干細胞基礎(chǔ)知識培訓(xùn)資料

1、第十三章第十三章 干細胞干細胞 w1. 干細胞干細胞(stem cell)：w干細胞是一類具有自我更新和分化潛能干細胞是一類具有自我更新和分化潛能的細胞。的細胞。 w2.干細胞分類干細胞分類w(1)胚胎干細胞胚胎干細胞：指胚胎早期的干細胞。這類：指胚胎早期的干細胞。這類干細胞分化潛能寬，具有分化為機體任何組織細干細胞分化潛能寬，具有分化為機體任何組織細胞的能力。如囊胚期內(nèi)細胞團的細胞。胞的能力。如囊胚期內(nèi)細胞團的細胞。w(2)成體干細胞成體干細胞：指成體各組織器官中的干細：指成體各組織器官中的干細胞，成體干細胞具有自我更新能力，但分化潛能胞，成體干細胞具有自我更新能力，但分化潛能窄，只能分化為

2、相應(yīng)窄，只能分化為相應(yīng)(或相鄰或相鄰)組織器官組成的細組織器官組成的細胞。如神經(jīng)干細胞，表皮干細胞。胞。如神經(jīng)干細胞，表皮干細胞。第一節(jié)第一節(jié) 干細胞生物學(xué)干細胞生物學(xué) w1. 組織自體穩(wěn)定性組織自體穩(wěn)定性：w特定組織通過使自身特定組織通過使自身細胞死亡細胞死亡和和增生增生的的方式保持組織細胞數(shù)量動態(tài)平衡的特征方式保持組織細胞數(shù)量動態(tài)平衡的特征稱稱組織自穩(wěn)定性組織自穩(wěn)定性。w2. 干細胞是干細胞是個體發(fā)育個體發(fā)育和和組織再生組織再生的基礎(chǔ)。的基礎(chǔ)。 一、干細胞的形態(tài)和生化特征一、干細胞的形態(tài)和生化特征 1干細胞的形態(tài)特征干細胞的形態(tài)特征w干細胞形態(tài)共性干細胞形態(tài)共性：細胞呈圓形或卵圓：細胞呈圓

3、形或卵圓形，體積小，核質(zhì)比大，增殖力強。形，體積小，核質(zhì)比大，增殖力強。w干細胞的固定組織位置干細胞的固定組織位置：有的干細胞：有的干細胞有固定存在部位與方式。如表皮干細胞有固定存在部位與方式。如表皮干細胞與其周圍的子細胞形成與其周圍的子細胞形成增殖結(jié)構(gòu)單元增殖結(jié)構(gòu)單元。但許多組織的干細胞沒有這種分布特點。但許多組織的干細胞沒有這種分布特點。2干細胞的生化特性干細胞的生化特性w端粒酶活性高端粒酶活性高：如造血干細胞具癌細胞的端：如造血干細胞具癌細胞的端粒酶活性，增殖能力強。隨著增殖與分化，端粒酶活性，增殖能力強。隨著增殖與分化，端粒酶活性下降。粒酶活性下降。w蛋白標(biāo)志分子蛋白標(biāo)志分子：不同干細

4、胞有各異的蛋白質(zhì)：不同干細胞有各異的蛋白質(zhì)標(biāo)志分子標(biāo)志分子，可作為確定干細胞位置、分離提純，可作為確定干細胞位置、分離提純干細胞的標(biāo)志。如：巢素蛋白干細胞的標(biāo)志。如：巢素蛋白神經(jīng)干細胞；神經(jīng)干細胞；角蛋白角蛋白15表皮干細胞。表皮干細胞。 二、干細胞的增殖特征二、干細胞的增殖特征（一）增殖緩慢性（一）增殖緩慢性w1干細胞增殖速度慢干細胞增殖速度慢：細胞動力學(xué)研究：細胞動力學(xué)研究表明，干細胞的增殖速度較慢，組織中表明，干細胞的增殖速度較慢，組織中快速分裂的細胞是快速分裂的細胞是過渡放大細胞過渡放大細胞。w如小腸干細胞的分裂速度如小腸干細胞的分裂速度(Tc=11小時小時)比比過渡放大細胞過渡放大細

5、胞(Tc24小時小時)慢一倍。慢一倍。w2過渡放大細胞：過渡放大細胞：w過渡放大細胞是介于干細胞和分化細胞過渡放大細胞是介于干細胞和分化細胞之間的過渡細胞，過渡放大細胞經(jīng)若干之間的過渡細胞，過渡放大細胞經(jīng)若干次分裂產(chǎn)生分化細胞。次分裂產(chǎn)生分化細胞。w通過這種方式，機體可用較少干細胞獲通過這種方式，機體可用較少干細胞獲得較多分化細胞。得較多分化細胞。w3干細胞增殖緩慢的意義：干細胞增殖緩慢的意義：w(1)利于干細胞利于干細胞對外界信號作出反應(yīng)對外界信號作出反應(yīng)，以，以決定細胞的發(fā)展方向決定細胞的發(fā)展方向增殖或分化。增殖或分化。w(2)減少基因突變的危險減少基因突變的危險。增殖緩慢使干。增殖緩慢使

6、干細胞有時間發(fā)現(xiàn)并糾正處于增殖周期過細胞有時間發(fā)現(xiàn)并糾正處于增殖周期過程中的錯誤。程中的錯誤。（二）干細胞的自穩(wěn)定性（二）干細胞的自穩(wěn)定性w1自穩(wěn)定性自穩(wěn)定性：w自穩(wěn)定性是干細胞的基本特征之一。指干細胞自穩(wěn)定性是干細胞的基本特征之一。指干細胞可在個體生命過程中可在個體生命過程中自我更新自我更新并并維持其自身數(shù)維持其自身數(shù)目恒定目恒定。w干細胞的自穩(wěn)定性是區(qū)別腫瘤細胞的本質(zhì)特征。干細胞的自穩(wěn)定性是區(qū)別腫瘤細胞的本質(zhì)特征。w干細胞通過其特有的分裂方式維持自穩(wěn)定性。干細胞通過其特有的分裂方式維持自穩(wěn)定性。w2干細胞的分裂方式干細胞的分裂方式w干細胞有干細胞有對稱對稱與與不對稱不對稱兩種分裂方式。兩種

7、分裂方式。對稱分裂：干細胞對稱分裂：干細胞 分裂分裂干細胞干細胞干細胞干細胞對稱分裂：干細胞對稱分裂：干細胞 分裂分裂分化細胞分化細胞分化細胞分化細胞不對稱分裂：干細不對稱分裂：干細胞胞 干細胞干細胞分化細胞分化細胞分裂分裂w不對稱分裂的不對稱分裂的結(jié)果結(jié)果使兩個子細胞一個成使兩個子細胞一個成為功能專一的為功能專一的分化細胞分化細胞；另一個保持；另一個保持干干細胞細胞的特征。的特征。w 3. 不對稱分裂發(fā)生原因不對稱分裂發(fā)生原因：w系列基因調(diào)控。系列基因調(diào)控。w細胞質(zhì)物質(zhì)不均等分配。細胞質(zhì)物質(zhì)不均等分配。w4無脊椎動物通過不對稱分裂維持自穩(wěn)定性。無脊椎動物通過不對稱分裂維持自穩(wěn)定性。w如：果蠅

