1、幹細胞與生殖細胞的區別?
干( gàn) 細胞(stem cell)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。根據幹細胞所處的發育階段分為胚胎幹細胞(embryonic stem cell,ES細胞)和成體幹細胞(somatic stem cell)。根據幹細胞的發育潛能分為三類:全能幹細胞(totipotent stem cell,TSC)、多能幹細胞(pluripotent stem cell)和單能幹細胞(unipotent stem cell)(專能幹細胞)。幹細胞(Stem Cell)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,醫學界稱為"萬用細胞"。
2013年12月1日,美國哥倫比亞大學醫學研究中心的科學家首次成功地將人體幹細胞轉化成了功能性的肺細胞和呼吸道細胞。
2014年4月,愛爾蘭首個可用於人體的幹細胞製造中心獲得愛爾蘭葯品管理局的許可,在愛爾蘭國立戈爾韋大學成立。
干(四聲)細胞即為起源細胞。簡單來講,它是一類具有多向分化潛能和自我復制能力的原始的未分化細胞,是形成哺乳類動物的各組織器官的原始細胞。幹細胞在形態上具有共性,通常呈圓形或橢圓形,細胞體積小,核相對較大,細胞核多為常染色質,具有較高的端粒酶活性。幹細胞可分為胚胎幹細胞和成體幹細胞。
胚胎幹細胞(Embryonic stem cell)的發育等級較高,是全能幹細胞(Totipotent stem cell)
幹細胞(1張),而成體幹細胞的發育等級較低,是多能幹細胞或單能幹細胞。據文獻報導幹細胞是一類具有自我更新和分化潛能並保持未分化狀態的細胞。它包括胚胎幹細胞和成體幹細胞。幹細胞的發育受多種內在機制和微環境因素的影響。目前人類胚胎幹細胞已可成功地在體外培養。最新研究發現,成體幹細胞可以橫向分化為其他類型的細胞和組織,為幹細胞的廣泛應用提供了基礎。
在胚胎的發生發育中,單個受精卵可以分裂發育為多細胞的組織或器官。在成年動物中,正常的生理代謝或病理損傷也會引起組織或器官的修復再生。胚胎的分化形成和成體組織的再生是幹細胞進一步分化的結果。胚胎幹細胞是全能的,具有分化為幾乎全部組織和器官的能力。而成體組織或器官內的幹細胞一般認為具有組織特異性,只能分化成特定的細胞或組織。
然而,這個觀點目前受到了挑戰。
最新的研究表明,組織特異性幹細胞同樣具有分化成其他細胞或組織的潛能,這為幹細胞的應用開創了更廣泛的空間。
幹細胞具有自我更新復制的能力(Self-renewing),能夠產生高度分化的功能細胞。
按分化潛能:全能幹細胞,多能幹細胞,單能幹細胞。
按發育狀態:胚胎幹細胞,成體幹細胞。
全能幹細胞:具有形成完整個體的分化潛能,如胚胎幹細胞(ES細胞)。
多能幹細胞:具有分化出多種細胞組織的潛能,如造血幹細胞、神經細胞。
單能幹細胞:只能向一種或兩種密切相關的細胞類型分化,如上皮組織基底層的幹細胞,肌肉中的成肌細胞。
胚胎幹細胞:ES細胞是一種高度未分化細胞。它具有發育的全能性,能分化出成體動物的所有組織和器官,包括生殖細胞。研究和利用ES細胞是當前生物工程領域的核心問題之一,在未來幾年,ES細胞移植和其它先進生物技術的聯合應用很可能在移植醫學領域引發革命性進步。
成體幹細胞:成年動物的許多組織和器官,比如表皮和造血系統,具有修復和再生的能力。成體幹細胞在其中起著關鍵的作用。在特定條件下,成體幹細胞或者產生新的幹細胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能細胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡。
造血幹細胞:造血幹細胞是體內各種血細胞的唯一來源,它主要存在於骨髓、外周血、臍帶血中。造血幹細胞的移植是治療血液系統疾病、先天性遺傳疾病以及多發性轉移性腫瘤疾病的最有效方法。與骨髓移植和外周血幹細胞移植相比,臍血幹細胞移植的長處在於無來源的限制,對HLA配型要求不高,不易受病毒或腫瘤的污染。
神經幹細胞:神經幹細胞的研究尚處初級階段。理論上講,任何一種中樞神經疾病都可歸結為神經幹細胞功能的紊亂。給帕金森氏綜合症患者的腦內移植含有多巴胺生成細胞的神經細胞,可治癒部分患者的症狀。
周邊血幹細胞:骨髓中存有人體內最主要造血幹細胞的來源,而周邊血幹細胞則是指藉由施打白細胞生長激素(G-CSF),將骨髓中的幹細胞驅動至血液中,再經由血液分離機收集取得之幹細胞.由於與骨髓幹細胞極為相近,現已逐漸取代需要全身麻醉的骨髓抽取手術.
脂肪幹細胞:以往人們因塑身而抽出的脂肪,大部分都當廢棄物丟掉,現經由醫學專家研究證,脂肪中含有大量的間質幹細胞,間質幹細胞具有體外增生及多重分化的潛力,能運用於組織與器官的再生與修復.
骨髓間充質幹細胞(mesenchymal stem cells,MSC):是幹細胞家族的重要成員,來源於發育早期的中胚層和外胚層.MSC最初在骨髓中發現,因其具有多向分化潛能、造血支持和促進幹細胞植入、免疫調控和自我復制等特點而日益受到人們的關注.如間充質幹細胞在體內或體外特定的誘導條件下,可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經、肝、心肌、內皮等多種組織細胞,連續傳代培養和冷凍保存後仍具有多向分化潛能,可作為理想的種子細胞用於衰老和病變引起的組織器官損傷修復.骨髓間充質幹細胞由於其來源廣泛,易於分離培養,並且具有較強的分化潛能和可自體移植等優點,越來越受到學者們的青睞,被認為是不久即將被引入臨床治療的最優幹細胞.[3]
胚胎幹細胞的分化性
胚胎幹細胞具有萬能分化性(pluripotency)功能,特點是可以細胞分化(Cellular differentiation)成多種組織的能力,但無法獨自發育成一個個體。它可以差轉成為外胚層、中胚層及內胚層三種胚層的成員,然後再差轉成為人體的220多種細胞種類。
萬能分化性是胚胎幹細胞與在成年人體內可找到的多功能幹細胞的主要分別:多功能幹細胞只能差轉成為某幾種特定的細胞種類。在無外界提供差轉的刺激之下(即可在實驗環境下生長),胚胎幹細胞在經過多重細胞分裂之後,仍然能保有萬能分化性。成人幹細胞能否保有萬能分化性,直到現在仍然有爭議。不過,有研究已示範了萬能幹細胞可以從成纖維細胞集叢產生出來。
胚胎幹細胞
胚胎幹細胞(Embryonic Stem cell,ES細胞)。
