造血干细胞与淋巴细胞

关于造血干细胞与淋巴细胞第1页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三什么是干细胞？干细胞(stemcells)是一群尚未完全分化的细胞，同時具有分裂增殖成另一个与自身完全相同的细胞，以及分化成为多种特定功能的体细胞两种特性。干细胞在生命体由胚胎发育到成熟个体的过程中，扮演最关键性的角色，即使发育成熟之后，一般相信干细胞仍然普遍存在于生命体中，担负着个体的各个组织及器官的细胞更新及受伤修复等重大责任。第2页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三干细胞的分类按分化潜能：全能干细胞多能干细胞定向祖细胞按来源：胚胎干细胞成体干细胞

第3页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三全能干细胞(Totipotent)受精卵就是最高层次的胚胎干细胞，是全能干细胞。受精后的最初几个小時內，受精卵会分裂为一些完全相同的全能细胞，每一个均有可能发育成胎儿。

多能干细胞(pluripotent)

一种或几种组织的起源细胞，它能分化出多种类型的细胞，但它不可能分化出足以构成完整个体的所有细胞。譬如造血干细胞，它能分化成红细胞、白细胞和血小板等十多种血细胞。第4页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三定向祖细胞(multipotent)

源于多能干细胞，具有向特定细胞系分化的能力，但其分化和自我更新能力受限，只能分化成一种或几种专门的细胞，譬如淋系祖细胞。

前体细胞(precursor)

指发育过程中较另一细胞更早期的细胞，有时泛指干细胞和祖细胞。第5页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三胚胎干细胞ES细胞是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性，能分化出成体动物的所有组织和器官，包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。在未来几年，ES细胞移植和其它先进生物技术的联合应用很可能在移植医学领域引发革命性进步。目前是从废弃的胚胎组织中做细胞培养来得到ES细胞，但除有伦理争论，包括已死的胚胎的归属权问题，更有疾病传染等不可控因素。第6页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三成体干细胞成年动物的许多组织和器官，比如表皮和造血系统，具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下，成体干细胞或者产生新的干细胞，或者按一定的程序分化，形成新的功能细胞，从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。

第7页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三造血干细胞

造血干细胞（hemapoieticstemcell，HSC）是各种血细胞与免疫细胞的起源细胞，可以增殖分化成为各种淋巴细胞、浆细胞、红细胞、血小板、单核细胞及各种粒细胞等。HSC存在部位：胎肝、骨髓、外周血、脐带血、胎盘血。第8页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三HSC可以不断自我更新，其数量是稳定的；多向分化增殖能力；多数HSC处于静止状态；具有异质性，可以分为多能干细胞和定向祖细胞两个水平，后者源于前者；形态上类似于小淋巴细胞；具有一定的表面标志。造血干细胞的生物学特性第9页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三HSC的动态平衡可能与HSC不对称分裂或细胞因子调节有关。正常造血干细胞每分裂一次，它的一个子代细胞分化为祖细胞(progenitors)，另一个细胞保持不分化，永不消灭，及所谓的非对称性分裂。此外，由于所处环境的不同，干细胞可进行有限的对称性分裂，即每分裂一次可产生两个干细胞/祖细胞。非对称分裂是以前大家公认的干细胞分裂模式，它能较合理地解释稳态造血。但是考虑到在胚胎期及骨髓移植后的确有造血干细胞的扩增，对称性分裂也可能存在。－－华中科技大学黄士昂教授于1995年至1998年在加州大学圣地亚哥分校肿瘤中心任副研究员时首次发现HSC的非对称分裂。第10页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三造血干细胞的起源造血干细胞在人胚胎2周时可出现于卵黄囊，第4周开始转移至胚肝，妊娠5个月后，骨髓开始造血；出生后骨髓成为造血干细胞的主要来源，在髓外造血组织中所占比例甚少，如在小鼠骨髓中105有核细胞中的有10个，在脾中105有核细胞中只有1个，在外周血中105有核细胞中仅有0.2个。第11页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三出生前的造血部位

