干细胞和肿瘤细胞演示教学.ppt

干细胞和肿瘤细胞干细胞分类和特点干细胞分类和特点根据干细胞所处的发育阶段分根据干细胞所处的发育阶段分胚胎干细胞胚胎干细胞(embryonic stem cell(embryonic stem cell，ES)ES)成体干细胞成体干细胞(somatic stem cell)(somatic stem cell)。根据干细胞的发育潜能分为：根据干细胞的发育潜能分为：全能干细胞全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)(totipotent stem cell,TSC)多能干细胞（多能干细胞（pluripotent stem cellpluripotent stem cell）单能干细胞（单能干细胞（unipotent stem cellunipotent stem cell）全能干细胞全能干细胞可以分化为机体内的任何一可以分化为机体内的任何一种细胞，直至形成一个复杂的有机体。种细胞，直至形成一个复杂的有机体。多能干细胞多能干细胞可以分化为多种类型的细可以分化为多种类型的细胞，如造血干细胞可以分化为胞，如造血干细胞可以分化为1212种血细种血细胞。胞。单能干细胞单能干细胞只能分化为一种类型的细只能分化为一种类型的细胞，而且自我更新能力有限。胞，而且自我更新能力有限。干细胞的特点干细胞的特点:干细胞本身不是终末分化细胞干细胞本身不是终末分化细胞,终生保持终生保持未分化或低分化特征未分化或低分化特征干细胞能无限地分裂干细胞能无限地分裂干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途干细胞分裂产生的子细胞只能在两种途径中选择其一径中选择其一:或保持亲代特征或保持亲代特征,仍作为仍作为干细胞干细胞,或不可逆地向终末分化。或不可逆地向终末分化。在机体的中的数目、位置相对恒定在机体的中的数目、位置相对恒定具有多向分化潜能，能分化成不同类型具有多向分化潜能，能分化成不同类型的组织细胞，造血干细胞、骨髓间充质的组织细胞，造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有干细胞、神经干细胞等成体干细胞具有一定的跨系、甚至跨胚层分化的潜能一定的跨系、甚至跨胚层分化的潜能分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于分裂的慢周期性，绝大多数干细胞处于G G0 0期，有利于干细胞对外界信号作出正确期，有利于干细胞对外界信号作出正确反应。反应。干细胞具有自稳性：具有自我更新能力，干细胞具有自稳性：具有自我更新能力，并维持自身数目恒定。并维持自身数目恒定。在干细胞与分化细胞之间有两种过渡类在干细胞与分化细胞之间有两种过渡类型的细胞：短暂增殖细胞和祖细胞。型的细胞：短暂增殖细胞和祖细胞。短暂增殖细胞：短暂增殖细胞：增殖能力有限，增值速增殖能力有限，增值速度比干细胞快。度比干细胞快。短暂增殖细胞的存在，可以用少量的干短暂增殖细胞的存在，可以用少量的干细胞产生较多的祖细胞，有利于保护干细细胞产生较多的祖细胞，有利于保护干细胞。胞。祖细胞：祖细胞：失去增殖能力。分化方向已被决失去增殖能力。分化方向已被决定。定。干细胞通常呈圆形或椭圆形，体积小，干细胞通常呈圆形或椭圆形，体积小，核质比大。核质比大。干细胞具有较高的端粒酶活性。不同的干细胞具有较高的端粒酶活性。不同的干细胞有不同的生化标志。可用于寻找、干细胞有不同的生化标志。可用于寻找、定位干细胞定位干细胞。干细胞的增殖方式有对称分裂与不对称干细胞的增殖方式有对称分裂与不对称分裂两种。分裂两种。干细胞细胞周期及分化的调控不同于其干细胞细胞周期及分化的调控不同于其他细胞。他细胞。干细胞的功能干细胞的功能:干细胞不是执行已分化细胞的功能干细胞不是执行已分化细胞的功能,而而是产生具有分化功能的细胞。是产生具有分化功能的细胞。胚胎干细胞（胚胎干细胞（embryonic stem cellsembryonic stem cells，ESCESC）是一种经人工操作能够发育成一个新是一种经人工操作能够发育成一个新个体的全能性二倍体细胞。它是从早期个体的全能性二倍体细胞。它是从早期胚胎内细胞团胚胎内细胞团(inner cell mass(inner cell mass，ICM)ICM)或原始胚胎生殖细胞或原始胚胎生殖细胞(embryonic germ(embryonic germ cell,EG)cell,EG)经体外分化抑制培养分离经体外分化抑制培养分离克隆的。