再生 機(jī)體對損傷后的缺損進(jìn)行修補恢復(fù)的過程稱修復(fù),修復(fù)后完全或部分恢復(fù)原有組織的結(jié)構(gòu)和功能。 參與修復(fù)的主要成分為細(xì)胞外基質(zhì)和各種細(xì)胞。 修復(fù)包括完全再生和瘢痕修復(fù)。由損傷周圍的同種細(xì)胞恢復(fù)稱再生,完全恢復(fù)原費用比聽結(jié)構(gòu)和功能稱完全再生;由纖維結(jié)締組織修復(fù)稱纖維性修復(fù)或瘢痕修復(fù)。 組織損傷和修復(fù)過程中常有炎癥反應(yīng)。 一、類型 生理性再生:在生理過程中,細(xì)胞、組織不斷老化和消耗,由新生的同種細(xì)胞不斷補充,保持原有結(jié)構(gòu)和功能。 如表皮的角化細(xì)胞脫落由基底細(xì)胞增生、分化來補充; 消化道黏膜上皮約1~2天更新一次; 子宮內(nèi)膜周期性脫落,由基底層細(xì)胞增生修復(fù); 紅細(xì)胞平均壽命120天,白細(xì)胞壽命長短不一,從淋巴造血器官輸出大量新生的細(xì)胞補充。 病理性再生: 二、人體細(xì)胞的類型 細(xì)胞周期由間期和分裂期構(gòu)成。 間期分DNA合成前期(G1期)、DNA合成期(S期)和分裂前期(G2期0。 低等動物比高等動物的細(xì)胞或組織再生能力強; 幼稚組織比高分化的組織再生能力強;平時易損傷的組織及生理狀態(tài)下經(jīng)常更新的組織有較強的再生能力。 1 不穩(wěn)定細(xì)胞或持續(xù)分裂細(xì)胞 不斷增殖,代替衰亡或破壞的細(xì)胞,如表皮細(xì)胞、呼吸道和消化道黏膜上皮細(xì)胞、生殖器官管腔上皮細(xì)胞、淋巴及造血細(xì)胞、間皮細(xì)胞等。再生能力相當(dāng)強。干細(xì)胞分化,表皮基底細(xì)胞、胃腸道黏膜隱窩細(xì)胞為典型的成體干細(xì)胞 2 穩(wěn)定細(xì)胞或靜止細(xì)胞 增殖不明顯,牌靜止期(G0),受刺激進(jìn)入DNA合成前期(G1),表現(xiàn)較強的再生能力。 包括各種腺體和腺樣器官的實質(zhì)細(xì)胞,如胰腺、涎腺、內(nèi)分泌腺、汗腺、皮脂腺和腎小管上皮細(xì)胞等。 3 永久性細(xì)胞或非分裂細(xì)胞 包括神經(jīng)細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞 三、干細(xì)胞 個體發(fā)育過程中產(chǎn)生的、具有無限或較長時間自我更新和多向分化能力的一類細(xì)胞。 分類:胚胎干細(xì)胞(ESC)、成體干細(xì)胞 胚胎干細(xì)胞:起源于著床前胚胚內(nèi)細(xì)胞群有全能干細(xì)胞,顱頜面外科迥三個膠原蛋白酶層分化的能力,可分化應(yīng)有盡有體所有類型的成熟細(xì)胞 成體干細(xì)胞:大步于各組織器官中、具有自我更新和一定分化潛能的不成熟細(xì)胞 1 胚胎干細(xì)胞 囊胚(人胚早期,受精后第5~7天)中未分化的細(xì)胞)約140個細(xì)胞,外表為一層扁平細(xì)胞稱滋養(yǎng)層,可發(fā)育成胚胎的支持組織如胎盤;中心的受傷爾囊胚腔,腔內(nèi)一側(cè)的細(xì)胞群稱內(nèi)細(xì)胞群。這些未分化細(xì)胞可進(jìn)一步分裂分化,發(fā)育為個體。內(nèi)細(xì)胞群在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)時,稱之為胚胎干細(xì)胞 2 成體干細(xì)胞 造血干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞、間充質(zhì)吉強鎮(zhèn)、肌肉干細(xì)胞、肝臟干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞等 3 誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞 具有 胚胎 干細(xì)胞的全能性,可分化為神經(jīng)等多種組織的細(xì)胞,適合于干細(xì)胞移植組織工程、受損組織器官修復(fù)等個體化治療 4 干細(xì)胞的作用 造血干細(xì)胞(骨髓、外周血)→分化為骨髓、血液淋巴造血細(xì)胞 間充質(zhì)干細(xì)胞(骨髓、外周血)→分化為骨、軟骨、腱、脂肪組織、肌組織、骨髓間質(zhì)和神經(jīng)細(xì)胞 