胚胎幹細胞當受精卵分裂發育成囊胚時,內層細胞團(Inner Cell Mass)的細胞即為胚胎幹細胞。胚胎幹細胞具有全能性,可以自我更新並具有分化為體內所有組織的能力。早在1970年Martin Evans已從小鼠中分離出胚胎幹細胞並在體外進行培養。而人的胚胎幹細胞的體外培養直到最近才獲得成功。
進一步說,胚胎幹細胞(ES細胞)是一種高度未分化細胞。它具有發育的全能性,能分化出成體動物的所有組織和器官,包括生殖細胞。研究和利用ES細胞是當前生物工程領域的核心問題之一。ES細胞的研究可追溯到上世紀五十年代,由於畸胎瘤幹細胞(EC細胞)的發現開始了ES細胞的生物學研究歷程。
目前許多研究工作都是以小鼠ES細胞為研究對象展開的,如:德美醫學小組在去年成功的向試驗鼠體內移植了由ES細胞培養出的神經膠質細胞。此後,密蘇里的研究人員通過鼠胚細胞移植技術,使癱瘓的貓恢復了部分肢體活動能力。隨著ES細胞的研究日益深入,生命科學家對人類ES細胞的了解邁入了一個新的階段。在98年末,兩個研究小組成功的培養出人類ES細胞,保持了ES細胞分化為各種體細胞的全能性。這樣就使科學家利用人類ES細胞治療各種疾病成為可能。然而,人類ES 細胞的研究工作引起了全世界范圍內的很大爭議,出於社會倫理學方面的原因,有些國家甚至明令禁止進行人類ES細胞研究。無論從基礎研究角度來講還是從臨床應用方面來看,人類ES細胞帶給人類的益處遠遠大於在倫理方面可能造成的負面影響,因此要求展開人類ES細胞研究的呼聲也一浪高似一浪。
成體幹細胞
成年動物的許多組織和器官,比如表皮和造血系統,具有修復和再生的能力。成體幹細胞在其中起著關鍵的作用。在特定條件下,成體幹細胞或者產生新的幹細胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能細胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡。過去認為成體幹細胞主要包括上皮幹細胞和造血幹細胞。最近研究表明,以往認為不能再生的神經組織仍然包含神經幹細胞,說明成體幹細胞普遍存在,問題是如何尋找和分離各種組織特異性幹細胞。成體幹細胞經常位於特定的微環境中。微環境中的間質細胞能夠產生一系列生長因子或配體,與幹細胞相互作用,控制幹細胞的更新和分化。
造血幹細胞
造血幹細胞是體內各種血細胞的唯一來源,它主要存在於骨髓、外周血、臍帶血中、胎盤組織中。今年年初,協和醫大血液學研究所的龐文新又在肌肉組織中發現了具有造血潛能的幹細胞。造血幹細胞的移植是治療血液系統疾病、先天性遺傳疾病以及多發性和轉移性惡性腫瘤疾病的最有效方法。
在臨床治療中,造血幹細胞應用較早,在20世紀五十年代,臨床上就開始應用骨髓移植(BMT)方法來治療血液系統疾病。到八十年代末,外周血幹細胞移植(PBSCT)技術逐漸推廣開來,絕大多數為自體外周血幹細胞移植(APBSCT),在提高治療有效率和縮短療程方面優於常規治療,且效果令人滿意。與兩者相比,臍血幹細胞移植的長處在於無來源的限制,對HLA配型要求不高,不易受病毒或腫瘤的污染。
在今年初,東北地區首例臍血幹細胞移植成功,又為中國造血幹細胞移植技術注入新的活力。隨著臍血幹細胞移植技術的不斷完善,它可能會代替目前APBSCT的地位,為全世界更多的血液病及惡性腫瘤的患者帶來福音。
神經幹細胞
神經幹細胞關於神經幹細胞研究起步較晚,由於分離神經幹細胞所需的胎兒腦組織較難取材,加之胚胎細胞研究的爭議尚未平息,神經幹細胞的研究仍處於初級階段。理論上講,任何一種中樞神經系統疾病都可歸結為神經幹細胞功能的紊亂。腦和脊髓由於血腦屏障的存在使之在幹細胞移植到中樞神經系統後不會產生免疫排斥反應,如:給帕金森氏綜合症患者的腦內移植含有多巴胺生成細胞的神經幹細胞,可治癒部分患者症狀。除此之外,神經幹細胞的功能還可延伸到葯物檢測方面,對判斷葯物有效性、毒性有一定的作用。實際上,到目前為止,人們對幹細胞的了解仍存在許多盲區。2000年年初美國研究人員無意中發現在胰腺中存有幹細胞;加拿大研究人員在人、鼠、牛的視網膜中發現了始終處於「休眠狀態的幹細胞」;有些科學家證實骨髓幹細胞可發育成肝細胞,腦幹細胞可發育成血細胞。
隨著幹細胞研究領域向深度和廣度不斷擴展,人們對幹細胞的了解也將更加全面。21世紀是生命科學的時代,也是為人類的健康長壽創造世界奇跡的時代,幹細胞的應用將有廣闊前景。
肌肉幹細胞
成肌細胞(myoblasts)可發育分化為成肌細胞(myocytes),後者可互相融合成為多核的肌纖維,形成骨骼肌最基本的結構。
骨髓間充質幹細胞
骨髓間充質幹細胞(mesenchymal stem cells,MSC)是幹細胞家族的重要成員,來源於發育早期的中胚層和外胚層。MSC最初在骨髓中發現,因其具有多向分化潛能、造血支持和促進幹細胞植入、免疫調控和自我復制等特點而日益受到人們的關注。如間充質幹細胞在體內或體外特定的誘導條件下,可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經、肝、心肌、內皮等多種組織細胞,連續傳代培養和冷凍保存後仍具有多向分化潛能,可作為理想的種子細胞用於衰老和病變引起的組織器官損傷修復。骨髓間充質幹細胞由於其來源廣泛,易於分離培養,並且具有較強的分化潛能和可自體移植等優點,越來越受到學者們的青睞,被認為是不久即將被引入臨床治療的最優幹細胞。
骨髓間充質幹細胞具有如下的優點:
一.具有強大的增殖能力和多向分化潛能,在適宜的體內或體外環境下不僅可分化為造血細胞,還具有分化為肌細胞、肝細胞、成骨細胞、軟骨細胞、基質細胞等多種細胞的能力。
二.具有免疫調節功能,通過細胞間的相互作用及產生細胞因子抑制T細胞的增殖及其免疫反應 ,從而發揮免疫重建的功能。
三.具有來源方便,易於分離、培養、擴增和純化,多次傳代擴增後仍具有幹細胞特性,不存在免疫排斥的特性。
心臟幹細胞
以色列的科學家研究出了一種用幹細胞做成的心臟,這是由幹細胞的分裂形成的。
胎盤造血幹細胞
胎盤是胎兒和母親血液交換的場所,含有非常豐富的血液微循環。人在母親子宮內發育的階段,胎盤是首先形成的器官之一。胎盤中含有大量的早期幹細胞,包括數量豐富的造血幹細胞。這些幹細胞在胎盤中行使著造血的功能。小孩出生後剝離的胎盤內所含的造血幹細胞,可以分化形成各種血細胞(紅細胞、白細胞、血小板等)的祖宗,注射到體內可以發揮造血功能。
胎盤亞全能幹細胞
亞全能幹細胞自胚胎形成的第5到7天開始出現,能分化形成200多種人體組織器官細胞,但不能形成一個完整的人體。胎盤亞全能幹細胞是來源於新生兒胎盤組織的一族亞全能幹細胞,其在發育階段與胚胎幹細胞接近,具備分化形成三個胚層的組織細胞的能力,但不會形成畸胎瘤。
生殖細胞專指精細胞,卵細胞,精原細胞,卵原細胞等
生殖細胞
