造血干細胞及免疫細胞的生成

1、造血干細胞及免疫細胞的生成造血干細胞及免疫細胞的生成第1頁2022/9/4 9:25第一節(jié) 造血干細胞特征和分化一、造血干細胞起源和表面標識造血干細胞起源：（哺乳動物）最早卵黃囊胎肝（胚胎發(fā)育中期及出生后） 骨髓早期造血干細胞：多能造血干細胞（具自我更新和分化兩種潛能） （最初分化為）共同淋巴樣祖細胞和共同髓樣祖細胞等。造血干細胞及免疫細胞的生成第2頁2022/9/4 9:25ES及其分化造血干細胞及免疫細胞的生成第3頁2022/9/4 9:25 造血干細胞分化路徑 Differentiation of hematopoietic stem cells造血干細胞 淋巴系干細胞再生B 淋巴細胞

2、T 淋巴細胞NK細胞 單核 細胞嗜中性粒細胞嗜酸性粒細胞嗜堿性粒細胞肥大細胞 血小板 紅細胞 巨核細胞 髓紅系干細胞 髓系干細胞粒-單核系干細胞紅母細胞造 血 干 細 胞 分 化 途 徑樹突狀細胞？ 樹突狀細胞？造血干細胞及免疫細胞的生成第4頁2022/9/4 9:25 外周血中各種白細胞百分比免疫 細胞 占白細胞總數(shù)百分比（%）中性粒40-75嗜堿性粒細胞0.1-1嗜酸性粒細胞1-7單核細胞2-11淋巴細胞20-35樹突細胞0.1-1造血干細胞及免疫細胞的生成第5頁2022/9/4 9:25BLOOD ELEMENTSNeutrophil PMNBasophilEosinophilPlate

3、letsRBCsLymphocytesGranulocytesMonocytesErythrocytesLEUKOCYTES WBCs造血干細胞及免疫細胞的生成第6頁2022/9/4 9:25造血干細胞表面標識 人造血干細胞主要表面標識為CD34和c-kit(CD117)，無譜系特異性標識（Lin-）：1.CD34 是造血干細胞一個主要標識分子，為高度糖基化跨膜蛋白，包含造血干細胞，有1%4%骨髓細胞表示CD34。應(yīng)用CD34可從造血組織中分離造血干細胞，成熟血細胞不表示此分子。造血干細胞及免疫細胞的生成第7頁2022/9/4 9:252.CD117即c-kit 是干細胞因子（stem cel

4、l factor）受體，為原癌基因c-kit產(chǎn)物kit，屬于含有酪氨酸結(jié)構(gòu)生長因子受體 。CD117+約占骨髓細胞1%4%，50%70%CD117表示CD34，故CD117也是多能造血干細胞主要標識。造血干細胞及免疫細胞的生成第8頁2022/9/4 9:253.Lin-細胞 應(yīng)用針對T細胞、B細胞、NK細胞、單核細胞、巨噬細胞、巨核細胞、髓系、紅系等各種譜系對應(yīng)單克隆抗體混合抗體（CD2、CD3、CD14、CD16、CD19、CD24、CD56、 CD66b、血型糖蛋白質(zhì)A等抗體）結(jié)合免疫磁珠分離法，除去造血組織中各譜系細胞，所留下即為Lin-細胞（早期造血干細胞）。造血干細胞及免疫細胞的生成

5、第9頁2022/9/4 9:25二、造血干細胞分化多能造血干細胞分化 : 骨髓、胸腺造血微環(huán)境提供造血干細胞發(fā)育分化必要條件。經(jīng)過動物體內(nèi)或人工體外半固體微環(huán)境條件模擬，可進行造血干細胞分化研究。 造血干細胞及免疫細胞的生成第10頁2022/9/4 9:25干細胞分化造血干細胞及免疫細胞的生成第11頁2022/9/4 9:25干細胞體外分化造血干細胞及免疫細胞的生成第12頁2022/9/4 9:25多能造血干細胞分化 : 骨髓、胸腺維持造血干細胞自我更新和分化機制： I 分泌細胞因子或其它介質(zhì)，促進不一樣譜系不一樣發(fā)育階段細胞生長分化。如胸腺基質(zhì)細胞分泌細胞因子IL-7及肽類分子胸腺激素、胸腺

