生物体内细胞在特定的内源和外源信号诱导下(其死亡途径被激活(并在有关基因的调控下发生的程序性死亡过程。是程序性死亡过程的一种主要形式(强调的是形态学上的改变。它涉及染色质凝聚和外周化、细胞质减少、核片段化、细胞质致密化、与周围细胞联系中断、内质网与细胞膜融合(最终细胞片段化形成许多细胞凋亡体(被其他细胞吞入。 细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象(在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型(而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。细胞凋亡的生物学特征形态学变化 形态学观察细胞凋亡的变化是多阶段的(细胞凋亡往往涉及单个细胞(即便是一小部分细胞也是非同步发生的。首先出现的是细胞体积缩小(连接消失(与周围的细胞脱离(然后是细胞质密度增加(线粒体膜电位消失(通透性改变(释放细胞色素C到胞浆(核质浓缩(核膜核仁破碎(DNA降解成为约180bp-200bp片段,胞膜有小泡状形成(膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到膜表面(胞膜结构仍然完整(最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体(无内容物外溢(因此不引起周围的炎症反应(凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。
根据细胞凋亡的Caspase机制,引起细胞凋亡相关变化至少包括以下三种途径:
1、凋亡抑制物
正常活细胞因为核酸酶处于无活性状态,而不出现DNA断裂,这是由于核酸酶和抑制物结合在一起,如果抑制物被破坏,核酸酶即可激活,引起DNA片段化。
2、破坏细胞结构
Caspase可直接破坏细胞结构,如裂解核纤层,核纤层是由核纤层蛋白通过聚合作用而连成头尾相接的多聚体,由此形成核膜的骨架结构,使染色质得以形成并进行正常的排列。
在细胞发生凋亡时,核纤层蛋白作为底物被Caspase在一个近中部的固定部位所裂解,从而使核纤层蛋白崩解,导致细胞染色质的固缩。
3、调节蛋白功能
Caspase可作用于几种与细胞骨架调节有关的酶或蛋白,改变细胞结构。其中包括凝胶原蛋白、聚合粘附激酶、P21活化激酶α等。这些蛋白的裂解导致其活性下降。如Caspase可裂解凝胶原蛋白而产生片段,使之不能通过肌动蛋白(actin)纤维来调节细胞骨架。
扩展资料
细胞凋亡的过程大致可分为以下几个阶段:
接受凋亡信号→凋亡调控分子间的相互作用→蛋白水解酶的活化(Caspase)→进入连续反应过程
1、启动阶段
细胞凋亡的启动是细胞在感受到相应的信号刺激后胞内一系列控制开关的开启或关闭。
2、执行阶段
Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不可少的作用,细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可逆有限水解底物的级联放大反应过程,到目前为止,至少已有14种Caspase被发现,Caspase分子间的同源性很高,结构相似,都是半胱氨酸家族蛋白酶。
参与诱导凋亡的Caspase分成两大类:启动酶(inititaor)和效应酶(effector)它们分别在死亡信号转导的上游和下游发挥作用。
参考资料来源:百度百科-细胞凋亡