germ cell
多細胞生物體內能繁殖後代的細胞的總稱。包括從原始生殖細胞直到最終已分化的生殖細胞。物種主要依靠生殖細胞而延續和繁衍。
在單細胞生物群體中已有生殖細胞分化的跡象。如團藻在大多數小形營養細胞間出現了少數大的生殖細胞。
在個體發生中,生殖細胞在發育早期就被決定了。在一些動物中,其決定因子可以追溯到上一代卵細胞的卵質。例如果蠅卵的後部有一特殊的細胞質區域稱極質,其中富含RNA的小顆粒叫極顆粒。經過受精、卵裂,含有極顆粒的細胞稱極細胞,就是果蠅的原始生殖細胞。如果將原在後部的極質注射到卵的前部,可使預定發育為體細胞的細胞發育為生殖細胞。在哺乳動物胚胎中生殖細胞被決定後,需通過遷移到達生殖腺的部位並在那裡分化。
生殖細胞可以分成孢子和配子兩類。孢子是不需配合的生殖細胞,配子是需經配合成合子後方能發育的生殖細胞。
2、有關幹細胞
細胞簡介
英文名:CELL 在文章中簡稱C
細胞是由膜包圍著含有細胞核(或擬核)的原生質所組成, 是生物體的結構和功能的基本單位, 也是生命活動的基本單位。細胞能夠通過分裂而增殖,是生物體個體發育和系統發育的基礎。細胞或是獨立的作為生命單位, 或是多個細胞組成細胞群體或組織、或器官和機體;細胞還能夠進行分裂和繁殖;細胞是遺傳的基本單位,並具有遺傳的全能性。
除病毒外的所有生物,都由細胞構成。自然界中既有單細胞生物,也有多細胞生物。細胞是生物體基本的結構和功能單位。細胞是生物界中,不可缺的一部分。
細胞的結構
在光學顯微鏡下 觀察植物的細胞,可以看到它的結構分為下列四個部分
細胞壁
位於植物細胞的最外層,是一層透明的薄壁。它主要是由纖維素組成的,孔隙較大,物質分子可以自由透過。細胞壁對細胞起著支持和保護的作用。
細胞膜
細胞壁的內側緊貼著一層極薄的膜,叫做細胞膜。這層由蛋白質分子和脂類分子組成的薄膜,水和氧氣等小分子物質能夠自由通過,而某些離子和大分子物質則不能自由通過,因此,它除了起著保護細胞內部的作用以外,還具有控制物質進出細胞的作用:既不讓有用物質任意地滲出細胞,也不讓有害物質輕易地進入細胞。
細胞膜在光學顯微鏡下不易分辨。用電子顯微鏡觀察,可以知道細胞膜主要由蛋白質分子和脂類分子構成。在細胞膜的中間,是磷脂雙分子層,這是細胞膜的基本骨架。在磷脂雙分子層的外側和內側,有許多球形的蛋白質分子,它們以不同深度鑲嵌在磷脂分子層中,或者覆蓋在磷脂分子層的表面。這些磷脂分子和蛋白質分子大都是可以流動的,可以說,細胞膜具有一定的流動性。細胞膜的這種結構特點,對於它完成各種生理功能是非常重要的。
細胞質
細胞膜包著的黏稠透明的物質,叫做細胞質。在細胞質中還可看到一些帶折光性的顆粒,這些顆粒多數具有一定的結構和功能,類似生物體的各種器官,因此叫做細胞器。例如,在綠色植物的葉肉細胞中,能看到許多綠色的顆粒,這就是一種細胞器,叫做葉綠體。綠色植物的光合作用就是在葉綠體中進行的。在細胞質中,往往還能看到一個或幾個液泡,其中充滿著液體,叫做細胞液。在成熟的植物細胞中,液泡合並為一個中央液泡,其體積佔去整個細胞的大半。
細胞質不是凝固靜止的,而是緩緩地運動著的。在只具有一個中央液泡的細胞內,細胞質往往圍繞液泡循環流動,這樣便促進了細胞內物質的轉運,也加強了細胞器之間的相互聯系。細胞質運動是一種消耗能量的生命現象。細胞的生命活動越旺盛,細胞質流動越快,反之,則越慢。細胞死亡後,其細胞質的流動也就停止了。
除葉綠體外,植物細胞中還有一些細胞器,它們具有不同的結構,執行著不同的功能,共同完成細胞的生命活動。這些細胞器的結構需用電子顯微鏡觀察。在電鏡下觀察到的細胞結構稱為亞顯微結構。
線粒體
呈線狀、粒狀,故名。在線粒體上,有很多種與呼吸作用有關的顆粒,即多種呼吸酶。它是細胞進行呼吸作用的場所,通過呼吸作用,將有機物氧化分解,並釋放能量,供細胞的生命活動所需,所以有人稱線粒體為細胞的「發電站」或「動力工廠」。
葉綠體
葉綠體是綠色植物細胞中重要的細胞器,其主要功能是進行光合作用。葉綠體由雙層膜、類囊體和基質三部分構成。類囊體是一種扁平的小囊狀結構,在類囊體薄膜上,有進行光合作用必需的色素和酶。許多類囊體疊合而成基粒。基粒之間充滿著基質,其中含有與光合作用有關的酶。基質中還含有DNA。
內質網
內質網是細胞質中由膜構成的網狀管道系統廣泛的分布在細胞質基質內。它與細胞膜相通連,對細胞內蛋白質等物質的合成和運輸起著重要作用。
內質網有兩種:一種是表面光滑的;另一種是上面附著許多小顆粒狀的。內質網增大了細胞內的膜面積,膜上附著這許多酶,為細胞內各種化學反應的正常進行提供了有利條件。
高爾基體
高爾基體普遍存在於植物細胞和動物細胞中。一般認為,細胞中的高爾基體與細胞分泌物的形成有關,高爾基體本身沒有合成蛋白質的功能,但可以對蛋白質進行加工和轉運。植物細胞分裂時,高爾基體與細胞壁的形成有關。
核糖體
核糖體是橢球形的粒狀小體,有些附著在內質網膜的外表面,有些游離在細胞質基質中,是合成蛋白質的重要基地。
中心體
中心體存在於動物細胞和某些低等植物細胞中,因為它的位置靠近細胞核,所以叫中心體。每個中心體由兩個互相垂直排列的中心粒及其周圍的物質組成。 動物細胞的中心體與絲分裂有密切關系。
液泡
液泡是植物細胞中的泡狀結構。成熟的植物細胞中的液泡很大,可占整個細胞體積的90%。
液泡的表面有液泡膜。液泡內有細胞液,其中含有糖類、無機鹽、色素和蛋白質等物質,可以達到很高的濃度。因此,它對細胞內的環境起著調節作用,可以使細胞保持一定的滲透壓,保持膨脹的狀態。
溶酶體 溶酶體是細胞內具有單層膜囊狀結構的細胞器。其內含有很多種水解酶類,能夠分解很多物質。
細胞核 細胞質里含有一個近似球形的細胞核,是由更加黏稠的物質構成的。細胞核通常位於細胞的中央,成熟的植物細胞的細胞核,往往被中央液泡推擠到細胞的邊緣。細胞核中有一種物質,易被洋紅、蘇木精等鹼性染料染成深色,叫做染色質。生物體用於傳種接代的物質即遺傳物質,就在染色質上。當細胞進行有絲分裂時,染色質就變化成染色體。
多數細胞只有一個細胞核,有些細胞含有兩個或多個細胞核,如肌細胞、肝細胞等。細胞核可分為核膜、染色質、核液和核仁四部分。核膜與內質網相通連,染色質位於核膜與核仁之間。染色質主要由蛋白質和DNA組成。DNA是一種有機物大分子,又叫脫氧核糖核酸,是生物的遺傳物質。在有絲分裂時,染色體復制,DNA也隨之復制為兩份,平均分配到兩個子細胞中,使得後代細胞染色體數目恆定,從而保證了後代遺傳特性的穩定。
還有RNA,RNA是DNA在復制時的單鏈,它傳遞蛋白質,被稱為DNA的信使。
