8胚后生长及衰老

Developmental Biology,第八章 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,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。,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。,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,Disposable 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、基因表达所必需的。,体外培养中细胞的衰老,at Go,Telomere,shortening,THE END,