apoptosis 细胞凋亡是指细胞在一定的生理或病理条件下,受内在遗传机制的控制自动结束生命的过程。而细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)是指生物在发育过程中对一定生理刺激的反应性死亡,它需要一定基因表达。凋亡是对细胞死亡过程中一系列固定模式的形态变化的描述,而PCD则是侧重功能上的概念。两者有差异,但常混为一谈。 *细胞凋亡(ap。Ptosis)或程序化细胞死亡(programmed cell death,PCD),是多细胞有机体为调控机体发育,维护内环境稳定Pb基因控制的细胞主动死亡过程。目前,细胞自发退化死亡现象有种种命名。较为常用的是程序化细胞死亡(Pr08Nmmed celld6ath,PcD),最初用于胚胎发育方面。胚胎分化过程中特定部位的细胞自发退化死亡是由于该部位的细胞内基因按一定程序表达的结果,又称基因指令性细胞死亡、生理性细胞死、自然发生细胞死亡、细胞舍生、凋亡或细胞凋亡等。(援引《细胞凋亡基础与临床》人民军医出版社) 该名词在20世纪70年代被首次提出,指的是在生理或某些病理条件下由基因控制的一种单个细胞温和死亡形式。多细胞生物在发生、发展过程中,为了保持正常的生理机能,一部分的细胞发生自发性细胞死亡,这种细胞死亡是被细胞内一系列相关的分子所调控,并伴随有典型的形态学改变,这种现象被称为细胞凋亡。作为一种积极排除生物体内的过剩细胞和有害细胞的机制在个体形态形成、形态改变等发生过程中,成体的恒常性的维持以及生物体的防御等方面发挥作用。此外在许多病理状态下也存在着细胞凋亡。有的学者认为,细胞程序死亡受基因的控制等人(1983)曾对隐杆秀丽线虫在胚胎发生中的细胞死亡现象做过详细观察。这种动物在发生中基本上按一种形式进行细胞分裂,在所产生的细胞中,有的即在一定时间死亡。例如,在两性动物胚胎发生中所产生的671个细胞,就有118个在孵化前死亡。死亡的细胞被临近的细胞所吞噬分解。当有两个基因(ced—1和ced—2)发生突变时,便失去了吞噬能力。但在这些突变体中,细胞仍按正常的时间死亡。这说明,细胞的死亡是因细胞“自杀”而发生程序死亡的结果。Ellis等人(1982)还发现了与红细胞死亡有关的另一个基因(ced—3)。 ced—3突变即可阻止细胞开始死亡而且这些细胞还发生了分化进一步支持了程序死亡的观点。细胞凋亡是生物界广泛存在的一种基本生命现象,如同细胞生长、发育、增殖一样,起着十分重要的作用。目前认为,诱导凋亡的细胞外刺激必须通过细胞内一系列信号传递,造成DNA选择性的在核小体之间断裂是其重要标志之一。 细胞凋亡是以细胞核浓缩、染色体DNA被以核小体为单位切成梯状片段(ladder)、细胞缩小,最终形成细胞凋亡小体等形态变化为特征。不引起周围细胞的溶解。细胞凋亡是在细胞群中散发,阶段性进行,并且依存于ATP的供给和RNA、蛋白质的合成,是主动排除机制。不仅在个体发育时和卵细胞退缩等生理状态下可观察到,而且在自身免疫性疾病、神经变质性疾病、缺血性疾病等很多疾病及病理状态下也可观察到。细胞凋亡的细胞内信息传导途径可大致分为二个阶段,即诱导阶段和实行阶段。 细胞凋亡的诱导阶段诱导细胞凋亡的因素有内源性的和外源性的因素。内源性的因素包括细胞凋亡诱发机制(如Fas配体、肿瘤坏死因子等)的激活和抑制机制(生长因子、激素、受体因子等增殖性因子)的失活。外源性的因素包括放射线、热休克等物理性因素,药物、毒物等化学性因素以及病毒、04细菌等生物学因素。近年来还发现活性氧以及一氧化氮在神经系统疾病、心血管疾病、免疫性疾病及老化等方面的作用都不同程度地与细胞凋亡有关。 近来研究表明,细胞凋亡发生的关键环节不在细胞核,而在细胞质。在凋亡细胞被诱导产生特征性形态改变和DNA降解之前,线粒体膜功能发生改变,内膜跨膜电位消失和线粒体内蛋白酶活化物的释放,激发各种凋亡相关的代谢变化。 细胞凋亡的生物学功能 (1)清除无用的或多余的细胞,人脑在发育过程中有95%的细胞死亡。 (2)除去不再起作用的细胞。如蝌蚪变态时的尾部细胞死亡;哺乳动物子宫内膜上皮细胞在月经期死亡。 (3)除去发育不正常的细胞。如脊椎动物视觉系统的发育,没有形成正确神经元连接的神经元被清除掉。 (4)除去一些有害细胞,胸腺细胞在离开胸腺之前被诱导死亡。 