表皮干细胞、肝干细胞课件.ppt
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- 表皮 干细胞 课件
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1、2008年4月29日星期二9时5分21秒表皮干细胞的研究进展表皮干细胞的研究进展第1页,共45页。引引 言言1.人体最大的器官2.维持外貌3.抵御微生物入侵4.紫外线辐射皮皮 肤肤第2页,共45页。角蛋白角蛋白角质化细胞角质化细胞颗粒细胞颗粒细胞棘细胞棘细胞基底细胞基底细胞基膜基膜真皮真皮 外界外界迁移细胞迁移细胞干细胞干细胞分裂中的分裂中的干细胞干细胞核解体核解体表皮层表皮层哺乳动物皮肤剖面图(示干细胞)哺乳动物皮肤剖面图(示干细胞)(b)哺乳动物表皮增殖单位哺乳动物表皮增殖单位迁移细胞迁移细胞分裂中的干细胞分裂中的干细胞(a)皮肤剖面皮肤剖面第3页,共45页。1.表皮干细胞的概念 表皮基底
2、部具有不断增殖和分化能力的干细胞称为表皮干细胞 Epidermal stem cell,ESC 角质形成细胞干细胞 Keratinocyte stem cell,KSC 皮肤干细胞 Skin stem cel1第4页,共45页。皮肤组织中的专能干细胞 成年组织干细胞 增殖分化为表皮中各种细胞成分 保持皮肤正常的表皮结构第5页,共45页。2.表皮干细胞的来源表皮干细胞表皮干细胞胚胎干细胚胎干细胞胞间充质细间充质细胞胞已分化已分化细胞细胞毛囊处的干细胞造血或其造血或其他组织他组织隆凸第6页,共45页。3.3.表皮干细胞的分裂与分化表皮干细胞的分裂与分化分分化化方方式式 1.1.对称分裂对称分裂 2
3、.2.不对称分裂不对称分裂干细胞干细胞TAC有丝分裂后细胞有丝分裂后细胞终末分化终末分化细胞细胞第7页,共45页。4 4表皮干细胞的分布表皮干细胞的分布分分布布初级表皮嵴初级表皮嵴表皮基底层表皮基底层胚胎期成人第8页,共45页。没有毛发的部位:位于与真皮乳头顶部相连的基底层 有毛发的皮肤:位于表皮脚处的基底层第9页,共45页。6.表皮干细胞的典型特征典型特征2.自我更新能力1.慢周期性3.对皮肤基底膜的黏附对皮肤基底膜的黏附第10页,共45页。7.7.表皮干细胞的标记物表皮干细胞的标记物 细胞类型 常见标志物表皮干细胞 1整合素、6整合素、P63、K15、K19、烟酸己可碱、CD90、CD98
4、、CD200短暂扩增细胞 K5、K14终末分化细胞 CD71、K1、K10、CX43、Dsg3表1 表皮细胞标记物Table 1 markers of the epidermal cell第11页,共45页。角蛋白 角蛋白(角蛋白(keratinskeratins)是表皮细胞的结构蛋白,它们)是表皮细胞的结构蛋白,它们构成直径为构成直径为10nm10nm的微丝,在细胞内形成广泛的网状的微丝,在细胞内形成广泛的网状结构。随着分化程度的不同,表皮细胞表达不同结构。随着分化程度的不同,表皮细胞表达不同的角蛋白,因而角蛋白也可作为干细胞、定向祖的角蛋白,因而角蛋白也可作为干细胞、定向祖细胞、分化细胞的
5、鉴别手段。细胞、分化细胞的鉴别手段。表皮干细胞表达角蛋白表皮干细胞表达角蛋白1919(keratin19,K19keratin19,K19)定向祖细胞表达角蛋白定向祖细胞表达角蛋白5 5和和14(keratin514(keratin5、keratin14,Kkeratin14,K5 5、K K1414),分化的终末细胞则表达角蛋白分化的终末细胞则表达角蛋白1 1和和1010(keratin1,keratin10,Kkeratin1,keratin10,K1 1、K K1010)毛囊角质形成细胞底角蛋白表达更为复杂,除上述地毛囊角质形成细胞底角蛋白表达更为复杂,除上述地角蛋白以外,还有角蛋白以外