卵黄囊骨髓

肝脏

脾淋巴结

12345678910月第12页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三骨髓造血微环境由微血管，神经、基质细胞(StromalCells)及细胞外基质共同构成的，对血细胞的增殖、分化、成熟有显著调节作用，是血细胞增殖分化的“土壤”，也是调控造血的中心环节。基质细胞：指骨髓中的网状细胞、内皮细胞、纤维母细胞、吞噬细胞和脂肪细胞。细胞外基质：主要由纤维组织构成支架，其中有多种由基质细胞分泌和血液运输来的对血细胞生成有调控作用的物质，如细胞因子、Fe、硫酸软骨素、纤维连接蛋白、粘附分子。

第13页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三人：

CD34+CD33-CD38-CD45RA-c-kit-HLA-DR-Lin-Lin：CD3、CD4、CD14、CD16、CD19、CD41、CD56等；HSC的表面标志第14页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三小鼠HSC的表面标志第15页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三HSC的分化第16页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三HSC分化过程全能干细胞多能干细胞祖细胞终末细胞

BFU-ECFU-E红细胞髓系CFU-GM单核/巨噬、中性粒

CFU-GEMMCFU-Eos噬酸粒

CFU-Baso噬碱粒

HSCCFU-Meg巨核/血小板

CFU-TLTL

淋巴系CFU-BLBLCFU-NKNK第17页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三造血细胞生长因子和白介素的调控____________________________________SCEMegNEoBAMBLTLIL-1+(+)(+)(+)(+)-(+)++IL-2-------+++IL-3++++++++--IL-4-(+)(+)(+)(+)++-++IL-5----++--+++-IL-6全髓增殖因子IL-11全髓增殖因子GM-CSF++++++-+--G-CSF（+）（+）（+）++--+--M-CSF++--EPO-++-------TPO巨核系________________________________________________________第18页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三HSC移植(SCT)造血干细胞移植是指将别人或自己的HSC移植到经超剂量放、化疗的患者体内，替代原有的病理性或缺陷的HSC，以重建造血和免疫功能。第19页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三SCT的种类异基因骨髓移植(Allo-BMT)自体骨髓移植(ABMT)外周造血干细胞移植(PBSCT)脐血干细胞移植(CBSCT)第20页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三SCT适应症恶性血液病：急性白血病、慢性白血病、骨髓增生异常综合征、多发性骨髓瘤、恶性淋巴瘤等。恶性非血液病：乳腺癌、肺癌、卵巢癌、神经母细胞瘤、其他实体瘤等。非恶性疾病：再生障碍性贫血、珠蛋白合成障碍性贫血、夜间阵发性血红蛋白尿、骨髓纤维化、骨髓增殖性疾病、自身免疫性疾病、放射病等。先天性免疫缺陷病、先天性造血异常症、先天性骨骼异常、粘多糖储积症、粘蛋白脂质代谢病、微粒体病等。

第21页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三外周造血干细胞移植的优点采集时不使用麻醉剂及骨穿；造血及免疫重建快；可提供较骨髓更多的干细胞；可以富集CD34+细胞提高干/祖细胞的浓度；能去除引起GVHD的T淋巴细胞；能去除肿瘤细胞。第22页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三SCT的先期条件年龄45岁以下，根据患者具体情况，要衡利弊选择病人，包括禁忌症，移植效果和经济费用等情况；自体移植年龄可超过60岁。白血病病情处于CR期（无临床症状，体征、血液学检查正常），无中枢神经系统白血病迹象。与供髓者ABO血型相合或供者为O型、HLA相配、混合淋巴细胞培养刺激指数小于3，交叉淋巴细胞毒试验阴性。无影响移植的疾病（主要是心、肝、肺、肾）。移植前输血少，或输血较多，但时间已超过3个月者。第23页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三造血干细胞与基因治疗为了带有目的基因的细胞在病人体内长期或永久地表达，必须选一种能在体内自我更新和自我维持的永不消亡的细胞作为宿主细胞。造血干细胞具有可以执行和自我更新能力，在体内常态造血过程中永不耗竭；同时它又可在分化过程中保持基因组DNA的相对稳定。因此，造血干细胞一直是基因治疗理想的靶细胞之一。第24页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三造血干细胞用于基因治疗的难点干细胞数量不足。干细胞通过不对称性的有丝分裂，在不断产生祖细胞的同时，使自己不增殖也不分化。有国外学者报告认为正常造血干细胞是不能扩增的。许多人热衷于体外扩增干细胞，但至今未见有成功的报告。这是因为目前还缺乏一种模拟体内造血微环境的培养体系，希望正常干细胞在培养中既大量增殖，又不分化，这实际上意味着细胞的恶性生长。此外，迄今为止，造血干细胞还没有一个体外培养集落检测的方法。第25页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三基因转染率太低。基因治疗常用的逆转录病毒颗粒要进入靶细胞，首先必须是病毒颗粒的外壳糖蛋白gpTO和靶细胞表面受体专一性的结合。与小鼠不同，人的造血干细胞表面逆转录病毒受体(PIT-2受体)数量极少，限制了转染效率。此外，逆转录病毒只能感染分裂细胞，对处于静止状态的HSC效率很低。目前，慢病毒载体因其可以转导静止细胞的特性而在基因治疗中越来越受重视。第26页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三淋巴细胞淋巴细胞：1012/个体，占外周血白细胞总数的20－45％，具有很强的异质性。根据免疫功能的不同，分为：

