Developmental Biology 第八章 胚后生长及衰老 Post-embryonic Growth and Aging

Developmental Biology 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

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 细胞增殖受内外因素的控制 During cleavage of fertilized eggs, there are virtually no G-phase.

Developmental Biology 果蝇受精卵含母体磷酸化 蛋白 string ，使 1 － 13 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

Developmental Biology 人的生长速率因发育阶段而异

Developmental Biology 人躯体的不同部分有不同的生长速率

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 不同的器官具有不同的内在生长程序

Developmental Biology

GH, IGF-1 长骨的生长依赖生长板中细胞数量的增加

Developmental Biology 肌肉组织的生长来自单个 肌纤维的加长和膨大

Developmental Biology 条纹肌肌原节数的增加依赖于骨的压迫力

Developmental Biology 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。

Developmental Biology crypt 小鼠小肠的每个 隐窝含有 1 个干细 胞和 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

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 植物的生长受激素的控制

Developmental Biology 植物的生长主要通过细胞体积的增加

Developmental Biology 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 。

Developmental Biology 不同蜕皮期的个体体积都显著增加

Developmental Biology 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)

Developmental Biology 昆虫的变形受环境和激素的调控

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 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

Developmental Biology 三、个体衰老 显著特征是死亡概率增高 损伤积累？ 遗传决定？

Developmental Biology 不同物种的寿命不同：遗传控制 Disposable soma theory

Developmental Biology 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。

Developmental Biology 体外培养中细胞的衰老 at Go Telomere shortening

Developmental Biology THE END