造血干細(xì)胞及免疫細(xì)胞的生成課件

*第一節(jié)造血干細(xì)胞的特性和分化一、造血干細(xì)胞的起源和表面標(biāo)記造血干細(xì)胞的起源：（哺乳動(dòng)物）最早卵黃囊→胎肝→（胚胎發(fā)育中期及出生后）→骨髓早期的造血干細(xì)胞：多能造血干細(xì)胞（具自我更新和分化兩種潛能）→（最初分化為）共同淋巴樣祖細(xì)胞和共同髓樣祖細(xì)胞等。*ES及其分化*

造血干細(xì)胞的分化途徑Differentiationofhematopoieticstemcells造血干細(xì)胞

淋巴系干細(xì)胞再生B淋巴細(xì)胞T淋巴細(xì)胞NK細(xì)胞

單核細(xì)胞嗜中性粒細(xì)胞嗜酸性粒細(xì)胞嗜堿性粒細(xì)胞肥大細(xì)胞

血小板

紅細(xì)胞

巨核細(xì)胞

髓紅系干細(xì)胞

髓系干細(xì)胞粒-單核系干細(xì)胞紅母細(xì)胞造血干細(xì)胞的分化途徑樹突狀細(xì)胞？

樹突狀細(xì)胞？*

外周血中各種白細(xì)胞的比例免疫

細(xì)胞

占白細(xì)胞總數(shù)百分比（%）中性粒40-75嗜堿性粒細(xì)胞0.1-1嗜酸性粒細(xì)胞1-7單核細(xì)胞2-11淋巴細(xì)胞20-35樹突細(xì)胞0.1-1*BLOODELEMENTSNeutrophilPMNBasophilEosinophilPlateletsRBCsLymphocytesGranulocytesMonocytesErythrocytes{LEUKOCYTESWBCs*造血干細(xì)胞的表面標(biāo)記人造血干細(xì)胞的主要表面標(biāo)記為CD34和c-kit(CD117)，無譜系特異性標(biāo)記（Lin-）：1.CD34

是造血干細(xì)胞的一種重要標(biāo)記分子，為高度糖基化跨膜蛋白，包括造血干細(xì)胞，有1%~4%骨髓細(xì)胞表達(dá)CD34。應(yīng)用CD34可從造血組織中分離造血干細(xì)胞，成熟血細(xì)胞不表達(dá)此分子。*2.CD117即c-kit

是干細(xì)胞因子（stemcellfactor）的受體，為原癌基因c-kit的產(chǎn)物kit，屬于含有酪氨酸結(jié)構(gòu)的生長因子受體。CD117+約占骨髓細(xì)胞的1%~4%，50%~70%CD117表達(dá)CD34，故CD117也是多能造血干細(xì)胞的重要標(biāo)記。*3.Lin-細(xì)胞應(yīng)用針對(duì)T細(xì)胞、B細(xì)胞、NK細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、巨核細(xì)胞、髓系、紅系等多種譜系相應(yīng)單克隆抗體的混合抗體（CD2、CD3、CD14、CD16、CD19、CD24、CD56、CD66b、血型糖蛋白質(zhì)A等抗體）結(jié)合免疫磁珠分離法，除去造血組織中各譜系細(xì)胞，所留下即為Lin-細(xì)胞（早期造血干細(xì)胞）。*二、造血干細(xì)胞的分化多能造血干細(xì)胞的分化:

骨髓、胸腺造血微環(huán)境提供造血干細(xì)胞發(fā)育分化的必要條件。通過動(dòng)物體內(nèi)或人工體外半固體微環(huán)境條件模擬，可進(jìn)行造血干細(xì)胞分化的研究。*干細(xì)胞分化*干細(xì)胞體外分化*多能造血干細(xì)胞的分化

:

骨髓、胸腺維持造血干細(xì)胞自我更新和分化的機(jī)制：

I分泌細(xì)胞因子或其他介質(zhì)，促進(jìn)不同譜系不同發(fā)育階段細(xì)胞生長分化。如胸腺基質(zhì)細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子IL-7及肽類分子胸腺激素、胸腺素、促胸腺生成素是胸腺中T細(xì)胞成熟的重要條件。

II造血微環(huán)境基質(zhì)細(xì)胞通過粘附分子及分泌的細(xì)胞外基質(zhì)與干細(xì)胞及其分化的血細(xì)胞相互作用，提供必要刺激信號(hào)。*定向干細(xì)胞及其分化