6、,还有K K6 6,K,K1616,K,K1717的表达。的表达。第12页,共45页。角蛋白角蛋白Keratin第13页,共45页。整合素整合素1111、2121、3131、64:64:与与层黏连蛋白结合层黏连蛋白结合 整合素整合素31:31:与纤维黏连蛋白结合与纤维黏连蛋白结合 整合素整合素21:21:与胶原结合与胶原结合 表皮干细胞与基底膜的黏附作用是干细胞维持表皮干细胞与基底膜的黏附作用是干细胞维持其特性的基本条件。表皮干细胞对基底膜的其特性的基本条件。表皮干细胞对基底膜的脱黏附是诱导干细胞脱离干细胞群,进入分脱黏附是诱导干细胞脱离干细胞群,进入分化周期的重要调控机制之一化周期的重要调控
7、机制之一 目前体外分离、纯化表皮干细胞也有利用干细胞目前体外分离、纯化表皮干细胞也有利用干细胞对细胞外基质的黏附性来进行的对细胞外基质的黏附性来进行的 黏附分子第14页,共45页。生长因子及其受体 表皮发育过程中骨形态发生蛋白(BMPs)、成纤维细胞生长因子(FGFs)及表皮生长因子(EGFs)均可刺激表皮来源的培养细胞的增殖 这些生长因子以自分泌或旁分泌方式行使调节功能。重要的是生长因子FGFs和EGFs家族。第15页,共45页。二、表皮干细胞的鉴别二、表皮干细胞的鉴别 利用表皮干细胞最显著的两个利用表皮干细胞最显著的两个特征即慢周期性和自我更新能力特征即慢周期性和自我更新能力来鉴别在体与离
8、体干细胞是最基来鉴别在体与离体干细胞是最基本且可靠的实验手段。本且可靠的实验手段。第16页,共45页。表皮干细胞的慢周期性表皮干细胞的慢周期性:可采用标记滞可采用标记滞留细胞的分析方法识别在体的静息干留细胞的分析方法识别在体的静息干细胞。细胞。表皮干细胞的自我更新能力表皮干细胞的自我更新能力:在体外培在体外培养则表现为无限的增殖能力,形成细养则表现为无限的增殖能力,形成细胞克隆。胞克隆。用用11整合素的抗体来鉴别表皮干细胞整合素的抗体来鉴别表皮干细胞:表皮干细胞表面高表达表皮干细胞表面高表达11整合素,而整合素,而有丝分裂后细胞及终末分化细胞不表有丝分裂后细胞及终末分化细胞不表达达11整合素整
9、合素 .角蛋白角蛋白 第17页,共45页。8.8.表皮干细胞的分化调控表皮干细胞的分化调控 内部遗传物质 外部环境 内源性因素:细胞的结构蛋白,特别是负责细胞不细胞的结构蛋白,特别是负责细胞不对称分裂的蛋白对称分裂的蛋白控制基因表达的转录调节因子控制基因表达的转录调节因子干细胞与非干细胞系子代细胞的染色干细胞与非干细胞系子代细胞的染色体修饰体修饰设置短暂性扩增分裂的生物钟设置短暂性扩增分裂的生物钟第18页,共45页。微环境:表皮干细胞壁龛 stem cell niche 包括:邻近的各种细胞 细胞分泌的多种细胞因子 由膜蛋白介导的细胞间相互作用 整合素与细胞外基质。第19页,共45页。9 9表
10、皮干细胞的临床应用表皮干细胞的临床应用 9.1 创伤修复 9.2 组织工程 9.3 基因治疗 9.4 整形美容第20页,共45页。9.1 9.1 创伤修复创伤修复 在美国,每年有在美国,每年有6060万人要割取皮肤去治疗万人要割取皮肤去治疗皮肤癌;还有皮肤癌;还有1 1万万-1.5-1.5 万人要进行皮肤万人要进行皮肤移植以治疗严重的烧伤。移植以治疗严重的烧伤。多年来人们一直试图通过刺激或诱导患者多年来人们一直试图通过刺激或诱导患者自身创面残存的上皮细胞来修复创面。表自身创面残存的上皮细胞来修复创面。表皮干细胞能主动地参与创面修复,促进创皮干细胞能主动地参与创面修复,促进创面再上皮化。面再上皮
