干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞

1、干細(xì)胞stem cell,干細(xì)胞stem cell：機(jī)體的許多組織中保留有一部分未分化的細(xì)胞，一旦需要，這些細(xì)胞便可按發(fā)育途徑先進(jìn)行細(xì)胞分裂，然后分化產(chǎn)生分化細(xì)胞。機(jī)體中這些未分化的細(xì)胞就稱為干細(xì)胞。,●干細(xì)胞分類和特點(diǎn)★根據(jù)干細(xì)胞所處的發(fā)育階段分①胚胎干細(xì)胞(embryonic stem cell，ES)②成體干細(xì)胞(somatic stem cell)?！锔鶕?jù)干細(xì)胞的發(fā)育潛能分為：①全能干細(xì)胞(totipotent

2、stem cell,TSC)②多能干細(xì)胞（pluripotent stem cell）③單能干細(xì)胞（unipotent stem cell）,★全能干細(xì)胞可以分化為機(jī)體內(nèi)的任何一種細(xì)胞，直至形成一個(gè)復(fù)雜的有機(jī)體。★多能干細(xì)胞可以分化為多種類型的細(xì)胞，如造血干細(xì)胞可以分化為12種血細(xì)胞?！飭文芨杉?xì)胞只能分化為一種類型的細(xì)胞，而且自我更新能力有限。,●干細(xì)胞的特點(diǎn): ①干細(xì)胞本身不是終末分化細(xì)胞,終生保持未分化或低分化特征

3、②干細(xì)胞能無限地分裂③干細(xì)胞分裂產(chǎn)生的子細(xì)胞只能在兩種途徑中選擇其一:或保持親代特征, 仍作為干細(xì)胞, 或不可逆地向終末分化。④在機(jī)體的中的數(shù)目、位置相對(duì)恒定,⑤具有多向分化潛能，能分化成不同類型的組織細(xì)胞，造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等成體干細(xì)胞具有一定的跨系、甚至跨胚層分化的潛能⑥分裂的慢周期性，絕大多數(shù)干細(xì)胞處于G0期，有利于干細(xì)胞對(duì)外界信號(hào)作出正確反應(yīng)。⑦干細(xì)胞具有自穩(wěn)性：具有自我更新能力，并維持自身數(shù)目恒

4、定。,⑧在干細(xì)胞與分化細(xì)胞之間有兩種過渡類型的細(xì)胞：短暫增殖細(xì)胞和祖細(xì)胞。 短暫增殖細(xì)胞：增殖能力有限，增值速度比干細(xì)胞快。 短暫增殖細(xì)胞的存在，可以用少量的干細(xì)胞產(chǎn)生較多的祖細(xì)胞，有利于保護(hù)干細(xì)胞。祖細(xì)胞：失去增殖能力。分化方向已被決定。,⑨干細(xì)胞通常呈圓形或橢圓形，體積小，核質(zhì)比大。⑩干細(xì)胞具有較高的端粒酶活性。不同的干細(xì)胞有不同的生化標(biāo)志?？捎糜趯ふ?、定位干細(xì)胞。⑾干細(xì)胞的增殖方式有對(duì)稱分裂與不對(duì)稱分裂兩種。

5、⑿干細(xì)胞細(xì)胞周期及分化的調(diào)控不同于其他細(xì)胞。,●干細(xì)胞的功能: 干細(xì)胞不是執(zhí)行已分化細(xì)胞的功能,而是產(chǎn)生具有分化功能的細(xì)胞。,●胚胎干細(xì)胞（embryonic stem cells，ESC） 是一種經(jīng)人工操作能夠發(fā)育成一個(gè)新個(gè)體的全能性二倍體細(xì)胞。它是從早期胚胎內(nèi)細(xì)胞團(tuán)(inner cell mass，ICM)或原始胚胎生殖細(xì)胞(embryonic germ cell,EG )經(jīng)體外分化抑制培養(yǎng)分離克隆的。,

6、。,胚胎干細(xì)胞制備,體外與體內(nèi)分化途徑和機(jī)制在分子水平上有許多相似之處，而且體外研究更具有優(yōu)點(diǎn)：(1)避免各種內(nèi)源性因素干擾(2)ES細(xì)胞始終保持存活、增殖和分化潛能，而在體內(nèi)研究則存在胎死宮內(nèi)、流產(chǎn)可能，使研究半途而廢(3)可制備各種模型，更直觀明了，而且可研究分化過程中的前祖細(xì)胞生物學(xué)特性。,●成體干細(xì)胞①造血干細(xì)胞(hematopoietic stem cell，HSC)②骨髓間質(zhì)干細(xì)胞(mesenhymal stem