:1.髓樣干細(xì)胞及其分化：I紅系：紅細(xì)胞生成素EPO是最重要的生長因子。髓樣干細(xì)胞→（EPO、SCF存在下）→紅細(xì)胞集落形成單位（CFU-E）。II巨核系：血小板生成素TPO是巨核細(xì)胞/血小板譜系分化中關(guān)鍵因子。髓樣干細(xì)胞→（TPO、IL-6、IL-11）→巨核細(xì)胞集落形成單位（CFU-MeG）

*定向干細(xì)胞及其分化

:1.髓樣干細(xì)胞及其分化：Ⅲ粒單系：GM-CSF、SCF、IL-3起作用。

髓樣干細(xì)胞→具有產(chǎn)生粒細(xì)胞系、紅細(xì)胞系、巨核細(xì)胞系和單核-巨噬細(xì)胞系潛能的集落形成單位（CFU-GEMM）→（在G-CSF/M-CSF/GM-CSF、SCF、IL-3存在下）→中性粒細(xì)胞或單核/巨噬細(xì)胞。*定向干細(xì)胞及其分化

:1.髓樣干細(xì)胞及其分化：Ⅳ嗜酸性粒細(xì)胞：GM-CSF、IL-5、IL-3起作用。

髓樣干細(xì)胞→CFU-GEMM（在GM-CSF、IL-5、IL-3存在下）→嗜酸粒細(xì)胞集落形成單位（CFU-Eos）

→嗜酸性粒細(xì)胞*定向干細(xì)胞及其分化

:1.髓樣干細(xì)胞及其分化：Ⅴ嗜堿性粒細(xì)胞：IL-5、TGF-β起作用。

髓樣干細(xì)胞→CFU-GEMM（在IL-5、TGF-β存在下）→嗜堿性粒細(xì)胞集落形成單位（CFU-Baso）IL-3、IL-4

→嗜堿性粒細(xì)胞*定向干細(xì)胞及其分化

:2.淋巴樣干細(xì)胞及其分化：IT細(xì)胞譜系：在胸腺中發(fā)育獲得功能TCR表達(dá)、自身MHC限制、自身耐受gdTCRPro-TThy-1雙陰細(xì)胞CD4-8-/gdTCRCD3進(jìn)入外周Pro-TaTCRb鏈基因重排TCRa鏈基因重排Pre-TCRabTCR雙陰細(xì)胞CD4-8-雙陽細(xì)胞CD4+8+雙陽細(xì)胞CD4+8+CD8+單陽細(xì)胞不發(fā)生

b鏈基因重排的細(xì)胞凋亡陽性和陰性選擇失敗的細(xì)胞凋亡信號(hào)通道Pre-TCRT細(xì)胞發(fā)育CD4+單陽細(xì)胞進(jìn)入外周進(jìn)入外周*CD3￣CD4+CD8￣TCR￣

CD3￣CD4￣CD8+TCR￣

CD3LOWCD4￣CD8+TCRabLOW

CD3+CD4+CD8+TCRab+

CD3+CD4+CD8￣TCRab+

CD3+CD4￣CD8+TCRab+

CD3+CD4+TCRab+

CD3+CD8+TCRab+

CD3+CD4+CD8+TCRgd+

CD3+CD4+CD8￣TCRgd+

CD3+CD4￣CD8+TCRgd+

CD3+CD4￣CD8￣TCRgd+

CD3+CD4￣CD8￣TCRgd+

CD3+TCRgd+

CD3￣CD4￣/LOWCD8￣TCR￣CD3￣CD4￣/LOWCD8￣TCR￣被膜

被膜下區(qū)

皮質(zhì)骨髓

髓質(zhì)胸腺小葉*（1）T細(xì)胞受體基因重排

（a）TCRα和β鏈基因重排：αβT細(xì)胞約占T細(xì)胞95％～99%，γδT細(xì)胞約占1％～5%。胸腺細(xì)胞在雙陰性（DN）階段的一個(gè)時(shí)期，即CD44lowCD25+階段，β鏈基因開始重排，表達(dá)β鏈蛋白，并與前T細(xì)胞替代α鏈PTα（PreTCel1α）組裝成PTα：β二肽鏈，表達(dá)于CD44-CD25-階段的細(xì)胞表面，此時(shí)細(xì)胞增殖活躍，IL-7R的表達(dá)對(duì)這個(gè)時(shí)期的分化發(fā)育至關(guān)重要；分化至CD4+CD8+PTα:βCD3low的雙陽性（

