细胞分化范文精选

摘 要：细胞分化是中师生物学的主要内容之一，在中师生物教学中占有重要的地位。近年来，随着干细胞培养研究与诱导技术的不断发展进步，并逐渐应用于生物工程和医疗，有关细胞分化的问题学生倍感兴趣，而学生对细胞分化与细胞分裂、个体发育、细胞全能性、基因的表达等概念理不清。本文在一定的中师生物教学的经验上，对细胞分化的相关内容做出一些简单的分析和补充。

关键词：细胞分化；细胞分裂；个体发育；细胞全能性；基因表达

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1003-2851（2012）-10-0182-02

在个体发育中，由一个或一种细胞增殖产生的后代，在形态结构和生理功能上发生稳定性的差异的过程称为细胞分化（cellular differentiation）。细胞分化是一种持久性的变化，细胞分化不仅发生在胚胎发育中，而是在一生都进行着，以补充衰老和死亡的细胞。也可以说，细胞分化是同一来源的细胞逐渐发生各自特有的形态结构、生理功能和生化特征的过程。其结果是在空间上细胞之间出现差异，在时间上同一细胞和它以前的状态有所不同。细胞分化是从化学分化到形态、功能分化的过程。正常情况下，细胞分化是稳定、不可逆的。一旦细胞受到某种刺激发生变化，开始向某一方向分化后，即使引起变化的刺激不再存在，分化仍能进行，并可通过细胞分裂不断继续下去。从分子水平看，细胞分化意味着各种细胞内合成了不同的专一蛋白质（如水晶体细胞合成晶体蛋白，红细胞合成血红蛋白，肌细胞合成肌动蛋白和肌球蛋白等），而专一蛋白质的合成是通过细胞内一定基因在一定的时期的选择性表达实现的。因此，基因的表达调控是细胞分化的核心问题。细胞分化与细胞分裂、个体发育、细胞全能性以及基因表达之间存在着怎样的联系呢？

一、细胞分化与细胞分裂

细胞分化是细胞形态、结构、生理功能发生稳定性差异的过程；细胞分裂是指一个细胞分裂为两个细胞的过程。细胞分裂通常包括核分裂和胞质分裂两步。在核分裂过程中母细胞把遗传物质传给子细胞。在单细胞生物中细胞分裂就是个体的繁殖，在多细胞生物中细胞分裂是个体生长、发育和繁殖的基础，细胞分裂是数量上的增加。细胞的分裂和分化都是生物体重要的生命特征，往往同时体现于许多功能正常的活细胞（如各种干细胞）的生命历程中。细胞分化和细胞分裂联系紧密，首先，细胞的分裂与分化往往是相伴相随的，常常表现出边分裂边分化的现象，细胞分化的渐变性就是一个很好的例证。另外，随着细胞分化程度的增进，细胞的分裂能力也逐渐下降，最后高度分化的细胞也同时失去了分裂能力，这种现象从另一个侧面也反映出两者之间的伴随关系。其次，细胞的分化并不是单个细胞或少数细胞的孤立变化，而必须以细胞增殖生成的一定数量的细胞作基础。如小鼠胚胎胰腺原基在体外进行组织培养时，可发育成具有分泌功能的胰腺组织。但是，如果把胰腺原基切成数块培养，均不能正常形成胰腺组织。如果把分开的小块再合并起来培养，则又能长成胰腺组织了。因此，从某种意义上讲，细胞分化的实现要以细胞的分裂为前提。

二、细胞分化与个体发育

细胞分化是建立在细胞分裂基础之上的，而个体发育又是通过细胞分化过程实现的。经过细胞分化后，由同种细胞聚集形成不同组织，再由组织有序结合为执行特殊功能的器官，而各个相关器官经有序的分工合作构成完成一系列生命活动的系统，进而成为个体。由此可知，细胞分化是高等生物形成与进化的基础。细胞分化在个体发育很早的时期就已经开始（具美国科学家最新研究结果，对小鼠当受精卵卵裂至四个细胞就已经开始）；在三胚层的原肠胚时期大规模进行，进而出现组织器官；而至胚胎最终形成，细胞分化达到最大程度，即成年个体所具备的组织器官，成型的胚胎同样具备；在个体生命发育至结束的始终，都存在细胞的分化，需要强调的是，对于胚后发育的个体，只有很少种类的成体干细胞具有分化能力，如造血干细胞。