8、的如：果蠅的Insc基因是感官前體細胞的不對稱分基因是感官前體細胞的不對稱分裂的調(diào)控基因之一裂的調(diào)控基因之一，通過三個途徑進行調(diào)控：通過三個途徑進行調(diào)控：不對稱分配質(zhì)膜上的不對稱分配質(zhì)膜上的細胞定向決定因子細胞定向決定因子。不對稱分配細胞內(nèi)的不對稱分配細胞內(nèi)的mRNA。決定細胞分裂時決定細胞分裂時紡錘體的取向紡錘體的取向。w5哺乳動物的種群不對稱分裂。哺乳動物的種群不對稱分裂。w(1)種群不對稱分裂種群不對稱分裂：w哺乳動物有幾種不同的哺乳動物有幾種不同的干細胞群干細胞群，分裂后產(chǎn)生，分裂后產(chǎn)生不同細胞。不同細胞。干細胞干細胞分化細胞分化細胞干細胞干細胞干細胞干細胞祖細胞祖細胞3分化細胞分化細

9、胞祖細胞祖細胞1分化細胞分化細胞祖細胞祖細胞2分化細胞分化細胞w(2)哺乳動物種群不對稱分裂的意義哺乳動物種群不對稱分裂的意義：w使機體對干細胞的調(diào)控更靈活，以適應(yīng)機體使機體對干細胞的調(diào)控更靈活，以適應(yīng)機體的生理變化。的生理變化。w要求機體對干細胞分裂的調(diào)控更精確，以保要求機體對干細胞分裂的調(diào)控更精確，以保持干細胞數(shù)目恒定。持干細胞數(shù)目恒定。w如：正常腸腺有如：正常腸腺有250個細胞組成，如果額外多一個細胞組成，如果額外多一個干細胞，則可能多產(chǎn)生個干細胞，則可能多產(chǎn)生64128個子代細胞。個子代細胞。 w(3)哺乳動物種群不對稱分裂的調(diào)控。哺乳動物種群不對稱分裂的調(diào)控。w哺乳動物通過多層次多角

10、度調(diào)控，保持自穩(wěn)定性。哺乳動物通過多層次多角度調(diào)控，保持自穩(wěn)定性。w正調(diào)控正調(diào)控：促進與細胞增殖、生存有關(guān)的基因表達。：促進與細胞增殖、生存有關(guān)的基因表達。w負調(diào)控負調(diào)控：促進與細胞凋亡有關(guān)的基因表達。：促進與細胞凋亡有關(guān)的基因表達。w如轉(zhuǎn)基因小鼠如轉(zhuǎn)基因小鼠長期造血干細胞長期造血干細胞高表達高表達Bcl-2后，使后，使長期造血干細胞的數(shù)目顯著增加。說明細胞凋亡長期造血干細胞的數(shù)目顯著增加。說明細胞凋亡也是干細胞的調(diào)控方式。也是干細胞的調(diào)控方式。 三、干細胞的分化特征三、干細胞的分化特征 （一）干細胞的分化潛能（一）干細胞的分化潛能 w根據(jù)其分化潛能大小，干細胞可分為三根據(jù)其分化潛能大小，干細

11、胞可分為三類。類。全能干細胞全能干細胞多能干細胞多能干細胞專能干細胞專能干細胞w1全能性干細胞全能性干細胞(胚胎干細胞胚胎干細胞)：w具有形成完整個體的分化潛能。具有形成完整個體的分化潛能。w如胚胎干細胞如胚胎干細胞(ES)具有很強的分化能力，具有很強的分化能力，可無限增殖并分化為全身可無限增殖并分化為全身200多種細胞類多種細胞類型，及機體的各種組織、器官。型，及機體的各種組織、器官。 (圖 全能干細胞)w2多能性干細胞多能性干細胞：w多能干細胞具有分化出多種細胞組織的多能干細胞具有分化出多種細胞組織的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力。潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力。w如骨髓多能造血干

12、細胞，它可分化出至如骨髓多能造血干細胞，它可分化出至少十二種血細胞，但不能分化出造血系少十二種血細胞，但不能分化出造血系統(tǒng)以外的其它細胞。統(tǒng)以外的其它細胞。 (圖 多能干細胞)w3專能性干細胞專能性干細胞(成體干細胞成體干細胞)：w專能干細胞專能干細胞(也稱單能、偏能干細胞也稱單能、偏能干細胞)，這類干細胞只能向一種類型或密切相關(guān)這類干細胞只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細胞分化。的兩種類型的細胞分化。w如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的如上皮組織基底層的干細胞、肌肉中的成肌細胞成肌細胞(衛(wèi)星細胞衛(wèi)星細胞)。(圖，表皮干細胞)(二)干細胞的轉(zhuǎn)分化和去分化干細胞的轉(zhuǎn)分化和去分化 w1干細胞的

13、轉(zhuǎn)分化干細胞的轉(zhuǎn)分化：w一種組織類型的干細胞在適當(dāng)條件下分一種組織類型的干細胞在適當(dāng)條件下分化為另一種組織類型的細胞的過程稱干化為另一種組織類型的細胞的過程稱干細胞的轉(zhuǎn)分化。細胞的轉(zhuǎn)分化。w實驗：實驗：C57BL/6J成年小鼠成年小鼠 造血干細造血干細胞胞 WBB6F/J-KitW/KitW-V鼠鼠(亞致死亞致死劑量同位素照射劑量同位素照射) 在在鼠鼠的神經(jīng)膠質(zhì)的神經(jīng)膠質(zhì)細胞中檢測到細胞中檢測到Y(jié)染色體染色體.w即即鼠的造血干細胞移植到造血干細胞移植到鼠鼠中分化為中分化為腦星形膠質(zhì)細胞。腦星形膠質(zhì)細胞。移植分離3天w2干細胞去分化干細胞去分化：w一種干細胞向其前體細胞的逆向轉(zhuǎn)化稱一種干細胞向其

14、前體細胞的逆向轉(zhuǎn)化稱干細胞去分化。干細胞去分化。w實驗：實驗：w成體鼠造血干細胞成體鼠造血干細胞 鼠卵泡的內(nèi)細胞鼠卵泡的內(nèi)細胞團團 表達胎鼠的珠蛋白基因表達胎鼠的珠蛋白基因參與胚胎造血系統(tǒng)的發(fā)育。參與胚胎造血系統(tǒng)的發(fā)育。 注入分化狀態(tài)逆轉(zhuǎn)3. 干細胞的可塑性干細胞的可塑性w(1)干細胞的橫向分化干細胞的橫向分化：w在干細胞移植時，供體干細胞在受體中通在干細胞移植時，供體干細胞在受體中通常分化為常分化為與其組織來源一致的細胞與其組織來源一致的細胞。但有。但有時供體干細胞會分化出時供體干細胞會分化出與其組織來源不一與其組織來源不一致的其它細胞致的其它細胞，這種現(xiàn)象稱，這種現(xiàn)象稱干細胞橫向分干細胞橫

15、向分化化(trans-differentiation)。w干細胞橫向分化表明成體干細胞被移植入干細胞橫向分化表明成體干細胞被移植入受體中具有很強的可塑性。為干細胞治療受體中具有很強的可塑性。為干細胞治療提供了可能。提供了可能。w(2)實驗實驗：w小鼠肌肉干細胞小鼠肌肉干細胞體外培養(yǎng)體外培養(yǎng)5天少量骨天少量骨髓間質(zhì)細胞髓間質(zhì)細胞 接受致死量輻射的小鼠中接受致死量輻射的小鼠中 w 各種血細胞系。各種血細胞系。植入分化w(3)橫向分化的調(diào)控機制橫向分化的調(diào)控機制：w與干細胞的微環(huán)境有關(guān)。與干細胞的微環(huán)境有關(guān)。w干細胞進入新的微環(huán)境后，對分化信號干細胞進入新的微環(huán)境后，對分化信號的反應(yīng)受到周圍正在進行

