干干次分裂次分裂产产生分化生分化细细胞。胞。通通过过这这种种方方式式，机机体体可可用用较较少少干干细细胞胞获获得得较较多分化多分化细细胞。胞。3干干细细胞增殖胞增殖缓缓慢的意慢的意义义：(1)利利于于干干细细胞胞对对外外界界信信号号作作出出反反应应，以以决定决定细细胞的胞的发发展方向展方向增殖或分化。增殖或分化。(2)减减少少基基因因突突变变的的危危险险
6、。增增殖殖缓缓慢慢使使干干细细胞胞有有时时间间发发现现并并纠纠正正处处于于增增殖殖周周期期过过程中的程中的错误错误。（二）干（二）干细细胞的自胞的自稳稳定性定性1自自稳稳定性定性：自自稳稳定定性性是是干干细细胞胞的的基基本本特特征征之之一一。指指干干细细胞胞可可在在个个体体生生命命过过程程中中自自我我更更新新并并维维持持其其自自身身数数目恒定目恒定。干干细细胞的自胞的自稳稳定性是区定性是区别肿别肿瘤瘤细细胞的本胞的本质质特征。特征。干干细细胞通胞通过过其特有的分裂方式其特有的分裂方式维维持自持自稳稳定性。定性。2干干细细胞的分裂方式胞的分裂方式干干细细胞有胞有对对称称与与不不对对称称两种分裂方
7、式。两种分裂方式。对对称分裂：干称分裂：干细细胞胞 分裂分裂干干细细胞胞干干细细胞胞对对称分裂：干称分裂：干细细胞胞 分裂分裂分化分化细细胞胞分化分化细细胞胞不不对对称分裂：干称分裂：干细细胞胞 干干细细胞胞分化分化细细胞胞分裂分裂不不对对称称分分裂裂的的结结果果使使两两个个子子细细胞胞一一个个成成为为功功能能专专一一的的分分化化细细胞胞；另另一一个个保保持持干干细细胞胞的特征。的特征。 3. 不不对对称分裂称分裂发发生原因生原因：系列基因系列基因调调控。控。细细胞胞质质物物质质不均等分配。不均等分配。5哺乳哺乳动动物的种群不物的种群不对对称分裂。称分裂。(1)种群不种群不对对称分裂称分裂：哺
8、哺乳乳动动物物有有几几种种不不同同的的干干细细胞胞群群，分分裂裂后后产产生生不同不同细细胞。胞。干干细细胞胞分化分化细细胞胞干干细细胞胞干干细细胞胞祖祖细细胞胞3分化分化细细胞胞祖祖细细胞胞1分化分化细细胞胞祖祖细细胞胞2分化分化细细胞胞(2)哺乳哺乳动动物种群不物种群不对对称分裂的意称分裂的意义义：使使机机体体对对干干细细胞胞的的调调控控更更灵灵活活，以以适适应应机机体体的生理的生理变变化。化。要要求求机机体体对对干干细细胞胞分分裂裂的的调调控控更更精精确确，以以保保持干持干细细胞数目恒定。胞数目恒定。如如：正正常常肠肠腺腺有有250个个细细胞胞组组成成，如如果果额额外外多多一一个干个干细细
9、胞，胞，则则可能多可能多产产生生64128个子代个子代细细胞。胞。 (3)哺乳哺乳动动物种群不物种群不对对称分裂的称分裂的调调控。控。哺乳哺乳动动物通物通过过多多层层次多角度次多角度调调控，保持自控，保持自稳稳定性。定性。正正调调控控：促：促进进与与细细胞增殖、生存有关的基因表达。胞增殖、生存有关的基因表达。负调负调控控：促：促进进与与细细胞凋亡有关的基因表达。胞凋亡有关的基因表达。如如转转基基因因小小鼠鼠长长期期造造血血干干细细胞胞高高表表达达Bcl-2后后，使使长长期期造造血血干干细细胞胞的的数数目目显显著著增增加加。说说明明细细胞胞凋凋亡亡也也是干是干细细胞的胞的调调控方式。控方式。 三