神經(jīng)干細(xì)胞(室管膜細(xì)胞、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞)→分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞 肝臟干細(xì)胞(膽管內(nèi)或近膽管)→分化為肝細(xì)胞、膽管細(xì)胞→卵圓形細(xì)胞 胰腺干細(xì)胞(胰島、巢蛋白陽性細(xì)胞、卵圓形細(xì)胞、膽管細(xì)胞)→分化為胰島B細(xì)胞 骨骼肌干細(xì)胞/衛(wèi)星細(xì)胞(肌纖維)→分化為骨骼肌纖維 皮膚干細(xì)胞(表皮基底層、毛囊膨大區(qū))→分化為表皮和毛囊 肺上皮干細(xì)胞(器官基底部和黏液分泌細(xì)胞、細(xì)支氣管細(xì)胞和Ⅱ型肺泡細(xì)胞)→分化為黏液細(xì)胞、纖毛細(xì)胞和ⅠⅡ型肺泡細(xì)胞 腸上皮干細(xì)胞(隱窩周圍的上皮細(xì)胞)→Paneth細(xì)胞、刷狀緣腸上皮細(xì)胞、分泌黏液的杯狀細(xì)胞和腸絨毛內(nèi)分泌細(xì)胞 (1)骨骼組織 造血干細(xì)胞:主要存在于骨髓、外周血和臍帶血中,是體內(nèi)各種血細(xì)胞的唯一來源。其基本特征是具有自我維持和自我更新的能力,即干細(xì)胞通過不對稱性 的有絲分裂,不斷產(chǎn)生大量祖細(xì)胞并使其保持不分化狀態(tài);具有可塑性,可分化為肝臟、肌肉和神經(jīng)組織的細(xì)胞,一定條件下肌肉干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞分化為造血干細(xì)胞,參與相應(yīng)組織的修復(fù)。臨床上用于治療急性白血病和慢性白血病及重型再生障礙性貧血、地中海貧血、惡性淋巴瘤、多發(fā)性骨髓瘤等血液系統(tǒng)疾病和小細(xì)胞肺癌、乳腺癌、睪丸癌、卵巢癌、神經(jīng)母細(xì)胞瘤等多種實體腫瘤。 間充質(zhì)干細(xì)胞:除骨髓外,還見于人的骨骼肌、脂肪、骨膜、臍血和外周血,具有向骨、軟骨、脂肪、肌肉及肌腱等組織分化的潛能。對機(jī)體無害,不存在組織配型和免疫 排斥等問題,治療創(chuàng)傷性疾病。分化為心肌組織,構(gòu)建人工心臟;分化為真皮組織,用于燒傷治療。 (2)腦 神經(jīng)干細(xì)胞分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞。分EGF反應(yīng)型細(xì)胞和FGF-2反應(yīng)型細(xì)胞兩種。EGF型細(xì)胞多分化為膠質(zhì)細(xì)胞;FGF-2型細(xì)胞分化為神經(jīng)元表型祖細(xì)胞。睫六神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)使其向星形膠質(zhì)細(xì)胞分化;胰島素樣生長因子1(IGF-1)、血小板源性生長因子(PDGF)和維A酸等促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞向神經(jīng)表型分化。神經(jīng)干細(xì)胞具有向其他組織細(xì)胞多向分化的能力,如TGF-β誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞分化為平滑肌細(xì)胞;神經(jīng)干細(xì)胞植入骨髓,分化為血細(xì)胞;移入肌肉,產(chǎn)生肌細(xì)胞。 (3)表皮組織 表皮干細(xì)胞在胎兒期主要集中于初級表皮嵴,成人時呈片狀分布于表皮基底層。在毛囊隆突部含有豐富的干細(xì)胞。在無毛部位如手掌、腳掌,則位于與真皮乳頭頂部相連的基底層。 (4)角膜 在角膜和結(jié)膜移行區(qū)即角膜緣基底部存在角膜緣干細(xì)胞,可分化、增殖為上皮細(xì)胞 (5)肝臟 肝閏管(赫令管)即肝實質(zhì)細(xì)胞和膽管系統(tǒng)結(jié)合部存在干細(xì)胞,具有分化為膽管上皮細(xì)胞和肝細(xì)胞的雙向潛能。肝衰竭、肝癌、慢性肝炎和肝硬化時,可見干細(xì)胞明顯增生,參與損傷肝臟的修復(fù) (6)骨骼肌和心肌 骨骼肌干細(xì)胞位于肌膜下,亦稱肌衛(wèi)星細(xì)胞,骨骼肌損傷后能分化成肌細(xì)胞。 還未發(fā)現(xiàn)心肌內(nèi)有干細(xì)胞。 四、上皮組織再生 (一)被覆上皮再生 鱗狀上皮缺損:由伸緣或底部的基底層細(xì)胞分裂增向缺損中心遷移,先形成單層上皮,以后喪生分化為鱗狀上皮; 黏膜如胃腸黏膜缺損后,由鄰近的基底部細(xì)胞分裂增生來修補。 