6、素、促胸腺生成素是胸腺中T細胞成熟主要條件。 II 造血微環(huán)境基質(zhì)細胞經(jīng)過粘附分子及分泌細胞外基質(zhì)與干細胞及其分化血細胞相互作用，提供必要刺激信號。 造血干細胞及免疫細胞的生成第13頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其分化 : 1.髓樣干細胞及其分化：I 紅系：紅細胞生成素EPO是最主要生長因子。髓樣干細胞（EPO、SCF存在下）紅細胞集落形成 單位（CFU-E）。II巨核系：血小板生成素TPO是巨核細胞/血小板譜系分化中關(guān)鍵因子。髓樣干細胞（TPO、IL-6、IL-11）巨核細胞集落形成 單位（CFU-MeG） 造血干細胞及免疫細胞的生成第14頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其

7、分化 : 1.髓樣干細胞及其分化： 粒單系：GM-CSF、SCF、IL-3起作用。 髓樣干細胞含有產(chǎn)生粒細胞系、紅細胞系、巨核細胞系和單核-巨噬細胞系潛能集落形成單位（CFU-GEMM）（在G-CSF/M-CSF/GM-CSF、SCF、IL-3存在下）中性粒細胞或單核/巨噬細胞。造血干細胞及免疫細胞的生成第15頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其分化 : 1.髓樣干細胞及其分化：嗜酸性粒細胞： GM-CSF、IL-5、IL-3起作用。 髓樣干細胞CFU-GEMM（在GM-CSF、IL-5、IL-3存在下）嗜酸粒細胞集落形成 單位（CFU-Eos） 嗜酸性粒細胞造血干細胞及免疫細胞的生成第

8、16頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其分化 : 1.髓樣干細胞及其分化：嗜堿性粒細胞： IL-5、TGF-起作用。 髓樣干細胞CFU-GEMM（在IL-5、TGF-存在下）嗜堿性粒細胞集落形成 單位（CFU-Baso）IL-3、IL-4 嗜堿性粒細胞造血干細胞及免疫細胞的生成第17頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其分化 : 2.淋巴樣干細胞及其分化：I T細胞譜系：在胸腺中發(fā)育取得功效TCR表示、本身MHC限制、本身耐受gdTCRPro-TThy-1雙陰細胞CD4-8-/gdTCRCD3進入外周Pro-TaTCR b 鏈基因重排TCR a 鏈基因重排Pre-TCRabTCR雙陰

9、細胞CD4-8-雙陽細胞CD4+8+雙陽細胞CD4+8+CD8+單陽細胞不發(fā)生 b 鏈基因重排細胞凋亡陽性和陰性選擇失敗細胞凋亡信號通道Pre-TCRT 細 胞 發(fā) 育CD4+單陽細胞進入外周進入外周造血干細胞及免疫細胞的生成第18頁2022/9/4 9:25CD3CD4+ CD8 TCR CD3CD4CD8+ TCR CD3LOWCD4CD8+ TCRabLOW CD3+ CD4+ CD8+ TCRab+ CD3+ CD4+ CD8 TCRab+ CD3+ CD4 CD8+ TCRab+ CD3+ CD4+ TCRab+ CD3+ CD8+ TCRab+ CD3+ CD4+ CD8+ TCR

10、gd+ CD3+ CD4+ CD8 TCRgd+ CD3+ CD4 CD8+ TCRgd+ CD3+ CD4 CD8 TCRgd+ CD3+ CD4 CD8 TCRgd+ CD3+ TCRgd+ CD3CD4/LOW CD8 TCRCD3CD4/LOW CD8 TCR被膜 被膜下區(qū) 皮質(zhì)骨髓 髓質(zhì) 胸腺小葉造血干細胞及免疫細胞的生成第19頁2022/9/4 9:25（1） T細胞受體基因重排 （a）TCR和鏈基因重排：T細胞約占T細胞9599%，T細胞約占15%。胸腺細胞在雙陰性（DN）階段一個時期，即CD44low CD25+階段，鏈基因開始重排，表示鏈蛋白，并與前T細胞替換鏈PT（Pre

11、T Cel1）組裝成PT：二肽鏈，表示于CD44-CD25-階段細胞表面，此時細胞增殖活躍，IL-7R表示對這個時期分化發(fā)育至關(guān)主要；分化至CD4+CD8+PT:CD3low雙陽性（ DP）階段，細胞停頓增殖，鏈基因開始重排，并表示有功效性TCR。造血干細胞及免疫細胞的生成第20頁2022/9/4 9:25（2）CD3及CD4/CD8表示：陽性與陰性選擇 陽性選擇 在胸腺皮質(zhì)中，同胸腺上皮細胞表示本身肽：MHC類或類分子復(fù)合物以適當(dāng)親和力進行特異結(jié)合DP細胞，可繼續(xù)分化為單陽性（SP）細胞，其中與類分子結(jié)合DP細胞CD8表示水平升高，CD4表示水平下降直至丟失 ; 而與類分子結(jié)合DP細胞，CD

