第一節(jié)細胞分化細胞分化的基本概念影響細胞分化的因素第一頁，共56頁。一.細胞分化的基本概念細胞分化(celldifferentiation)：在個體發(fā)育中，由一種相同的細胞類型經(jīng)過細胞分裂逐漸產(chǎn)生在形態(tài)、結構和功能上具有穩(wěn)定性差異的不同細胞類群的過程。細胞分化細胞類型1細胞類型2細胞類型3……永生細胞（癌癥）去分化增殖細胞分化是個體正常行使功能的基礎第二頁，共56頁。雞不同細胞中基因表達的檢測結果

細胞類型基因細胞總ＤＮＡ（ｓｏｕｔｈｅｒｎ雜交）細胞總ＲＮＡ（ｎｏｒｔｈｅｒｎ雜交）輸卵管細胞成紅細胞胰島細胞輸卵管細胞成紅細胞胰島細胞卵清蛋白基因

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-β－珠蛋白基因

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-胰島素基因

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+分化的細胞雖然結構功能不同，但遺傳信息相同。(一)細胞分化是基因選擇性表達的結果不同類型的細胞在發(fā)育過程中表達一套特異的基因，并且表達產(chǎn)物決定細胞的形態(tài)結構和功能。

第三頁，共56頁。（二）組織特異性基因與管家基因持家基因(house-keepinggenes)：又稱管家基因，是指所有細胞中均要表達的一類基因，其產(chǎn)物是對維持細胞基本生命活動所必需的。如微管蛋白基因、糖酵解酶系基因與核糖體蛋白基因等。始終保持著低水平的甲基化并且一直處于活性轉錄狀態(tài)。第四頁，共56頁。組織特異性基因：（tissue-specificgenes），或稱奢侈基因（luxurygenes），是指不同的細胞類型進行特異性表達的基因，其產(chǎn)物賦予各種類型細胞特異的的形態(tài)結構特征與特異的生理功能。如卵清蛋白基因、上皮細胞的角質蛋白基因和胰島素基因等。調節(jié)基因:（regulatorygene）少量，組合調控（激活、阻遏）細胞分化實質：組織特異性基因在時間與空間上的差異表達。第五頁，共56頁。（三）組合調控引發(fā)組織特異性基因的表達多種調控蛋白共同調控完成分化調控蛋白n

調控組合理論上啟動分化的細胞類型2n主導基因（起決定作用的1-2種）+其他調控基因

↓一種類型細胞分化↓啟動誘導分化更多的細胞類型↓器官形成第六頁，共56頁。MyoD可使來自皮膚結締組織的成纖維細胞表現(xiàn)出骨骼肌細胞的特征。組合調控，可將一種類型的細胞轉化成另一種類型的細胞，或誘發(fā)出整個器官的形成。例如在果蠅眼部器官的發(fā)育中，關鍵性的調控蛋白Ey，可誘導腿中形成眼。第七頁，共56頁。（四）單細胞有機體的細胞分化單細胞生物也存在細胞分化。較簡單，可作為研究材料單細胞生物：為適應不同的生活環(huán)境。多細胞生物：構建執(zhí)行不同功能的組織與器官，更加復雜。第八頁，共56頁。（五）轉分化與再生1、轉分化一種類型的分化細胞轉變成另一種類型的分化細胞的現(xiàn)象。如：水母，其橫紋肌細胞可轉變成神經(jīng)細胞。過程：去分化和再分化去分化：指分化細胞失去其特有的結構和功能變成具有未分化細胞特征的過程。例植物愈傷組織，動物細胞核必須在卵細胞質中去分化重編程。第九頁，共56頁。再生(Regeneration)再生（Regeneration）：指生物體缺失一部分后發(fā)生重建的過程，廣義的再生可包括分子水平、細胞水平、組織與器官水平及整體水平的再生。如：水螅，從中部切斷后能再生完整軀體；壁虎，尾巴斷后能重新長出。不同生物再生能力規(guī)律：植物＞低等動物＞低齡高等動物＞高齡高等動物第十頁，共56頁。二、影響細胞分化的因素(一)細胞的全能性與干細胞1、全能性、多能性和單能性第十一頁，共56頁。正常生物體內的細胞依據(jù)分化能力分為四種類型：全能細胞：受精卵多能細胞：骨髓中的多功能造血干細胞（紅細胞、血小板、巨噬細胞）專能細胞：精原細胞、卵原細胞終末細胞：不能再分化的細胞例：神經(jīng)細胞、肌肉細胞高等動物細胞隨胚胎發(fā)育，先失去全能性→多能性→單能性→終末分化。第十二頁，共56頁。干細胞：干細胞(stemcells,SC)是一類具有自我復制能力(self-renewing)的多潛能細胞，在一定條件下，它可以分化成多種功能細胞。是一種未充分分化，尚不成熟的細胞，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能，醫(yī)學界稱為“萬用細胞”。