1、T细胞(TLymphocyte,TL)2、B细胞(BLymphocyte,BL)3、NK细胞(naturalkillcells,NK)第27页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T淋巴细胞介导细胞免疫应答，并在TD－Ag诱导的体液免疫应答中发挥重要的作用。TL的分化发育：前TL胸腺皮质髓质T淋巴细胞第28页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T细胞的分化和发育绝大多数胸腺细胞不能识别胸腺上皮细胞表面的自身MHC分子经阳性选择而在皮质内凋亡；通过阳性选择的胸腺细胞(能识别自身MHC分子，即获得了自身MHC限制性)向髓质迁移，那些与树突状细胞和巨噬细胞表面的自身MHC—肽复合物呈高亲和力的会经阴性选择而凋亡，最终输出到外周的成熟T细胞也就具有了自身耐受性。第29页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第30页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第31页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第32页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T细胞的表面标志T细胞的膜表面标志主要有各种表面受体、表面抗原和黏附分子，是T细胞识别抗原、与其他免疫细胞相互作用以及接受信号刺激并产生应答的物质基础，也是鉴别和分离T细胞的重要依据。第33页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T细胞表面受体T细胞抗原受体(TCR)：T细胞特异性识别抗原的受体，也是所有T细胞特征性的表面标志。细胞因子受体(CKR)：可接受来自各种细胞因子的信号，调节T细胞的活化、增殖和分化。病毒受体：CD4是HIV病毒的受体AIDS。有丝分裂原受体：临床上可用于检测机体细胞免疫功能的活性。第34页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T细胞抗原受体(TCR)结构：

TCR复合体＝TCR＋CD3分子功能：

是T细胞特异性识别抗原的受体。传递结合抗原的信息到细胞内，使T细胞活化。第35页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三

TCR复合体TCR识别APC递呈的MHC:抗原肽复合物，CD3不直接识别抗原，当TCR接受抗原刺激信号后，CD3分子的ITAM酪氨酸磷酸化，激活信号转导系统，启动T细胞的活化过程。第36页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三TCR必须同时识别相应的抗原肽和相应的MHC分子第37页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T细胞表面抗原MHC抗原白细胞分化抗原(CD分子)CD3CD4/8CD2CD28/CD152第38页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD4和CD8分子CD4分子：单链糖蛋白，分布于部分T细胞、胸腺细胞、某些B细胞、单核吞噬细胞和脑细胞。功能：MHC-II类分子的配体