“细胞分化”和“细胞全能性”是高中生物学必修1“分子与细胞”中2个紧密联系的核心概念。其具体内容标准为:说明细胞的分化;举例说明细胞的全能性。由此可见,《课程标准》是将其定为理解水平,即要求学生能够陈述细胞分化的概念内涵(包括细胞分化的原因、结果、特征、意义等)。细胞分化能力的强弱称为发育潜能(development potential),细胞具有分化出各种组织和细胞,并能发育成完整个体的潜能称为细胞的全能性(totipotency)。然而,不少教师受教材表述的影响,把这一概念作了狭义的理解。本文援引《分子细胞生物学》等专着的有关论述,试图对“细胞全能性”这一核心概念予以诠释,并在教学设计中揭示“细胞分化”与“细胞全能性”之间的逻辑关系。

一、“细胞分化”概念内涵及层级

1.在个体发育中,由一个或一种细胞增殖产生的后代,在形态、结构和生理功能上会发生稳定性差异。细胞的这种特化不仅是正常发育所必需的,而且还能提高细胞各种生理功能的效率。

2.一般说来,体内各种细胞均含有物种的全部基因,但基因的表达具有时空性。细胞之所以在形态、结构和功能上发生稳定性差异,是因为组织特异性基因选择表达成了组织特异性蛋白的缘故。从理论上讲,已分化的细胞仍然具有发育成一个完整个体的潜能。

3.细胞分化是渐进性的,其方向的限定早于形态差异的出现,且分化细胞的表型保持相对稳定,一般不可逆转。

之所以采用完整的陈述句的形式来表述概念,是因为这种表述方式更易于确认需要学生理解和掌握概念的内容及意义,也更易于建立概念之间的联系。

二、“细胞分化”概念教学的组织

在分析“细胞分化”的概念内涵及层级之后,教学设计应该紧紧围绕着相应的概念条款展开,通过列举事实、分析讨论,或者基于资料的探究等活动,帮助学生深层理解这些概念内涵,并基于概念理解而构建合理的知识结构(见图1)。

【教学内容】

中图版高中一年级上册第四单元第一章第二节。

【设计说明】

在教学设计中，本着自主学习与合作学习的教育理念，采用开放式的课堂教学，引导学生结合图像信息、多媒体课件及相关的阅读资料、思考讨论题等，在教师的指导下完成本课的探究教学，从而增大学生学习活动的空间，使其更加主动地参与到学习中来，养成爱学、会学的习惯。

【教学目标】

1.知识与技能

（1）理解细胞分化的概念及在生物个体发育中的意义。

（2）举例说明细胞的全能性在实践和研究中的作用，能够区分具体细胞全能性的大小。

1.教学目标

（1）说出细胞的分化与生物发育的关系，能说明细胞的分化。

（2）举例说明细胞分化的全能性及其在科学研究中的应用。

（3）搜集和分析有关干细胞研究进展与人类健康的资料，关注当今世界面临的人类健康问题。

2.教学重点

（1）细胞分化的概念和意义。

（2）细胞全能性的概念。

3.教学难点

摘 要:血常规是新生儿病情的重要监测指标。早产儿免疫系统的功能尚未完善,血常规与足月儿有一定的差别,目前国内外相关研究众多,但关于极早产儿的血常规变化的研究少,而这在临床上可影响到医生对患儿疾病的诊断。而本文将就我院NICU近来收治的25例极早产儿的血常规中的白细胞计数(WBC)、中性粒细胞比例(N%)、单核细胞比例(M%)等进行分析。