應用：細胞治療、再生醫(yī)學（組織器官移植）根據(jù)干細胞所處的發(fā)育階段分為胚胎干細胞(embryonicstemcell，ES細胞)和成體干細胞(somaticstemcell)。胚胎干細胞(ESC)：從胚胎內細胞團或原始生殖細胞篩選分離出的具有多能性或全能性的細胞。第十三頁，共56頁。根據(jù)干細胞的發(fā)育潛能分為三類：全能干細胞(totipotentstemcell,TSC)--ES細胞多能干細胞（pluripotentstemcell）--成體干細胞例：骨髓中造血干細胞單能干細胞（unipotentstemcell第十四頁，共56頁。干細胞①終生保持未分化或低分化特征；②在機體的中的數(shù)目、位置相對恒定；③具有自我更新能力；④能無限制的分裂增殖；⑤具有多向分化潛能；⑥分裂的慢周期性，絕大多數(shù)干細胞處于G0期；⑦通過兩種方式分裂，對稱分裂和不對稱分裂。

第十五頁，共56頁。(二)影響細胞分化的因素1、胞外信號分子對細胞分化的影響(1)細胞旁分泌早期胚胎發(fā)育過程中，一部分細胞會影響周圍細胞使其向一定方向分化，這種作用稱為胚胎誘導。通過細胞旁分泌產(chǎn)生的信號分子旁泌素來實現(xiàn)的。第十六頁，共56頁。(2)激素調節(jié)動植物體內都有激素，植物激素有生長激素、赤霉素、細胞分裂素；動物激素，如甲狀腺素，腎上腺素和5-羥色胺等等。性激素對性分化的影響。蛙的變態(tài)，必須要有激素的參與。昆蟲的保幼激素和脫皮激素。第十七頁，共56頁。(3)胞外基質調節(jié)細胞外基質對干細胞的增殖和分化具有誘導作用。干細胞：IV型膠原和層粘連蛋白——上皮細胞；

I型膠原和纖粘連蛋白——纖維細胞；

II型膠原及軟骨粘連蛋白——軟骨細胞。在發(fā)育與創(chuàng)傷組織中，透明質酸合成旺盛。第十八頁，共56頁。2、細胞記憶與決定細胞決定：在發(fā)育過程中，細胞在出現(xiàn)可識別的形態(tài)、結構和功能差異之前，其分化方向已由內外因素確定的現(xiàn)象。例果蠅成蟲盤連續(xù)移植1800代仍有記憶。細胞的決定與細胞的記憶有關，而細胞記憶可能通過二種方式實現(xiàn)：正反饋途徑信號活化轉錄調節(jié)因子