细胞凋亡的过程 细胞凋亡的过程大致可分为四个阶段: ( 1 )凋亡信号转导 当细胞内外的凋亡诱导因素与被作用的细胞受体结合后,细胞产生复杂的生化反应,并形成与凋亡有关的第二信使: cAMP 、 Ca2+ 、神经酰胺等信号分子形成死亡信号。 ( 2 )凋亡基因激活 调控的凋亡基因在接受死亡信号后,开始按预定程序启动,并合成执行凋亡所需的各种酶和相关物质。 ( 3 )凋亡的执行(共同通路) 凋亡的主要执行者有两类酶:核酸内切酶( endogenous nuclease Dnase )—彻底破坏细胞的生物命令系统; Caspases 3 —细胞的结构全面解体。 ( 4 )凋亡细胞的清除 凋亡后细胞可以被邻近巨噬细胞分解。答案补充 细胞凋亡又称细胞编程性死亡——PCD。细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程,又称为细胞编程性死亡。有人以秀丽隐杆线虫为材料,观察发现该线虫个体发育中,共产生1090个体细胞,其中131个细胞在发育过程中必定死亡。蝌蚪变态时,尾部细胞退化也是一种编程性死亡。研究表明,尾部退化是受甲状腺素控制的,当蝌蚪发育到一定时期,甲状腺素分泌就会增加,发出编程性死亡信号,随后细胞开始凋亡,形成凋亡小体,这些凋亡小体被周围的巨噬细胞吞噬清除。细胞凋亡的生物学意义 近年来大量的研究工作揭示细胞凋亡和细胞增殖与分化同样具有重要的意义。机体内的细胞随着生命过程的进行会不断的衰老、磨损、畸变、过剩,这些无用、衰老的细胞不仅是机体的负担,还可能变为有害细胞,对机体造成威胁,通过凋亡可以将它们清除。因而细胞凋亡是调节生物体正常发育和生命活动的一种不可缺少的机制,该调节一旦失败,可能导致机体疾病、畸形甚至死亡。
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1)胸腺细胞成熟过程中的凋亡:胸腺细胞经过一系列的发育过程而成为各种类型的免疫活性细胞。在这一发展过程中,涉及了一系列的阳性细胞选择和阴性细胞选择过程。以形成CD4+的T淋巴细胞亚型及CD8+的T淋巴细胞亚型;同时,对识别自身抗原的T细胞克隆进行选择性地消除,其细胞克隆死亡的机制主要是通过程序性细胞死亡。因此,正常的免疫系统发育的结局,既形成了有免疫活性的淋巴细胞,又产生了对自身抗原的免疫耐受。耐受机制的形成,主要靠识别自身抗原的T淋巴细胞克隆的程序性细胞死亡机制的活化。2)活化诱导的细胞死亡:(activation-induced cell death,AICD)是T淋巴细胞程序性死亡的又一个主要类型。正常的T淋巴细胞在受到入侵的抗原刺激后,T淋巴细胞被激活,并诱导出一系列的免疫应答反应。机体为了防止过高的免疫应答,或防止这种免疫应答无限制地发展下去,便有AICD来控制激活T细胞的寿命。实际上:T淋巴细胞的增殖与T淋巴细胞AICD具有共同的信号通路。T淋巴细胞受到刺激后就开始活化,活化以后的T淋巴细胞如果有生长因子的存在,即发生生殖反应,如果没有或较少的生长因子的存在,则发生AICD。3)淋巴细胞对靶细胞的攻击:免疫活性细胞,特别是淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK),是过继性免疫治疗的一种重要形式。在抗肿瘤、抗病毒及免疫调节中具有重要作用。这些免疫活性细胞在攻击肿瘤细胞、病毒感染的细胞时,可诱导靶细胞发生程序性死亡。 细胞凋亡之所以成为人们研究的一个热点,在很大程度上决定于细胞凋亡与临床病毒的密切关系。这种关系不仅表现在凋亡及其机制的研究,阐明了一大类免疫病的发病机制,而且由此可以导致疾病新疗法的出现,特别是细胞凋亡与肿瘤及艾滋病之间的密切关系倍受人们重视。1) HIV病毒感染造成CD4+细胞减少是通过细胞凋亡机制HIV感染引起艾滋病,其主要的发病机制是HIV感染后特异性地破坏CD4+细胞,使CD4+以及与其相关的免疫功能缺陷,易招致机会性感染及肿瘤,但HIV感染后怎样特异性破坏CD4+细胞呢?