HIV受体CD8分子：异二聚体，分布于部分T细胞、胸腺细胞和NK细胞。功能：MHC-I类分子的配体第39页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第40页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD2分子CD2分子(淋巴细胞功能相关抗原-2，LFA-2；绵羊红细胞(SRBC)受体)：表达于成熟T细胞、部分胸腺细胞和NK细胞。CD2的配基是CD58。CD2与CD58结合，可增强T细胞和APC细胞或靶细胞之间的粘附，促进TCR/CD3复合体聚合而活化T细胞，并完成CD2分子介导的信号转导。第41页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD28与CD80(B7-1)/CD86(B7-2)CD28是同源二聚体，在外周血淋巴细胞中，所有CD4+T细胞和50%CD8+T细胞表达CD28。活化T细胞表面CD28表达水平升高。CD28胞浆区与多种信号分子相连，转导T细胞活化的共刺激信号。CD28分子的配体是表达于B细胞等抗原递呈细胞表面的B7家族分子，包括CD80（B7-1）/CD86（B7-2）。CD28与CD80（B7-1）/CD86（B7-2）是一组最重要的共刺激分子，它们之间的结合提供T细胞活化必需的第二信号。第42页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第43页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三协同刺激第44页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T细胞和APC的膜表面分子第45页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD152分子CD152又称细胞毒T细胞抗原4（cytotoxicTlymphocyteantigen4,CTLA-4)，为同源二聚体，主要表达于活化T细胞，静止T细胞不表达。CD152与CD28高度同源，其配体都是B7-1和B7-2，但亲和力显著高于CD28。CD152与B7-1/B7-2结合将抑制活化T细胞的扩增，对T细胞介导的免疫应答起负调节作用。CD152属于抑制性受体。第46页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD28和CTLA-4第47页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD45白细胞共同抗原，存在与所有白细胞表面。CD45RA表达在静止T细胞表面CD45RO表达在活化和记忆T细胞表面第48页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T淋巴细胞亚群根据CD抗原分亚群：

CD4＋细胞亚群：T辅助细胞(Th)——释放细胞因子，促进

TL、BL分化、增殖。CD2＋、CD3＋

CD8＋细胞亚群：细胞毒T细胞(Tc，

CTL)——释放穿孔素和颗粒酶，杀伤靶细胞。第49页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三T辅助细胞的功能第50页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第51页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三

两种TH细胞亚群的主要特性━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

主要特性TH1（炎症性）TH2（辅助性）───────────────────────────────细胞因子产生种类IL—2＋—IFNγ＋＋—TNFβ＋＋—GM-CSF＋＋＋IL-3、4、5、6、10、13＋＋＋＋免疫相关功能辅助全体抗体的产生＋＋＋辅助IgE的产生—＋＋诱导嗜酸性粒细胞生长—＋＋诱导巨噬细胞活化＋＋—诱导迟发型性超敏反应＋＋—诱导Tc细胞活性＋＋—在抗感染免疫中的作用胞内感染胞外感染第52页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第53页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第54页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三NKT细胞NKT细胞因其表面既有T细胞特有的TCR，又有NK细胞特有的抗原受体(鼠NK1.1/人CD161)而得名，经典NKT细胞主要分布于肝脏、骨髓和胸腺。NKT细胞具有独特的限制性表达TCR库，其TCR具有恒定表达的α链和偏向表达的β链。NKT细胞为固有免疫细胞，可通过其TCR识别树突状细胞、T、B淋巴细胞和巨噬细胞表面CD1d提呈的糖脂类抗原而被活化，也可通过其表面组成性表达的IL-12R和IL-2R与相应细胞因子结合而被活化。活化NKT细胞具有细胞毒作用，可通过分泌表达穿孔素和FasL等细胞毒性介质，使肿瘤和病毒感染的靶细胞溶解破坏或发生凋亡；也可通过分泌IL-4和IFN-γ等细胞因子，发挥免疫调节作用。第55页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三根据TCR分类：γδT细胞αβT细胞第56页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三两种TCR受体的T细胞比较

γδT细胞αβT细胞TCR类型TCRγδTCRαβ异二聚体γ链＋δ链α链＋β链编码基因V-J-C;V-D-J-CV-J-C;V-D-J-CV区基因数目较少,位于皮肤或同一黏膜5057

组织中的γδT细胞群体只表达一种相同的TCR体内分布：主要在黏膜和上皮组织中主要在外周血外周血5～15%60～70%肠道粘膜组织中10%少皮肤下层较多少在胸腺内出现的时间较早较迟CD抗原多数CD4—、CD8—CD4＋、CD8—