染色質結構變化信息傳遞到子代。第十九頁，共56頁。3、受精卵細胞質分配不均卵母細胞多數(shù)mRNA與蛋白質結合失活成為隱蔽mRNA（決定子），在胞質中不均勻分布，不被核糖體識別。受精卵（記憶開始）胞質重新定位，少數(shù)mRNA激活，合成早期胚胎發(fā)育所需蛋白。子細胞（隱蔽mRNA不均一分配到不同子細胞）例：果蠅卵后端存在決定生殖細胞分化的決定子。信號分子相互影響，細胞間互作原始信息修飾組合分化第二十頁，共56頁。卵細胞中的決定子上圖：受精卵細胞的不均一性和不均等卵裂。決定子一般認為是隱蔽mRNA。下圖：細胞分裂后環(huán)境的影響也可影響細胞性質。第二十一頁，共56頁。4、細胞間的相互作用與位置效應胚胎學研究中，把細胞間的相互作用對細胞分化與器官構建的影響，稱為胚胎誘導。位置效應：①細胞核內DNA提供的位置信息；②細胞胞質成分提供的位置信息；③細胞所在空間提供的位置信息；④細胞能感知的外部來源的位置信息等。第二十二頁，共56頁。5、環(huán)境對性別決定的影響環(huán)境對性別決定起著重要作用。溫度對卵生動物孵化時性別的影響。這些影響因素又都是通過細胞自身的遺傳機構發(fā)揮作用的。蜥蜴：低溫（２４℃）發(fā)育為雌性，高溫（３２℃）發(fā)育為雄性。蝸牛：個體間位置關系決定性別發(fā)育。群體中，位于下方的個體發(fā)育為雌性，上方的個體發(fā)育為雄性。第二十三頁，共56頁。6、染色質變換與基因重排主要包括：染色體丟失；缺失；斷裂重排；DNA的甲基化與異染色質化。第二十四頁，共56頁。三、細胞分化與胚胎發(fā)育有限的基因如何選擇性的進行時空的差異表達？Hoxgenes－在果蠅體節(jié)發(fā)育中起關鍵作用的基因群，其基因成員都含有一段高度保守的同源框序列，故稱為同源異型基因。Hoxgenes按胚胎發(fā)育過程中活化時序依次排列。同源異型結構域編碼60aa，與特異DNA片段中大溝互作啟動基因表達。第二十五頁，共56頁。第二節(jié)癌細胞腫瘤細胞（tumorcell）：在致瘤因素作用下，基因發(fā)生了改變，細胞分裂調節(jié)失控而無限增殖的細胞。良性腫瘤：生長速度緩慢，和周圍的組織邊界清晰。惡性腫瘤（癌癥）：生長速度快，具有轉移能力。腫瘤組織由實質和間質兩部分組成，實質是腫瘤細胞，間質由結締組織和血管組成。第二十六頁，共56頁。良性腫瘤（benign）和惡性腫瘤（malignant）第二十七頁，共56頁。體細胞DNA病理變化引起的典型的老年性疾病。惡性腫瘤細胞又稱癌細胞，它是具有轉移能力的腫瘤細胞。研究證明癌癥是由于體細胞DNA突變引起的。增殖失控第二十八頁，共56頁。第二節(jié)癌細胞一、癌細胞的基本特征

(一)癌細胞的形態(tài)特征

(二)癌細胞的生理特征二、腫瘤的形成

(一)腫瘤形成的內因

(二)腫瘤形成的外因三、腫瘤的發(fā)生是基因突變逐漸積累的結果第二十九頁，共56頁。一、癌細胞的基本特征(一)癌細胞的形態(tài)特征癌細胞大小形態(tài)不一。核形態(tài)不一，并可出現(xiàn)巨核、雙核或多核現(xiàn)象。核內染色體呈非整倍態(tài)。線粒體表現(xiàn)為不同的多型性、腫脹、增生。細胞骨架紊亂，某些成分減少，骨架組裝不正常。細胞表面特征改變，產(chǎn)生腫瘤相關抗原。第三十頁，共56頁。一、癌細胞的基本特征(二)癌細胞的生理特征1、細胞生長與分裂失去控制在正常機體中細胞或處于生長與分裂狀態(tài)，或處于靜止狀態(tài)，執(zhí)行其特定的生理功能。癌細胞的細胞周期失控，不受正常生長調控系統(tǒng)的控制，能持續(xù)的分裂與增殖，結果破壞了正常組織的結構與功能。

