干细胞与再生医学医学课件.ppt

1、 蝾螈的再生蝾螈的再生 如蝾螈的前肢被切除后，再生包括以下的过程：如蝾螈的前肢被切除后，再生包括以下的过程：伤口处细胞的粘着性减弱，通过变形运动移向伤口。伤口处细胞的粘着性减弱，通过变形运动移向伤口。形成单层细胞封闭伤口。这层细胞称为顶帽（形成单层细胞封闭伤口。这层细胞称为顶帽（apical cap）。）。顶帽下方的细胞迅速去分化。形成胚芽。顶帽下方的细胞迅速去分化。形成胚芽。胚芽内部溶酶体的活性增加，促进受伤组织的清除。胚芽内部溶酶体的活性增加，促进受伤组织的清除。胚芽细胞加快分裂和生长，最后细胞又开始分化构胚芽细胞加快分裂和生长，最后细胞又开始分化构成一个新的肢体。成一个新的肢体。海星 海

2、蜇 蚯蚓壁虎肉茎 再由肉茎顶部分化出鹿茸角,新角在34 个月内长成鹿茸角脱落后不久,角柄远端的骨膜显著变厚,骨膜内的干细胞迅速增殖。狭义再生狭义再生:指生物的器官损伤后，剩余指生物的器官损伤后，剩余的部分长出与原来形态功能相同的结构的的部分长出与原来形态功能相同的结构的现象称为再生现象称为再生.广义再生广义再生:分子、细胞到组织器官生长分子、细胞到组织器官生长出与原结构相同的现象。出与原结构相同的现象。再生的形式：再生的形式：生理性再生：即细胞更新。生理性再生：即细胞更新。是指生理过程中老化、消耗的细胞由同种细胞分裂增生补充，如表皮角化层经常脱落，由表皮基底细胞增生、分化，予以补充。修复性再生

3、：修复性再生：组织细胞损伤后发生的再生。许多无脊椎动物用这种方式来形成失去的器许多无脊椎动物用这种方式来形成失去的器官，如壁虎的尾和螃蟹的肢。官，如壁虎的尾和螃蟹的肢。脊椎动物包括人类也有再生能力，脊椎动物包括人类也有再生能力，表皮的表层角化细胞经常脱落，而表皮的基表皮的表层角化细胞经常脱落，而表皮的基底细胞不断地增生、分化，予以补充；底细胞不断地增生、分化，予以补充；消化道粘膜上皮约消化道粘膜上皮约12天就更新一次；天就更新一次；子宫内膜周期性脱落，由基底部细胞增殖子宫内膜周期性脱落，由基底部细胞增殖而得到恢复；而得到恢复；红细胞平均寿命为红细胞平均寿命为120天，白细胞的寿命天，白细胞的寿

4、命长短不一，短的如中性粒细胞，只存活长短不一，短的如中性粒细胞，只存活13天。天。所有哺乳类都有修复损伤部位能力，所有哺乳类都有修复损伤部位能力，一个人的肝脏手术切除一个人的肝脏手术切除75%之后，之后，2-3周就能周就能长到原来长到原来 大小。大小。鹿能再长出鹿角，有一些鹿角的生长速度达到鹿能再长出鹿角，有一些鹿角的生长速度达到了了1天天2厘米，厘米，人体指尖如果只砍掉了前端一点点，就有可能人体指尖如果只砍掉了前端一点点，就有可能再生出来。再生出来。如果给母体内不超过如果给母体内不超过6个月大的婴儿做手术，个月大的婴儿做手术，出生后，身上找不到手术留下的痕迹。出生后，身上找不到手术留下的痕迹

5、。但是，随着婴儿渐渐长大，这种康复功能也随但是，随着婴儿渐渐长大，这种康复功能也随之丧失之丧失。人不能像蝾螈那样再长一个新的手脚，人不能像蝾螈那样再长一个新的手脚，因为因为人没有形成胚基人没有形成胚基，在胎儿发育过程中，人类的细胞先天便在胎儿发育过程中，人类的细胞先天便已经具备了发育新肢体部位的能力。已经具备了发育新肢体部位的能力。细胞内具备着新器官成长的细胞内具备着新器官成长的“指示密指示密码码”-基因。基因。但是各种生物的再生潜能是不同的但是各种生物的再生潜能是不同的 再生能力与他们的系统发育的等级地位有再生能力与他们的系统发育的等级地位有着严格的对应关系着严格的对应关系。一般说来，一般说

6、来，低等动物低等动物组织的再生能力比组织的再生能力比高等动物强，高等动物强，分化低的组织分化低的组织比分化高的组织再生能力比分化高的组织再生能力强，强，平常容易遭受损伤的组织平常容易遭受损伤的组织以及以及在生理在生理条件下经常更新的组织条件下经常更新的组织，有较强的再生能，有较强的再生能力。力。有效的再生是构筑重建、代谢再现、功有效的再生是构筑重建、代谢再现、功能修复的综合体现。能修复的综合体现。按再生能力的强弱，可将人体组织细胞分按再生能力的强弱，可将人体组织细胞分为三类。为三类。1.不稳定细胞（不稳定细胞（labile cells）这类细胞总这类细胞总在在不断地增殖不断地增殖，以代替衰亡或