少数CD8＋

CD4—、CD8＋

极少数CD4＋识别抗原受MHC限制—＋主要的免疫功能参与非特异性免疫应答，参与特异性免疫应答在黏膜免疫、抗胞内感染、抗肿瘤中发挥作用。第57页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三抑制性T细胞Treg细胞双阴性T细胞：能够抑制具有相同TCR特异性的CD8+和CD4+T细胞，从而抑制小鼠异体皮肤移植的排斥反应。CD4＋CTL第58页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三Treg细胞Treg细胞在胸腺内发育成熟后输出到外周血，约占小鼠或人类外周血CD4+T细胞数的5%～10%，组成性表达CD25和CTLA-4。Treg细胞调节免疫反应的结果之一是抑制过强的免疫反应。肿瘤细胞可以通过促进Treg细胞的增加，抑制T细胞和NK细胞的抗肿瘤效应。第59页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD4＋CTLCD4＋

CTL表达FasL，可以与激活的淋巴细胞(包括自己)和激活的APC表面的Fas(CD95)结合，引起活化的淋巴细胞和激活的APC细胞凋亡，防止免疫应答过度。其主要发挥旁观者效应杀伤靶细胞。第60页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三B淋巴细胞是体内产生Ig的细胞，并具有抗原递呈功能。BL的分化发育：前BL幼BL成熟BL浆细胞第61页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三成熟B细胞第62页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三浆细胞第63页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三浆细胞超微图像第64页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第65页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三B细胞的膜表面标志B细胞表面受体：

BCR－CD79a/b复合体细胞因子受体补体受体

Fc受体丝裂原受体第66页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三BCR－CD79a/b复合体BCR的本质是膜表面的免疫球蛋白，主要是mIgM和mIgD，与血清Ig不同之处是具有跨膜区，是鉴别B细胞的主要特征。BCR复合体＝BCR＋Igα＋Igβ(CD79a)(CD79b)BCR的胞内区较短，而Igα和Igβ的胞内区较长，有免疫受体酪氨酸活化基序(ITAM)，其作用是激活酪氨酸激酶，传递B细胞活化信号。

第67页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三B细胞抗原受体及BCR复合体第68页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三两种淋巴细胞的抗原受体识别抗原分子的区别第69页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三B细胞表面抗原MHC分子：包括MHCⅠ和MHCⅡ类分子。其中MHCⅡ类分子参与抗原的递呈，还可增强B细胞以T细胞间的黏附作用。白细胞分化抗原(CD分子)CD19/CD21/CD81─协同受体复合体

CD40B7第70页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD19/CD21/CD81CD19是B细胞的表面标志，从B细胞分化早期直到浆细胞前期都存在，参与B细胞的活化。CD21是补体受体，仅存在于成熟B细胞和树突状细胞表面，B细胞活化后即消失。CD21能与结合在BCR的抗原表面的C3b结合，以增强BCR与抗原的结合，同时将结合的信号传导给CD19，为B细胞的活化提供辅助刺激信号。CD19/CD21/CD81组成协同受体复合体，功能上类似于T细胞的CD4/8，起辅助稳定第一信号的作用。第71页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第72页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三CD40：协同刺激受体，表达在B细胞、单核细胞和树突状细胞等，其配体是TL表面的CD40L(CD154)。为B细胞提供协同刺激信号使其进入充分活化状态。其作用与TL表面的CD28相同。B7(CD80/86)：表达在活化的B细胞、树突状细胞、单核巨噬细胞表面。是TL表面CD28分子的配体，具有协同刺激因子的作用。第73页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三B细胞被TD抗原特异激活的步骤第74页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三第75页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三B细胞亚群B1(T细胞非依赖性细胞)B2(T细胞依赖性细胞)(CD5＋细胞)(普通B细胞)发生部位胚肝骨髓外周分布肠道相关淋巴组织脾脏、淋巴结占外周血B细胞%只占5～10%>90%表面分子

mIgM＋＋

mIgD－＋

CD5＋－补充更新自我更新由骨髓更新产生抗体IgMIgM、IgG针对抗原TI抗原，自身抗原TD抗原免疫记忆－＋抗原递呈－＋第76页，讲稿共85页，2023年5月2日，星期三NK细胞NK细胞(naturalkillercells,NKcells)──表面缺少T细胞和B细胞的特异性表面标志，能自发裂解多种肿瘤细胞和被病毒感染的细胞。