第三十一頁，共56頁。一、癌細胞的基本特征(二)癌細胞的生理特征2、具有浸潤性和擴散性惡性腫瘤細胞的細胞間粘著性下降，具有浸潤性和擴散性，易于浸潤周圍健康組織。癌細胞間的粘著性下降，失去了與細胞間和細胞外基質間的聯(lián)結。在分化程度上癌細胞低于良性腫瘤細胞，且失去了許多原組織細胞的結構和功能。第三十二頁，共56頁。第三十三頁，共56頁。一、癌細胞的基本特征(二)癌細胞的生理特征3、細胞間相互作用改變移植過程中，癌細胞可產(chǎn)生一些水解酶類和膜蛋白受體，這些成分有助于癌細胞與別處細胞粘著生長，并有效逃避自然殺傷細胞的識別與攻擊。

第三十四頁，共56頁。一、癌細胞的基本特征(二)癌細胞的生理特征4、mRNA轉錄譜系、蛋白表達譜系或蛋白活性改變癌細胞的代謝旺盛。癌細胞發(fā)生mRNA轉錄譜系的改變的幾率不高。癌細胞常會表達一些胚胎蛋白。例：胚胎甲球蛋白可作為肝癌早期檢測的標志特征。蛋白質合成及分解都增強，但合成代謝超過分解代謝。第三十五頁，共56頁。一、癌細胞的基本特征(二)癌細胞的生理特征5、體外培養(yǎng)的惡性轉化細胞的特征①同癌細胞一樣具有無限增殖的潛能；②在體外培養(yǎng)時貼壁性下降：③失去接觸抑制(contactinhibition)④培養(yǎng)時對血清依賴性降低⑤可移植性第三十六頁，共56頁。腫瘤細胞失去接觸抑制現(xiàn)象第三十七頁，共56頁。二、腫瘤的形成腫瘤形成包括：始發(fā)突變是指細胞在致癌物的作用下發(fā)生了基因突變。潛伏是突變發(fā)生后如果沒有適當?shù)沫h(huán)境不會發(fā)展為腫瘤。促癌是指在促癌劑作用下開始增殖的過程。演進是指腫瘤在生長過程中越來越變得具有侵襲力的過程，是不可逆的。第三十八頁，共56頁。二、腫瘤的形成(一)腫瘤形成的內因

1、原癌基因原癌基因：細胞內與細胞增殖相關的基因，是維持機體正常生命活動所必須的，在進化上高等保守。原癌基因的產(chǎn)物主要包括：生長因子、生長因子受體、蛋白激酶及其它信號轉導組分、細胞周期蛋白、細胞凋亡調控因子、轉錄因子。第三十九頁，共56頁。原癌基因產(chǎn)物：生長因子生長因子受體信號轉導組分細胞周期蛋白細胞凋亡調節(jié)蛋白轉錄因子第四十頁，共56頁。(一)腫瘤形成的內因1、原癌基因

1966年Rous因發(fā)現(xiàn)雞肉瘤的病原體——RSV，獲諾貝爾獎。1970年Temin和Batimore證實RSV是反轉錄病毒，獲1975年諾貝爾獎。1970sVarmus和Bishop發(fā)現(xiàn)RSV中的致瘤基因是src。c-src：正常細胞中的癌基因；有內含子。編碼一種與細胞分裂調控相關的蛋白激酶。v-src：病毒中的癌基因堿基序列突變（顯性，1個拷貝突變即可）→細胞分裂調控相關的蛋白激酶超活化或失控→不分化→腫瘤第四十一頁，共56頁。原癌基因功能相關腫瘤sis生長因子Erwing網(wǎng)瘤erb-B受體酪氨酸激酶，EGF受體星形細胞瘤、乳腺癌、卵巢癌、肺癌、胃癌fms受體酪氨酸激酶，CSF-1受體髓性白血病rasG-蛋白肺癌、結腸癌、膀胱癌、直腸癌src非受體酪氨酸激酶魯斯氏肉瘤Abl-1非受體酪氨酸激酶慢性髓性白血病rafMAPKKK，絲氨酸/蘇氨酸激酶腮腺腫瘤vav信號轉導連接蛋白白血病myc轉錄因子Burkitt淋巴瘤、肺癌、早幼粒白血病myb轉錄因子結腸癌fos轉錄因子骨肉瘤jun轉錄因子