7、破坏的细胞，以代替衰亡或破坏的细胞，如表皮细胞、呼吸道和消化道粘膜被覆细如表皮细胞、呼吸道和消化道粘膜被覆细胞、男性及女性生殖器官管腔的被覆细胞、胞、男性及女性生殖器官管腔的被覆细胞、淋巴及造血细胞、间皮细胞等。这些细胞淋巴及造血细胞、间皮细胞等。这些细胞的再生能力相当强。的再生能力相当强。2.稳定细胞稳定细胞(stable cells)在生理情况下，这类细胞增殖现象不明显，处于G0期，但受到组织损伤的刺激时，则进入细胞周期，表现出较强的再生能力。包括各种腺体或腺样器官的实质细胞，如肝、胰、涎腺、内分泌腺、汗腺、皮脂腺和肾小管的上皮细胞等；还包括原始的间叶细胞及其分化出来的各种细胞及干细胞。3

8、.永久性细胞（永久性细胞（permanent cells）属于这类的细胞有神经细胞、骨骼肌细胞及心肌细胞。一旦遭受破坏则成为永久性缺失。但包括神经纤维，在神经细胞存活的前提下，受损的神经纤维有着活跃的再生能力。心肌和横纹肌细胞虽然有微弱的再生能力，但对于损伤后的修复几乎没有意义，基本上通过瘢痕修复。关于再生存在着许多引人入胜的问题：关于再生存在着许多引人入胜的问题：1机体如何意识到失去的部分，又是如何机体如何意识到失去的部分，又是如何知道丢失的部位及丢失的多少？即再生如何知道丢失的部位及丢失的多少？即再生如何起始，如何控制？起始，如何控制？2替代物来至何处？是剩余的原胚细胞、替代物来至何处？是

9、剩余的原胚细胞、干细胞还是已分化的细胞又去分化的结果？干细胞还是已分化的细胞又去分化的结果？3原结构的重建是由伤口处一些细胞增殖原结构的重建是由伤口处一些细胞增殖代替了缺失的结构，还是补充的新组织构成。代替了缺失的结构，还是补充的新组织构成。二哺乳动物的再生二哺乳动物的再生 脊椎动物，特别是哺乳动物的再生能力脊椎动物，特别是哺乳动物的再生能力较差，但是有些组织或器官，如皮肤，肝较差，但是有些组织或器官，如皮肤，肝脏、肌肉、外周神经等有较强的再生能力。脏、肌肉、外周神经等有较强的再生能力。完成再生过程需要三个条件：完成再生过程需要三个条件：必须存在有再生能力的细胞；必须存在有再生能力的细胞；局部

10、及全身必须有能引导这些细胞进入局部及全身必须有能引导这些细胞进入再生途径；再生途径；必须去除阻碍再生进行的因素及因子。必须去除阻碍再生进行的因素及因子。二人体组织器官的再生二人体组织器官的再生神经细胞损伤后，由神经胶质细胞及神经细胞损伤后，由神经胶质细胞及纤维修复。纤维修复。周围神经受损后，存活的神经细胞完周围神经受损后，存活的神经细胞完全再生。全再生。若断离两端相差远，再生的轴突与增若断离两端相差远，再生的轴突与增生结缔组织混杂，形成创伤性神经生结缔组织混杂，形成创伤性神经瘤。瘤。纤维性修复是指先由肉芽组织填补组织纤维性修复是指先由肉芽组织填补组织缺损，再转化为瘢痕组织的过程。缺损，再转化为

11、瘢痕组织的过程。由大量的新生的毛细血管和成纤维细胞构成的幼稚结缔组织，伴有各种炎症，如巨噬细胞、中性粒细胞及淋巴细胞浸润。大体观：鲜红色、颗粒状、柔软湿润，似鲜嫩的肉芽。由丰富的毛细血管及成纤维细胞组成 成纤维细胞成纤维细胞-转化为纤维细胞转化为纤维细胞-产生胶原产生胶原纤维纤维-瘢痕组织形成瘢痕组织形成瘢痕组织作用：瘢痕组织作用：有利：修复组织缺损，使组织器官保持坚固性。有利：修复组织缺损，使组织器官保持坚固性。不利：造成瘢痕收缩、瘢痕性粘连、器官硬化，不利：造成瘢痕收缩、瘢痕性粘连、器官硬化，最后形成瘢痕疙瘩。最后形成瘢痕疙瘩。创伤愈合（Wound heaing）：是指组织遭受创伤进行再生