新生的上皮細(xì)胞為立方形,以后增高為柱狀細(xì)胞 (二)腺上皮再生 有腺上皮的缺損而腺體基底膜未破壞,由殘存細(xì)胞分裂補充,完全恢復(fù)原來的腺體結(jié)構(gòu); 腺體結(jié)構(gòu)飾基底膜完全破壞,難以再生。構(gòu)造簡單的腺體如子宮腺 、腸腺等可比殘留部細(xì)胞再生; 肝細(xì)胞再生:肝部分切除,肝細(xì)胞分裂增生。短期內(nèi)膈肝臟恢復(fù)原來大??;肝細(xì)胞壞死,如肝小葉網(wǎng)狀支架完整,從肝小葉周邊區(qū)玫瑰肝細(xì)胞沿支架延伸,恢復(fù)正常結(jié)構(gòu);肝細(xì)胞壞死較廣泛,肝小葉網(wǎng)狀支架塌陷,網(wǎng)狀纖維轉(zhuǎn)化為膠原纖維,再生的肝細(xì)胞難以恢復(fù)原來的小葉結(jié)構(gòu),成為結(jié)構(gòu)紊亂的肝細(xì)胞團(tuán),如肝硬化的再生結(jié)節(jié)。 五、纖維組織再生受損處成纖維細(xì)胞分裂增生。幼稚的成纖維細(xì)胞胞體較大,兩端常有突起,突起也可呈星形,胞質(zhì)略嗜堿性。電鏡下,胞質(zhì)內(nèi)有豐富的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核糖體。核林色淡,核仁1~2個;纖維細(xì)胞長梭形,胞質(zhì)少,核深染。 六、軟骨組織和骨組織再生 1 軟骨組織再生 起于軟骨膜再生。增生的幼稚細(xì)胞形似成纖維細(xì)胞,逐漸變成軟骨母細(xì)胞,并形成軟骨基質(zhì),細(xì)胞埋于軟骨陷窩內(nèi)變成靜止的軟骨細(xì)胞,軟骨組織缺損較大時,由纖維組織參與修補。 2 骨組織再生 完全修復(fù) 七、血管再生 (一)毛細(xì)血管再生(血管形成) 以出芽方式完成 蛋白分解酶作用于基底膜,其內(nèi)皮細(xì)胞分裂增生形成突起的幼芽,內(nèi)皮細(xì)胞向前移動,后續(xù)細(xì)胞增生,形成一條細(xì)胞索并出現(xiàn)管腔,形成新生的毛細(xì)血管,吻合構(gòu)成毛細(xì)血管網(wǎng)。 增生的內(nèi)皮細(xì)胞分化成熟時分泌Ⅳ型膠原、層粘連蛋白、纖維連接蛋白,形成基膜的基板;周邊的成纖維細(xì)胞分泌 Ⅲ型膠原及基質(zhì),組成基膜的網(wǎng)板,本身則成為血管外膜細(xì)胞。 新生的毛細(xì)血管基膜不完整,內(nèi)皮細(xì)胞間隙較大,通透性高。 毛細(xì)血管不斷改建,有的管壁增厚形成小靜脈、小動脈,其平滑肌等成分來自血管外未分化的間葉細(xì)胞。 (二)大血管修復(fù) 需手術(shù)吻合。 吻合處兩側(cè)內(nèi)皮細(xì)胞分裂增生,相互連接,恢復(fù)原來的內(nèi)膜結(jié)構(gòu);離斷的肌層不能完全再生,由結(jié)締組織增生連接,形成瘢痕修復(fù)。 八、肌組織再生 損傷不重而肌膜未破壞,肌原纖維部分壞死,中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞進(jìn)入,吞噬和清除壞死物質(zhì),殘存??肌細(xì)胞分裂,產(chǎn)生肌漿,分化出肌原纖維,恢復(fù)正常的橫紋肌結(jié)構(gòu); 肌纖維完全斷開,斷端肌漿增多,可有肌原纖維新生,使斷端膨大如花蕾樣,肌纖維靠纖維瘢痕愈合,愈合后的肌纖維仍可收縮,加強鍛煉可恢復(fù); 整個肌纖維包括肌膜破壞,結(jié)締組織增生連接,形成道歉修復(fù)。 平滑肌有一定分裂增生能力,小動脈再生也有平滑肌再生,斷開的??或較大血管需手術(shù)吻合 ,斷端的平滑肌通過纖維道歉連接。 九、神經(jīng)組織再生 腦和脊髓內(nèi)的神經(jīng)細(xì)胞壞死不能再生,由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞及其纖維修補,形成膠質(zhì)瘢痕; 外周神經(jīng)受損,琚人相連的神經(jīng)細(xì)胞存活,可完全再生: 斷處遠(yuǎn)側(cè)段的髓鞘及軸突崩解并被吸收; 近側(cè)段數(shù)個Ranvier神經(jīng)纖維崩解、吸收; 兩端的神經(jīng)鞘細(xì)胞增生形成帶狀的合體細(xì)胞,將斷端連接; 近端軸突逐漸向遠(yuǎn)端生長,穿過神經(jīng)鞘細(xì)胞帶,最后達(dá)到末梢鞘細(xì)胞,鞘細(xì)胞產(chǎn)生髓磷脂將軸索 包繞髓鞘; 如斷離的兩端相距太遠(yuǎn),或兩端之間有瘢痕或其他組織阻隔,或截肢失去遠(yuǎn)端,再生的軸突不能達(dá)到遠(yuǎn)端,與增生的結(jié)締組織混雜一起,卷曲成團(tuán),成為創(chuàng)傷性神經(jīng)瘤,可發(fā)生頑固性疼痛。 