干細(xì)胞與組織的維持和再生

第十七章干細(xì)胞主要內(nèi)容第一節(jié)干細(xì)胞概述第二節(jié)胚胎干細(xì)胞第三節(jié)組織干細(xì)胞第四節(jié)干細(xì)胞與醫(yī)學(xué)StemCellandTissueRegeneration第一節(jié)干細(xì)胞概述一、干細(xì)胞的存在二、干細(xì)胞的形態(tài)和生化特征三、干細(xì)胞的增殖特性四、干細(xì)胞的分化特性五、干細(xì)胞生理活動(dòng)的微環(huán)境StemCellandTissueRegeneration干細(xì)胞：是一類(lèi)具有自我更新和多向分化潛能的細(xì)胞。存在部位：個(gè)體發(fā)育全過(guò)程中的各種組織中。功能：生長(zhǎng)發(fā)育、組織器官的結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)平衡，

損傷后的再生修復(fù)。一、干細(xì)胞的存在(一)干細(xì)胞(stemcell)的存在StemCellandTissueRegeneration胚胎發(fā)育和個(gè)體形成

精子穿卵受精卵6周胚胎11周胚胎12周胚胎4月胚胎StemCellandTissueRegeneration1.全能干細(xì)胞（totipotentstemcell）(二)干細(xì)胞的類(lèi)型8細(xì)胞期之前的胚胎細(xì)胞，可發(fā)育為完整個(gè)體StemCellandTissueRegeneration一、干細(xì)胞的存在有分化為成熟個(gè)體中所有類(lèi)型細(xì)胞的潛能，但不能形成完整個(gè)體,也稱(chēng)胚胎干細(xì)胞（embryonicstemcell，ES細(xì)胞）內(nèi)細(xì)胞團(tuán)細(xì)胞。2.多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell）3.組織特異性干細(xì)胞（tissuespecificstemcell）概念：專(zhuān)能性干細(xì)胞(multipotentstemcell)、成體干細(xì)胞(adultstemcell)。功能：參與發(fā)育，并持續(xù)存在于個(gè)體的整個(gè)生命過(guò)程。實(shí)現(xiàn)所在組織中細(xì)胞的新舊更替，維持組織器官結(jié)構(gòu)和功能的動(dòng)態(tài)平衡。StemCellandTissueRegeneration一、干細(xì)胞的存在受精卵細(xì)胞團(tuán)囊胚胎兒成體專(zhuān)能

unipotency全能

totipotency多能

pluripotenyStemCellandTissueRegeneration胚胎干細(xì)胞的來(lái)源與早期分化StemCellandTissueRegeneration二、干細(xì)胞的形態(tài)和生化特征1.干細(xì)胞的形態(tài)特征原始細(xì)胞特征：呈圓形或橢圓形；體積??；核質(zhì)比大；細(xì)胞器不發(fā)達(dá)。StemCellandTissueRegeneration二、干細(xì)胞的形態(tài)和生化特征2.干細(xì)胞的生化特性高端粒酶活性；生化標(biāo)志，nestin為神經(jīng)干細(xì)胞標(biāo)志。

干細(xì)胞過(guò)渡細(xì)胞分化細(xì)胞三、干細(xì)胞的增殖特征1.干細(xì)胞的增殖速率具有緩慢性StemCellandTissueRegeneration有利于干細(xì)胞對(duì)特定的外界信號(hào)作出反應(yīng)。減少基因突變的危險(xiǎn)，有更多時(shí)間校正復(fù)制錯(cuò)誤。2.干細(xì)胞增殖系統(tǒng)具有很強(qiáng)的自穩(wěn)定性自穩(wěn)定性三、干細(xì)胞的增殖特征對(duì)稱(chēng)分裂不對(duì)稱(chēng)分裂：干細(xì)胞維持自身數(shù)目恒定的基本方式干細(xì)胞的不對(duì)稱(chēng)分裂A．干細(xì)胞的簡(jiǎn)單不對(duì)稱(chēng)分裂B.干細(xì)胞的種群不對(duì)稱(chēng)分裂四、干細(xì)胞的分化特征1.干細(xì)胞分化的譜系限定性2.干細(xì)胞分化的可塑性四、干細(xì)胞的分化特征a.去分化；b.轉(zhuǎn)決定；c.轉(zhuǎn)分化；d.直接誘導(dǎo)分化細(xì)胞重編程的主要策略A．體細(xì)胞核轉(zhuǎn)移（SCNT）；B.細(xì)胞融合;C.iPS細(xì)胞；D.譜系轉(zhuǎn)化五、干細(xì)胞生理活動(dòng)的微環(huán)境