DP）階段，細(xì)胞停止增殖，α鏈基因開始重排，并表達(dá)有功能性的TCRαβ。*（2）CD3及CD4/CD8的表達(dá)：陽性與陰性選擇陽性選擇

在胸腺皮質(zhì)中，同胸腺上皮細(xì)胞表達(dá)的自身肽：MHCⅠ類或Ⅱ類分子復(fù)合物以適當(dāng)親和力進(jìn)行特異結(jié)合的DP細(xì)胞，可繼續(xù)分化為單陽性（SP）細(xì)胞，其中與Ⅰ類分子結(jié)合的DP細(xì)胞CD8表達(dá)水平升高，CD4表達(dá)水平下降直至丟失;而與Ⅱ類分子結(jié)合的DP細(xì)胞，CD4表達(dá)水平升高，CD8表達(dá)水平下降最后丟失；不能與自身肽：MHC分子復(fù)合物發(fā)生有效結(jié)合或發(fā)生親和力過高結(jié)合的DP細(xì)胞，在胸腺皮質(zhì)中發(fā)生凋亡，占DP細(xì)胞的95%以上。約5％的DP細(xì)胞經(jīng)選擇而存活，此過程稱為胸腺的陽性選擇（postiveselection）。*

經(jīng)陽性選擇的DP細(xì)胞存活，并分化為SP細(xì)胞，使T細(xì)胞獲得了在識(shí)別過程中自身MHC限制能力。識(shí)別MHCI類分子的胸腺細(xì)胞發(fā)育為CD8+細(xì)胞，而識(shí)別MHCⅡ類分子的胸腺細(xì)胞發(fā)育為CD4+細(xì)胞。*陰性選擇（negativese1ection），系DP及SP細(xì)胞在皮質(zhì)區(qū)、皮髓質(zhì)交界處及髓質(zhì)區(qū)，與胸腺DC、巨噬細(xì)胞表達(dá)的自身肽：MHCI類或Ⅱ類分子發(fā)生高親和力結(jié)合的而被消除，或成為無能狀態(tài)，以保證入外周淋巴器官的T細(xì)胞庫中不含有針對(duì)自身成分的T細(xì)胞，也是T細(xì)胞自身免疫耐受的主要機(jī)制。*胸腺

CD4+與MHC適當(dāng)不與MHC-自身肽CD4+TCR重排CD8+結(jié)合的T細(xì)胞結(jié)合的T細(xì)胞Th細(xì)胞

T

T

陽性選擇

陰性選擇

T

CD8+

雙陽性

Tc細(xì)胞

T細(xì)胞T細(xì)胞不與T細(xì)胞與MHC和自身單陽性（

DP）

MHC結(jié)合抗原肽高親和力結(jié)合T細(xì)胞（SP）凋亡淋巴干細(xì)胞T細(xì)胞在胸腺內(nèi)的陽性和陰性選擇外周(DP)(SP)(DN)*定向干細(xì)胞及其分化

:2.淋巴樣干細(xì)胞及其分化：ⅡB細(xì)胞譜系：抗原非依賴階段：在胚肝或骨髓淋巴干細(xì)胞原B細(xì)胞前B細(xì)胞未成熟細(xì)胞成熟B細(xì)胞Ig

基因重排胞漿μ+sIgM+抗原依賴階段：外周淋巴器官成熟B細(xì)胞sIgM+sIgD+sIgM+sIgD+活化B細(xì)胞sIgM+sIgD+抗原記憶B細(xì)胞sIgG+sIgA+漿細(xì)胞胞漿Ig

**抗原非依賴期(骨髓內(nèi)分化)①．祖B細(xì)胞(proBcell)階段②．前B細(xì)胞(preBcell)階段③．未成熟B細(xì)胞(immatureBcell)④．成熟B細(xì)胞(matureBcell)抗原依賴期

(骨髓外分化)（1）B細(xì)胞分化成熟過程*（2）、B細(xì)胞在骨髓內(nèi)的分化B細(xì)胞來源于骨髓淋巴干細(xì)胞。早期B細(xì)胞的增殖分化與骨髓造血微環(huán)境(hemopoieticinductivemicroenviroment，HIM)密切相關(guān)。骨髓基質(zhì)中的細(xì)胞因子和黏附分子是B細(xì)胞發(fā)育的必要條件。

