发育生物学8胚后生长及衰老

1、第八章第八章 胚后生长及衰老胚后生长及衰老 Post-embryonic Growth and Aging 动物生长的 主要特点 胚胎发育早期生长不明显或缓慢； 生长主要发生在个体的雏形建立之后； 不同组织器官的生长速度不同。 一、组织、器官、个体的生长一、组织、器官、个体的生长 生长的策略 Axon of neuron e.g., bone, cartilage e.g., many tissues 损伤或刺激可诱导细胞增殖或生长： 如将大鼠肝脏切除2/3,剩余部分增殖 使肝脏恢复原来的大小；切除肾的一 部分，剩余部分主要通过细胞增大而 增大。 在正在生长的组织中，生长速度决 定于细胞的增殖

2、和凋亡的速度。 细胞增殖受内外因素的控制 During cleavage of fertilized eggs, there are virtually no G-phase. 果蝇受精卵含母体磷酸化 蛋白string，使113次 卵裂只发生细胞核的分裂， 无G期。其后,母体string 蛋白消失，合子string基 因按时空特异性表达，其 表达受gap、pair-ruled 等基因产物的控制，只有 表达string的细胞才能进 入有丝分裂。由于有丝分 裂不同步，不同组织有不 同数量的细胞。 果蝇胚胎早期发育中细胞的分裂特点 人的生长速率因发育阶段而异 人躯体的不同部分有不同的生长速率 营养对

3、生长的影响 胚胎在子宫中发育期间营养不良，一般会产生较小、但各部 分比例正常的个体。 出生后营养不良可影响某些器官的正常生长。如断奶后营养 不良的大鼠骨架生长正常，但肝和肾会很小。 出生时个体较小的婴儿，长大后易患心血管疾病和非胰岛素 依赖性糖尿病。 生长受激素的调控 缺失IGF-2基因的小鼠出生时的重量 仅为正常鼠的60%，表明IGF-2是早 期胚胎生长所必需的。IGF-1主要在 出生后起作用。 不同的器官具有不同的内在生长程序 GH, IGF-1 长骨的生长依赖生长板中细胞数量的增加 肌肉组织的生长来自单个肌纤维的 加长和膨大 条纹肌肌原节数的增加依赖于骨的压迫力 成年哺乳动物的皮肤表皮细

4、胞不断更新 干细胞分裂产生一个新的干细 胞和一个将要分化的细胞。干 细胞命运与其表达integrin并 通过其与基底层的laminin和 collagen相连有关。 crypt 小鼠小肠的每个 隐窝含有1个干细 胞和30-40个潜在 的干细胞，约150 个分裂的细胞、 每天分裂2次，每 天产生约300个细 胞。 成年哺乳动物的肠上皮细胞也不断更新 生长失控导致肿瘤 连续分裂的细胞最可能 致癌，如85的癌症发生 在表皮细胞，白细胞过多 导致白血病。Proto- oncogene突变为 oncogene是癌症的诱因， 多为显性突变。原癌基因 与细胞增殖、分化和迁移 有关，编码生长因子和信 号分子及

5、与信号传导有关 的蛋白质。 抑癌基因的突变也导 致癌症，但属隐性突变。 如调控细胞周期的Rb突变 可导致视网膜细胞瘤。人 的patched基因也是一个 抑癌基因，其突变导致各 种皮肤癌。 极少数肿瘤不涉及遗传物质的改变 畸胎瘤teratocarcinomas常见于卵 巢和睾丸，起源于生殖细胞。在小 鼠卵巢中，未受精卵的偶然激活使 其发育到上胚层形成期，然后形成 肿瘤。将小鼠胚胎的上胚层移植到 成年小鼠体内的任何部位，都将形 成畸胎瘤。 植物的生长受激素的控制 植物的生长主要通过细胞体积的增加 二、蜕皮(molting)和变形(metamorphosis) 变形是指从某些动物幼虫转变为结构上大为

6、不同的成年个体 的过程。如毛虫变为成年蝴蝶、蛆变为飞蛾、蝌蚪变为青蛙。 在节肢动物上，幼虫期及成年前体积的增加伴随角质的退化 脱落(角质阻碍体积的增加)，而形态结构未发生大的改变，该过 程为molting。 不同蜕皮期的个体体积都显著增加 蜕皮过程 个体生长 激活牵长感应器 (stretch receptor) 大脑分泌促前胸腺激素(PTTH) 激活前胸腺 蜕皮素(ecdysone) molting 幼年素(juvenile hormone) 咽侧体(corpus allatum) 昆虫的变形受环境和激素的调控 两栖动物的变形过程 促甲状腺素释放激素 促甲状腺素 甲状腺素对不同 组织的作用不同

7、。 如它们促进肢体 的发育和生长， 但引起尾巴细胞 的凋亡而使尾巴 退化。 果蝇幼虫期的唾液腺细胞发生 染色体复制，但不发生有丝分 裂，导致形成巨形多线染色体。 染色体转录活跃区疏涨，其位 置受蜕皮素的调控。 昆虫变形过程中基因活性变化 三、个体衰老 显著特征是死亡概率增高 损伤积累？ 遗传决定？ 不同物种的寿命不同：遗传控制 Disposabl e soma theory 影响衰老的基因 食物摄取量影响寿命：处于最低营养水平的大鼠的寿命比高 摄食量的大鼠长40，可能是因为食物分解中产生的自由基 对DNA和蛋白质起破坏作用。 线虫的daf-2基因：刚孵化的线虫在宽爽的空间、丰富的食物 条件下存

8、活2周，但在拥挤、缺食条件下进入不摄食、不生长 的dauer larval state, 可长达数月。Daf-2基因突变的线虫即 使在有丰富的食物时仍进入dauer state，其寿命比正常线虫 长2倍。 线虫的clk-1基因：该基因突变个体的细胞周期变长，寿命比 正常胚胎长70。Daf-2、clk-1及另外2个clk基因都突变的 个体的寿命延长5倍。 人的Werner Syndrome: 患者青春期生长缓慢，20余岁白发、 易患心脏病，绝大多数死于50岁前。其成纤维细胞在体外培 养时只能分裂几次就死亡。其被突变的基因编码的蛋白与 DNA解螺旋有关，而DNA解螺旋是DNA复制、修复、基因表 达

9、所必需的。 体外培养中细胞的衰老 at Go Telomere shortening THE END 生长的策略 Axon of neuron e.g., bone, cartilage e.g., many tissues 损伤或刺激可诱导细胞增殖或生长： 如将大鼠肝脏切除2/3,剩余部分增殖 使肝脏恢复原来的大小；切除肾的一 部分，剩余部分主要通过细胞增大而 增大。 在正在生长的组织中，生长速度决 定于细胞的增殖和凋亡的速度。 生长的策略 Axon of neuron e.g., bone, cartilage e.g., many tissues 损伤或刺激可诱导细胞增殖或生长： 如将大鼠肝脏切除2/3,剩余部分增殖 使肝脏恢复原来的大小；切除肾的一 部分，剩余部分主要通过细胞