12、4表示水平升高，CD8表示水平下降最終丟失；不能與本身肽：MHC分子復(fù)合物發(fā)生有效結(jié)合或發(fā)生親和力過高結(jié)合DP細胞，在胸腺皮質(zhì)中發(fā)生凋亡，占DP細胞95%以上。約5DP細胞經(jīng)選擇而存活，此過程稱為胸腺陽性選擇（postive selection）。造血干細胞及免疫細胞的生成第21頁2022/9/4 9:25 經(jīng)陽性選擇DP細胞存活，并分化為SP細胞，使T細胞取得了在識別過程中本身MHC限制能力。 識別MHCI類分子胸腺細胞發(fā)育為CD8+細胞，而識別MHC類分子胸腺細胞發(fā)育為CD4+細胞。造血干細胞及免疫細胞的生成第22頁2022/9/4 9:25陰性選擇（negative se1ection）

13、，系DP及SP細胞在皮質(zhì)區(qū)、皮髓質(zhì)交界處及髓質(zhì)區(qū)，與胸腺DC、巨噬細胞表示本身肽：MHC I類或類分子發(fā)生高親和力結(jié)合而被消除，或成為無能狀態(tài)，以確保入外周淋巴器官T細胞庫中不含有針對本身成份T細胞，也是T細胞本身免疫耐受主要機制。造血干細胞及免疫細胞的生成第23頁2022/9/4 9:25胸腺 CD4+ 與MHC 適當(dāng) 不與MHC-本身肽 CD4+ TCR重排 CD8+ 結(jié)合T細胞 結(jié)合T細胞 Th細胞 T T 陽性選擇 陰性選擇 T CD8+ 雙陽性 Tc細胞 T細胞 T細胞不與 T細胞與MHC和本身 單陽性 （ DP） MHC 結(jié)合 抗原肽高親和力結(jié)合 T細胞 （SP） 凋亡淋巴干細胞T

14、細胞在胸腺內(nèi)陽性和陰性選擇外 周(DP)(SP)(DN)造血干細胞及免疫細胞的生成第24頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其分化 : 2.淋巴樣干細胞及其分化： B細胞譜系：抗原非依賴階段：在胚肝或骨髓淋巴干細胞原B細胞前B細胞未成熟細胞成熟B細胞Ig 基 因 重 排胞漿+sIgM+抗原依賴階段：外周淋巴器官成熟B細胞sIgM+sIgD+sIgM+sIgD+活化B細胞sIgM+sIgD+抗原記憶B細胞sIgG+sIgA+漿細胞胞漿Ig 造血干細胞及免疫細胞的生成第25頁2022/9/4 9:25造血干細胞及免疫細胞的生成第26頁2022/9/4 9:25抗原非依賴期 (骨髓內(nèi)分化)祖B細

15、胞(pro B cell)階段前B細胞(pre B cell)階段未成熟B細胞(immature B cell)成熟B細胞(mature B cell) 抗原依賴期 (骨髓外分化)（1）B細胞分化成熟過程造血干細胞及免疫細胞的生成第27頁2022/9/4 9:25（2）、B細胞在骨髓內(nèi)分化 B細胞起源于骨髓淋巴干細胞。早期B細胞增殖分化與骨髓造血微環(huán)境(hemopoietic inductive microenviroment，HIM)親密相關(guān)。骨髓基質(zhì)中細胞因子和黏附分子是B細胞發(fā)育必要條件。 造血干細胞及免疫細胞的生成第28頁2022/9/4 9:25Ig重鏈、輕鏈基因重排原B細胞中首先開

16、始Ig重鏈基因重排，并表示Ig/Ig，假如重排有效，則產(chǎn)生鏈 ，所以時輕鏈還未重排， 鏈則與一條替換輕鏈（Vpre-B/5 ）結(jié)合，形成膜表面受體（ 前B細胞受體）。 前B細胞向細胞內(nèi)發(fā)出信號，使B細胞深入分化。假如輕鏈重排有效，則輕鏈與鏈結(jié)合，形成IgM表示在細胞表面。膜表面IgM是不成熟B細胞標志。Ig基因重排造血干細胞及免疫細胞的生成第29頁2022/9/4 9:25在骨髓中B細胞發(fā)育成熟過程中，V（D）、J基因重排是隨機發(fā)生，故有可能產(chǎn)生與本身抗原應(yīng)答B(yǎng)細胞克隆，或產(chǎn)生含有不適當(dāng)抗原受體B細胞克隆。但在周圍淋巴器官中Ig基因可發(fā)生二次重排，二次重排會修正能與本身抗原應(yīng)答基因，以消除本身