16、分化細胞的影的反應(yīng)受到周圍正在進行分化細胞的影響，從而對新的微環(huán)境中的調(diào)節(jié)信號做響，從而對新的微環(huán)境中的調(diào)節(jié)信號做出反應(yīng)。出反應(yīng)。四、干細胞增殖與分化的微環(huán)境四、干細胞增殖與分化的微環(huán)境 w干細胞巢干細胞巢(stem cell nich)：干細胞在組織干細胞在組織中的居所。中的居所。w干細胞生存的微環(huán)境干細胞生存的微環(huán)境：w指干細胞巢中控制干細胞增殖與分化的指干細胞巢中控制干細胞增殖與分化的外外部信號部信號。w如：如：w這些物質(zhì)可以介導(dǎo)干細胞這些物質(zhì)可以介導(dǎo)干細胞-干細胞的相互干細胞的相互作用，以及細胞與細胞外基質(zhì)的作用，作用，以及細胞與細胞外基質(zhì)的作用，影響干細胞的增殖和分化。影響干細胞的增

17、殖和分化。細胞分泌因子細胞分泌因子細胞表面的粘附分子細胞表面的粘附分子細胞外基質(zhì)成分細胞外基質(zhì)成分（一）分泌因子（一）分泌因子 w分泌因子是由細胞自分泌或旁分泌的生長分泌因子是由細胞自分泌或旁分泌的生長因子，有的分泌因子對維持干細胞的增殖，因子，有的分泌因子對維持干細胞的增殖，分化和存活具有調(diào)節(jié)作用。分化和存活具有調(diào)節(jié)作用。w如如轉(zhuǎn)化生長因子轉(zhuǎn)化生長因子-和和Wnt家族的成員，在家族的成員，在不同組織甚至不同種屬中都發(fā)揮重要作用。不同組織甚至不同種屬中都發(fā)揮重要作用。 1轉(zhuǎn)化生長因子轉(zhuǎn)化生長因子wTGF(transforming growth factor)是是TGF超超家族的成員之一，具有調(diào)

18、節(jié)細胞生長和分化的家族的成員之一，具有調(diào)節(jié)細胞生長和分化的作用。作用。w因為因為TGF能使正常成纖維細胞的表型發(fā)生轉(zhuǎn)能使正常成纖維細胞的表型發(fā)生轉(zhuǎn)化，即在化，即在EGF同時存在時，改變成纖維細胞貼同時存在時，改變成纖維細胞貼壁生長特性而獲得在瓊脂中生長的能力，并失壁生長特性而獲得在瓊脂中生長的能力，并失去密度依賴的抑制作用，故命名。去密度依賴的抑制作用，故命名。wTGF的作用的作用：wTGF-對細胞的生長、分化和免疫功能都對細胞的生長、分化和免疫功能都有重要的調(diào)節(jié)作用。一般對有重要的調(diào)節(jié)作用。一般對間充質(zhì)起源間充質(zhì)起源的細胞起的細胞起刺激刺激作用，而對作用，而對上皮或神經(jīng)外上皮或神經(jīng)外胚層來源

19、胚層來源的細胞起的細胞起抑制抑制作用。作用。 w如如TGF-家族成員家族成員Dpp可維持果蠅雌性生可維持果蠅雌性生殖干細胞的增殖。殖干細胞的增殖。2Wnt家族的分泌信號分子家族的分泌信號分子w(1)Wnt基因基因：wWntWnt基因最初是在小鼠乳腺癌克隆出來的基因最初是在小鼠乳腺癌克隆出來的原癌基因，因病毒基因在其旁邊插入可激原癌基因，因病毒基因在其旁邊插入可激活該基因，稱為活該基因，稱為IntInt基因基因，后發(fā)現(xiàn)其與果，后發(fā)現(xiàn)其與果蠅的蠅的無翅基因無翅基因( (Wingless,wg)Wingless,wg)高度同源，高度同源，故合稱為故合稱為WntWnt基因基因。w(2)Wnt信號分子信

20、號分子： w是是Wnt基因編碼的長度為基因編碼的長度為350400個氨基個氨基酸的分泌型糖蛋白。它與酸的分泌型糖蛋白。它與細胞表面細胞表面及及細細胞外基質(zhì)胞外基質(zhì)有聯(lián)系，在小范圍內(nèi)有聯(lián)系，在小范圍內(nèi)(幾個細幾個細胞直徑胞直徑)起起信使信使的作用。的作用。 w(3)Wnt信號途徑信號途徑：w是由是由Wnt參與的將信號由細胞表面?zhèn)髦良毎藚⑴c的將信號由細胞表面?zhèn)髦良毎藘?nèi)的信號傳導(dǎo)途徑。內(nèi)的信號傳導(dǎo)途徑。w主要包括主要包括Wnt信號蛋白信號蛋白，跨膜受體跨膜受體(Frizzled)，輔受體輔受體LRP(低密度脂蛋白受體有關(guān)的跨膜蛋低密度脂蛋白受體有關(guān)的跨膜蛋白白)、Dishevelled、糖原合成

21、酶激酶糖原合成酶激酶3(GSK3)、APC、Axin、-連環(huán)蛋白連環(huán)蛋白及及T細胞因子細胞因子/淋巴結(jié)淋巴結(jié)增強因子增強因子(TCF/LEF)家族轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子等。家族轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子等。w(4)Wnt信號途徑的作用信號途徑的作用：w在生物的正常發(fā)育中起重要作用，是組在生物的正常發(fā)育中起重要作用，是組織發(fā)育、分化所必需的關(guān)鍵信號通路?？棸l(fā)育、分化所必需的關(guān)鍵信號通路。w (5)Wnt信號途徑的作用機理：信號途徑的作用機理：w通過通過TCF/LEF和-cat對對C-myc的表達進的表達進行調(diào)控，即行調(diào)控，即Wnt通路的靶基因為通路的靶基因為c-myc。wTCF/LEF是是Wnt信號通路的信號通路的中間

22、介質(zhì)中間介質(zhì)，可可與與-連環(huán)蛋白連環(huán)蛋白(-catenin，-cat)結(jié)合成復(fù)結(jié)合成復(fù)合物，將合物，將-catenin由胞漿由胞漿核內(nèi)核內(nèi)。w-cat是是Wnt信號通路中最重要的信號分信號通路中最重要的信號分子。子。-cat具有兩種功能：具有兩種功能：細胞粘附細胞粘附及及信信號轉(zhuǎn)導(dǎo)號轉(zhuǎn)導(dǎo)，其，其C-端參入信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，端參入信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，N-端參端參入細胞粘附。入細胞粘附。w正常情況下，正常情況下，APC、GSK-3、Axin等調(diào)節(jié)下，等調(diào)節(jié)下，胞漿內(nèi)胞漿內(nèi)-catenin處于平衡狀態(tài)處于平衡狀態(tài)；w當(dāng)Wnt因子因子與其受體結(jié)合，與其受體結(jié)合，Wnt信號傳導(dǎo)使信號傳導(dǎo)使GSK3被抑制，被抑制，使使-c

23、atenin不能正常水解而不能正常水解而積積累累，過量的，過量的-catenin與與Lef/Tcf結(jié)合并入核，結(jié)合并入核，與DNA結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白Tcf3結(jié)合，激活結(jié)合，激活c-myc、cyclinD1等基因轉(zhuǎn)錄，促進細胞增殖分化。等基因轉(zhuǎn)錄，促進細胞增殖分化。w如如Tcf/Lef轉(zhuǎn)錄因子家族轉(zhuǎn)錄因子家族對上皮干細胞的對上皮干細胞的分化：分化：wTcf/Lef與與-Catenin形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物后，形成轉(zhuǎn)錄復(fù)合物后，促使角質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化為多能狀態(tài)并分化為促使角質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化為多能狀態(tài)并分化為毛囊。毛囊。（二）受體介導(dǎo)的細胞（二）受體介導(dǎo)的細胞-細胞細胞相互作用相互作用 w如果蠅的如果蠅的Notch基因產(chǎn)