10、、干三、干细细胞的分化特征胞的分化特征 （一）干（一）干细细胞的分化潜能胞的分化潜能 根根据据其其分分化化潜潜能能大大小小，干干细细胞胞可可分分为为三三类类。全能干全能干细细胞胞多能干多能干细细胞胞专专能干能干细细胞胞1全能性干全能性干细细胞胞(胚胎干胚胎干细细胞胞)：具有形成完整个体的分化潜能。具有形成完整个体的分化潜能。如如胚胚胎胎干干细细胞胞(ES)具具有有很很强强的的分分化化能能力力，可可无无限限增增殖殖并并分分化化为为全全身身200多多种种细细胞胞类类型，及机体的各种型，及机体的各种组织组织、器官。、器官。 2多能性干多能性干细细胞胞：多多能能干干细细胞胞具具有有分分化化出出多多种种
11、细细胞胞组组织织的的潜能，但失去了潜能，但失去了发发育成完整个体的能力。育成完整个体的能力。如如骨骨髓髓多多能能造造血血干干细细胞胞，它它可可分分化化出出至至少少十十二二种种血血细细胞胞，但但不不能能分分化化出出造造血血系系统统以外的其它以外的其它细细胞。胞。 3专专能性干能性干细细胞胞(成体干成体干细细胞胞)：专专能能干干细细胞胞(也也称称单单能能、偏偏能能干干细细胞胞)，这这类类干干细细胞胞只只能能向向一一种种类类型型或或密密切切相相关关的的两种两种类类型的型的细细胞分化。胞分化。如如上上皮皮组组织织基基底底层层的的干干细细胞胞、肌肌肉肉中中的的成肌成肌细细胞胞(卫卫星星细细胞胞)。(二)
12、干干细细胞的胞的转转分化和去分化分化和去分化 1干干细细胞的胞的转转分化分化：一一种种组组织织类类型型的的干干细细胞胞在在适适当当条条件件下下分分化化为为另另一一种种组组织织类类型型的的细细胞胞的的过过程程称称干干细细胞的胞的转转分化。分化。2干干细细胞去分化胞去分化：一一种种干干细细胞胞向向其其前前体体细细胞胞的的逆逆向向转转化化称称干干细细胞去分化。胞去分化。实验实验：成成体体鼠鼠造造血血干干细细胞胞 鼠鼠卵卵泡泡的的内内细细胞胞团团 表表达达胎胎鼠鼠的的珠珠蛋蛋白白基基因因参与胚胎造血系参与胚胎造血系统统的的发发育。育。 注入分化状态逆转3. 干干细细胞的可塑性胞的可塑性(1)干干细细胞
13、的横向分化胞的横向分化：在在干干细细胞胞移移植植时时，供供体体干干细细胞胞在在受受体体中中通通常常分分化化为为与与其其组组织织来来源源一一致致的的细细胞胞。但但有有时时供供体体干干细细胞胞会会分分化化出出与与其其组组织织来来源源不不一一致致的的其其它它细细胞胞，这这种种现现象象称称干干细细胞胞横横向向分分化化(trans-differentiation)。干干细细胞胞横横向向分分化化表表明明成成体体干干细细胞胞被被移移植植入入受受体体中中具具有有很很强强的的可可塑塑性性。为为干干细细胞胞治治疗疗提供了可能。提供了可能。(2)实验实验：小小鼠鼠肌肌肉肉干干细细胞胞体体外外培培养养5天天少少量量骨
14、骨髓髓间质细间质细胞胞 接受致死量接受致死量辐辐射的小鼠中射的小鼠中 各种血各种血细细胞系。胞系。植入分化(3)横向分化的横向分化的调调控机制控机制：与干与干细细胞的微胞的微环环境有关。境有关。干干细细胞胞进进入入新新的的微微环环境境后后，对对分分化化信信号号的的反反应应受受到到周周围围正正在在进进行行分分化化细细胞胞的的影影响响，从从而而对对新新的的微微环环境境中中的的调调节节信信号号做做出反出反应应。四、干四、干细细胞增殖与分化的微胞增殖与分化的微环环境境 干干细细胞胞巢巢(stem cell nich)：干干细细胞胞在在组组织织中的居所。中的居所。干干细细胞生存的微胞生存的微环环境境：指