克隆的。胚胎干细胞制备胚胎干细胞制备 体外与体内分化途径和机制在分子水平上体外与体内分化途径和机制在分子水平上有许多相似之处，而且体外研究更具有有许多相似之处，而且体外研究更具有优点：优点：(1)(1)避免各种内源性因素干扰避免各种内源性因素干扰(2)ES(2)ES细胞始终保持存活、增殖和分化潜能，而细胞始终保持存活、增殖和分化潜能，而在体内研究则存在胎死宫内、流产可能，使在体内研究则存在胎死宫内、流产可能，使研究半途而废研究半途而废(3)(3)可制备各种模型，更直观明了，而且可研究可制备各种模型，更直观明了，而且可研究分化过程中的前祖细胞生物学分化过程中的前祖细胞生物学特性。特性。成体干细胞成体干细胞造血干细胞造血干细胞(hematopoietic stem cell(hematopoietic stem cell，HSC)HSC)骨髓间质干细胞骨髓间质干细胞(mesenhymal stem cell(mesenhymal stem cell神经干细胞神经干细胞(neural stem cell(neural stem cell，NSCs)NSCs)肌肉干细胞肌肉干细胞(muscle stem cell)(muscle stem cell)成骨干细胞成骨干细胞(osteogenic stem cell)(osteogenic stem cell)内胚层干细胞内胚层干细胞(endodermal stem cell)(endodermal stem cell)视网膜干细胞视网膜干细胞(retinal stem cell)(retinal stem cell)等。等。细胞的增殖、分化、衰老与凋亡第六节第六节 肿瘤细胞肿瘤细胞肿肿瘤瘤是是细细胞胞在在基基因因水水平平上上失失去去对对生生长长的的调控，导致异常增生。调控，导致异常增生。良性肿瘤：生长缓慢，边界明显。良性肿瘤：生长缓慢，边界明显。恶性肿瘤：即癌，生长快、具有迁移性。恶性肿瘤：即癌，生长快、具有迁移性。肿肿瘤瘤由由实实质质和和间间质质构构成成，实实质质是是肿肿瘤瘤细细胞，间质由结缔组织和血管组成。胞，间质由结缔组织和血管组成。癌细胞癌细胞 所谓癌细胞实际上是一种突变的体细所谓癌细胞实际上是一种突变的体细胞，这种突变体脱离了细胞社会关于增胞，这种突变体脱离了细胞社会关于增殖和存活的控制，因此可以无限制的增殖和存活的控制，因此可以无限制的增殖产生肿瘤。殖产生肿瘤。癌的类群癌的类群 根据癌变涉及的细胞类型的不同，根据癌变涉及的细胞类型的不同，癌分为三个类群：癌分为三个类群：癌癌(carcinomas),(carcinomas),是最常见的一种类型，是最常见的一种类型，主要是从组织的外表面和内表面生长主要是从组织的外表面和内表面生长的癌。如肺癌、乳腺癌和结肠癌等的癌。如肺癌、乳腺癌和结肠癌等瘤瘤(sarcomas),(sarcomas),主要是源于中胚层形主要是源于中胚层形成的支持组织（骨、软骨、脂肪、结成的支持组织（骨、软骨、脂肪、结缔组织和肌组织等）中形成的癌。缔组织和肌组织等）中形成的癌。淋巴瘤淋巴瘤(lymphomas)(lymphomas)和白血病和白血病(leukemias),(leukemias),是由淋巴和血液产生的是由淋巴和血液产生的癌。白血病主要是指癌细胞已经大量癌。白血病主要是指癌细胞已经大量进入血液中。进入血液中。癌细胞的主要特征癌细胞的主要特征metastatic lung tumor in liver1 1、癌细胞的形态特征、癌细胞的形态特征核质比显著高于正常细胞，可达核质比显著高于正常细胞，可达1:11:1出现巨核、双核或多核，染色体呈非整倍出现巨核、双核或多核，染色体呈非整倍体体线粒体多型性、肿胀、增生线粒体多型性、肿胀、增生细胞骨架紊乱细胞骨架紊乱细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗原细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗原 癌细胞的染色体的变化癌细胞的染色体的变化 正常细胞在生长和分裂时能够维持二正常细胞在生长和分裂时能够维持二倍体的完整性，而癌细胞常常出现染色体倍体的完整性，而癌细胞常常出现染色体异常，主要是非整倍性异常，主要是非整倍性,有染色体的缺失或有染色体的缺失或增加。增加。一般来说，正常细胞中染色体整倍性的一般来说，正常细胞中染色体整倍性的破坏，会激活导致细胞程序性死亡的信破坏，会激活导致细胞程序性死亡的信号，引起细胞的程序性死亡。