一般认为,CD4+T淋巴细胞绝对数显著减少的原因,主要是通过细胞凋亡机制造成的。这不仅阐明了AIDS时CD4+T细胞减少的主要原因,同时也为AIDS的治疗研究指明了一个重要的探索方向。2)从细胞凋亡角度看,肿瘤的发生是由于凋亡受阻所致一般认为恶性转化的肿瘤细胞是因为失控生长,过度增殖,从细胞凋亡的角度看则认为是肿瘤的凋亡机制受到抑制不能正常进行细胞死亡清除的结果。肿瘤细胞中有一系列的癌基因和原癌基因被激活,并呈过表达状态。这些基因的激活和肿瘤的发生发展之间有着极为密切的关系。癌基因中一大类属于生长因子家族,也有一大类属于生长因子受体家族,这些基因的激活与表达,直接刺激了肿瘤细胞的生长,这些癌基因及其表达产物也是细胞凋亡的重要调节因子许多种类的癌基因表达以后,即阻断了肿瘤细胞的凋亡过程,使肿瘤细胞数目增加,因此,从细胞凋亡角度来理解肿瘤的发生机制,是由于肿瘤细胞的凋亡机制,肿瘤细胞减少受阻所致。因此,通过细胞凋亡角度和机制来设计对肿瘤的治疗方法就是重建肿瘤细胞的凋亡信号转递系统,即抑制肿瘤细胞的生存基因的表达,激活死亡基因的表达。3)细胞凋亡的研究将给自身免疫病带来真正的突破自身免疫病包括一大类难治性的免疫紊乱而造成的疾病,自身反应性T淋巴细胞及产生抗体的B淋巴细胞是引起自身免疫病的主要免疫病理机制,正常情况下,免疫细胞的活化是一个极为复杂的过程。在自身抗原的刺激作用下,识别自身抗原的免疫细胞被活化,从而通过细胞凋亡的机制而得到清除。但如这一机制发生障碍,那么识别自身抗原的免疫活性细胞的清除就会产生障碍。有人观察到在淋巴增生突变小鼠中观察到Fas编码的基因异常,不能翻译正常的Fas跨膜蛋白分子,如Fas异常,由其介导的凋亡机制也同时受阻,便造成淋巴细胞增殖性的自身免疫疾患。4)神经系统的退行性病变:老年性痴呆是神经细胞凋亡的加速而产生的。阿尔茨海默病(AD)是一种不可逆的退行性神经疾病,淀粉样前体蛋白(APP)早老蛋白-1(PS1)早老蛋白-2(PS2)的突变导致家族性阿尔茨海默病(FAD)。研究证明PS参与了神经细胞凋亡的调控PS1、PS2的过表达能增强细胞对凋亡信号的敏感性。Bcl-2基因家族两个成员Bcl-xl和Bcl-2参与对细胞凋亡的调节。
形态学特征:细胞变圆,染色质凝聚、分块,胞质皱缩。之后整个细胞通过发芽、起泡等方式形成一些球形的突起,并在其基部绞断而脱落形成大小不等内含胞质、细胞器及核碎片的凋亡小体,然后被周围细胞吞噬。其他的特征:1.由基因控制,2,不引起炎症。3.质膜不破裂,4,染色质DNA的有控裂解鉴别方法:由于染色质DNA的有控裂解是由内源性内切核酸酶切割的,并且切割的DNA片段大小有规律,都为200bp的倍数,因此,抽提其中的DNA进行琼脂糖凝胶电泳,呈现梯状就可以得知发生了程序性死亡,即细胞凋亡。细胞凋亡对生物体形态建成具有重要作用,还能调节细胞的质量和数量。目前相关的研究主要是针对细胞凋亡的相关基因 和信号传导进行。
关于细胞的衰老与凋亡的研究进展怎么写细胞死亡是细胞衰老的结果,是细胞生命现象的终止。包括急性死亡(细胞坏死)和程序化死亡(细胞凋亡)。细胞死亡最显著的现象,是原生质的凝固。事 实上细胞死亡是一个渐进过程,要决定一个细胞何时已死亡是较因难的。除非用 固定液等人为因素瞬间使其死亡。那么,怎样鉴定一个细胞是否死亡了呢?通常 采用活体染色法来鉴定。如用中性红染色时,生活细胞只有液泡系染成红色,如 果染料扩散,细胞质和细胞核都染成红色,则标志这个细胞已死亡。细胞衰老的研究只是整个衰老生物学(老年学,人类学)研究中的一部分。所 谓衰老生物学(biology of senescence)(或称老年学,gerontology)是研究 生物衰老的现象、过程和规律。其任务是要揭示生物(人类)衰老的特征,探索 发生衰老的原因和机理,寻找推迟衰老的方法,根本目的在于延长生物(人类) 的寿命。多细胞有机体细胞,依寿命长短不同可划分为两类,即干细胞和功能细 胞。干细胞在整个一生都保持分裂能力,直到达到最高分裂次数便衰老死亡。如 表皮生发层细胞,生血干细胞等。