24、物基因產(chǎn)物Notch受體。受體。 Notch的配體為的配體為Delta基因產(chǎn)物，兩者均基因產(chǎn)物，兩者均為細胞表面跨膜蛋白。兩者結(jié)合后在果為細胞表面跨膜蛋白。兩者結(jié)合后在果蠅蠅剛毛器剛毛器的發(fā)育中起調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)。的發(fā)育中起調(diào)節(jié)作用的蛋白質(zhì)。 (圖，果蠅剛毛圖，果蠅剛毛)Notch受體受體w果蠅的每個剛毛器由一個果蠅的每個剛毛器由一個神經(jīng)前體細胞神經(jīng)前體細胞發(fā)育成，而發(fā)育成，而神經(jīng)前體細胞神經(jīng)前體細胞又是從含多個又是從含多個神經(jīng)原細胞的細胞群分化出來的，這種神經(jīng)原細胞的細胞群分化出來的，這種有選擇地發(fā)育過程，依賴于有選擇地發(fā)育過程，依賴于Notch和和Delta的基因調(diào)節(jié)。的基因調(diào)節(jié)。wNot

25、ch與其配體與其配體Delta結(jié)合后，通過細胞結(jié)合后，通過細胞間相互作用，向細胞核傳遞抑制信號，間相互作用，向細胞核傳遞抑制信號，對相鄰細胞對相鄰細胞側(cè)向抑制側(cè)向抑制，只使某個神經(jīng)原，只使某個神經(jīng)原細胞獲得較強的競爭能力，被選擇發(fā)育細胞獲得較強的競爭能力，被選擇發(fā)育為神經(jīng)前體細胞。為神經(jīng)前體細胞。w即當(dāng)即當(dāng)Notch與其配體結(jié)合時，干細胞進行與其配體結(jié)合時，干細胞進行非分化性增殖；當(dāng)非分化性增殖；當(dāng)Notch活性被抑制時，活性被抑制時，干細胞進入分化程序，發(fā)育為功能細胞。干細胞進入分化程序，發(fā)育為功能細胞。(三) 胞間基質(zhì)和整合素胞間基質(zhì)和整合素w1.胞間基質(zhì)：胞間基質(zhì)：即即細胞外基質(zhì)，細胞外

26、基質(zhì)，指分布于細胞外指分布于細胞外空間，由細胞分泌蛋白和多糖構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)?？臻g，由細胞分泌蛋白和多糖構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。w2.作用：作用：細胞外基質(zhì)可以將細胞粘連在一起，細胞外基質(zhì)可以將細胞粘連在一起，同時還提供一個細胞外網(wǎng)架維持組織結(jié)構(gòu)，通同時還提供一個細胞外網(wǎng)架維持組織結(jié)構(gòu)，通過結(jié)合與傳遞信號分子對細胞存活、增殖、分過結(jié)合與傳遞信號分子對細胞存活、增殖、分化、遷移等具有重要影響?；?、遷移等具有重要影響。w3.細胞外基質(zhì)的種類：細胞外基質(zhì)的種類：膠原膠原氨基聚糖氨基聚糖蛋白聚糖蛋白聚糖層粘連蛋白和纖粘連蛋白層粘連蛋白和纖粘連蛋白彈性蛋白彈性蛋白細胞粘連分子細胞粘連分子w舉幾個與干細胞增殖分化有

27、關(guān)的例子。舉幾個與干細胞增殖分化有關(guān)的例子。(1) 膠原膠原w膠原是細胞外基質(zhì)中的主要框架結(jié)構(gòu)。膠原是細胞外基質(zhì)中的主要框架結(jié)構(gòu)。w目前發(fā)現(xiàn)的膠原至少目前發(fā)現(xiàn)的膠原至少19種。每種膠原的結(jié)種。每種膠原的結(jié)構(gòu)特性均與其特定功能相適應(yīng)?？尚纬赡z構(gòu)特性均與其特定功能相適應(yīng)?？尚纬赡z原纖維原纖維(、型型)、三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(型型)的片層膠原。的片層膠原。w膠原是構(gòu)成膠原是構(gòu)成基底膜基底膜的主要成分之一，并的主要成分之一，并與細胞基質(zhì)中的其它成分一起構(gòu)成與細胞基質(zhì)中的其它成分一起構(gòu)成結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一體與功能的統(tǒng)一體。為干細胞生存及生命。為干細胞生存及生命活動提供微環(huán)境。活動提供微環(huán)境。(2

28、) 層粘連蛋白層粘連蛋白(laminin，LN)w層粘連蛋白層粘連蛋白是基膜的主要功能成分。也是是基膜的主要功能成分。也是胚胎發(fā)育中出現(xiàn)最早的細胞基質(zhì)成分。胚胎發(fā)育中出現(xiàn)最早的細胞基質(zhì)成分。w在成體，它存在于上皮下和內(nèi)皮下緊靠細在成體，它存在于上皮下和內(nèi)皮下緊靠細胞的基底，以及肌細胞和脂肪細胞周圍等。胞的基底，以及肌細胞和脂肪細胞周圍等。w層粘連蛋白的功能：層粘連蛋白的功能：w作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分，促進基膜組作為基膜的主要結(jié)構(gòu)成分，促進基膜組裝，介導(dǎo)細胞粘著膠原進而裝，介導(dǎo)細胞粘著膠原進而鋪展，促進鋪展，促進生長生長增殖；增殖；w誘導(dǎo)細胞分化，是個體發(fā)生中出現(xiàn)最早誘導(dǎo)細胞分化，是個體發(fā)生中出

29、現(xiàn)最早的細胞基質(zhì)。如成肌細胞分化為肌細胞、的細胞基質(zhì)。如成肌細胞分化為肌細胞、間質(zhì)細胞分化為腎細胞、上皮細胞等。間質(zhì)細胞分化為腎細胞、上皮細胞等。(3)纖粘連蛋白纖粘連蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)w纖粘連蛋白纖粘連蛋白分分血漿血漿FN和和細胞細胞FN。w血漿血漿FN存在于血漿及各種體液中；存在于血漿及各種體液中；w細胞細胞FN存在于細胞外基質(zhì)存在于細胞外基質(zhì)(包括某些基膜包括某些基膜)及細胞表面。及細胞表面。w細胞細胞FN為多聚體，有為多聚體，有20種以上。是同一種以上。是同一基因的編碼產(chǎn)物，轉(zhuǎn)錄后由于基因的編碼產(chǎn)物，轉(zhuǎn)錄后由于RNA拼接不拼接不同形成多種同形成多種異型分子異型分子，拼

30、接方式拼接方式依細胞類依細胞類型及發(fā)育狀態(tài)而定，從而使細胞產(chǎn)生適合型及發(fā)育狀態(tài)而定，從而使細胞產(chǎn)生適合組織需要的組織需要的FN形式。形式。w即細胞通過控制即細胞通過控制FN RNA的的拼接方式拼接方式，使，使其其與不同細胞結(jié)合與不同細胞結(jié)合及產(chǎn)生特異效應(yīng)。及產(chǎn)生特異效應(yīng)。wFN的功能的功能：主要是介導(dǎo)細胞粘著，以此主要是介導(dǎo)細胞粘著，以此調(diào)節(jié)細胞形狀和細胞骨架的組裝，促進調(diào)節(jié)細胞形狀和細胞骨架的組裝，促進細胞鋪展細胞鋪展、遷移、遷移，并可通過遷移途徑?jīng)Q，并可通過遷移途徑?jīng)Q定細胞的分化方向。定細胞的分化方向。w如沿富含如沿富含F(xiàn)N途徑遷移的神經(jīng)脊細胞最終途徑遷移的神經(jīng)脊細胞最終分化為腎上素能神經(jīng)