15、干指干细细胞巢中控制干胞巢中控制干细细胞增殖与分化的胞增殖与分化的外外部信号部信号。如：如：这这些物些物质质可以介可以介导导干干细细胞胞-干干细细胞的相互胞的相互作用，以及作用，以及细细胞与胞与细细胞外基胞外基质质的作用，的作用，影响干影响干细细胞的增殖和分化。胞的增殖和分化。细细胞分泌因子胞分泌因子细细胞表面的粘附分子胞表面的粘附分子细细胞外基胞外基质质成分成分（一）分泌因子（一）分泌因子 分分泌泌因因子子是是由由细细胞胞自自分分泌泌或或旁旁分分泌泌的的生生长长因因子子，有有的的分分泌泌因因子子对对维维持持干干细细胞胞的的增增殖殖，分化和存活具有分化和存活具有调节调节作用。作用。如如转转化化
16、生生长长因因子子-和和Wnt家家族族的的成成员员，在在不同不同组织组织甚至不同种属中都甚至不同种属中都发挥发挥重要作用。重要作用。 1转转化生化生长长因子因子TGF(transforming growth factor)是是TGF超超家家族族的的成成员员之之一一，TGF-对对细细胞胞的的生生长长、分分化化和和免免疫疫功功能能都都有有重重要要的的调调节节作作用用。一一般般对对间间充充质质起起源源的的细细胞胞起起刺刺激激作作用用，而而对对上上皮皮或或神神经经外外胚胚层层来来源源的的细细胞胞起起抑抑制制作用作用2Wnt家族的分泌信号分子家族的分泌信号分子Wnt信号分子信号分子： 是是WntWnt基基
17、因因编编码码的的长长度度为为350350400400个个氨氨基基酸酸的的分分泌泌型型糖糖蛋蛋白白。它它与与细细胞胞表表面面及及细细胞胞外外基基质质有有联联系系，在在小小范范围围内内( (几几个个细细胞胞直直径径) )起起信使信使的作用。的作用。(3)Wnt信号途径信号途径：是是由由Wnt参参与与的的将将信信号号由由细细胞胞表表面面传传至至细细胞胞核核内的信号内的信号传导传导途径。途径。主主要要包包括括Wnt信信号号蛋蛋白白，跨跨膜膜受受体体(Frizzled)，辅辅受受体体LRP(低低密密度度脂脂蛋蛋白白受受体体有有关关的的跨跨膜膜蛋蛋白白)、糖糖原原合合成成酶酶激激酶酶3(GSK3)、APC
18、、-连连环环蛋蛋白白及及T细细胞胞因因子子/淋淋巴巴结结增增强强因因子子(TCF/LEF)家家族族转录调节转录调节因子等。因子等。(4)Wnt信号途径的作用信号途径的作用：在在生生物物的的正正常常发发育育中中起起重重要要作作用用，是是组组织发织发育、分化所必需的关育、分化所必需的关键键信号通路。信号通路。(三) 胞胞间间基基质质和整合素和整合素1.胞胞间间基基质质：即即细细胞胞外外基基质质，指指分分布布于于细细胞胞外外空空间间，由，由细细胞分泌蛋白和多糖构成的网胞分泌蛋白和多糖构成的网络结络结构。构。2.作作用用：细细胞胞外外基基质质可可以以将将细细胞胞粘粘连连在在一一起起，同同时时还还提提供