由膜包圍著含有細胞核(或擬核)的原生質所組成, 是生物體的結構和功能的基本單位, 也是生命活動的基本單位。細胞能夠通過分裂而增殖,是生物體個體發育和系統發育的基礎。細胞或是獨立的作為生命單位, 或是多個細胞組成細胞群體或組織、或器官和機體;細胞還能夠進行分裂和繁殖;細胞是遺傳的基本單位,並具有遺傳的全能性(植物)
動物細胞核有全能性
細胞學是研究細胞結構和功能的生物學分支學科。
細胞是組成有機體的形態和功能的基本單位,自身又是由許多部分構成的。所以關於細胞結構的研究不僅要知道它是由哪些部分構成的,而且要進一步搞清每個部分的組成。相應地,關於功能不僅要知道細胞作為一個整體的功能,而且要了解各個部分在功能上的相互關系。
有機體的生理功能和一切生命現象都是以細胞為基礎表達的。因此,不論對有機體的遺傳、發育以及生理機能的了解,還是對於作為醫療基礎的病理學、葯理學等以及農業的育種等,細胞學都至關重要。
絕大多數細胞都非常微小,超出人的視力極限,觀察細胞必須用顯微鏡。所以1677年列文·虎克用自己製造的簡單顯微鏡觀察到動物的「精蟲」時,並不知道這是一個細胞。細胞一詞是1665年羅伯特·胡克在觀察軟木塞的切片時看到軟木中含有一個個小室而以之命名的。其實這些小室並不是活的結構,而是細胞壁所構成的空隙,但細胞這個名詞就此被沿用下來。
在細胞學的啟蒙時期,用簡單顯微鏡雖然也觀察到許多細小的物體——例如細菌、纖毛蟲等,但目的主要是觀察一些發育現象,例如蝴蝶的變態,精子和卵子的結構等。直到1827年貝爾發現哺乳類的卵子,才開始對細胞本身進行認真的觀察。在這前後研製出的無色差物鏡,引進洋紅和蘇木精作為使細胞核著色的染料以及切片機和切片技術的初創,都為對細胞進行更精細的觀察創造了有利條件。
對於研究細胞起了巨大推動作用的是德國生物學家施萊登和施旺。前者在1838年描述了細胞是在一種粘液狀的母質中,經過一種像是結晶樣的過程產生的,並且把植物看作細胞的共同體。在他的啟發下施萬堅信動、植物都是由細胞構成的,並指出二者在結構和生長中的一致性,於1839年提出了細胞學說。
與此同時,捷克動物生理學家浦肯野提出原生質的概念;德國動物學家西博爾德斷定原生動物都是單細胞的。德國病理學家菲爾肖在研究結締組織的基礎上提出「一切細胞來自細胞」的名言,並且創立了細胞病理學。
從19世紀中期到20世紀初,關於細胞結構尤其是細胞核的研究,有了長足的進展。德國植物學家施特拉斯布格1875年首先敘述了植物細胞中的著色物體,而且斷定同種植物各自有一定數目的著色物體;1880年巴拉涅茨基描述了著色物體的螺旋狀結構,翌年普菲茨納發現了染色粒,直到1888年瓦爾代爾才把核中的著色物體正式命名為染色體。德國學者亨金1891年在昆蟲的精細胞中觀察到 X染色體,1902年史蒂文斯、威爾遜等發觀了 Y染色體。
德國植物學家霍夫邁斯特1867年對植物,施奈德1873年對動物,分別比較詳細地敘述了間接分裂;德國細胞學家弗勒明1882年在發現了染色體的縱分裂之後提出了有絲分裂這一名稱以代替間接分裂,霍伊澤爾描述了在間接分裂時的染色體分布;在他之後,施特拉斯布格把有絲分裂劃分為直到現在還通用的前期、中期、後期、末期;他和其他學者還在植物中觀察到減數分裂,經過進一步研究終於區別出單倍體和雙倍體染色體數目。
對細胞質結構的認識落後於對細胞核或染色體的認識,這種情況長期末得到改善。尤其是20世紀早期之後,隨著細胞遺傳學研究分離、重組、連鎖、交換等遺傳現象的染色體基礎,對染色體的了解更深入了。但是與此同時,關於細胞質,除去結合著細胞生理對它的某些生理功能有所了解之外,對結構的認識並沒有多大進展。這種情況直至20世紀40年代後,電子顯微鏡得到廣泛使用,標本的包埋、切片一套技術逐漸完善,才有了很大改變。
1900年重新發現孟德爾的研究成就後,遺傳學研究有力地推動了細胞學的進展。美國遺傳學家和胚胎學家摩爾根研究果蠅的遺傳,發現偶爾出現的白眼個體總是雄性;結合已有的、關於性染色體的知識,解釋了白眼雄性的出現,開始從細胞解釋遺傳現象,遺傳因子可能位於染色體上。細胞學和遺傳學聯系起來,從遺傳學得到定量的和生理的概念,從細胞學得到定性的、物質的和敘述的概念,逐步產生出細胞遺傳學。
1920年美國細胞學家薩頓進一步指出遺傳因子和染色體行為間的平行現象,必然意味著遺傳因子位於染色體上,並且提到,如果兩對因子位於同一染色體上,它們可能按照,也可能不按照孟德爾規律遺傳,預示了連鎖的概念,加深了關於成熟分裂尤其是關於染色體配對、染色體交換的研究。
此外,發現了輻射現象、溫度能夠引起果蠅突變之後,因突變的頻率很高更有利於染色體的實驗研究。輻射之後引起的各種突變,包括基因的移位、倒位及缺失等都司在染色體中找到依據。利用突變型與野生型雜交,並且對其後代進行統計處理可以推算出染色體的基因排列圖。廣泛開展的性染色體形態的研究,也為雌雄性別的決定找到細胞學的基礎。
在20世紀40年代初期,其他學科的技術方法相繼被用於細胞學的研究,開辟了新的局面,形成了一些新的領域。首先是電子顯微鏡的應用產生了超顯微形態學。
比利時動物學家布拉謝從胚胎學的問題出發,利用專一的染色方法研究核酸在發育中的,意義。差不多與此同時,瑞典生化學家卡斯珀松根據各種物質對一定波長的吸收,創建了紫外線細胞分光光度計,來檢測蛋白質、DNA和RNA這些物質在細胞中的存在。他們的工作引起人們對核酸在細胞生長和分化中的作用的重視。在他們工作的基礎上發展起了細胞化學,研究細胞的化學組成,可以和形態學的研究相互補充,對細胞結構增加一些了解。
20世紀40年代開始逐漸開展了從生化方面研究細胞各部分的功能的工作,產生了生化細胞學。首先使用了勻漿——在適合的溶液中把細胞機械地磨碎——和差速離心的辦法,除細胞核而外還可以得到線粒體、微粒體和透明質等幾部分。對它們分別地進行研究了解到一些物質和酶的存在和分布以及某些代謝過程在什麼部位進行。關於線粒體和微粒體這樣的一些研究指出,許多基本的生化過程是在細胞質而不是在細胞核里進行的。這樣的方法結合著深入的形態學研究導致對細胞中的過程有越來越深刻的了解。
雖然在20世紀30年代組織培養就有了較大的發展,但是只能培養組織塊,還不能培養正常組織的單個細胞,而且還沒有充分顯示出它的重要性。利用培養的細胞可以研究許多在整體中無法研究的問題,例如細胞的營養、運動、行為、細胞問的相互關系等。幾乎各種組織,包括某些無脊椎動物,都被培養過。
在良好的培養條件下從組織塊長出的各種細胞,其生長情況不同。從形態上基本上可以分為三種類型,上皮、結締組織和遊走細胞。有時候培養細胞會顯示正常組織在有機體中表現不出的特徵,例如如果培養基中含有增強表面活性的物質,多種組織的細胞可以獲得吞噬的能力。但是它們仍保持特有的性質和潛能,因為如果改變培養環境或者移回到動物體內原來的部位便仍可照原樣生長。