31、元，形成神經(jīng)節(jié)分化為腎上素能神經(jīng)元，形成神經(jīng)節(jié)。w4.整合素整合素w(1)是一種通過識別并結(jié)合相鄰細胞的粘是一種通過識別并結(jié)合相鄰細胞的粘附分子和細胞外基質(zhì)成分，附分子和細胞外基質(zhì)成分，介導(dǎo)細胞介導(dǎo)細胞-細細胞胞以及以及細胞細胞-細胞外基質(zhì)間細胞外基質(zhì)間的相互作用的的相互作用的受體蛋白質(zhì)受體蛋白質(zhì)。屬于細胞粘連分子。屬于細胞粘連分子。w(2)整合素對干細胞的作用整合素對干細胞的作用：是促進干細：是促進干細胞的非分化增殖。胞的非分化增殖。w(3) 作用機理：作用機理：w作為作為細胞外基質(zhì)的受體細胞外基質(zhì)的受體，與配體結(jié)合，與配體結(jié)合后，啟動胞內(nèi)后，啟動胞內(nèi)信號傳遞信號傳遞的連鎖反應(yīng)，最的連鎖反應(yīng)

32、，最終影響基因表達，為促進干細胞的終影響基因表達，為促進干細胞的非分非分化增殖化增殖提供微環(huán)境。提供微環(huán)境。w將干細胞置于組織中的將干細胞置于組織中的正確位置正確位置，使，使干細胞維持非分化性增殖。干細胞維持非分化性增殖。w整合素是由整合素是由和和兩個亞單位形成兩個亞單位形成異二聚體異二聚體。已發(fā)現(xiàn)有已發(fā)現(xiàn)有16種種和和9種種亞單位，可組合成亞單位，可組合成20余種整合素。余種整合素。w與細胞外基質(zhì)成分結(jié)合的整合素主要以與細胞外基質(zhì)成分結(jié)合的整合素主要以1與與9種種亞單位分別構(gòu)成的異二聚體。亞單位分別構(gòu)成的異二聚體。w如當(dāng)如當(dāng)1喪失功能時，上皮干細胞脫離微環(huán)喪失功能時，上皮干細胞脫離微環(huán)境制約

33、，分化成角質(zhì)細胞。境制約，分化成角質(zhì)細胞。w即細胞外基質(zhì)通過調(diào)節(jié)即細胞外基質(zhì)通過調(diào)節(jié)1整合素的表達整合素的表達和激活，影響干細胞的分布和分化方向。和激活，影響干細胞的分布和分化方向。w(4)整合素對干細胞的影響作用過程：整合素對干細胞的影響作用過程：w需需2步：步：w一是整合素活化；一是整合素活化；w二是活化的整合素作用于干細胞。二是活化的整合素作用于干細胞。w整合素活化：整合素活化：w整合素通常不與配體結(jié)合，需要經(jīng)過活整合素通常不與配體結(jié)合，需要經(jīng)過活化?；罨蛩厥峭獠啃盘柕拇碳ぃ罨??；罨蛩厥峭獠啃盘柕拇碳?，活化過程為過程為胞內(nèi)信號外傳胞內(nèi)信號外傳過程。過程。胞外信號胞外信號刺激引起胞

34、內(nèi)變化引起胞內(nèi)變化變化信號于整合素的胞質(zhì)部分于整合素的胞質(zhì)部分活化細胞外識別與結(jié)細胞外識別與結(jié)合結(jié)構(gòu)域。合結(jié)構(gòu)域。作用作用w整合素對細胞的作用：整合素對細胞的作用：w作用過程為作用過程為胞外信號內(nèi)傳胞外信號內(nèi)傳：w整合素活化后與配體整合素活化后與配體(如纖粘連蛋白如纖粘連蛋白)結(jié)合結(jié)合 w 細胞內(nèi)細胞內(nèi)細胞發(fā)生反應(yīng)。細胞發(fā)生反應(yīng)。w如粘著斑蛋白與骨架系統(tǒng)的組裝，激酶磷酸化如粘著斑蛋白與骨架系統(tǒng)的組裝，激酶磷酸化等，使細胞發(fā)生分泌、增殖、分化、遷移等。等，使細胞發(fā)生分泌、增殖、分化、遷移等。 信號傳導(dǎo)信號傳導(dǎo)w活化的整合素又可失活，使粘附的細胞彼活化的整合素又可失活，使粘附的細胞彼此脫離。此脫離

35、。w即整合素通過與細胞外基質(zhì)的即整合素通過與細胞外基質(zhì)的弱結(jié)合弱結(jié)合，使，使細胞在不脫離粘附的情況下根據(jù)微環(huán)境，細胞在不脫離粘附的情況下根據(jù)微環(huán)境，通過可逆性的通過可逆性的結(jié)合與解離結(jié)合與解離進行細胞遷移。進行細胞遷移。第二節(jié)第二節(jié) 胚胎干細胞胚胎干細胞 w1胚胎干細胞胚胎干細胞：w從囊胚期從囊胚期(受精后受精后57天天)胚胎分離到的干胚胎分離到的干細胞稱胚胎干細胞。細胞稱胚胎干細胞。w2胚胎干細胞的特性胚胎干細胞的特性：w為全能性干細胞為全能性干細胞。有如下。有如下特性特性：可在體外無限增殖并保持未分化狀態(tài)。可在體外無限增殖并保持未分化狀態(tài)。具有分化為完整個體的潛能。具有分化為完整個體的潛能

36、。具有分化為所有種類的細胞、器官的潛能。具有分化為所有種類的細胞、器官的潛能。w3胚胎干細胞的研究價值：胚胎干細胞的研究價值：w是是發(fā)育生物學(xué)發(fā)育生物學(xué)基礎(chǔ)研究的理想模型和有基礎(chǔ)研究的理想模型和有效工具。效工具。(圖，胚胎干細胞的應(yīng)用) 研究細胞分化研究細胞分化研究基因功能研究基因功能研究基因表達研究基因表達一、人胚胎干細胞的獲得人胚胎干細胞的獲得w要研究胚胎干細胞，首先要獲得胚胎干要研究胚胎干細胞，首先要獲得胚胎干 細胞。細胞。w(一)獲得途徑：主要有：獲得途徑：主要有： 從早期胚胎獲得從早期胚胎獲得 2. 從原始生殖細胞獲得從原始生殖細胞獲得 3. 從移植細胞從移植細胞(克隆細胞克隆細胞)

37、獲獲得得w 1從早期胚胎獲得從早期胚胎獲得w 美國美國Thompson研究小組是從囊胚期胚胎研究小組是從囊胚期胚胎的內(nèi)細胞團中獲得胚胎干細胞的內(nèi)細胞團中獲得胚胎干細胞 ：w 體外受精卵體外受精卵 囊胚期囊胚期 去除去除滋養(yǎng)層滋養(yǎng)層內(nèi)細胞團內(nèi)細胞團 得得5株干細胞系株干細胞系w 32代代(8個月個月)保持未分化狀態(tài)保持未分化狀態(tài) 。 傳代培養(yǎng)發(fā)育免疫切除法w2從原始生殖細胞獲得從原始生殖細胞獲得wgearhart小組：小組：w流產(chǎn)胎兒性腺嵴流產(chǎn)胎兒性腺嵴 原始生殖細胞原始生殖細胞 w獲得獲得5個多能干細胞系個多能干細胞系 7個月不分個月不分化化 。w(圖，干細胞獲得)w思路：原始生殖細胞是未分化