19、供一一个个细细胞胞外外网网架架维维持持组组织织结结构构，通通过过结结合合与与传传递递信信号号分分子子对对细细胞胞存存活活、增增殖殖、分分化、迁移等具有重要影响。化、迁移等具有重要影响。3.细细胞外基胞外基质质的种的种类类：胶原胶原氨基聚糖氨基聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖层层粘粘连连蛋白和蛋白和纤纤粘粘连连蛋白蛋白弹弹性蛋白性蛋白细细胞粘胞粘连连分子分子胶胶原原是是构构成成基基底底膜膜的的主主要要成成分分之之一一，并并与与细细胞胞基基质质中中的的其其它它成成分分一一起起构构成成结结构构与与功功能能的的统统一一体体。为为干干细细胞胞生生存存及及生生命命活活动动提供微提供微环环境。境。(2) 层层粘粘连连蛋
20、白蛋白(laminin，LN)层层粘粘连连蛋蛋白白是是基基膜膜的的主主要要功功能能成成分分。也也是是胚胎胚胎发发育中出育中出现现最早的最早的细细胞基胞基质质成分。成分。在在成成体体，它它存存在在于于上上皮皮下下和和内内皮皮下下紧紧靠靠细细胞的基底，以及肌胞的基底，以及肌细细胞和脂肪胞和脂肪细细胞周胞周围围等。等。层层粘粘连连蛋白的功能：蛋白的功能：作作为为基基膜膜的的主主要要结结构构成成分分，促促进进基基膜膜组组装装，介介导导细细胞胞粘粘着着胶胶原原进进而而铺铺展展，促促进进生生长长增殖；增殖；诱诱导导细细胞胞分分化化，是是个个体体发发生生中中出出现现最最早早的的细细胞胞基基质质。如如成成肌肌
21、细细胞胞分分化化为为肌肌细细胞胞、间质细间质细胞分化胞分化为肾细为肾细胞、上皮胞、上皮细细胞等。胞等。(3)纤纤粘粘连连蛋白蛋白(fibronectin，FN)纤纤粘粘连连蛋白蛋白分分血血浆浆FN和和细细胞胞FN。血血浆浆FN存在于血存在于血浆浆及各种体液中；及各种体液中；细细胞胞FN存存在在于于细细胞胞外外基基质质(包包括括某某些些基基膜膜)及及细细胞表面。胞表面。FN的的功功能能：主主要要是是介介导导细细胞胞粘粘着着，以以此此调调节节细细胞胞形形状状和和细细胞胞骨骨架架的的组组装装，促促进进细细胞胞铺铺展展、迁迁移移，并并可可通通过过迁迁移移途途径径决决定定细细胞的分化方向。胞的分化方向。
22、4.整合素整合素(1)是是一一种种通通过过识识别别并并结结合合相相邻邻细细胞胞的的粘粘附附分分子子和和细细胞胞外外基基质质成成分分，介介导导细细胞胞-细细胞胞以以及及细细胞胞-细细胞胞外外基基质质间间的的相相互互作作用用的的受体蛋白受体蛋白质质。属于。属于细细胞粘胞粘连连分子。分子。(2)整整合合素素对对干干细细胞胞的的作作用用：是是促促进进干干细细胞的非分化增殖。胞的非分化增殖。(3) 作用机理：作用机理：作作为为细细胞胞外外基基质质的的受受体体，与与配配体体结结合合后后，启启动动胞胞内内信信号号传传递递的的连连锁锁反反应应，最最终终影影响响基基因因表表达达，为为促促进进干干细细胞胞的的非非
23、分分化化增增殖殖提供微提供微环环境。境。将将干干细细胞胞置置于于组组织织中中的的正正确确位位置置，使使干干细细胞胞维维持非分化性增殖。持非分化性增殖。整合素整合素对细对细胞的作用：胞的作用：作用作用过过程程为为胞外信号内胞外信号内传传：整合素活化后与配体整合素活化后与配体(如如纤纤粘粘连连蛋白蛋白)结结合合 细细胞内胞内细细胞胞发发生反生反应应。活活化化的的整整合合素素又又可可失失活活，使使粘粘附附的的细细胞胞彼彼此此脱脱离离。即即整整合合素素通通过过与与细细胞胞外外基基质质的的弱弱结结合合，使使细细胞胞在在不不脱脱离离粘粘附附的的情情况况下下根根据据微微环环境境，通通过过可逆性的可逆性的结结合与解离合与解离进进行行细细胞迁移。胞迁移。 信号信号传导传导谢 谢