值得一提的是在培養中的成纖維細胞的生長也受底質的影響。在一般情況下它們呈輻射狀、漫無目的地從組織塊長出。但是如果人工地使培養基處於一定方向的張力之下,或人工的在底質上制出痕跡,細胞就會沿張力的方向或沿著痕跡生長出去。這個現象也許可以用來解釋在整體中結締鉬織和肌腱的功能適應——它們總是在張力的方向生長、分化。
可以看出對於細胞的研究,在使用電子顯微鏡後在亞顯微結構方面的深入,以及在應用生化技術後在功能方面的深入,已經在為細胞生物學——在分子水平上研究細胞的生命現象——的形成創造了條件。所以在後來,在分子遺傳學和分子生物學優異的成就的影響之下,細胞生物學這一新的學科很快地形成了。
一般細胞都很微小,只有在顯微鏡下才能看清它們的面貌。一般骨骼肌細胞長達1-40毫米.但是,也有長達1米以上的細胞。
神經解剖學家發現,在哺乳類動物的神經系統中,有些專管運動功能的神經元(也就是神經細胞),它的突起部分可以長達1米以上。它們的細胞體位於大腦皮層或脊髓灰質中,但它們的突起末端卻可伸到很遠的地方。位於大腦皮質的叫做錐體細胞,這種細胞有個很長的突起叫軸突。軸突是用來傳遞信息的通道,大腦下達的運動指令就是沿著這條線通過腦干到達脊髓。脊髓中接受大腦皮質下達指令的細胞叫脊髓前角運動神經元,它也有一個很長的軸突,這個軸突穿出錐管,沿著脊神經直達所支配的肌肉,將大腦的運動指令轉變成肌肉運動的信號,肌肉就安大腦的意圖運動。
細胞的結構與功能相一致。大腦皮層到脊髓、脊髓到肌肉的距離都很長,建立距離這么遠的兩部分之間聯系的神經細胞必然有特定的結構,因而具有那樣長的突起。而且,動物的個體越大,它的運動神經元也就越長。
動物細胞與植物細胞相比較,具有很多相似的地方,如動物細胞也具有細胞膜、細胞質、細胞核等結構。但是動物細胞與植物細胞又有一些重要的區別,如動物細胞的最外面是細胞膜,沒有細胞壁;動物細胞的細胞質中不含葉綠體,也不形成中央液泡(圖3-1-4)。
總之,不論是植物還是動物,都是由細胞構成的。細胞是生物體結構和功能的基本單位。
人體細胞
1. 人體最大的細胞是成熟的卵細胞(直徑0.1毫米)。
2. 人體最小的細胞是淋巴細胞(直徑6微米)。
3. 人體壽命最長的細胞是神經細胞。
4. 人體壽命最短的細胞是白細胞。
細胞的化學成分
組成細胞的基本元素是:O、C、H、N、Si、K、Ca、P、Mg,其中O、C、H、N四種元素佔90%以上。細胞化學物質可分為兩大類:無機物和有機物。在無機物中水是最主要的成分,約占細胞物質總含量的75%—80%。
一、水與無機鹽
(一)水是原生質最基本的物質
水在細胞中不僅含量最大,而且由於它具有一些特有的物理化學屬性,使其在生命起源和形成細胞有序結構方面起著關鍵的作用。可以說,沒有水,就不會有生命。水在細胞中以兩種形式存在:一種是游離水,約佔95%;另一種是結合水,通過氫鍵或其他鍵同蛋白質結合,約佔4%~5%。隨著細胞的生長和衰老,細胞的含水量逐漸下降,但是活細胞的含水量不會低於75%。
水在細胞中的主要作用是,溶解無機物、調節溫度、參加酶反應、參與物質代謝和形成細胞有序結構。水之所以具有這么多的重要功能是和水的特有屬性分不開的。
1.水分子是偶極子
從化學結構上看,水分子似乎很簡單,僅是由2個氫原子和1個氧原子構成(H2O)。然而水分子中的電荷分布是不對稱的,一側顯正電性,另一側顯負電性,從而表現出電極性,是一個典型的偶極子(圖3-31)。正由於水分子具有這一特性,它既可以同蛋白質中的正電荷結合,也可以同負電荷結合。蛋白質中每一個氨基酸平均可結合2.6個水分子。
由於水分子具有極性,產生靜電作用,因而它是一些離子物質(如無機鹽)的良好溶劑。
2.水分子間可形成氫鍵
由於水分子是偶極子,因而在水分子之間和水分子與其他極性分子間可建立弱作用力的氫鍵。在水中每一氧原子可與另兩個水分子的氫原子形成兩個氫鍵。氫鍵作用力很弱,因此分子間的氫鍵經常處於斷開和重建的過程中。
3.水分子可解離為離子
水分子可解離為氫氧離子(OH-)和氫離子(H+)。在標准狀況下總有少量水分子解離為離子,大約有107mol/L水分子解離,相當於每109個水分子中就有2個解離。但是水分子的電解並不穩定,總是處於分子與離子相互轉化的動態平衡之中。
(二)無機鹽
細胞中無機鹽的含量很少,約占細胞總重的1%。鹽在細胞中解離為離子,離子的濃度除了具有調節滲透壓和維持酸鹼平衡的作用外,還有許多重要的作用。
主要的陰離子有Cl—、PO4—和HCO3—,其中磷酸根離子在細胞代謝活動中最為重要:①在各類細胞的能量代謝中起著關鍵作用;②是核苷酸、磷脂、磷蛋白和磷酸化糖的組成成分;③調節酸鹼平衡,對血液和組織液pH起緩沖作用。
主要的陽離子有:Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Fe2+、Fe3+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Mo2+。
二、細胞的有機分子
細胞中有機物達幾千種之多,約占細胞乾重的90%以上,它們主要由碳、氫、氧、氮等元素組成。有機物中主要由四大類分子所組成,即蛋白質、核酸、脂類和糖,這些分子約占細胞乾重的90%以上。
(一)蛋白質
在生命活動中,蛋白質是一類極為重要的大分子,幾乎各種生命活動無不與蛋白質的存在有關。蛋白質不僅是細胞的主要結構成分,而且更重要的是,生物專有的催化劑——酶是蛋白質,因此細胞的代謝活動離不開蛋白質。一個細胞中約含有104種蛋白質,分子的數量達1011個。
(二)核酸
核酸是生物遺傳信息的載體分子,所有生物均含有核酸。核酸是由核苷酸單體聚合而成的大分子。核酸可分為核糖核酸RNA和脫氧核糖核酸兩大類DNA。當溫度上升到一定高度時,DNA雙鏈即解離為單鏈,稱為變性(denaturation)或熔解(melting),這一溫度稱為熔解溫度(melting temperature,Tm)。鹼基組成不同的DNA,熔解溫度不一樣,含G—C對(3條氫鍵)多的DNA,Tm高;含A—T對(2條氫鍵)多的,Tm低。當溫度下降到一定溫度以下,變性DNA的互補單鏈又可通過在配對鹼基間形成氫鍵,恢復DNA的雙螺旋結構,這一過程稱為復性(renaturation)或退火(annealing)。
DNA有三種主要構象
B-DNA:為Watson&Click提出的右手螺旋模型,每圈螺旋10個鹼基,螺旋扭角為36度,螺距34A,每個鹼基對的螺旋上升值為3.4A,鹼基傾角為-2度。
A-DNA:為右手螺旋,每圈螺旋10.9個鹼基,螺旋扭角為33度,螺距32A,每個鹼基對的螺旋上升值為2.9A,鹼基傾角為13度。