17、應(yīng)答性B細胞（ B細胞陰性選擇）。藉Ig基因二次重排，對B細胞抗原受體作修正時稱為抗原受體編輯。經(jīng)過陰性選擇后不成熟B細胞，膜上表示Ig D，變成成熟B細胞離開骨髓進入外周淋巴組織，在脾臟中繼續(xù)經(jīng)歷陰性選擇。陰性選擇造血干細胞及免疫細胞的生成第30頁2022/9/4 9:25 骨髓 不與本身抗原 高親和力結(jié)合 BCR重排 B細胞 B 陰性選擇 B 與本身抗原 高親和力結(jié)合 B細胞 凋亡淋巴干細胞外 周骨髓內(nèi)B細胞陰性選擇造血干細胞及免疫細胞的生成第31頁2022/9/4 9:25定向干細胞及其分化 : 2.淋巴樣干細胞及其分化： Nk細胞：第九章第三節(jié)已包括（略）。 造血干細胞及免疫細胞的生成

18、第32頁2022/9/4 9:25第二節(jié) 淋巴細胞抗原識別受體編碼基因及多樣性產(chǎn)生造血干細胞及免疫細胞的生成第33頁2022/9/4 9:25（一）胚系基因結(jié)構(gòu)V區(qū)基因和C區(qū)基因 和輕鏈含有V、J、C三種片段，重鏈家族由V、D、J和C四種不一樣基因片段所組成。一、 BCR與TCR基因結(jié)構(gòu)及其重排V/D/JC造血干細胞及免疫細胞的生成第34頁2022/9/4 9:25（一）胚系基因結(jié)構(gòu)胚系基因結(jié)構(gòu) BCR或Ig兩條輕鏈(、)和一條重鏈分別由不一樣多基因家族(multigene families)編碼，人輕鏈基因位于第22號染色體，鏈位于第2號，重鏈(H)位于第4號。一、 BCR與TCR基因結(jié)構(gòu)及

19、其重排DH JH CVH 編碼完整/鏈VL JH CsIgM/sIgD編碼完整輕鏈造血干細胞及免疫細胞的生成第35頁2022/9/4 9:25（二）淋巴細胞發(fā)育過程中抗原受體重排 在B細胞發(fā)育分化過程中，Ig可變區(qū)將發(fā)生次序性重排。首先是重鏈V區(qū)重排，然后是輕鏈V區(qū)重排。只有經(jīng)過重排B細胞才成為成熟型B細胞，即免疫潛能B細胞 (immunocompetent B)。每個成熟B細胞只含有一個功效性VH和VL(或)，其細胞膜表面表示膜結(jié)合型Ig，并只能與一個抗原表位相互作用。一、 BCR與TCR基因結(jié)構(gòu)及其重排造血干細胞及免疫細胞的生成第36頁2022/9/4 9:25（1）重組活化基因1/2（r

20、ecombination activation gene 1 and 2, RAG1/2）L V1 V2 V3 V4 V5 Vn J1 J2 J3 J4 J5 J6C區(qū)RAG1/2RAG1/2C區(qū)連接酶L V1 V2J4 J5 J6L V1 V2J4 J5 J6造血干細胞及免疫細胞的生成第37頁2022/9/4 9:25（2）B、末端脫氧核苷酸轉(zhuǎn)移酶（terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT）TdTDt/A/C/GTPDt/A/C/GTPAGCTAGCTAG連接酶AGCTAGCTAG隨機核苷酸加減造血干細胞及免疫細胞的生成第38頁2022/9/4 9:25（3） Oct-2及NF-B等VH DH JH 開啟子增強子調(diào)控序列內(nèi)含子C區(qū) Oct-2（在B細胞特異表示）NF-B參加輕鏈轉(zhuǎn)錄造血干細胞及免疫細胞的生成第39頁2022/9/4 9:25（4） 類別轉(zhuǎn)換造血干細胞及免疫細胞的生成第40頁2022/9/4 9:25造血干細胞及免疫細胞的生成第41頁2022/9/4 9:25 IL-4誘導(dǎo)Ig重鏈基因重排類