erb-A轉錄因子急性非淋巴細胞白血病bcl-1cyclinD1B細胞淋巴瘤第四十二頁，共56頁。(一)腫瘤形成的內因2、抑癌基因①轉錄調節(jié)因子；②負調控轉錄因子；③周期蛋白依賴性激酶抑制因子(CKI)；④信號通路的抑制因子；⑤DNA修復因子;⑥與發(fā)育和干細胞增殖相關的信號途徑組分等。隱性，兩個拷貝均失活才引起細胞增殖失控。第四十三頁，共56頁。抑癌基因功能相關腫瘤Rb轉錄調節(jié)因子RB、成骨肉瘤、胃癌、SCLC、乳癌、結腸癌p53轉錄調節(jié)因子星狀細胞瘤、膠質母細胞瘤、結腸癌、乳癌、成骨肉瘤、SCLC、胃癌、磷狀細胞肺癌WT負調控轉錄因子WT、橫紋肌肉瘤、肺癌、膀胱癌、乳癌、肝母細胞瘤NF-1GAP，rasGTP酶激活因子神經(jīng)纖維瘤、嗜鉻細胞瘤、雪旺氏細胞瘤、神經(jīng)纖維瘤DCC細胞粘附分子直腸癌、胃癌p21CDK抑制因子前列腺癌p15CDK4、CDK6抑制因子成膠質細胞瘤BRCA1DNA修復因子，與RAD51作用乳腺癌、卵巢癌BRCA2DNA修復因子，與RAD51作用乳腺癌、胰腺癌PTEN磷酯酶成膠質細胞瘤APCWNT信號轉導組分結腸腺瘤性息肉，結/直腸癌第四十四頁，共56頁。(一)腫瘤形成的內因(3)一些抑癌基因APC基因。定位于染色體5q21-22，屬于Wnt信號途徑的負調控因子，可與b-catenin連接，促進其降解。DCC基因，結直腸癌缺失基因。該基因失活，可導致細胞的生物學行為，DCC基因在胃癌中的缺失率為40%~60%左右。第四十五頁，共56頁。(一)腫瘤形成的內因3、原癌基因的激活原癌基因的激活和抑癌基因的功能喪失導致惡性腫瘤的發(fā)生。即基因本身或其調控區(qū)發(fā)生了變異，導致基因的過表達，或產(chǎn)物蛋白活性增強，使細胞過度增殖，形成腫瘤。第四十六頁，共56頁。(一)腫瘤形成的內因3、原癌基因的激活(5)原癌基因的低甲基化致癌物質的作用下，使原癌基因的甲基化程度降低而導致癌癥，這是因為致癌物質降低甲基化酶的活性。第四十七頁，共56頁。(二)腫瘤形成的外因致癌物分為：化學、生物和物理三類。根據(jù)在致癌過程中的作用，又可分為；啟動劑：能DNA變異。促進劑：本身不誘發(fā)腫瘤，但有促進作用。如糖精、苯巴比妥。完全致癌物：兼具啟動和促進兩種作用。第四十八頁，共56頁。(二)腫瘤形成的外因1、化學致癌物①亞硝胺類，引起消化系統(tǒng)腫瘤；②多環(huán)芳香烴類，如苯并芘。③芳香胺類，乙萘胺、誘發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥；④烷化劑類，芥子氣、環(huán)磷酰胺；⑤氨基偶氮類，奶油黃，可引起肝癌；⑥堿基類似物，如5-溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；⑦氯乙烯，與塑料工人的肝血管肉瘤有關。⑧元素，如鉻、鎳、砷。第四十九頁，共56頁。1、化學致癌物化學致癌物的作用機理：可與DNA、RNA、蛋白質等生物大分子中的親核基團發(fā)生作用，引起堿基顛換、缺失，DNA交聯(lián)、斷裂，染色體畸