Z-DNA:為左手螺旋,每圈螺旋12個鹼基,螺旋扭角為-51度(G—C)和-9度(C—G),螺距46A,每個鹼基對的螺旋上升值為3.5A(G—C)和4.1A(C—G),鹼基傾角為9度。
(三)糖類
細胞中的糖類既有單糖,也有多糖。細胞中的單糖是作為能源以及與糖有關的化合物的原料存在。重要的單糖為五碳糖(戊糖)和六碳糖(己糖),其中最主要的五碳糖為核糖,最重要的六碳糖為葡萄糖。葡萄糖不僅是能量代謝的關鍵單糖,而且是構成多糖的主要單體。
多糖在細胞結構成分中佔有主要的地位。細胞中的多糖基本上可分為兩類:一類是營養儲備多糖;另一類是結構多糖。作為食物儲備的多糖主要有兩種,在植物細胞中為澱粉(starch),在動物細胞中為糖原(glycogen)。在真核細胞中結構多糖主要有纖維素(cellulose)和幾丁質(chitin)。
(四)脂類
脂類包括:脂肪酸、中性脂肪、類固醇、蠟、磷酸甘油酯、鞘脂、糖脂、類胡蘿卜素等。脂類化合物難溶於水,而易溶於非極性有機溶劑。
1、中性脂肪(neutral fat)
①甘油酯:它是脂肪酸的羧基同甘油的羥基結合形成的甘油三酯(triglyceride)。甘油酯是動物和植物體內脂肪的主要貯存形式。當體內碳水化合物、蛋白質或脂類過剩時,即可轉變成甘油酯貯存起來。甘油酯為能源物質,氧化時可比糖或蛋白質釋放出高兩倍的能量。營養缺乏時,就要動用甘油酯提供能量。
②蠟:脂肪酸同乙醇酯化形成蠟(如蜂蠟)。蠟的碳氫鏈很長,熔點要高於甘油酯。細胞中不含蠟質,但有的細胞可分泌蠟質。如:植物表皮細胞分泌的蠟膜;同翅目昆蟲的蠟腺、如高等動物外耳道的耵聹腺。
2、磷脂
磷脂對細胞的結構和代謝至關重要,它是構成生物膜的基本成分,也是許多代謝途徑的參與者。分為甘油磷脂和鞘磷脂兩大類。
3、糖脂
糖脂也是構成細胞膜的成分,與細胞的識別和表面抗原性有關。
4、萜類和類固醇類
這兩類化合物都是異戊二烯(isoptene)的衍生物,都不含脂肪酸。
生物中主要的萜類化合物有胡蘿卜素和維生素A、E、K等。還有一種多萜醇磷酸酯,它是細胞質中糖基轉移酶的載體。
類固醇類(steroids)化合物又稱甾類化合物,其中膽固醇是構成膜的成分。另一些甾類化合物是激素類,如雌性激素、雄性激素、腎上腺激素等。
三、酶與生物催化劑
(一)酶
酶是蛋白質性的催化劑,主要作用是降低化學反應的活化能,增加了反應物分子越過活化能屏障和完成反應的概率。酶的作用機制是,在反應中酶與底物暫時結合,形成了酶——底物活化復合物。這種復合物對活化能的需求量低,因而在單位時間內復合物分子越過活化能屏障的數量就比單純分子要多。反應完成後,酶分子迅即從酶——底物復合物中解脫出來。
酶的主要特點是:具有高效催化能力、高度特異性和可調性;要求適宜的pH和溫度;只催化熱力學允許的反應,對正負反應的均具有催化能力,實質上是能加速反應達到平衡的速度。
某些酶需要有一種非蛋白質性的輔因子(cofactor)結合才能具有活性。輔因子可以是一種復雜的有機分子,也可以是一種金屬離子,或者二者兼有。完全的蛋白質——輔因子復合物稱為全酶(holoenzyme)。全酶去掉輔因子,剩下的蛋白質部分稱為脫輔基酶蛋白(apoenzyme)。
(二)RNA催化劑
T.Cech 1982發現四膜蟲(Tetrahymena)rRNA的前體物能在沒有任何蛋白質參與下進行自我加工,產生成熟的rRNA產物。這種加工方式稱為自我剪接(self splicing)。後來又發現,這種剪下來的RNA內含子序列像酶一樣,也具有催化活性。此RNA序列長約400個核苷酸,可褶疊成表面復雜的結構。它也能與另一RNA分子結合,將其在一定位點切割開,因而將這種具有催化活性的RNA序列稱為核酶Ribozyme。後來陸續發現,具有催化活性的RNA不只存在於四膜蟲,而是普遍存在於原核和真核生物中。一個典型的例子核糖體的肽基轉移酶,過去一直認為催化肽鏈合成的是核糖體中蛋白質的作用,但事實上具有肽基轉移酶活性和催化形成肽鍵的成分是RNA,而不是蛋白質,核糖體中的蛋白質只起支架作用。
3、各種幹細胞在人體的分布?
簡介干(四聲)細胞即為起源細胞。簡單來講,它是一類具有多向分化潛能和自我復制能力的原始的未分化細胞,是形成哺乳類動物的各組織器官的原始細胞。幹細胞在形態上具有共性,通常呈圓形或橢圓形,細胞體積小,核相對較大,細胞核多為常染色質,並具有較高的端粒酶活性。幹細胞可分為胚胎幹細胞和成體幹細胞。
胚胎幹細胞(Embrtibuc stem cell)的發育等級較高,是全能幹細胞(Totipotent stem cell)
,而成體幹細胞的發育等級較低,是多能幹細胞或單能幹細胞。據文獻報導幹細胞是一類具有自我更新和分化潛能並保持未分化狀態的細胞。它包括胚胎幹細胞和成體幹細胞。幹細胞的發育受多種內在機制和微環境因素的影響。目前人類胚胎幹細胞已可成功地在體外培養。最新研究發現,成體幹細胞可以橫向分化為其他類型的細胞和組織,為幹細胞的廣泛應用提供了基礎。
在胚胎的發生發育中,單個受精卵可以分裂發育為多細胞的組織或器官。在成年動物中,正常的生理代謝或病理損傷也會引起組織或器官的修復再生。胚胎的分化形成和成體組織的再生是幹細胞進一步分化的結果。胚胎幹細胞是全能的,具有分化為幾乎全部組織和器官的能力。而成體組織或器官內的幹細胞一般認為具有組織特異性,只能分化成特定的細胞或組織。
然而,這個觀點目前受到了挑戰。
最新的研究表明,組織特異性幹細胞同樣具有分化成其他細胞或組織的潛能,這為幹細胞的應用開創了更廣泛的空間。
幹細胞具有自我更新復制的能力(Self-renewing),能夠產生高度分化的功能細胞。
胚胎幹細胞
胚胎幹細胞(Embryonic Stem cell,ES細胞)。
胚胎幹細胞當受精卵分裂發育成囊胚時,內層細胞團(Inner Cell Mass)的細胞即為胚胎幹細胞。胚胎幹細胞具有全能性,可以自我更新並具有分化為體內所有組織的能力。早在1970年Martin Evans已從小鼠中分離出胚胎幹細胞並在體外進行培養。而人的胚胎幹細胞的體外培養直到最近才獲得成功。
進一步說,胚胎幹細胞(ES細胞)是一種高度未分化細胞。它具有發育的全能性,能分化出成體動物的所有組織和器官,包括生殖細胞。研究和利用ES細胞是當前生物工程領域的核心問題之一。ES細胞的研究可追溯到上世紀五十年代,由於畸胎瘤幹細胞(EC細胞)的發現開始了ES細胞的生物學研究歷程。