但是癌细胞号，引起细胞的程序性死亡。但是癌细胞染色体整倍性的破坏，不会进入程序性死染色体整倍性的破坏，不会进入程序性死亡，因这种细胞对程序性死亡的信号已不亡，因这种细胞对程序性死亡的信号已不再敏感了。这也是癌细胞区别于正常细胞再敏感了。这也是癌细胞区别于正常细胞的一个重要指标。的一个重要指标。细胞骨架的变化细胞骨架的变化 正常细胞的细胞质中有高度组织化正常细胞的细胞质中有高度组织化的细胞骨架网络结果，而癌细胞中的细的细胞骨架网络结果，而癌细胞中的细胞骨架不仅少而且杂乱无章胞骨架不仅少而且杂乱无章 2 2、生理特征、生理特征细胞周期失控细胞周期失控迁移性迁移性接触抑制丧失接触抑制丧失定着依赖性丧失定着依赖性丧失去分化现象去分化现象对生长因子需要量降低对生长因子需要量降低代谢旺盛代谢旺盛线粒体功能障碍线粒体功能障碍可移植性可移植性 对生长因子的依赖性对生长因子的依赖性 体外培养的正常细胞通常对血清有依体外培养的正常细胞通常对血清有依赖性，即在培养基中补充一定浓度的血赖性，即在培养基中补充一定浓度的血清，而血清的作用是提供生长因子，如清，而血清的作用是提供生长因子，如表皮生长因子、胰岛素等。而癌细胞由表皮生长因子、胰岛素等。而癌细胞由于它的生长周期已不受信号的控制，所于它的生长周期已不受信号的控制，所以对血清就失去依赖性以对血清就失去依赖性 无论是活体内的癌细胞还是体外培养无论是活体内的癌细胞还是体外培养的癌细胞，它们最重要的特性是失去了的癌细胞，它们最重要的特性是失去了生长的控制。生长的控制。去分化现象去分化现象 已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达已知肿瘤细胞中表达的胎儿同功酶达2020余余种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所种。胎儿甲种球蛋白（甲胎蛋白）是胎儿所特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝特有的。但在肝癌细胞中表达，因此可做肝癌早期检定的标志特征。癌早期检定的标志特征。细胞表面变化细胞表面变化 肿瘤细胞的表面常常出现一些变化，肿瘤细胞的表面常常出现一些变化，包括增加了一些新合成的特殊成份、消失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。某些癌细胞能够合成了某些原有的成份。某些癌细胞能够合成一些新的表面蛋白，由于这些新出现的蛋一些新的表面蛋白，由于这些新出现的蛋白具有抗原性，所以常称为肿瘤相关抗原白具有抗原性，所以常称为肿瘤相关抗原（tumor-associated antigenstumor-associated antigens）。）。癌细胞表面另一种重要的变化是癌细胞表面另一种重要的变化是间隙连间隙连接减少，接减少，如将荧光染料注入正常的细胞后，如将荧光染料注入正常的细胞后，染料很快向周围细胞扩散，但是将荧光染染料很快向周围细胞扩散，但是将荧光染料注入癌细胞，则只停留在被注射的细胞料注入癌细胞，则只停留在被注射的细胞内，这一实验说明癌细胞之间的通讯连接内，这一实验说明癌细胞之间的通讯连接有了缺陷。有了缺陷。代谢变化代谢变化 代谢旺盛，肿瘤组织的代谢旺盛，肿瘤组织的DNADNA和和RNARNA聚合聚合酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明酶活性均高于正常组织，核酸分解过程明显降低，显降低，DNADNA和和RNARNA的含量均明显增高。的含量均明显增高。蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成蛋白质合成及分解代谢都增强，但合成代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织代谢超过分解代谢，甚至可夺取正常组织的蛋白质分解产物，结果可使机体处于严的蛋白质分解产物，结果可使机体处于严重消耗的恶病质（重消耗的恶病质（cachexiacachexia）状态。）状态。蛋白质合成的变化蛋白质合成的变化 一些恶性肿瘤常常会合成和分泌一些一些恶性肿瘤常常会合成和分泌一些蛋白酶。分泌的蛋白酶能够降解细胞的某蛋白酶。分泌的蛋白酶能够降解细胞的某些表面结构，降低了细胞粘着。正因为癌些表面结构，降低了细胞粘着。