关键词:早产儿;极早产儿;白细胞计数;中性粒细胞

资料与方法

一般资料

2009年8月～2010年4月,我科收治的极早产儿共27例,,入选标准为胎龄≤32w,无遗传代谢病、无血液病家族史、无免疫抑制性疾病,诊断标准参照《实用新生儿学》。其中男21例,女6例,平均出生体重1284±41 g,平均胎龄29±7w,入院平均年龄2.9±1.4h。患儿出生时情况:新生儿肺透明膜病(RDS)的共24例,占88.8%;宫内感染、新生儿肺炎22例,占81.4%;颅内出血3例,占11.1%,肺出血2例,占7.4%;新生儿窒息16例占59.2%,其中重度窒息5例,占18.5%,轻度窒息11例,40.7%。另以一般早产儿(胎龄>32w,体重2.0kg以上)及足月儿各20例作对照。

2.方法

以上病例患儿在入院后1小时内立即采集静脉血1ml至于干EDTA管内,均匀摇动,采集前均无发热、寒战等现象,血培养均阴性,未曾使用呼吸机、抗生素、止血敏等干预治疗。标本采集后在常温下1小时内送实验室检查。

结果

近几年高考中，细胞分化考查内容多以正误判断和图像分析形式出现，选择题居多。其中细胞分化的实质是基因选择性表达的结果是高考试题中经常出现的考点。

例1 下列能说明某细胞已经发生分化的是（ ）

A.进行ATP的合成

B.进行mRNA的合成

C.存在血红蛋白

D.存在纤维蛋白原基因

解析 ATP的合成发生在所有活细胞中，A不能说明；在没有分化的细胞中也进行mRNA的合成，B不能说明；存在血红蛋白的细胞一定是红细胞，是已经分化的细胞，C能说明；所有的正常细胞中都存在纤维蛋白原基因，D不能说明。

答案 C

[摘要] 目的:观察环孢霉素A(CSA)对小鼠胚胎干细胞(ESCs)向心肌细胞分化的影响。方法:分别观察ESCs自发和CSA诱导情况下心肌细胞分化率,细胞免疫组化检测心肌细胞标志物的表达。结果:CSA诱导的心肌细胞分化率明显高于自发的心肌细胞分化率,且诱导生成的心肌细胞具备心肌细胞特有的特征。结论:CSA能够诱导ESCs向心肌细胞分化并扩增ESCs分化形成的心肌细胞。

[关键词] 环孢霉素;胚胎干细胞;细胞分化;心肌细胞

[中图分类号] R329.2+8[文献标识码]A [文章编号]1673-7210(2010)05(b)-021-02

Cyclosporin-A induces differentiation of cardiocytes from embryonic stem cells

YAN Peishi

(Department of Cardiology, Dalian Central Hospital, Dalian 116000, China)

[Abstract] Objective: To observe the role of cyclosporin-A (CSA) in differentiation of cardiocytes from embryonic stem cells (ESCs). Methods: The differentiation rates of cardiocytes from ESCs with or without CSA induction were observed. The expression of cardiocyte markers were evaluated with immunohistochemistry. Results: Compared with those of spontaneous differentiation, the differentiation rates of cardiocytes were significantly higher in the presence of CSA. CSA-induced cardiocytes showed the specific features of cardiocytes. Conclusion: CSA potently induces cardiocytes derived from ESCs.

[Key words] Cyclosporin-A; Embryonic stem cells; Cell differentiation; Cardiocytes

摘 要：传统的观点认为，单核细胞仅是吞噬细胞的前体细胞，在体内不同环境下能分化为巨噬细胞、树突状细胞、Kupffer细胞、小胶质细胞。但近几年的研究发现，单核细胞经诱导具有多向性的分化潜能。本文将单核细胞向淋巴管内皮细胞转分化潜能的研究现状进行综述。