目前許多研究工作都是以小鼠ES細胞為研究對象展開的,如:德美醫學小組在去年成功的向試驗鼠體內移植了由ES細胞培養出的神經膠質細胞。此後,密蘇里的研究人員通過鼠胚細胞移植技術,使癱瘓的貓恢復了部分肢體活動能力。隨著ES細胞的研究日益深入,生命科學家對人類ES細胞的了解邁入了一個新的階段。在98年末,兩個研究小組成功的培養出人類ES細胞,保持了ES細胞分化為各種體細胞的全能性。這樣就使科學家利用人類ES細胞治療各種疾病成為可能。然而,人類ES 細胞的研究工作引起了全世界范圍內的很大爭議,出於社會倫理學方面的原因,有些國家甚至明令禁止進行人類ES細胞研究。無論從基礎研究角度來講還是從臨床應用方面來看,人類ES細胞帶給人類的益處遠遠大於在倫理方面可能造成的負面影響,因此要求展開人類ES細胞研究的呼聲也一浪高似一浪。
成體幹細胞
成年動物的許多組織和器官,比如表皮和造血系統,具有修復和再生的能力。成體幹細胞在其中起著關鍵的作用。在特定條件下,成體幹細胞或者產生新的幹細胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能細胞,從而使組織和器官保持生長和衰退的動態平衡。過去認為成體幹細胞主要包括上皮幹細胞和造血幹細胞。最近研究表明,以往認為不能再生的神經組織仍然包含神經幹細胞,說明成體幹細胞普遍存在,問題是如何尋找和分離各種組織特異性幹細胞。成體幹細胞經常位於特定的微環境中。微環境中的間質細胞能夠產生一系列生長因子或配體,與幹細胞相互作用,控制幹細胞的更新和分化。
造血幹細胞
造血幹細胞是體內各種血細胞的唯一來源,它主要存在於骨髓、外周血、臍帶血中、胎盤組織中。今年年初,協和醫大血液學研究所的龐文新又在肌肉組織中發現了具有造血潛能的幹細胞。造血幹細胞的移植是治療血液系統疾病、先天性遺傳疾病以及多發性和轉移性惡性腫瘤疾病的最有效方法。
在臨床治療中,造血幹細胞應用較早,在20世紀五十年代,臨床上就開始應用骨髓移植(BMT)方法來治療血液系統疾病。到八十年代末,外周血幹細胞移植(PBSCT)技術逐漸推廣開來,絕大多數為自體外周血幹細胞移植(APBSCT),在提高治療有效率和縮短療程方面優於常規治療,且效果令人滿意。與兩者相比,臍血幹細胞移植的長處在於無來源的限制,對HLA配型要求不高,不易受病毒或腫瘤的污染。
在今年初,東北地區首例臍血幹細胞移植成功,又為中國造血幹細胞移植技術注入新的活力。隨著臍血幹細胞移植技術的不斷完善,它可能會代替目前APBSCT的地位,為全世界更多的血液病及惡性腫瘤的患者帶來福音。
神經幹細胞
神經幹細胞關於神經幹細胞研究起步較晚,由於分離神經幹細胞所需的胎兒腦組織較難取材,加之胚胎細胞研究的爭議尚未平息,神經幹細胞的研究仍處於初級階段。理論上講,任何一種中樞神經系統疾病都可歸結為神經幹細胞功能的紊亂。腦和脊髓由於血腦屏障的存在使之在幹細胞移植到中樞神經系統後不會產生免疫排斥反應,如:給帕金森氏綜合症患者的腦內移植含有多巴胺生成細胞的神經幹細胞,可治癒部分患者症狀。除此之外,神經幹細胞的功能還可延伸到葯物檢測方面,對判斷葯物有效性、毒性有一定的作用。實際上,到目前為止,人們對幹細胞的了解仍存在許多盲區。2000年年初美國研究人員無意中發現在胰腺中存有幹細胞;加拿大研究人員在人、鼠、牛的視網膜中發現了始終處於「休眠狀態的幹細胞」;有些科學家證實骨髓幹細胞可發育成肝細胞,腦幹細胞可發育成血細胞。
隨著幹細胞研究領域向深度和廣度不斷擴展,人們對幹細胞的了解也將更加全面。21世紀是生命科學的時代,也是為人類的健康長壽創造世界奇跡的時代,幹細胞的應用將有廣闊前景。
肌肉幹細胞
成肌細胞(myoblasts)可發育分化為成肌細胞(myocytes),後者可互相融合成為多核的肌纖維,形成骨骼肌最基本的結構。
骨髓間充質幹細胞
骨髓間充質幹細胞(mesenchymal stem cells,MSC)是幹細胞家族的重要成員,來源於發育早期的中胚層和外胚層。MSC最初在骨髓中發現,因其具有多向分化潛能、造血支持和促進幹細胞植入、免疫調控和自我復制等特點而日益受到人們的關注。如間充質幹細胞在體內或體外特定的誘導條件下,可分化為脂肪、骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經、肝、心肌、內皮等多種組織細胞,連續傳代培養和冷凍保存後仍具有多向分化潛能,可作為理想的種子細胞用於衰老和病變引起的組織器官損傷修復。骨髓間充質幹細胞由於其來源廣泛,易於分離培養,並且具有較強的分化潛能和可自體移植等優點,越來越受到學者們的青睞,被認為是不久即將被引入臨床治療的最優幹細胞。
骨髓間充質幹細胞具有如下的優點:
一.具有強大的增殖能力和多向分化潛能,在適宜的體內或體外環境下不僅可分化為造血細胞,還具有分化為肌細胞、肝細胞、成骨細胞、軟骨細胞、基質細胞等多種細胞的能力。
二.具有免疫調節功能,通過細胞間的相互作用及產生細胞因子抑制T細胞的增殖及其免疫反應 ,從而發揮免疫重建的功能。
三.具有來源方便,易於分離、培養、擴增和純化,多次傳代擴增後仍具有幹細胞特性,不存在免疫排斥的特性。
心臟幹細胞
以色列的科學家研究出了一種用幹細胞做成的心臟,這是由幹細胞的分裂形成的。
胎盤造血幹細胞
胎盤是胎兒和母親血液交換的場所,含有非常豐富的血液微循環。人在母親子宮內發育的階段,胎盤是首先形成的器官之一。胎盤中含有大量的早期幹細胞,包括數量豐富的造血幹細胞。這些幹細胞在胎盤中行使著造血的功能。小孩出生後剝離的胎盤內所含的造血幹細胞,可以分化形成各種血細胞(紅細胞、白細胞、血小板等)的祖宗,注射到體內可以發揮造血功能。
胎盤亞全能幹細胞
亞全能幹細胞自胚胎形成的第5到7天開始出現,能分化形成200多種人體組織器官細胞,但不能形成一個完整的人體。胎盤亞全能幹細胞是來源於新生兒胎盤組織的一族亞全能幹細胞,其在發育階段與胚胎幹細胞接近,具備分化形成三個胚層的組織細胞的能力,但不會形成畸胎瘤。
4、肌腱損傷的恢復方法_幹細胞可以恢復肌腱損傷嗎?
目前,幹細胞療法恢復肌腱損傷在國內已有眾多成功案例,成果都非常明顯。深圳一五零生命的研究機構,在幹細胞療法的技術方面非常成熟,自身擁有符合國際、國內標準的GMP實驗室,還有一批以應其龍教授為首的國際級的幹細胞科研隊伍。幹細胞療法是一門高科技技術,用幹細胞療法一定要找有技術能力的機構,另外,還要看有沒有完整的設備,以及合格的環境。這樣成果才更有保證。
5、幹細胞對人體有什麼好處?
對於幹細胞來說,作用肯定是十分強大的,不僅能夠從根本上延緩衰老,還能夠改變亞健康的狀態,在組織重生以及器官移植上都有著廣泛的應用,神奇之處更是沒有辦法想像,甚至還被稱為「萬能細胞」。在機體內,幹細胞能夠分化新的神經細胞,為大腦提供全新的細胞組織,有效改變腦衰老的狀況,讓大家患老年痴呆症的幾率大大降低,還能夠在一定程度上提高人體的記憶力以及智力。
6、幹細胞有哪些修復再生能力?