38、細胞。思路：原始生殖細胞是未分化細胞。 培養(yǎng) 分離培養(yǎng)w3體細胞移植體細胞移植w分化細胞核分化細胞核(乳腺、皮膚細胞乳腺、皮膚細胞) 去核卵去核卵細胞細胞雜合細胞雜合細胞 發(fā)育成囊胚發(fā)育成囊胚 w 胚胎干細胞胚胎干細胞 成體成體(如多利羊如多利羊)。 (圖，體細胞獲得干細胞) 分離發(fā)育 移植 刺激 二、胚胎干細胞的主要特征二、胚胎干細胞的主要特征 （一）形態(tài)和生化特征（一）形態(tài)和生化特征 w1.形態(tài)形態(tài)：細胞體積小，核大，：細胞體積小，核大，1多個核多個核仁。離體培養(yǎng)可產(chǎn)生密集的多細胞克隆。仁。離體培養(yǎng)可產(chǎn)生密集的多細胞克隆。w2.生化特征生化特征：端粒酶活性高端粒酶活性高。w3.干細胞物理特

39、性干細胞物理特性：w如干細胞對如干細胞對Hoechst33324和和Rhodaminew 123染料不著色。染料不著色。 w4. 干細胞表面免疫原性干細胞表面免疫原性：一般表達胚胎：一般表達胚胎早期的表面抗原，而且有種屬差異。早期的表面抗原，而且有種屬差異。w如小鼠胚胎干細胞表達胚胎階段性特異抗如小鼠胚胎干細胞表達胚胎階段性特異抗原原-1(SSEA-1)，不表達不表達SSEA-3或或SSEA-4；w人胚胎干細胞表達人胚胎干細胞表達SSEA-3或或SSEA-4。(二二)干細胞的分離與純化干細胞的分離與純化w1. 借助細胞的借助細胞的生化特征及物理特性生化特征及物理特性，采用，采用熒光細胞分離器從

40、單細胞懸液中即可分離熒光細胞分離器從單細胞懸液中即可分離純化干細胞。純化干細胞。w2. 干細胞的理化特征與其干細胞的理化特征與其分化調(diào)控分化調(diào)控有關(guān)，有關(guān)，如上皮干細胞高表達如上皮干細胞高表達1整合素，介導(dǎo)干細整合素，介導(dǎo)干細胞與細胞外基質(zhì)粘附，抑制干細胞分化。胞與細胞外基質(zhì)粘附，抑制干細胞分化。(三)干細胞的體外培養(yǎng)干細胞的體外培養(yǎng)w由于干細胞數(shù)目少，應(yīng)用時需先在體外由于干細胞數(shù)目少，應(yīng)用時需先在體外進行非分化性增殖，再進行誘導(dǎo)分化。進行非分化性增殖，再進行誘導(dǎo)分化。w不同組織來源的干細胞的培養(yǎng)條件不盡不同組織來源的干細胞的培養(yǎng)條件不盡相同。相同。w1 培養(yǎng)條件：培養(yǎng)條件：w需要許多需要許多

41、生長因子生長因子和和間質(zhì)細胞間質(zhì)細胞的共培養(yǎng)。的共培養(yǎng)。w如如Brustle等在體外培養(yǎng)了鼠的等在體外培養(yǎng)了鼠的ES細胞。細胞。w分離分離ES細胞細胞 培養(yǎng)培養(yǎng) 培養(yǎng)培養(yǎng) 生長增殖生長增殖 保持分化潛能。保持分化潛能。 w停止供給生長因子，停止供給生長因子，ES細胞分化為寡樹突細胞細胞分化為寡樹突細胞或星狀細胞?；蛐菭罴毎GF培養(yǎng)基FGF2+PDGFFGF2培養(yǎng)基w2 分化誘導(dǎo)分化誘導(dǎo)w在應(yīng)用前還需依據(jù)靶組織類型對培養(yǎng)干細在應(yīng)用前還需依據(jù)靶組織類型對培養(yǎng)干細胞進行定向分化誘導(dǎo)。胞進行定向分化誘導(dǎo)。w分化誘導(dǎo)需了解：分化誘導(dǎo)需了解：w干細胞發(fā)育有關(guān)的信號調(diào)節(jié)；干細胞發(fā)育有關(guān)的信號調(diào)節(jié)；w干細

42、胞發(fā)育的微環(huán)境。干細胞發(fā)育的微環(huán)境。（四）胚胎干細胞的分化潛能（四）胚胎干細胞的分化潛能 w胚胎干細胞是全能胚胎干細胞是全能(多能多能)性干細胞，具性干細胞，具有分化為各種組織細胞的潛能。有分化為各種組織細胞的潛能。w實驗實驗1：移植實驗移植實驗w人胚胎干細胞人胚胎干細胞 小鼠體內(nèi)小鼠體內(nèi) 畸胎瘤畸胎瘤(良性良性)有三個胚層產(chǎn)生的組織：有三個胚層產(chǎn)生的組織：移植發(fā)育胃上皮胃上皮(內(nèi)胚層內(nèi)胚層)骨、軟骨、平滑肌、橫紋肌等骨、軟骨、平滑肌、橫紋肌等(中胚層中胚層)神經(jīng)表皮、神經(jīng)節(jié)復(fù)層磷狀上皮等神經(jīng)表皮、神經(jīng)節(jié)復(fù)層磷狀上皮等(外胚層外胚層)三、胚胎干細胞研究的三、胚胎干細胞研究的倫理挑戰(zhàn)倫理挑戰(zhàn) w

43、胚胎干細胞研究在倫理、道德和宗教方胚胎干細胞研究在倫理、道德和宗教方面遇到很大的障礙。面遇到很大的障礙。w避孕、流產(chǎn)和體外授精在西方國家引起避孕、流產(chǎn)和體外授精在西方國家引起很大爭議。很大爭議。 (一一)存在的問題存在的問題 w1. 胚胎干細胞的來源是否符合法律與道德？胚胎干細胞的來源是否符合法律與道德？w2.胚胎干細胞的應(yīng)用是否會引起倫理及法胚胎干細胞的應(yīng)用是否會引起倫理及法律問題？律問題？w3.該項研究是否會導(dǎo)致人流泛濫？或?qū)е略擁椦芯渴欠駮?dǎo)致人流泛濫？或?qū)е箩t(yī)生刻意造成胚胎流產(chǎn)？醫(yī)生刻意造成胚胎流產(chǎn)？w4.如何看待克隆人的研究？如何看待克隆人的研究？ （二）反對人的觀點（二）反對人的觀

44、點 w1.認為胚胎干細胞研究破壞人類生命，認為胚胎干細胞研究破壞人類生命，其觀念基于人類生命起始于早期胚胎。其觀念基于人類生命起始于早期胚胎。w2.天主教派極力反對胚胎干細胞研究，天主教派極力反對胚胎干細胞研究，認為用人類胚胎干細胞進行研究是一種認為用人類胚胎干細胞進行研究是一種“邪惡邪惡”。 (三三)支持者的觀點支持者的觀點 w科學(xué)界和病人組織強烈呼吁政府支持這項科學(xué)界和病人組織強烈呼吁政府支持這項研究。研究。w2001年年4月，月，James Watson博士博士(DNA雙雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)明人、冷泉港實驗室主任螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)明人、冷泉港實驗室主任)倡倡導(dǎo)發(fā)起了由導(dǎo)發(fā)起了由80位諾貝爾獎獲得者參加的