十、影響再生的因素 (一)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM) 予細(xì)胞連接在一起,支持和維持組織;可影響細(xì)胞的形態(tài)、分化、轉(zhuǎn)移、增殖和生物學(xué)功能。 1 膠原蛋白 提供細(xì)胞外支架。 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型膠原為間質(zhì)性或纖維性膠原蛋白;Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型膠原為非纖維性或無定形膠原蛋白,存在于間質(zhì)和基膜內(nèi)。 2 彈性蛋白 各種組織如血管、皮膚、子宮和肺組織的結(jié)構(gòu)上需彈性 發(fā)揮功能。彈性纖維中軸為分子量70kD的彈性蛋白,周圍有微絲構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。大血管壁(如主動脈)、子宮、皮膚和韌帶存在大量彈性蛋白 3 黏附性糖蛋白和整合素 (1)纖維黏連蛋白:使細(xì)胞和各種基質(zhì)成分發(fā)生黏連。分子量接近450kD大分子糖蛋白。由成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和其他細(xì)胞產(chǎn)生。與細(xì)胞黏附、細(xì)胞伸展和細(xì)胞遷移直接相關(guān);增強某些細(xì)胞如毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞對生長因子增殖作用的敏感性。 (2)層黏連蛋白:分子量820kD,三個不同亞單位共價結(jié)合形成的交叉狀結(jié)構(gòu)并跨越基膜。與細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合;可與基質(zhì)成分嗈Ⅳ型膠原和硫酸肝素結(jié)合;介導(dǎo)細(xì)胞與結(jié)締組織基質(zhì)黏附。 (3)整合素:對細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)黏附起介導(dǎo)作用;在白細(xì)胞黏附過程中誘導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞間的相互相互作用。 4 基質(zhì)細(xì)胞蛋白(MCP):分泌性蛋白質(zhì),可與基質(zhì)蛋白、細(xì)胞表面受體及傷于細(xì)胞表面的其他分子9如生長因子、細(xì)胞因子、蛋白水解酶)相互作用。 (1)富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白(SPARC)或骨連接素。促進(jìn)損傷后發(fā)生的組織重建;血管生成抑制劑。 (2)血栓黏合素:一部分成員與SPARC相似,抑制血管生成。 (3)骨橋蛋白:介導(dǎo)細(xì)胞遷移。 (4)細(xì)胞黏合素家族:多聚體大分子蛋白,與細(xì)胞黏附調(diào)控有關(guān)。 5 蛋白多糖和透明質(zhì)酸素:結(jié)構(gòu)包括核心蛋白相連接的多糖或多個多糖聚合形成的氨基多糖。最常見的蛋白多糖包括硫酸肝素、硫酸軟骨素、硫酸皮膚素,在調(diào)控結(jié)締組織結(jié)構(gòu)和通透性中具多重作用。透明質(zhì)酸素為大分子蛋白多糖復(fù)合物的骨架,與調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和遷移的細(xì)胞表面受體有關(guān);具有膨脹壓、抗壓、反彈及潤滑的能力。透明質(zhì)酸素存在于發(fā)生自動稱重 增殖細(xì)胞周圍的細(xì)胞外基質(zhì)中,抑制細(xì)胞間的黏附并促進(jìn)細(xì)胞遷移。 損傷修復(fù)中,Ⅲ型膠原減少和Ⅰ型膠原增多,組織修復(fù)能力增強; 實質(zhì)臟器慢性炎癥,臟器內(nèi)某些來自間葉的細(xì)胞(如肝臟 貯脂細(xì)胞、肺泡隔間葉細(xì)胞)增生、激活、轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞,引起ECM過度增多和沉積,器官發(fā)生纖維化和硬化。 (二)生長因子(GF) 刺激同類細(xì)胞中同一胚層發(fā)育而來的細(xì)胞增生,促進(jìn)修復(fù)過程。多肽類生長因子刺激細(xì)胞增殖,參與損傷組織重建。 1 血小板源性生長因子(PDGF):來源于血小板α顆粒,引起成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞增生和游走,促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞增生。 2 成纖維細(xì)胞生長因子(FGF):刺激所有間葉細(xì)胞,主要作用于內(nèi)皮細(xì)胞特別是在毛細(xì)血管新生過程中,使內(nèi)皮細(xì)胞分裂并誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生蛋白溶解酶,蛋白溶解酶溶解基膜,便于內(nèi)皮細(xì)胞穿越年芽。 3 表皮生長因子(EGF):從頜下腺分離出來的6kD多肽。對上皮細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞有促進(jìn)增殖作用。 4 轉(zhuǎn)化生長因子(TGF):TGF-α可與EGF受體結(jié)合,與EGF有相同傷;TGF-β由血小板、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等產(chǎn)生。低濃度時誘導(dǎo)PDGF合成和分泌;高濃度時抑制PDGF受體表達(dá)。TGF-β促進(jìn)成纖維細(xì)胞趨化,產(chǎn)生膠原和纖維連接蛋白,抑制膠原降解,促進(jìn)纖維化發(fā)生。 5 血管內(nèi)皮細(xì)胞生長因子(VEGF):最初從腫瘤組織分離提純,對腫瘤血管形成有促進(jìn)作用;促進(jìn)正常胚胎發(fā)育、創(chuàng)傷愈合及慢性炎癥時血管增生。明顯增加血管對稱性,促進(jìn)血漿蛋白在細(xì)胞基質(zhì)中沉積,為成纖維細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞長入提供臨時基質(zhì)。間接促進(jìn)其他細(xì)胞增生。 6 具有刺激生長作用的聳細(xì)胞因子:白細(xì)胞介素-1(白介素-1,IL-1)和腫瘤壞死因子(TNF)刺激成纖維細(xì)胞增殖及膠原合成;TNF相嵌連接血管增生。 造血細(xì)胞集落刺激因子(CSF) 、神經(jīng)生長因子(nerve growth factor,NGF)、IL-2(T細(xì)胞生長因子。在損傷部位,多肽生長因子與纖維膜上相應(yīng)受體結(jié)合,并激活受體使其具有內(nèi)源性激酶活性;激酶使大量底物磷酸化。通過激酶擴(kuò)大效應(yīng)激活核轉(zhuǎn)錄因子,啟動DNA合成,引起細(xì)胞分裂。細(xì)胞的增殖雙受細(xì)胞周期蛋白家族調(diào)控。細(xì)胞周期蛋白(cyclin)與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinase,CDK)形成 復(fù)合物,涉及細(xì)胞分裂的相關(guān)蛋白質(zhì)磷酸化受抑制,細(xì)胞分裂相關(guān)蛋白質(zhì)的磷酸化受抑制,進(jìn)而抑制了細(xì)胞分裂。 (三)抑素與接觸抑制 抑素具有組織特異性,抑制本身的增殖。TGF-β對某些間葉細(xì)胞增殖起保真作用,對上皮細(xì)胞是一生中 抑素 ;TNF-α、前列腺素E2和肝素對成纖維細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞增生有抑素樣作用。 皮膚創(chuàng)傷,缺損部周圍上皮細(xì)胞 分裂增生遷移,將創(chuàng)面覆蓋而相互接觸時,或部分切除后的肝臟 ,當(dāng)肝細(xì)胞增生使肝臟 達(dá)到原有大小時,細(xì)胞停止生長,不再堆積,稱接觸抑制 具有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞生長的因子如血管抑素、肉皮抑素和血小板反應(yīng)性蛋白1等。 |
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