您好:
幹細胞在組織修復與再生過程中能夠起到重要的作用,這跟它的分化再生能力有著重要聯系。幹細胞能夠通過分化與增殖,發育形成具有特定功能的成熟細胞系,從而促進或完成組織的修復與再生。
根據分化能力幹細胞可分化為以下幾類:
1、全能幹細胞:具有自我更新和分化形成任何類型細胞的能力,有形成完整個體的分化潛能,如胚胎幹細胞 ,具有與早期胚胎細胞相似的形態特徵和很強的分化能力,可以無限增殖並分化成為全身200多種細胞類型 ,進一步形成機體的所有組織、器官。
2、多能幹細胞:多能幹細胞具有產生多種類型細胞的能力,但卻失去了發育成完整個體的能力 ,發育潛能受到一定的限制。例如,造血幹細胞可分化出至少12種血細胞,骨髓間充質幹細胞可以分化為多種中胚層組織的細胞(如骨、軟骨、肌肉、脂肪等)及其他胚層的細胞(如神經元)。
3、單能幹細胞:常被用來描述在成體組織、器官中的一類細胞,意思是此類細胞只能向單一方向分化,產生一種類型的細胞。這種組織是處於一種穩定的自我更新的狀態。然而,如果這種組織受到傷害並且需要多種類型的細胞來修復時,則需要激活多潛能幹細胞來修復受傷的組織。
不同來源的幹細胞皆可參與組織修復與再生
在幹細胞研究中,間充質幹細胞因其來源方便、免疫原性低等優點成為研究中應用最多的一種。間充質幹細胞為多能幹細胞,它具有分化成多類細胞的潛力,例如骨細胞、軟骨細胞、肌肉細胞、以及脂肪細胞等。
7、都說幹細胞治百病,有啥功效啊?
幹細胞之所以能治「百病」是因為他有一個萬用修復的能力,所以被稱為「萬能細胞」!具有分化能力,能分化成表皮細胞、紅血球、血小板等體內各式各樣細胞的能力。幹細胞也具有自我復制能力,也就是能夠復制分裂出與自己有著相同功能的細胞的能力。也能跟著不同的症狀,進行各種修復。
1、高壓力,工作緊張,亞健康人群;
2、預防衰老,要求維持機體年輕化,面部美容年輕化的人群。
3、內臟器官功能退化人群:心、肝、肺、腎、腸胃等器官功能衰退或下降。
4、內分泌失調人群:女性月經失調,內分泌紊亂,卵巢早衰,更年期提早,睡眠,情緒欠佳等。
5、免疫系統退化人群:免疫力弱,易感冒或感染等。
6、機體未老先衰人群:機體衰老,缺乏活力,易疲憊,組織器官功能老化等。
7、骨骼運動系統退變人群:骨質疏鬆,骨關節增生疼痛,骨關節退變,關節炎,肌肉,韌帶,肌腱功能退化,運動及活動能力下降等。
8、心血管系統功能退變人群:動脈硬化,老化,冠狀動脈硬化,狹窄,血壓增高等。
幹細胞能夠治療許多疾病,比如糖尿病腦癱等等,還可以美容養顏。其中日本的幹細胞技術比較先進,可以咨詢一些海外醫療服務機構比如多睦健康進行了解
8、幹細胞對於我們身體各個組織器官的修復原理、修復作用是什麼呢?
幹細胞及其分化產品為有效修復人體重要組織器官損傷及治癒心血管疾病、代謝性疾病、神經系統疾病、血液系統疾病、自身免疫性疾病等重要疾病提供了新的途徑,以幹細胞治療為核心的再生醫學,將成為繼葯物治療、手術治療後的另一種疾病治療途徑,從而成為新醫學革命的核心。
腦部功能年輕化
人到中年後,隨著腦神經細胞逐漸減少(25歲以後年減少約0.8%,到了70歲時腦神經只剩下55%),綜合功能將明顯減退。中老年人一般會出現記憶力、智力、認知力衰退,乃至出現痴獃等症狀。
自體幹細胞回輸後,可分化形成新的神經細胞,為大腦提供全新細胞源,有效改善腦衰老狀況。尤其對老年性痴呆患者的記憶力、智力有明顯改善和恢復。
心臟功能年輕化
修復損傷,改善臟器內部環境,提高生命活力。自體幹細胞回輸後,可分化形成新的心臟細胞具有心臟組織分化能力。將幹細胞整合至損傷心肌,促進心臟前體細胞的分化,進而促進血管新生和改善心臟功能,提高心臟自我修復潛力。
肺部功能年輕化
自體幹細胞回輸後,可分化形成新的肺細胞,具有組織分化能力。通過幹細胞向肺部歸巢,一方面活性肺幹細胞將替代、修復受損細胞;另一方面幹細胞生成新的肺細胞,為肺纖維化後肺組織損傷修復和肺功能恢復奠定基礎。
肺部組織(肺泡、肺部血管等)再生的速度超過外界刺激物和內部病變因素所引起的破壞性炎症的發展速度,再生組織系統對各種炎症的產生形成抑製作用,防止、遏制、消除肺纖維化,進而使肺部組織保持良好的穩定狀態,肺功能得以維持健康態、年輕化。
骨關節功能年輕化
修復損傷,改善功能。骨關節一旦損傷很難修復,將導致不可逆性的關節退變和骨關節疾病形成。骨髓間充質幹細胞可分化為骨、軟骨、肌肉、肌腱、韌帶、神經、肝、心肌、內皮、脂肪等多種組織細胞。作為種子細胞可用於因衰老或病變引起的組織器官損傷修復。幹細胞移植技術可以直接補充減少的幹細胞並發揮其活性,促進局部病變骨組織的修復。骨髓幹細胞可以向軟骨分化並具有分泌軟骨特異性Ⅱ型膠原和蛋白多糖基質的功能。
MSC植入軟骨損傷區可以分化成軟骨細胞,並產生軟骨基質或新骨組織,
具有促進骨缺損修復的能力。為此,骨髓間充質幹細胞對兒童成骨不全、肩袖損傷修復、肌腱損傷修復、卵巢切除後骨質疏鬆、股骨頭壞死、骨缺損、軟骨損傷、嵴髓神經損傷等多種骨科疾病的治療安全、有效,利於壞死骨質的再生。進行骨關節幹細胞保健是預防退行性骨科疾病、實現骨關節年輕化、維護骨關節健康的有效方法。
免疫功能抗衰老
免疫功能衰退是整體衰老的重要標志。免疫是人體抵抗疾病,尤其是清除進入人體的病原微生物(細菌、病菌、寄生蟲等)和監控、殺滅腫瘤細胞的關鍵因素。衰老導致免疫細胞減少、活性降低,導致抗病能力下降,因而容易發生腫瘤和其它疾病。外源性幹細胞植入後可以重新建立造血免疫系統恢復正常免疫功能。
卵巢功能年輕化
卵巢是女性生殖和重要的內分泌器官,是保證女性生活質量的重要保障。卵巢早衰是指女性40歲前由於卵巢內卵泡耗竭或因醫源性損傷而發生的卵巢功能衰竭。表現為經量減少、無排卵、黃體功能不足、陰道干澀、性慾下降等絕經症狀。
幹細胞卵巢保健(功能年輕化)再生卵巢組織,進而使已經壞死衰竭的卵巢重新生成新的卵巢,進而維持卵巢的正常形態,防止卵巢萎縮變形,恢復卵巢的功能,達到改善生理功能、提高生活質量提高的目的。
男性功能年輕化
幹細胞具有生殖系統退行性衰老阻止、提高腎臟活力和激活性功能的作用。能使男性的性功能得到明顯改善,使性頻率和性生活滿意程度顯著提高。幹細胞性保健是恢復性功能最為安全、健康、顯效、持久的方法。
9、幹細胞療法真的可以治癒癌症嗎?
我隔壁鄰居的老婆去年被查出得了乳腺癌,正在用幹細胞療法治療,現在情況得到了好轉,人也顯得比較有精神了點。因人而異,有些人在治療癌症方面還是有效的。
10、幹細胞保存有必要嗎?
幹細胞存儲在經濟條件許可下是有必要的。胎盤幹細胞是來源於新生兒胎盤組織的一族亞全能幹細胞,其在發育階段與胚胎幹細胞接近,又具備多能幹細胞的許多生物學特徵,使用不需配型,數量豐富,分化能力強。胎盤幹細胞可定向分化為間充質幹細胞、血管幹細胞、上皮幹細胞、神經幹細胞、肝幹細胞等多種幹細胞,同時不產生腫瘤,沒有倫理學問題。