7、 cell③神經(jīng)干細(xì)胞(neural stem cell，NSCs)④肌肉干細(xì)胞(muscle stem cell)⑤成骨干細(xì)胞(osteogenic stem cell)⑥內(nèi)胚層干細(xì)胞(endodermal stem cell)⑦視網(wǎng)膜干細(xì)胞(retinal stem cell)等。,細(xì)胞的增殖、分化、衰老與凋亡,第六節(jié) 腫瘤細(xì)胞,腫瘤是細(xì)胞在基因水平上失去對(duì)生長(zhǎng)的調(diào)控，導(dǎo)致異常增生。良性腫瘤：生長(zhǎng)緩慢，邊界明顯。惡

8、性腫瘤：即癌，生長(zhǎng)快、具有遷移性。腫瘤由實(shí)質(zhì)和間質(zhì)構(gòu)成，實(shí)質(zhì)是腫瘤細(xì)胞，間質(zhì)由結(jié)締組織和血管組成。,癌細(xì)胞 所謂癌細(xì)胞實(shí)際上是一種突變的體細(xì)胞，這種突變體脫離了細(xì)胞社會(huì)關(guān)于增殖和存活的控制，因此可以無限制的增殖產(chǎn)生腫瘤。,癌的類群 根據(jù)癌變涉及的細(xì)胞類型的不同，癌分為三個(gè)類群：①癌(carcinomas),是最常見的一種類型，主要是從組織的外表面和內(nèi)表面生長(zhǎng)的癌。如肺癌、乳腺癌和結(jié)腸癌等,②瘤(sarcomas)

9、,主要是源于中胚層形成的支持組織（骨、軟骨、脂肪、結(jié)締組織和肌組織等）中形成的癌。③淋巴瘤(lymphomas)和白血病(leukemias),是由淋巴和血液產(chǎn)生的癌。白血病主要是指癌細(xì)胞已經(jīng)大量進(jìn)入血液中。,●癌細(xì)胞的主要特征,metastatic lung tumor in liver,1、癌細(xì)胞的形態(tài)特征,核質(zhì)比顯著高于正常細(xì)胞，可達(dá)1:1出現(xiàn)巨核、雙核或多核，染色體呈非整倍體線粒體多型性、腫脹、增生細(xì)胞骨架紊亂細(xì)胞表面

10、特征改變，產(chǎn)生腫瘤相關(guān)抗原,★癌細(xì)胞的染色體的變化 正常細(xì)胞在生長(zhǎng)和分裂時(shí)能夠維持二倍體的完整性，而癌細(xì)胞常常出現(xiàn)染色體異常，主要是非整倍性,有染色體的缺失或增加。,一般來說，正常細(xì)胞中染色體整倍性的破壞，會(huì)激活導(dǎo)致細(xì)胞程序性死亡的信號(hào)，引起細(xì)胞的程序性死亡。但是癌細(xì)胞染色體整倍性的破壞，不會(huì)進(jìn)入程序性死亡，因這種細(xì)胞對(duì)程序性死亡的信號(hào)已不再敏感了。這也是癌細(xì)胞區(qū)別于正常細(xì)胞的一個(gè)重要指標(biāo)。,★細(xì)胞骨架的變化

11、 正常細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中有高度組織化的細(xì)胞骨架網(wǎng)絡(luò)結(jié)果，而癌細(xì)胞中的細(xì)胞骨架不僅少而且雜亂無章,,2、生理特征,細(xì)胞周期失控遷移性接觸抑制喪失定著依賴性喪失,去分化現(xiàn)象對(duì)生長(zhǎng)因子需要量降低代謝旺盛線粒體功能障礙可移植性,★對(duì)生長(zhǎng)因子的依賴性 體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞通常對(duì)血清有依賴性，即在培養(yǎng)基中補(bǔ)充一定濃度的血清，而血清的作用是提供生長(zhǎng)因子，如表皮生長(zhǎng)因子、胰島素等。而癌細(xì)胞由于它的生長(zhǎng)周期已不受信號(hào)的控制，所

