《医学细胞生物学》本科课件14章 细胞分化（修改后）.pptVIP

1．细胞的去分化 去分化是自然再生现象发生的机制之一。细胞的去分化可使终末分化的细胞回到低分化的状态，此过程可使细胞在重新分化前分裂增殖，以补充机体丢失的细胞。 斑马鱼心脏再生过程中心肌细胞的自然去分化现象 。 2. 细胞的转分化 转分化是自然再生现象发生的另一种机制。100多年前，在蝾螈晶状体的再生过程中首先发现细胞转分化的存在。 自然和人为条件下的转分化 。 A为蝾螈的晶状体再生 B和C为转分化模式示意图 3.细胞重编程 在自然存在的再生现象中仍未发现细胞重编程的存在。 目前已经建立了借助细胞重编程的手段从体细胞中获得诱导性多能性干细胞的方法。 细胞重编程的最大优势在于可以直接使用患者体内的已分化细胞，避开再生医学中使用胚胎组织的许多麻烦。同时，还可规避移植过程中的免疫学问题如免疫排斥反应或移植物抗宿主疾病等。 （二）再生的意义 再生是生物界普遍存在的现象，一般可把再生分为生理性再生和病理性再生。 生理性再生即细胞更新，如人体内每秒中约有600万个新生的红细胞替代相同数量死亡的红细胞。 病理性再生是因损伤而引起的再生，如伤口的愈合或骨折后的重新接合等。因此，再生对于机体的生存具有重要的意义。 二、细胞分化与再生医学 再生医学将改变传统对于坏死性和损伤性等疾病的治疗手段，对疾病的机制研究和临床运用带来革命性的变化。 以药物和手术治疗为基本支柱的经典医学治疗手段已不能满足临床医学的巨大需求。 基于干细胞的修复与再生能力的再生医学，有望解决人类面临的重大医学难题，引发继药物和手术之后的新一轮医学革命。 3．细胞重编程 (cellular reprogramming) 分化的细胞在特定的条件下被逆转后恢复到全能性状态，或者形成胚胎干细胞系，或者进一步发育成一个新个体的过程。 2012年诺贝尔生理学或医学奖，颁给了细胞重编程领域的两位科学家：英国科学家Gurdon JB和日本科学家Yamanaka S。 五、细胞分化的特点 实例：基于细胞核移植技术进行的动物克隆实验。 诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells, iPS细胞）的制备：如将四个转录因子（Oct3/4、Sox2、C-Myc、Klf4）基因导入皮肤成纤维细胞中，即可获得iPS细胞。 Cell Differentiation 目 录 第一节 细胞分化概述 1 第二节 细胞分化的调控 2 第三节 细胞分化在医学中的作用 3 一、细胞分化的内在分子机制 （一）细胞分化与基因的差异表达 在个体发育中，基因按照一定程序，有选择地相继活化表达，这一现象称为基因的差异性表达。 细胞内存在一整套严格而精密的调控机制，可以确保差异表达准确无误。 分化细胞所表达的基因 1.管家基因 管家基因是维护细胞基本生命活动不可缺少的基因，在所有细胞中均有表达，仅指导维持细胞生存所必需的最基本的蛋白质的生成。 它们并不参与细胞分化方向的确定，对细胞分化只起协助作用。 2.奢侈基因 奢侈基因指导生成分化细胞中各种特异性的蛋白质，细胞分化主要是奢侈基因中某种或某些特定基因选择性表达的结果。 基因能够进行高度精确的差异表达，与染色体和DNA、转录和转录后、翻译和翻译后等多个水平的复杂而严格的调控过程密切相关，尤其是基因转录水平的精确调控。 （二）细胞质对细胞分化的影响 高等动物大多数体细胞的细胞核含有全套的遗传信息，却无法发育成一个完整的个体，只有将其细胞核移植入去核后的卵细胞中，才可以重建胚胎发育的过程，进而发育为一个完整的个体。说明卵细胞的细胞质对细胞分化的重要影响。 细胞质内决定子的不对称分裂也会对细胞分化产生重要的影响。 一、细胞分化的内在分子机制 感觉性神经母细胞 Numb 蛋白 支持细胞 感觉性 神经元 鞘层 细胞 细胞质中numb蛋白的不对称分布能够影响果蝇神经细胞的发育 二、外在因素对细胞分化的影响 （一）相邻细胞间的相互作用 1．胚胎诱导 在胚胎发育过程，一部分细胞对邻近的另一部分细胞的形态结构和分化方向起正向的促进作用，这种现象被称为胚胎诱导。 在三个胚层中，中胚层首先开始独立分化，对相邻内、外胚层细胞的分化诱导作用出现的较早且较强。 中胚层对外胚层的诱导 肢芽中胚层决 定肢体的形态 （鸡胚实验） 胚胎的多级诱导 胚胎诱导作用是有层次的。在诱导作用下，首先形成的结构可以作为诱导物去诱导下一个结构的产生，这种现象被称为胚胎的多级诱导。 眼球发育过程中胚胎的多级诱导 诱导是有层次的，先生成的结构 可以作为导物来诱导下一个结构产生 分化诱导的三个层次： 初级诱导：中胚层的脊索 外胚层形成神经板