由基因所决定的细胞自动结束生命的过程,叫细胞凋亡。由于细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控,所以常常被称为细胞编程性死亡。在成熟的生物体中,细胞的自然更新、被病原体感染的细胞的清除,也是通过细胞凋亡完成的。细胞凋亡对于多细胞生物体完成正常发育,维持内部环境的稳定,以及抵御外界各种因素的干扰都起着非常关键的作用。
杀杀 还是神经退行性疾病的文献总结~ TBK1在发育和衰老过程中抑制RIPK1驱动的细胞凋亡和炎症 衰老是遗传性和偶发性神经退行性疾病的主要危险因素。但是,尚不清楚衰老如何与遗传易感性相互作用以促进神经退行性变。文章研究了TBK1的部分功能丧失,这是肌萎缩性侧索硬化症(ALS)和额颞痴呆(FTD)合并症的主要遗传原因,如何导致年龄依赖性神经变性。 长期以来,坏死(Necrosis)被认为是在恶劣环境下细胞的被动死亡方式,而哺乳动物细胞的程序性死亡除通过凋亡(Apoptosis)通路以外,还可借由程序性坏死(Necroptosis)途径发生。 这篇文章主要借由两种神经退行性疾病进行研究: 肌萎缩侧索硬化症(ALS)主要导致运动神经元变性、肌肉萎缩; 额颞叶痴呆(FTD)临床特征是行为异常、语言功能障碍、额叶颞叶逐渐退化; 这两种相关的疾病具有共同的遗传易感特征。普遍病理学特征:活化的小胶质细胞;并且平均发病年龄在50~65岁之间,具有突变的个体可能无症状地生活到中年; 衰老是遗传性、偶发性神经退行性疾病的主要危险因素,目前尚不清楚它与遗传因素的相互作用。介导细胞程序性坏死的因素有哪些还在深入研究中,目前的研究现状: 程序性坏死与小胶质细胞介导的神经炎症增加有关 RIPK1 (Receptor-interacting protein kinase 1)促进神经退行性疾病中小胶质细胞的活化,在介导神经炎症中起着核心作用; TAK1 (TGF-β-activated kinase 1) 通过抑制性磷酸化,或者通过激活MK2和IkB两种激酶来抑制RIPK1的表达; TAK1对RIPK1的抑制作用丧失,使细胞在受到TNF-α刺激后直接凋亡,也叫RDA (RIPK1-dependent apoptosis); RIPK1的激活导致RIPK3激活,进而使MLKL磷酸化,发生坏死性凋亡;其年龄依赖性激活导致人类中枢神经系统变性的分子机制仍不清楚; 尽管坏死已参与介导包括ALS,AD和MS在内的神经退行性疾病的病理学研究,RDA在介导这些疾病中的作用尚待揭示。 这篇文章主要研究了Tbk1基因以及RIPK1的相互作用,以及TBK1的降低如何促进成人中枢神经系统的炎症 文章首先使用Tbk1基因杂合小鼠进行杂交,在总数相同的情况下,观察各种基因型的小鼠数量,第一列是根据孟德尔遗传定律推测的期望数,第三列是实际观察到的小鼠数量,可以发现tbk纯合和杂合子显示出1比2的比例,但是纯合缺失的小鼠数量为0,这说明TBK1纯合缺失的小鼠具有胚胎致死性。接下来文章引入了RIPK1D138N突变,这个突变可以让RIPK1激酶失活。最后我们可以观察到,只要引入了D138N突变的小鼠,无论杂合还是纯合,都可以存活,但是如果未引入使RIPK1失活的D138N突变,小鼠仍然具有胚胎致死性,这个结果说明TBK1缺失的小鼠的RIPK1激酶会激活,并导致小鼠胚胎致死。 文章对于TBK1缺失的小鼠胚胎进行了分析。首先在胚胎切片中观察到严重的肝变性,tunel分析也显示tbk1缺失的小鼠中发现了细胞凋亡的标志。同样的细胞凋亡标志还有caspase-3(CC3)一种细胞凋亡中非常关键的蛋白酶。但在tbk1未缺失的细胞,以及tbk1缺失,但引入了ripk激酶失活突变d138n的样本中显示正常。这个结果表明tbk1缺失的细胞会导致严重的细胞凋亡,但是如果使ripk1激酶失活就能够阻止凋亡。 