关键词：单核细胞；淋巴管内皮细胞；转分化。

干细胞替代治疗是近些年来医学研究领域的热点。单核细胞参与血管新生一直是近些年来非常活跃的课题。研究发现，单核细胞能受组织环境影响、发生不同方向的分化。单核细胞不仅是巨噬细胞、树突状细胞的前体细胞，还能在特殊环境下分化成内皮祖细胞（Endothelial progenitor cell， EPCs）[1]，参与血管新生。然而，单核细胞参与淋巴管新生的研究相对较少。相对于血管内皮标志物，淋巴管内皮特异性标志物发现较晚，在1984年以后才陆续被发现[2]，因此对于淋巴管内皮的研究一直滞后于血管内皮。近年来，随着研究者对于一些淋巴管内皮特异性标志物的发现，关于淋巴管在诸多领域的研究均有所突破。因此，随着单核细胞向血管内皮细胞转分化的研究的深入，单核细胞向淋巴管内皮细胞转分化的研究已经有了初步进展，但至今仍未有定论。目前这方面的研究，只能给单核细胞向淋巴管内皮细胞转分化的可能性提供一些依据。

一、单核细胞向血管内皮细胞的转分化

从胚胎发育学看，淋巴管内皮细胞与血管内皮细胞具有同源性。胚胎主静脉的一部分内皮细胞出芽形成淋巴囊，再由淋巴囊出芽形成成熟的淋巴管网络[3]。所以，单核细胞向血管内皮细胞转分化的研究，能提示单核细胞向淋巴管内皮细胞转分化的可能性。

研究发现，从人类血中分离培养CD34-CD14+单核细胞，表达特异性内皮细胞表面标志物的细胞的比例随时间推移增加，到第4周时，表达vWF、VE-cadherin和e-NOS的细胞比例分别达到94.2%，89.7%和58.8%，在三维基质胶中，这些细胞形成了条索状或管状结构，表明这些细胞聚集可能是参加血管生成的[4]。由于单核细胞数量多，其在治疗缺血性疾病领域的应用前景备受关注。

二、单核细胞的多向性干细胞分化潜能

有研究报道，单核细胞经诱导具有多向性干细胞分化潜能。Zhao等的研究表明，人外周血单核细胞在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）的作用下，能被诱导成多潜能干细胞，后者经过诱导能分化成巨噬细胞、T淋巴细胞、上皮细胞、内皮细胞、神经元细胞、肝细胞[5]。Kuwana等的研究小组发现，人外周血单核细胞在纤维连接蛋白（fibronectin，FN）、L-DMEM以及外周血CD14―单个核细胞上清（即淋巴细胞上清）的某些细胞因子诱导作用下，能分化成具有成纤维细胞形态并且表达CD34的多潜能细胞，命名为MOMCs，这种细胞仍然携带单核细胞抗原CD14和白细胞共同抗原CD45，因此来源于单核细胞；他们在MOMCs的培养体系中分别加入相关的刺激因子，对MOMCs进行诱导，发现会有不同数量的细胞群向相应的方向分化，如成骨细胞、肌细胞、软骨细胞、脂肪细胞[6]。在2007年，Kuwana等人又在StemCell上[7]，专门研究了MOMCs向内皮细胞分化的潜能。培养7d后，发现在蛋白和基因水平，细胞均表达内皮细胞特异性标志物，如CD144、CD34、vWF、VEGFR-2等，且与脐静脉内皮的表达水平相近， RT-PCR结果显示细胞对于CD14、CD45的表达明显下调。

【摘要】 心肌梗死等缺血性心脏病严重威胁人类生存和生活质量,组织工程技术为根治心肌梗死等心脏病提供了一种新的方法,近年来,心肌组织工程有了较大的进展,但在种子细胞等方面的难题还远没有解决。本文对关于间充质干细胞分化为心肌细胞的研究作了一下综述,为细胞替代治疗的研究提供一定的参考。

【关键词】间充质干细胞;心肌细胞;细胞替代治疗

Research advances of mesenchymal stem cells induced into cardiomyocyets

JIANG Jing,LI De-hua.Department of Anatomy,Liao Ning Medical College,Jin Zhou Liao Ning 121001,China

【Abstract】 Ischemic heart disease such as myocardial infarction endanger human health and life,cardiac tissue engineering is one of the new radical therapy for myocardial infarction.In recent years,researchers have made great progress in cardiac tissue engineering,but the problems of seed cells and scaffold materials are far from resolved.This paper reviews research advances of mesenchymal stem cells induced into cardiomyocyets so that it may contribute to Cell therapy.