11、化。值得人们进一步深入研究的是,是否还值得人们进一步深入研究的是,是否还存在由成熟的表皮细胞逆分化为表皮干存在由成熟的表皮细胞逆分化为表皮干细胞或表皮干细胞样细胞的机理细胞或表皮干细胞样细胞的机理 第21页,共45页。9.2 9.2 组织工程组织工程 将皮肤干细胞按组织工程的原理构建皮肤,已成将皮肤干细胞按组织工程的原理构建皮肤,已成为解决临床治疗中皮源缺乏的根本途径。为解决临床治疗中皮源缺乏的根本途径。自体皮肤干细胞有望成为更可靠的种子细胞来源。自体皮肤干细胞有望成为更可靠的种子细胞来源。如果将来能像分离表皮干细胞那样分离出真皮干细胞,如果将来能像分离表皮干细胞那样分离出真皮干细胞,可为临床
12、患者提供大量自体表皮或真皮细胞,构建全可为临床患者提供大量自体表皮或真皮细胞,构建全皮替代物,则不仅解决了皮肤移植中的免疫排斥问题,皮替代物,则不仅解决了皮肤移植中的免疫排斥问题,而且将开辟新的种子而且将开辟新的种子细胞来源途径细胞来源途径。第22页,共45页。9.3 9.3 基因治疗基因治疗 表皮干细胞的无限自我更新和多向分化潜能使其成为表皮干细胞的无限自我更新和多向分化潜能使其成为基因治疗首选的靶细胞基因治疗首选的靶细胞 治疗方法:治疗方法:1 1 导入标志性基因或一个异源基因导入标志性基因或一个异源基因 2 2 使细胞内原有基因过度表达使细胞内原有基因过度表达 3 3 基因打靶基因打靶
13、4 4 诱导某个基因的突变等诱导某个基因的突变等第23页,共45页。表皮细胞编码整合素亚基3、3的基因突变,导致整合素表达异常,引起表皮与真皮的连接障碍。大疱性表皮松解症大疱性表皮松解症第24页,共45页。Mavilio Mavilio 等把表达层黏连蛋白等把表达层黏连蛋白53 53 cDNA(LAM5-bata3)cDNA(LAM5-bata3)的逆转录病毒载体转移到的逆转录病毒载体转移到LAMB3LAMB3缺陷的缺陷的JEBJEB患者表皮干细胞内进行体患者表皮干细胞内进行体外培养,然后将这些细胞移植到患者病变外培养,然后将这些细胞移植到患者病变部位。部位。在随后的在随后的1 1年内观察发现
14、,移植部位皮肤完年内观察发现,移植部位皮肤完好,没有水疱、感染、炎症反应及免疫排斥好,没有水疱、感染、炎症反应及免疫排斥反应,并且移植部位新生的表皮更新是由基反应,并且移植部位新生的表皮更新是由基因转染的干细胞维持的,这一现象说明基因因转染的干细胞维持的,这一现象说明基因治疗已经取得巨大成功。治疗已经取得巨大成功。第25页,共45页。9.4 9.4 整形美容整形美容 研究人员设计出研究人员设计出“干细胞原位培植四维抗衰老美干细胞原位培植四维抗衰老美容整形手术容整形手术”,即将干细胞原位培植皮肤再生技术即将干细胞原位培植皮肤再生技术应用于皮肤衰老整形中,同时在衰老组织的三维改变应用于皮肤衰老整形
15、中,同时在衰老组织的三维改变中,加上时间因素,根据研究对象的具体特点及要求,中,加上时间因素,根据研究对象的具体特点及要求,临床上给予最大满足。临床上给予最大满足。第26页,共45页。9.表皮干细胞的应用前景 异常组织结构中表皮干细胞的演变规律异常组织结构中表皮干细胞的演变规律 从整体的角度出发,在异常组织或发生从整体的角度出发,在异常组织或发生缺损的组织器官原位启动表皮干细胞的正缺损的组织器官原位启动表皮干细胞的正调控机制调控机制 寻找更经济、更接近真皮基质的三维支架,寻找更经济、更接近真皮基质的三维支架,促进表皮层与真皮层的有效整合促进表皮层与真皮层的有效整合 朗格罕细胞、黑色素细胞在表皮
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