同样文章发现,跟tbk1未缺失的样本相比,tbk1缺失的胎肝中促炎细胞因子和趋化因子的水平增加,炎性因子的升高会引起多种凋亡或者衰竭表现。而同样导入使ripk1失活的突变后,这些因子都显示出正常水平。以上结果表明,Tbk1 -/-小鼠中,RIPK1激酶活性的异常激活会导致胚胎死亡,可能跟多种细胞凋亡因子或炎性因子的升高有关。当ripk1失活时凋亡被抑制。这种凋亡可以认为是ripk1依赖性的细胞凋亡另外,文章研究了在tnfα诱导下,野生型的mef和tbk1缺失的mef中细胞炎性因子和趋化因子的含量,发现tbk缺失会导致这些因子增加大于倍,而抑制ripk1可以减少这些因子的含量,但敲除ripk3对其的抑制作用没有抑制ripk1有效。这个结果说明在tnfα诱导下,ripk1依赖性凋亡其实跟炎性细胞凋亡相关Nec-1 s阻断了TNF-α在Tbk1 -/- MEFs中诱导的FADD和RIPK1的相互作用 去磷酸化后,条带恢复 发现与TBK1共同孵育可显着降低RIPK1的激活,如p-RIPK1(S166)所示(图H) 我们可以看出质谱分析发现人RIPK1中的T189是TBK1介导的主要磷酸化位点 上图是一个蛋白结构,灰色是PKC也就是蛋白激酶C,蓝色是RIP1的结构,可以看到蓝色和灰色的结构高度重合,并且RIPK1的催化环中的D138残基和在激活环中的T189残基分别与PKC催化环中的D368和激活环中的T406占据相似的位置。PKC中的T406由于其在激活环中的位置而直接参与了激酶的底物识别,因此文章假设T189也可能直接参与底物结合。并设计了下面这个二聚体来验证。这个二聚体模型可诱导两个不同蛋白的结合。目的蛋白分别与DmrA和DmrC结合结构域融合,然后加入A/C异源二聚物配体(蓝色),诱导二聚化。 文章发现T189E和T189A RIPK1突变体均无催化活性 WT RIPK1的重新引入可以挽救Tbk1 -/-的敏感性。Ripk1 CrisprKO MEF对TNF-α诱导的RDA而言,T190A和T190E RIPK1均不能恢复这种敏感性。 重新引入WT RIPK1可以恢复Tbk1-/-; Ripk1CrisprKO MEF对TNF-α诱导的RDA的敏感性,但T190A和T190E RIPK1都不能恢复这种敏感性。 因此,TBK1对T190 / T189 RIPK1的磷酸化通过阻断RIPK1的反式激活而抑制了RIPK1。 文章内容也很多,第一部分的结果作为导读,后续的研究大家可以去看看文献~
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薄层扫描色谱在中药质量评价中应用的研究
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中药饮片在临床应用中存在的问题及对策
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二、中药治疗肝癌研究现状论文主要内容
原发性肝癌是临床上常见的恶性肿瘤之一。我国原发性肝癌多具有乙型肝炎和肝硬化背景,起病隐匿,进展迅速,确诊时往往已是晚期,患者生存期较短,预后差。积极探寻符合我国国情,高效且不良反应少的系统化中西医联合治疗方案是肝癌治疗的.重要课题。
对于肝癌的认识,中医认为属于“症瘕”“、积聚”、“黄疸”、“肝积”的范畴。已有临床疗效观察研究表明,中医药治疗肝癌的优势一方面在于能有效稳定病情,减轻毒副作用,改善临床症状,延长患者带瘤生存时间,使部分患者肿瘤缩小;另一方面治疗费用相对低廉。因此中医药治疗成为肝癌治疗中不可或缺的重要组成部分。
1中药治疗肝癌的理论基础中医认为肝癌的病因及病机为外受寒邪、损伤脾胃、肝气郁滞、气滞血瘀、结而成积。中医治疗应以清热解毒和活血化瘀为主,同时配合益气健脾和疏肝理气,并与手术、介入、放化疗等其他方法联合应用,可起到减毒增效之功效。具有益气健脾、活血化瘀、清热解毒、软坚散结、柔肝止痛等功效的中药经常被用于肝癌的治疗并取得临床疗效,临床应用及现代药理学研究较多为“有毒”中药及活血化瘀中药。