45、簽位諾貝爾獎獲得者參加的簽名運動，呼吁政府支持干細胞研究。名運動，呼吁政府支持干細胞研究。 (四四)西方政府的態(tài)度西方政府的態(tài)度 w1美國總統(tǒng)布什美國總統(tǒng)布什w(1)當(dāng)選總統(tǒng)前反對，當(dāng)選后出于政治目當(dāng)選總統(tǒng)前反對，當(dāng)選后出于政治目的，同意政府的，同意政府有限支持有限支持。w2001年年8月月9日，布什作出決定，美國政日，布什作出決定，美國政府資助對府資助對2001年年8月月9日前日前得到的人體胚得到的人體胚胎干細胞研究，但胎干細胞研究，但不支持從新的胚胎中不支持從新的胚胎中獲取干細胞獲取干細胞的研究。的研究。w(2)同時，布什提出成立一個由同時，布什提出成立一個由科學(xué)家、科學(xué)家、醫(yī)生、倫理學(xué)家

46、、律師、神學(xué)家醫(yī)生、倫理學(xué)家、律師、神學(xué)家等組成等組成的的總統(tǒng)生物倫理專家委員會總統(tǒng)生物倫理專家委員會，指導(dǎo)干細，指導(dǎo)干細胞的研究和管理。由芝加哥大學(xué)生物倫胞的研究和管理。由芝加哥大學(xué)生物倫理學(xué)教授理學(xué)教授Leon Kass擔(dān)任主席。擔(dān)任主席。w2美國國立衛(wèi)生研究院美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)w(1)美國國立衛(wèi)生研究院是美國聯(lián)邦政府美國國立衛(wèi)生研究院是美國聯(lián)邦政府支持干細胞研究的主要機構(gòu)。支持干細胞研究的主要機構(gòu)。w(2)NIH的年度經(jīng)費為的年度經(jīng)費為204億美元，億美元，2000年投入干細胞研究年投入干細胞研究2.26億美元，其中用億美元，其中用于人體成年干細胞研究為于人體成年干細胞研究為1

47、.41億美元。億美元。w(3)根據(jù)布什的決定，根據(jù)布什的決定，NIH對現(xiàn)存人體胚胎干細對現(xiàn)存人體胚胎干細胞系進行登記，認定世界上有胞系進行登記，認定世界上有64個人體胚胎干個人體胚胎干細胞系細胞系符合聯(lián)邦政府資助的標(biāo)準(zhǔn)。符合聯(lián)邦政府資助的標(biāo)準(zhǔn)。w(4)64個人體胚胎干細胞系分布在個人體胚胎干細胞系分布在6個國家的個國家的10個機構(gòu)個機構(gòu)中：瑞典中：瑞典24個，美國個，美國20個，印度個，印度10個，個，澳大利亞澳大利亞6個，以色列個，以色列4個。個。wNIH試圖用這些人體胚胎干細胞系完成有關(guān)人試圖用這些人體胚胎干細胞系完成有關(guān)人體胚胎干細胞的基礎(chǔ)研究工作。體胚胎干細胞的基礎(chǔ)研究工作。w3其他國

48、家的態(tài)度其他國家的態(tài)度w(1)德國禁止德國禁止利用人體胚胎干細胞進行研究。利用人體胚胎干細胞進行研究。w(2)澳大利亞澳大利亞開始仿效美國的作法，開始仿效美國的作法，有限支持有限支持人體胚胎干細胞的研究。人體胚胎干細胞的研究。w(3)法國、英國、日本法國、英國、日本允許利用允許利用多余的胚胎多余的胚胎和和SCNT技術(shù)創(chuàng)造的胚胎進行干細胞研究。技術(shù)創(chuàng)造的胚胎進行干細胞研究。 第三節(jié)第三節(jié) 精原干細胞精原干細胞 w精原干細胞來自精原干細胞來自原始生殖細胞。原始生殖細胞。w胚胎外胚層胚胎外胚層 原始生殖細胞原始生殖細胞 雙側(cè)雙側(cè)生殖腺嵴生殖腺嵴 生精索生精索( w 曲細精管曲細精管) 生精母細胞生精

49、母細胞(精原干細胞精原干細胞的前體細胞的前體細胞) 成體精原干細胞成體精原干細胞 分化分化遷移發(fā)育形成空隙 sertoli前體細胞一、精原細胞的增殖和一、精原細胞的增殖和干細胞的再生干細胞的再生 w1精原細胞的形態(tài)特征：精原細胞的形態(tài)特征：w精原細胞緊貼于曲細精管的基膜，圓形精原細胞緊貼于曲細精管的基膜，圓形或卵圓形，或卵圓形，12m，核大，除核糖體外核大，除核糖體外其它細胞器不發(fā)達。其它細胞器不發(fā)達。 w2精原細胞的增殖與類型：精原細胞的增殖與類型：w精原細胞分為精原細胞分為A型和型和B型。型。wA型：型：常染色質(zhì)豐富，核仁?？拷四?，常染色質(zhì)豐富，核仁?？拷四ぃ鶕?jù)在曲細精管局部的排列特

50、征，又分根據(jù)在曲細精管局部的排列特征，又分為為Asingle、Apaired和和Aaligned三種類型三種類型。wB型型：分化型精原細胞。：分化型精原細胞。 精原干細胞的類型與增殖分化：精原干細胞的類型與增殖分化：A single(As)分裂自我增殖同步分化2個As2個Apr精子維持干細胞數(shù)量A paired(Apr)分裂4、8或16個AalA aligned(Aal)分化分裂A1A2A3中間型分裂分裂分裂A4分裂B型精子A型精子B型(分化型)有絲分裂初級精母細胞減數(shù)分裂w其中其中Apr型型即是進入即是進入精子分化的第一步精子分化的第一步。wA1型型標(biāo)志精原細胞開始定向分化。標(biāo)志精原細胞開始

51、定向分化。wB型標(biāo)志精子開始形成型標(biāo)志精子開始形成。 二、精原細胞的分化及其控制二、精原細胞的分化及其控制 1分化分化wAal型精原細胞型精原細胞 A1型型 精子精子wA1型精原細胞型精原細胞是精子形成的不可逆的是精子形成的不可逆的調(diào)調(diào)控點控點。機體對這一調(diào)控點有相當(dāng)嚴格的。機體對這一調(diào)控點有相當(dāng)嚴格的控制?？刂啤?分化分化2分化控制分化控制 w(1)精原細胞分化抑制的影響因素：精原細胞分化抑制的影響因素：w動物模型研究表明，精子發(fā)生存在可逆動物模型研究表明，精子發(fā)生存在可逆性抑制，使性抑制，使A1型精原細胞不分化而增殖。型精原細胞不分化而增殖。w其影響因素如其影響因素如sertoli細胞的中

52、毒、輻射損細胞的中毒、輻射損傷、維生素缺乏甚至睪丸溫度升高等。傷、維生素缺乏甚至睪丸溫度升高等。w(1) 細胞毒性藥物致分化抑制細胞毒性藥物致分化抑制wsertoli細胞毒性藥物細胞毒性藥物2，5-己二酮己二酮 小鼠小鼠A1型精原細胞不能分化。型精原細胞不能分化。w用用促性腺激素釋放激素促性腺激素釋放激素的的激動劑激動劑治療后，治療后，藥物導(dǎo)致的分化抑制得以緩解。藥物導(dǎo)致的分化抑制得以緩解。w說明激素水平可以調(diào)節(jié)生殖細胞的分化。說明激素水平可以調(diào)節(jié)生殖細胞的分化。 作用5周w(2) Kit受體的作用受體的作用wKit受體受體：即干細胞生長因子受體。屬于：即干細胞生長因子受體。屬于生長因子受體類

