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干细胞是神奇的生命种子,带你认识多种干细胞

 ereader 2020-02-15

我们都知道干细胞是神奇的生命种子。在干细胞家族中,与我们息息相关,但又不太了解的干细胞。比如:脐带血造血干细胞、脐带间充质干细胞和胎盘干细胞等等。有人说,光看这些名字就蒙圈了。那么,这几种干细胞之间究竟有什么区别呢?今天就跟大家简单介绍一下干细胞的分类吧~

一、干细胞的划分

干细胞,指的是胚胎或人体内,既能自我复制,又具有分化潜能的细胞。

图-干细胞自我更新和分化功能

干细胞有两种分类法:根据分化潜能或来源分类。

图-干细胞2种分类方式

1. 按分化潜能分为:全能/多能/专能干细胞(选读)

全能干细胞(Totipotent):受精卵,能够发育成完整生命体。

多能干细胞(Pluripotent)指能分化为多种组织细胞的干细胞。

专能干细胞(Unipotent)是干细胞中分化能力最低的一类,只能向一种类型或密切相关的类型的细胞分化。

2. 按来源分为:胚胎/成体干细胞

(1)胚胎干细胞(embryonic stem cells)

胚胎干细胞是一种高度未分化细胞,具有发育全能性,能被诱导分化成机体几乎所有细胞类型,但不能发育成完整的个体,因此不属于全能干细胞。

(2)成体干细胞(tissue-specific stem cells)

成体干细胞是存在于已分化组织中的未分化细胞,遍布机体的各种组织器官,通常产生某种细胞的前体(又称前细胞或祖细胞), 然后成熟为特化细胞,是组织器官的后备军

图-组织中的成体干细胞

二、胚胎干细胞

1. 胚胎发育过程

受精卵形成后,分裂扩增到16~32细胞周期,形成桑椹胚;桑椹胚继续分裂+分化,一部分细胞成为胚胎的胚体,另一部分细胞成为滋养层(发育成胎盘和胎膜);胚体和滋养层之间开始出现腔,这时候的胚胎时期称囊胚期;囊胚继续分化为3个胚层,进入原肠胚期:3个胚层分别是内胚层、中胚层和外胚层。内胚层发育为消化器官、消化道、胰腺,中胚层发育成内脏、骨骼的平滑肌和血液,外胚层发育为脑、皮肤和毛发。

2. 胚胎干细胞的来源

胚胎干细胞来自原肠胚前的囊胚期,由于囊胚期以及出现了胚体和滋养层的分化,所以胚胎干细胞虽能发育成胎儿的各个部位,却不能发育成胎盘、胎膜,因此不能成为完整个体。

随着胎儿长出四肢、脏器、神经、脉管,胚胎干细胞完全消失,我们出生后,取而代之起分化维持作用的是各个器官组织的成体干细胞。

三、成体干细胞

成体干细胞(又称组织干细胞)分为表皮干细胞、神经干细胞、肌肉干细胞、造血干细胞等,成体干细胞起源于发育时期,属于胚胎形成不同器官后的“剩余产品”,不同成体干细胞渊源如下:

注:祖细胞属于不完全的干细胞,它们具有分化为特化细胞的能力,但不具备自我增殖、维持数量的能力,可把祖细胞看做干细胞分化成特化细胞的“中间体”.

1. 造血干细胞

造血干细胞(HSC)能分化为骨髓向和淋巴向的祖细胞。骨髓祖细胞分化为血细胞和免疫细胞,包括肥大细胞、巨噬细胞、粒细胞,血细胞包括红细胞和血小板。

淋巴祖细胞分化为适应性免疫系统的主要免疫细胞:自然杀伤(NK)细胞、B淋巴细胞和T淋巴细胞。

2. 神经干细胞(Neural Stem Cell)

神经干细胞在神经递质、激素、生长因子、损伤或环境因素改变等的刺激下,可分化为形成不同类型的神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞。此外,神经干细胞在体外也能保持这种多向分化潜能,并且在移植后与宿主的神经组织良好整合。

3. 表皮干细胞

表皮干细胞位于表皮基底层,能分化成皮肤、毛发相关的细胞,如皮脂腺、毛囊、角质层细胞等。

图-人类表皮干细胞

4. 肝脏、胰腺相关细胞的分化

肝脏和胰腺均由胚胎的内胚层发育而来,内胚层有腹侧和背侧之分,其中腹侧内胚层分化为肝祖细胞和胰祖细胞,背侧内胚层分化为胰祖细胞,随后发育形成胎儿的干细胞、胆管细胞、胰腺分泌细胞和胰导管细胞等。

肝祖细胞和胰祖细胞能够按照既定方向分化(如上图),但祖细胞不属于真正意义的干细胞,因为不具备对称分裂、自我增殖、维持数量的功能,仅具有分化为特化细胞的功能。

在胎儿出生前,肝祖细胞和胰祖细胞完成分化,在出生后,肝脏和胰腺的维持、修复并不依靠这两种祖细胞(非典型干细胞),而是依赖既有特化细胞的分裂增殖。

5. 胃肠干细胞

胃肠道和相比其他组织更新最频繁(3-7天),因此胃肠上皮粘膜的细胞始终处于高再生压力下。为了维持胃肠道的稳态,必须保持细胞凋亡、衰老和新细胞的增殖分化之间的重要平衡——这种平衡依赖于胃肠道干细胞。

胃干细胞一般位于胃的颈部和峡部;小肠干细胞位于小肠粘膜隐窝底部、潘式细胞上,大肠干细胞一般定位于结肠凹陷处。干细胞数量可能在胃肠道的不同区域变化,胃肠道干细胞可以分化为胃肠道所需要的各种细胞。

7.间充质干细胞

间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC)来源于中胚层,具有分化为成骨细胞、神经细胞、软骨细胞、脂肪细胞、成纤维细胞、心肌细胞的潜能。MSC常存在于骨髓、脂肪、肌肉、脐带血、关节液等部位,目前研究已能从多种组织中分离。

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