“有毒”中药与肝癌治疗 中医认为恶性肿瘤与“毒邪”有关,因此“以毒攻毒”为重要治疗方法,即用峻猛中药以攻邪。历代医家有颇多论述,如虞抟《医学正传》中“大毒之病,必用大毒之药以攻之”[1],明代罗天益《卫生宝鉴》“凡治积非有毒之品攻之则不可”[2]。这种“以毒攻毒”的方法目前在肝癌的治疗中也经常应用,常用的此类中药有、蜂房、全蝎、水蛭、蜈蚣、蟾蜍、守宫、常山、半夏、天南星、马钱子、巴豆、附子和乌头等。
活血化瘀中药与肝癌治疗 气滞血瘀证是肝癌患者常见临床症候,历代医家常从气血运行失常而致气滞血瘀来探讨肿瘤形成的病机。如《圣济总录》认为“瘤之为义,留置而不去也,气血流行不失其常,则形体平和,或余赘及郁结壅塞,则乘应投隙,瘤所以生”[3]。王清任《医林改错》认为“肚腹结块,必有形之血也,血受寒则凝结成块,血受热则煎熬成块”[4]。
因此行活血化瘀也是中医药治疗肝癌的常用方法,常用中药有丹参、赤芍、三棱、水蛭和等。
中药治疗肝癌具有广泛的理论基础,在浩如烟海的中医古籍中不乏与肝癌相关病症的治疗,这些相关病症与肝癌及其并发症的对应是否精确还值得商榷。加强文献学的进一步细化整理研究是深入发掘中医治疗肝癌理论基础必不可少的环节,也是增强中医治疗肝癌说服力的重要途径。
2中药治疗肝癌的实验研究中药治疗肝癌的实验研究主要包括中药复方和单味中药的研究。随着分子生物学广泛应用于中医药研究,利用现代分子生物学技术研究中医药防治肝癌的机制,筛选抗肿瘤中药复方及单味中药成为重要的研究方向。
中药复方抗肝癌作用机制的研究 历代古方中可用于肝癌治疗的中药复方较多,临床上常常根据肝癌的不同证型,选取与之对应的方剂进行加减治疗。如李江等[5]通过研究证实,采用水煎法、梯度乙醇提取法及醇水法从小柴胡汤中获得的提取物对小鼠H22肝癌实体瘤生长有明显的抑制作用,且具有提高荷瘤宿主免疫功能的作用。季幸姝等[6]通过观察膈下逐瘀汤对肝癌Bel7402细胞和大鼠肝癌组织中丝/苏氨酸激酶蛋白及FIEN编码蛋白表达的影响,发现P13K/Akt信号转导通路相关蛋白PA kt水平的降低和PT EN蛋白水平的升高可能是膈下逐瘀汤抗肝癌的主要作用机制之一。杜标炎等[7]研究发现六味地黄丸联用对小鼠移植性肝癌自杀基因治疗具有一定的增效作用,其疗效优于单纯自杀基因疗法或单纯六味地黄丸治疗。进一步研究发现,六味地黄丸含药血清对自杀基因系统10% tk/GCV杀伤大鼠肝癌CBRH7919细胞具有协同增效作用,且有一定的量效关系。
中药复方治疗肝癌的疗效不可否认,但目前存在的问题是中药复方成分的复杂性使其作用机制难以应用单一的药理途径阐明。以辨证论治为特色的中医个体化诊疗要得到推广,必须进行具有统计学说服力的临床研究,解决这个问题应使临床研究对象的选取进一步细化,在此基础上使中药复方规范化,同时通过网络药理学等方法对中药治疗作用产生的人体综合生物效应进行整体观察和分析,增强中药治疗肝癌有效性的可信度和可重复性。
单味中药抗肝癌作用机制的研究 中药单体能在诱导肝癌细胞凋亡、抗肝癌细胞侵袭及转移、诱导肝癌细胞分化、抗肿瘤血管生成、抑制癌基因表达、促进抑癌基因表达、逆转肿瘤多药耐药等多个环节抑制肝癌的发生和发展。陈小义等[8]研究发现, mol/L及以上浓度蟾蜍灵对SMMC 7721细胞具有显著细胞毒作用,细胞生长相关基因P21wafl/cipl在蟾蜍灵诱导下表达上调,同时受P21wafl/cipl调控的增殖细胞核抗原的表达下降,二者呈负相关,提示中药可通过直接杀伤肝癌细胞和抑制其增殖而发挥抗癌效应。黄应申等[9]以10 mmol/L脂蟾毒配基处理Bel 7402细胞24 h后,发现癌细胞出现凋亡的形态变化,其凋亡率明显高于对照组细胞;脂蟾毒配基引起线粒体膜电位下降,释放入胞质中的细胞色素c增多,促进Caspase 3蛋白活化,抑制Bcl 2蛋白表达,诱导细胞凋亡,其诱导凋亡作用可能通过线粒体通路实现。黄炜等[10]探讨了18 β-甘草次酸和甘草酸对Bel 7402细胞增殖的抑制和诱导分化作用,揭示二者有抑制人肝癌细胞增殖和诱导分化的作用。魏志霞[11]研究发现,川芎嗪可提高SMMC7721/多柔比星细胞内化疗药物的浓度,增强多柔比星作用,表明从中药筛选出低毒的多药耐药逆转剂是可能的。