53、的原癌基因產(chǎn)物。生長因子受體類的原癌基因產(chǎn)物。w作用作用：原始生殖細胞原始生殖細胞表達表達Kit受體，受體，sertoli細胞分泌干細胞因子細胞分泌干細胞因子(SCF)。SCF通通過與過與Kit受體結(jié)合受體結(jié)合促進細胞增殖促進細胞增殖。w干細胞因子：干細胞因子：有兩種形式有兩種形式w在已二酮在已二酮(hexanedione)導(dǎo)致導(dǎo)致精子發(fā)生衰精子發(fā)生衰退退的大鼠中，的大鼠中，sertoli細胞表達細胞表達可溶性因子可溶性因子，經(jīng)激素經(jīng)激素治療治療后，后，膜包被型數(shù)量增加膜包被型數(shù)量增加。表。表明明Kit-SCF在精原細胞分化中的作用。在精原細胞分化中的作用。 可溶型可溶型 促進增殖促進增殖 膜

54、包被型膜包被型 促進分化促進分化w(3) VitA的作用的作用wVitA缺乏缺乏精細胞退化，補充精細胞退化，補充VitA或維甲或維甲酸酸分化重新開始分化重新開始w推測：推測：A型精原細胞中有維甲酸的核內(nèi)受型精原細胞中有維甲酸的核內(nèi)受體，因此維甲酸對體，因此維甲酸對A型精原細胞有作用，型精原細胞有作用，但這種作用依賴但這種作用依賴sertoli細胞。細胞。 三、精原細胞的凋亡三、精原細胞的凋亡 w精子發(fā)生過程中通過細胞凋亡調(diào)節(jié)分化精子發(fā)生過程中通過細胞凋亡調(diào)節(jié)分化型精原細胞的密度。型精原細胞的密度。w分化型精原細胞在曲細精管不同部位差分化型精原細胞在曲細精管不同部位差別很大，但原始生殖母細胞密度

55、變化很別很大，但原始生殖母細胞密度變化很小，是因為小，是因為分化型的精原細胞在不同部分化型的精原細胞在不同部位選擇性地凋亡。位選擇性地凋亡。w精子發(fā)生過程中的凋亡相關(guān)基因精子發(fā)生過程中的凋亡相關(guān)基因 凋亡促進基因凋亡促進基因：ICE(IL-1-converting aenzyme) bax, p53, ICH-1，fas等等。凋亡抑制基因凋亡抑制基因：bcl-2,crmA等等。（一）（一）Bcl-2家族家族 1. bcl-2基因基因wbcl-2基因：基因：是是1985年發(fā)現(xiàn)的一個年發(fā)現(xiàn)的一個原癌原癌基因基因，與，與Ced基因有基因有23%同源性。同源性。wBcl-2蛋白：蛋白：bcl-2基因編

56、碼基因編碼26kd的膜蛋的膜蛋白，存在于線粒體、核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。白，存在于線粒體、核膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上。生理功能生理功能主要是阻遏細胞凋亡，延長細主要是阻遏細胞凋亡，延長細胞壽命，對細胞增殖率和分化不產(chǎn)生影胞壽命，對細胞增殖率和分化不產(chǎn)生影響。響。2. Bcl-2 家族家族w(1)Bcl-2 家族：家族：wBcl-2家族包括家族包括Bcl-2結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白和和Bcl-2同源同源蛋白蛋白，它們在結(jié)構(gòu)上有同源性，共同具有，它們在結(jié)構(gòu)上有同源性，共同具有2個保守區(qū)域：即個保守區(qū)域：即Bcl-2同源區(qū)同源區(qū)BH1和和BH2區(qū)段區(qū)段，功能相關(guān)，即誘導(dǎo)或抑制細胞凋亡。，功能相關(guān)，即誘導(dǎo)或抑制細胞凋亡。w這

57、些蛋白包括這些蛋白包括Bcl-2、Bcl-xL、Bcl-xs、Bax、Bad、Bad-1以及線蟲的以及線蟲的CED-9等。等。w(2) Bcl-2 家族在細胞內(nèi)存在形式家族在細胞內(nèi)存在形式：w由于它們的同源結(jié)構(gòu)，可以形成同源二由于它們的同源結(jié)構(gòu)，可以形成同源二聚體或異源二聚體。如：聚體或異源二聚體。如：w同源二聚體同源二聚體Bcl-2-Bcl-2；w異源二聚體異源二聚體Bcl-2-Bax。 w(3)Bcl-2蛋白家族主要成員及生理功能蛋白家族主要成員及生理功能：wBcl-2：抑制細胞凋亡：抑制細胞凋亡wBax ：誘導(dǎo)細胞凋亡：誘導(dǎo)細胞凋亡wbcl-x：通過通過mRNA不同剪切形成兩種蛋不同剪切

58、形成兩種蛋白，白，Bcl-xl和和Bcl-xs。Bcl-xl和和Bcl-2結(jié)構(gòu)同源，抑制細胞凋亡；結(jié)構(gòu)同源，抑制細胞凋亡；Bcl-xs 誘導(dǎo)細胞凋亡。誘導(dǎo)細胞凋亡。3. Bcl-2抑制凋亡的機制抑制凋亡的機制wBcl-2抑制凋亡作用是通過與促凋亡基因抑制凋亡作用是通過與促凋亡基因Bax形成形成異源二聚體異源二聚體來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。w(1)Bcl-2、Bax和Bcl-X的凋亡控制系統(tǒng)：的凋亡控制系統(tǒng)：wBax同源二聚體同源二聚體Bax-Bax，誘導(dǎo)凋亡；，誘導(dǎo)凋亡；wBcl-2與與Bax形成形成Bcl-2-Bax異源二聚體，異源二聚體，結(jié)構(gòu)比結(jié)構(gòu)比Bax-Bax同源二聚體更穩(wěn)定，可同源二聚體更穩(wěn)定

59、，可“中和中和” Bax-Bax二聚體誘導(dǎo)凋亡的作用。二聚體誘導(dǎo)凋亡的作用。w即細胞內(nèi)即細胞內(nèi)Bcl-2與與Bax的表達水平調(diào)節(jié)細胞的表達水平調(diào)節(jié)細胞生存或凋亡。生存或凋亡。w當(dāng)當(dāng)Bcl-xs存在時，優(yōu)先與存在時，優(yōu)先與Bcl-2形成異源形成異源Bcl-xs-Bcl-2二聚體，而使游離的二聚體，而使游離的Bax得以得以形成同源二聚體，誘導(dǎo)凋亡發(fā)生。形成同源二聚體，誘導(dǎo)凋亡發(fā)生。w 此時此時Bcl-2表達并不抑制細胞凋亡。表達并不抑制細胞凋亡。w(2)Bcl-2家族蛋白抑制凋亡的分子機理：家族蛋白抑制凋亡的分子機理： wBcl-2家族蛋白形成異源二聚體，是依賴家族蛋白形成異源二聚體，是依賴其同源

60、結(jié)構(gòu)域其同源結(jié)構(gòu)域BH1和和BH2。當(dāng)。當(dāng)Bcl-2中中BH1和和BH2區(qū)域的特定氨基酸被轉(zhuǎn)換后，不能與區(qū)域的特定氨基酸被轉(zhuǎn)換后，不能與Bax形成二聚體，而自身形成同源二聚體形成二聚體，而自身形成同源二聚體Bcl-2-Bcl-2，其抑制凋亡的功能喪失。其抑制凋亡的功能喪失。w(3)精原細胞中的精原細胞中的Bcl-2家族家族w精原細胞不存在精原細胞不存在Bcl-2，但在，但在Bcl-2轉(zhuǎn)基因小鼠轉(zhuǎn)基因小鼠中，局部高密度誘導(dǎo)的精原細胞凋亡消失。中，局部高密度誘導(dǎo)的精原細胞凋亡消失。w說明雖然說明雖然Bcl-2蛋白本身并不參與，但其家族成蛋白本身并不參與，但其家族成員控制著精子發(fā)生過程。即員控制著精