正因为癌细胞失去了粘着特性，使得癌细胞具有在细胞失去了粘着特性，使得癌细胞具有在体内转移的能力。体内转移的能力。线粒体功能障碍线粒体功能障碍 即使在氧供应充分的条件下也主要即使在氧供应充分的条件下也主要是糖酵解途径获取能量。是糖酵解途径获取能量。可移植性可移植性 正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反正常细胞移植到宿主体内后，由于免疫反应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细胞应而被排斥，多不易存活。但是肿瘤细胞具有可移植性，如人的肿瘤细胞可移植到具有可移植性，如人的肿瘤细胞可移植到鼠类体内，形成移植瘤。鼠类体内，形成移植瘤。3 3、体外培养的癌细胞生长特性、体外培养的癌细胞生长特性 正常细胞在体外培养时，细胞通过分裂正常细胞在体外培养时，细胞通过分裂增殖并铺满培养器皿的表面形成单层增殖并铺满培养器皿的表面形成单层(monolayer)(monolayer)后即停止分裂，这种现象称作后即停止分裂，这种现象称作接触抑制接触抑制(contact inhibition)(contact inhibition)。在相同条。在相同条件下培养的恶性细胞件下培养的恶性细胞(malignant cells)(malignant cells)对对密度依赖性生长抑制失去敏感性，因而不会密度依赖性生长抑制失去敏感性，因而不会在形成单层时停止生长，而是相互堆积形成在形成单层时停止生长，而是相互堆积形成多层生长的聚集体多层生长的聚集体 定着依赖性丧失。定着依赖性丧失。正常真核细胞，除成熟血细胞外，大正常真核细胞，除成熟血细胞外，大多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑多须粘附于特定的细胞外基质上才能抑制凋亡而存活，称为定着依赖性制凋亡而存活，称为定着依赖性（anchorage dependenceanchorage dependence）肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼肿瘤细胞失去定着依赖性，可以在琼脂、甲基纤维素等支撑物上生长。脂、甲基纤维素等支撑物上生长。4 4、癌细胞、癌细胞转移转移(metastasis)(metastasis)恶性肿瘤细胞能够突破其所在环境的恶性肿瘤细胞能够突破其所在环境的束缚，进入淋巴管或血管在体内转移，束缚，进入淋巴管或血管在体内转移，在新的部位产生致死性的二级肿瘤在新的部位产生致死性的二级肿瘤 在肿瘤组织中只有极少数的肿瘤细胞能在肿瘤组织中只有极少数的肿瘤细胞能够进行转移：够进行转移：肿瘤细胞侵袭周围的组织和血管肿瘤细胞侵袭周围的组织和血管肿瘤细胞经由循环系统进行转移肿瘤细胞经由循环系统进行转移在新的部位生长形成肿瘤。在新的部位生长形成肿瘤。Metastasis.恶性肿瘤的形成涉及多个基因的改变恶性肿瘤的形成涉及多个基因的改变 抑癌基因抑癌基因与原与原癌基因癌基因 在在正正常常的的二二倍倍体体细细胞胞中中，每每一一种种抑抑癌癌基基因因都都有有两两个个拷拷贝贝，只只有有当当两两个个拷拷贝贝都都丢丢失失了了或或两两个个拷拷贝贝都都失失活活了了才才会会使使细细胞胞失失去去增增殖殖的的控控制制，只只要要有有一一个个拷拷贝贝是是正正常常的的，就就能能够够正正常常调调节节细细胞胞的的周周期期。原原癌癌基基因因编编码码的的蛋蛋白白使使细细胞胞生生长长不不受受控控制制，并并促促进进细细胞胞癌癌变变。大大多多数数癌癌基基因因都都是是由由与与细细胞胞生生长长和和分分裂裂有有关关的的正正常常基基因因(原原癌癌基基因因)突变而来。突变而来。原癌基因转变为癌基因原癌基因转变为癌基因肿瘤的起源与演进肿瘤的起源与演进对肿瘤的起源有两种见解对肿瘤的起源有两种见解认为来源于去分化的体细胞认为来源于去分化的体细胞认为来源于干细胞认为来源于干细胞 肿瘤的形成涉及多个基因的突变，因而肿瘤的形成涉及多个基因的突变，因而是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿瘤细胞的异质性，其中少量的细胞具有很瘤细胞的异质性，其中少量的细胞具有很强的增值能力，被称为强的增值能力，被称为肿瘤干细胞肿瘤干细胞（tumor stem celltumor stem cell）。）。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