*Ig重鏈、輕鏈基因重排原B細(xì)胞中首先開始Ig重鏈基因重排，并表達(dá)Igα/Igβ，如果重排有效，則產(chǎn)生μ鏈，因此時(shí)輕鏈尚未重排，μ鏈則與一條替代輕鏈（Vpre-B/λ5

）結(jié)合，形成膜表面受體（前B細(xì)胞受體）。前B細(xì)胞向細(xì)胞內(nèi)發(fā)出信號(hào)，使B細(xì)胞進(jìn)一步分化。如果輕鏈重排有效，則輕鏈與μ鏈結(jié)合，形成IgM表達(dá)在細(xì)胞表面。膜表面IgM是不成熟B細(xì)胞的標(biāo)志。①Ig基因重排*在骨髓中B細(xì)胞發(fā)育成熟過程中，V（D）、J基因重排是隨機(jī)發(fā)生的，故有可能產(chǎn)生與自身抗原應(yīng)答的B細(xì)胞克隆，或產(chǎn)生具有不合適抗原受體的B細(xì)胞克隆。但在周圍淋巴器官中Ig基因可發(fā)生二次重排，二次重排會(huì)修正能與自身抗原應(yīng)答的基因，以消除自身應(yīng)答性B細(xì)胞（B細(xì)胞陰性選擇）。藉Ig基因二次重排，對(duì)B細(xì)胞的抗原受體作修正時(shí)稱為抗原受體編輯。通過陰性選擇后的不成熟B細(xì)胞，膜上表達(dá)IgD，變成成熟B細(xì)胞離開骨髓進(jìn)入外周淋巴組織，在脾臟中繼續(xù)經(jīng)歷陰性選擇。②陰性選擇*

骨髓不與自身抗原高親和力結(jié)合

BCR重排的B細(xì)胞

B

陰性選擇

B

與自身抗原高親和力結(jié)合的B細(xì)胞

凋亡淋巴干細(xì)胞外周骨髓內(nèi)B細(xì)胞的陰性選擇*定向干細(xì)胞及其分化

:2.淋巴樣干細(xì)胞及其分化：ⅢNk細(xì)胞：第九章第三節(jié)已涉及（略）。

*第二節(jié)淋巴細(xì)胞抗原識(shí)別受體的編碼基因及多樣性產(chǎn)生*（一）胚系基因結(jié)構(gòu)V區(qū)基因和C區(qū)基因κ和λ輕鏈含有V、J、C三種片段，重鏈家族由V、D、J和C四種不同的基因片段所組成。一、BCR與TCR基因結(jié)構(gòu)及其重排V/D/JC*（一）胚系基因結(jié)構(gòu)胚系基因的結(jié)構(gòu)BCR或Ig的兩條輕鏈(λ、κ)和一條重鏈分別由不同的多基因家族(multigenefamilies)編碼，人λ輕鏈基因位于第22號(hào)染色體，κ鏈位于第2號(hào)，重鏈(H)位于第4號(hào)。一、BCR與TCR基因結(jié)構(gòu)及其重排DHJHCμVH

編碼完整μ/δ鏈VL

JHCμsIgM/sIgD編碼完整輕鏈*（二）淋巴細(xì)胞發(fā)育過程中抗原受體的重排在B細(xì)胞發(fā)育分化過程中，Ig可變區(qū)將發(fā)生順序性重排。首先是重鏈V區(qū)重排，然后是輕鏈V區(qū)重排。只有經(jīng)過重排的B細(xì)胞才成為成熟型B細(xì)胞，即免疫潛能B細(xì)胞(immunocompetentB)。每個(gè)成熟的B細(xì)胞只含有一種功能性VH和VL(λ或κ)，其細(xì)胞膜表面表達(dá)膜結(jié)合型Ig，并只能與一種抗原表位相互作用。一、BCR與TCR基因結(jié)構(gòu)及其重排*（1）重組活化基因1/2（recombinationactivationgene1and2,RAG1/2）LV1V2V3V4V5VnJ1J2J3J4J5J6C區(qū)RAG1/2RAG1/2C區(qū)連接酶LV1V2J4J5J6LV1V2J4J5J6*（2）B、末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶（terminaldeoxynucleotidyltransferase,TdT）TdTDt/A/C/GTPDt/A/C/GTPAGCTAGCTAG連接酶AGCTAGCTAG隨機(jī)核苷酸加減*（3）

Oct-2及NF-κB等VHDHJH

啟動(dòng)子增強(qiáng)子調(diào)控序列內(nèi)含子C區(qū)Oc