12、修复的过程。一期愈合一期愈合：组织破坏少，创缘整齐，无：组织破坏少，创缘整齐，无感染，创口对合严密，无异物的创口。感染，创口对合严密，无异物的创口。皮肤和软组织的创伤愈皮肤和软组织的创伤愈合合 二期愈合二期愈合：组织创伤大，坏死组织较多，创：组织创伤大，坏死组织较多，创缘不整，无法整齐对合，伴有感染的创口。缘不整，无法整齐对合，伴有感染的创口。骨折（骨折（bone fracturebone fracture）分为外伤性骨折和）分为外伤性骨折和病理性骨折。其愈合过程为：病理性骨折。其愈合过程为：1.1.血肿形成：骨折处大量出血血肿形成：骨折处大量出血 形成血形成血肿血肿凝固肿血肿凝固 粘合骨折断

13、端。粘合骨折断端。2.2.纤维性骨痂形成：肉芽组织取代血肿纤维性骨痂形成：肉芽组织取代血肿 机化机化 形成纤维性骨痂形成纤维性骨痂 连接断端。连接断端。3.3.骨性骨痂形成：纤维性骨痂骨性骨痂形成：纤维性骨痂 骨样组骨样组织织 钙盐沉着钙盐沉着 骨性骨痂形成。骨性骨痂形成。4.4.骨痂改建：骨性骨痂骨痂改建：骨性骨痂 改建成板层骨改建成板层骨 骨折愈合。骨折愈合。斑马鱼是研究脊椎动物再生的理想模型。斑马鱼是研究脊椎动物再生的理想模型。斑马鱼的心肌、鳍、视网膜、视神经、肝斑马鱼的心肌、鳍、视网膜、视神经、肝脏、脊髓及感觉毛细胞脏、脊髓及感觉毛细胞(sensory hair cell)等都有很强大

14、的再生能力。等都有很强大的再生能力。出生两天的斑马鱼转基因斑马鱼斑马鱼荧光斑马鱼斑马鱼 荧光斑马鱼斑马鱼 一、利用斑马鱼研究心脏再生一、利用斑马鱼研究心脏再生 1.斑马鱼的心脏再生现象斑马鱼的心脏再生现象 斑马鱼心脏再生大约需要斑马鱼心脏再生大约需要2个月个月，切除，切除后不久就会形成血凝块封堵伤口。心肌细胞后不久就会形成血凝块封堵伤口。心肌细胞在第在第7d开始开始DNA的合成以及心肌细胞的增的合成以及心肌细胞的增殖，并在第殖，并在第7d14d达到最大。再生后的心达到最大。再生后的心脏完全能够行使其功能。脏完全能够行使其功能。2.斑马鱼再生心肌细胞的来源斑马鱼再生心肌细胞的来源 心肌细胞的去分

15、化是斑马鱼心脏再生的主心肌细胞的去分化是斑马鱼心脏再生的主要途径。要途径。通过转基因通过转基因EGFP/GFP斑马鱼证实了再生斑马鱼证实了再生的心肌细胞细胞是由的心肌细胞细胞是由前体细胞或者干细胞前体细胞或者干细胞分分化产生的。化产生的。利用细胞、材料等重新制作损伤的组织、利用细胞、材料等重新制作损伤的组织、器官，使其恢复自然状态的科学再生器官，使其恢复自然状态的科学再生医学（医学（regenerative medicine）。）。再生医学研究内容的重点不仅是促进组再生医学研究内容的重点不仅是促进组 织器官再生织器官再生,也要避免无效再生或过度再也要避免无效再生或过度再 生生,其最终是实现结构

16、、形态和功能的完其最终是实现结构、形态和功能的完 善修复。善修复。40再生医学以前的内容只是指：再生医学以前的内容只是指：体内体内组织再生组织再生的理论、技术和外科操作；现在，它的内涵已的理论、技术和外科操作；现在，它的内涵已不断扩大，包括：不断扩大，包括：组织工程干细胞和细胞因子治疗基因治疗涉及生命科学涉及生命科学涉及材料科学涉及材料科学涉及组织工程学涉及组织工程学涉及社会伦理学涉及社会伦理学 细胞、细胞外基质、生物材料细胞、细胞外基质、生物材料 干细胞移植属于再生医疗技术。干细胞移植需要通过：干细胞分离、体外培养、定向诱导、基因修饰等过程，在体外大量扩增干细胞或构建组织器官，并最终通过细胞

17、、组织或器官的移植实现对临床疾病的治疗 维纳斯新诞生 待移植病人 已移植病人数据来源：www.unos.org修复缺损器官的方法自体移植异体移植组织代用品 基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用，从而达到治疗疾病目的达到治疗疾病目的 双基因双基因PDGF/FGF2治疗兔肢端缺血治疗兔肢端缺血.基因治疗最初用于治疗遗传性疾病，基因治疗最初用于治疗遗传性疾病，因需转基因的长期表达进行终身治疗，故因需转基因的长期表达进行终身治疗，故难以达到要求。组织工程化组织构建所需难以达到要求。组织工程化组织构建所需的时间较短（约数周），故基因治疗相当的时间较短（约数周），故基因治疗相当适用。适用。1.解释下列名词：干细胞 不对称分裂 再生医学 2.退行性疾病用干细胞进行治疗，如果该项任务由你完成，请设计实验方案（提示：获得干细胞；鉴定；增殖、诱导分化；移植）。3.说一说学了本课程后对干细胞有什么认识。