“干細(xì)胞巢”(stemcellniche)：由干細(xì)胞及其外圍細(xì)胞、參與其增殖分化調(diào)控相關(guān)因子組成，具有動(dòng)態(tài)平衡特性的局部環(huán)境。

成骨細(xì)胞mTORC1活化小鼠骨髓血管形成減少30CtrlTsc1KO

成骨細(xì)胞mTORC1抑制小鼠骨髓血管形成增加31CtrlRaptorKO

成骨細(xì)胞mTORC1促進(jìn)Cxcl9分泌抑制骨髓血管形成32NatCommun,Accepted第二節(jié)胚胎干細(xì)胞一、胚胎干細(xì)胞的生物學(xué)特性二、胚胎干細(xì)胞的體外分化一、胚胎干細(xì)胞的生物學(xué)特征StemCellandTissueRegeneration二、胚胎干細(xì)胞的生物學(xué)特征1、生化特征胚胎階段特異性抗原(SEEA)、堿性磷酸酶、端粒酶2、分化潛能多能干細(xì)胞，分化為內(nèi)、中、外胚層金標(biāo)準(zhǔn)——嵌合體試驗(yàn)：二、胚胎干細(xì)胞的體外分化StemCellandTissueRegeneration脂肪骨骼骨髓基質(zhì)肌腱，韌帶基因傳遞軟骨心肌生物制藥第三節(jié)組織干細(xì)胞一、造血干細(xì)胞二．間充質(zhì)干細(xì)胞三、神經(jīng)干細(xì)胞四、肝干細(xì)胞五、精原干細(xì)胞目前已分離或鑒定的組織干細(xì)胞：造血干細(xì)胞(hematopoiesisstemcell，HSC)；間充質(zhì)干細(xì)胞(mesenchymalstemcell,MSC)；神經(jīng)干細(xì)胞(neuralstemcell,NSC)；肝干細(xì)胞(liverstemcell)；皮膚干細(xì)胞(epidermalstemcell)；小腸干細(xì)胞(intestinalstemcell)；角膜的干細(xì)胞(cornealstemcell)；腎臟干細(xì)胞(renalstemcell)；肌肉干細(xì)胞(myogenicstemcell)；胰腺干細(xì)胞(pancreaticstemcell)；肺臟干細(xì)胞(lungstemcell)。StemCellandTissueRegeneration組織干細(xì)胞示意圖健康小鼠骨髓細(xì)胞懸液+受致死劑量射線照射的小鼠受照射小鼠脾內(nèi)出現(xiàn)結(jié)節(jié)狀造血灶一、造血干細(xì)胞1961年Till和McCulloch首次通過(guò)小鼠脾集落形成實(shí)驗(yàn)證實(shí)了造血干細(xì)胞（hematopoiesisstemcell，HSC）在成體內(nèi)的存在。小鼠脾集落形成實(shí)驗(yàn)造血干細(xì)胞的分化存在骨髓腔中，可分化為多種間充質(zhì)組織：如骨、關(guān)節(jié)、脂肪、肌腱、肌肉、骨髓基質(zhì)等。二、間充質(zhì)干細(xì)胞MSC地塞米松、β-磷酸甘油、Vc和含有10%FBS脂肪細(xì)胞軟骨細(xì)胞TGFβ3