12、以對(duì)血清就失去依賴性,無論是活體內(nèi)的癌細(xì)胞還是體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞，它們最重要的特性是失去了生長(zhǎng)的控制。,★去分化現(xiàn)象 已知腫瘤細(xì)胞中表達(dá)的胎兒同功酶達(dá)20余種。胎兒甲種球蛋白（甲胎蛋白）是胎兒所特有的。但在肝癌細(xì)胞中表達(dá)，因此可做肝癌早期檢定的標(biāo)志特征。,★細(xì)胞表面變化 腫瘤細(xì)胞的表面常常出現(xiàn)一些變化，包括增加了一些新合成的特殊成份、消失了某些原有的成份。某些癌細(xì)胞能夠合成一些新的表面蛋白，由于這些新出現(xiàn)的蛋白具有

13、抗原性，所以常稱為腫瘤相關(guān)抗原（tumor-associated antigens）。,癌細(xì)胞表面另一種重要的變化是間隙連接減少，如將熒光染料注入正常的細(xì)胞后，染料很快向周圍細(xì)胞擴(kuò)散，但是將熒光染料注入癌細(xì)胞，則只停留在被注射的細(xì)胞內(nèi)，這一實(shí)驗(yàn)說明癌細(xì)胞之間的通訊連接有了缺陷。,★代謝變化 代謝旺盛，腫瘤組織的DNA和RNA聚合酶活性均高于正常組織，核酸分解過程明顯降低，DNA和RNA的含量均明顯增高。 蛋白質(zhì)合成及分

14、解代謝都增強(qiáng)，但合成代謝超過分解代謝，甚至可奪取正常組織的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物，結(jié)果可使機(jī)體處于嚴(yán)重消耗的惡病質(zhì)（cachexia）狀態(tài)。,★蛋白質(zhì)合成的變化 一些惡性腫瘤常常會(huì)合成和分泌一些蛋白酶。分泌的蛋白酶能夠降解細(xì)胞的某些表面結(jié)構(gòu)，降低了細(xì)胞粘著。正因?yàn)榘┘?xì)胞失去了粘著特性，使得癌細(xì)胞具有在體內(nèi)轉(zhuǎn)移的能力。,★線粒體功能障礙 即使在氧供應(yīng)充分的條件下也主要是糖酵解途徑獲取能量。,★可移植性 正常細(xì)胞

15、移植到宿主體內(nèi)后，由于免疫反應(yīng)而被排斥，多不易存活。但是腫瘤細(xì)胞具有可移植性，如人的腫瘤細(xì)胞可移植到鼠類體內(nèi)，形成移植瘤。,3、體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞生長(zhǎng)特性 正常細(xì)胞在體外培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞通過分裂增殖并鋪滿培養(yǎng)器皿的表面形成單層(monolayer)后即停止分裂，這種現(xiàn)象稱作接觸抑制(contact inhibition)。在相同條件下培養(yǎng)的惡性細(xì)胞(malignant cells)對(duì)密度依賴性生長(zhǎng)抑制失去敏感性，因而不會(huì)在形成單層時(shí)停

16、止生長(zhǎng)，而是相互堆積形成多層生長(zhǎng)的聚集體,定著依賴性喪失。 正常真核細(xì)胞，除成熟血細(xì)胞外，大多須粘附于特定的細(xì)胞外基質(zhì)上才能抑制凋亡而存活，稱為定著依賴性（anchorage dependence） 腫瘤細(xì)胞失去定著依賴性，可以在瓊脂、甲基纖維素等支撐物上生長(zhǎng)。,4、癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移(metastasis) 惡性腫瘤細(xì)胞能夠突破其所在環(huán)境的束縛，進(jìn)入淋巴管或血管在體內(nèi)轉(zhuǎn)移，在新的部位產(chǎn)生致死性的二級(jí)腫瘤,,在腫瘤組織中

17、只有極少數(shù)的腫瘤細(xì)胞能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)移：①腫瘤細(xì)胞侵襲周圍的組織和血管②腫瘤細(xì)胞經(jīng)由循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)移③在新的部位生長(zhǎng)形成腫瘤。,Metastasis.,★惡性腫瘤的形成涉及多個(gè)基因的改變 抑癌基因與原癌基因 在正常的二倍體細(xì)胞中，每一種抑癌基因都有兩個(gè)拷貝，只有當(dāng)兩個(gè)拷貝都丟失了或兩個(gè)拷貝都失活了才會(huì)使細(xì)胞失去增殖的控制，只要有一個(gè)拷貝是正常的，就能夠正常調(diào)節(jié)細(xì)胞的周期。原癌基因編碼的蛋白使細(xì)胞生長(zhǎng)不受控制，并促進(jìn)細(xì)胞癌變。