【Key words】

Mesenchymal Stem Cells;Cardiomyocyets;Cell therapy

在成人肌肉组织中,心肌细胞(Cardiomyocytes,CMs)属于终末分化期永久性细胞,不具有再生能力[1],其对有丝分裂信号作出的反应是细胞肥大[2]而不是再生,致使损伤后心肌再生和修复严重受限,由于心肌损伤后无法通过自身的增殖、分化进行修复,坏死的心肌则由纤维疤痕组织取代[3,4]。研究发现心肌中也含有干细胞[5-7],在心肌梗死(Myocardial infarction,MI)后这些细胞会发生分裂增生,但数量极少,增殖能力太小,不能完整地修复心肌组织,更不能满足心肌组织再生的需求,致使具有收缩功能的CMs减少,最终发展成充血性心力衰竭、死亡,严重影响患者的生活质量。临床上缺乏对病变冠状动脉的再造和梗死心肌的再生、重建的根本治疗方法,而细胞替代治疗通过移植功能细胞,替代、修复或加强受损的组织或器官的细胞的生物学功能已成为治疗多种组织坏死性疾病的新策略。

【摘要】 目的 原代分离培养人真皮成纤维细胞（hDFs），应用生长分化因子-5（GDF-5）进行诱导培养，观察细胞的形态，检测软骨细胞相关指标，评价其分化为软骨样细胞的能力。方法 取成人除皱术后的皮肤组织，Ⅰ型胶原酶消化法分离培养hDFs，观察细胞形态，MTT法检测细胞增殖活性，免疫细胞化学染色检测Ⅰ型胶原的表达。用100ng/ml GDF-5的成软骨诱导液培养，观察细胞形态变化，检测Ⅱ型胶原蛋白表达及分泌GAG的能力。结果 hDFs呈长梭形，P10以后仍保持较强的增殖潜能，Ⅰ型胶原表达阳性。诱导后的hDFs逐渐成为圆形、多角形，并聚集生长形成软骨样结节；诱导第21 d的细胞Ⅱ型胶原蛋白表达阳性，GAG被甲苯胺蓝染成蓝色。结论 hDFs经100ng/ml 的GDF-5诱导培养可分化为软骨样细胞。

【关键词】 成纤维细胞；生长分化因子-5；软骨样细胞

纤维软骨的结构特点为基质内含有90%以上的Ⅰ型胶原和少量Ⅱ型胶原，软骨细胞较小而少，这是与透明软骨的主要区别[1]。纤维软骨主要位于椎间盘的纤维环和膝关节的半月板等，结构和功能非常重要，其损伤破裂和退行性变都会引起严重的临床症状，组织工程学的修复和再生治疗为此提供了新思路。

人真皮成纤维细胞（Human Dermal Fibroblasts， hDFs）是结缔组织的主要细胞成分，能合成和分泌大量的Ⅰ型胶原和基质成分。致密的真皮层hDFs储备丰富，可以通过简单的活检手术取材，细胞增殖能力强，自体取材不涉及伦理学问题，是构建组织工程纤维软骨的首选种子细胞[2]。

研究表明生长分化因子5（growth differentiation factor 5， GDF-5）是目前诱导成体间充质干细胞分化为软骨细胞的最有效生长因子[3]。因此，探讨应用GDF-5诱导hDFs分化为软骨样细胞意义重大。本实验拟应用GDF-5诱导hDFs向软骨样细胞分化，并从形态、基因和蛋白表达水平进行检测，探讨hDFs作为组织工程纤维软骨的种子细胞的可行性，为进一步构建组织工程纤维软骨提供种子细胞相关数据。

1 材料与方法

1.1 组织来源

人真皮组织来自5例行除皱术的健康成年女性患者，年龄30～45岁，无传染病和内分泌疾病，并签署知情同意书，实验经医学伦理委员会批准。