何芳等[12]探讨人参皂苷Rg3联合三氧化二砷对肝癌裸鼠移植瘤模型的治疗作用,发现人参皂苷Rg3能通过抑制肿瘤新生血管形成,明显降低肿瘤内微血管密度;人参皂苷Rg3与As203联合应用能明显抑制裸鼠肝癌移植瘤的生长。罗明等[13]通过采用腹腔注射苦参碱和氧化苦参碱观察二乙基亚硝胺诱发肝癌的大鼠肝脏病理改变、肝表面癌结节数和血清ALT、GGT、ALP 的变化,发现苦参碱和氧化苦参碱组的大鼠体重明显高于模型组,肝表面癌结节数、肝/体重比和血清ALT、GGT 明显低于模型组(P<)。而 ALP 升高,说明苦参碱和氧化苦参碱能延缓二乙基亚硝胺诱发大鼠肝癌形成,保护肝细胞免受损伤。
单味中药治疗肝癌的研究较中药复方研究更为深入,其原因在于相对于中药复方,单味中药的有效成分相对容易确定,其量效关系及药理学、药代动力学研究较中药复方易进行。目前的问题之一在于此类研究较多采取的是某味中药的提取物。尽管提取物能在某一方面说明该味中药的生物学效应的机制,但表现的生物学效应与该味中药相比有多少差距尚不能明确;另一方面单味中药提取物的研究往往是发现了某一化学成分的生物学效应或临床疗效,如何将其与中医的辨证论治治疗肝癌结合起来是我们不得不面对的问题。要解决这个问题,须要增强中药治疗肝癌研究的科学说服力,这仍有不易克服的困难。类似于中药药性本质及其临床效应生物学基础的相关研究为单味中药治疗肝癌的研究提供了新的思路和方法。
3中药治疗肝癌的临床研究中药联合放化疗治疗肝癌的研究 顾本宇[14]通过观察益气健脾疏肝中药联合化学药物动脉灌注治疗中晚期原发性肝癌的临床疗效,发现中药联合化疗药物治疗组的稳定率为,明显高于对照组的(P<);治疗组 12、18、24 个月的生存率与对照组比较,差异有统计学意义(P<)。
尤建良等[15]通过观察中药调气行水方联合顺铂、白细胞介素-2腹腔内注射治疗肝癌腹水的临床疗效,发现该疗法能有效控制腹水,改善体力状况,提高患者生命质量,缓解常见临床症状,提高疾病控制率,提示配合中药能减轻化疗药物及生物反应调节剂的毒副反应。
目前中药联合化疗治疗肝癌的研究主要在临床有效性方面,阐述其有效机制的研究尚少,进一步深入研究须说明为什么联合中药会有较好的效果,这一点须要借助分子生物学等技术手段来寻找中药疗效的效应物质基础及作用靶标,这也是今后中药临床有效性的重点研究方向。
中药联合手术治疗肝癌的研究 目前肝癌治疗普遍采用的根治性治疗方式为手术切除和肝移植,约30%~40%患者采用此法,肝移植的总体疗效优于手术切除治疗。 现阶段肝移植治疗肝癌的最佳适应证仍为米兰标准,但由于移植器官不足,对移植适应证的扩大应慎之又慎,术后的复发和转移是影响疗效的主要因素。通过使用药物预防或延迟肿瘤的复发,针对肿瘤生物发生途径中的关键分子进行靶向治疗也可使肝癌治疗发展日趋完善[16]。中药联合手术治疗肝癌为有效的治疗方式,如陈立武等[17]通过观察中药全身治疗与手术相结合的协同作用,将60例患者随机分为2组,中西医结合治疗组(30例)在手术前1周开始复方中药治疗并于术后续行中药治疗,对照组(30例)只作单纯手术治疗,比较2组的疗效、生存率及并发症。结果发现治疗组与对照组相比,24、36 个月生存率有显著差异(P<)。
提示在肝癌围手术期中应用复方中药可减少并发症,提高手术疗效及累计生存率。
中药复方联合手术治疗肝癌的研究更多集中在对症候的改善、生存率的影响、并发症的减少等方面,存在的问题有:相关临床资料的样本数较少;
症候学改善等尚未建立统一的评价体系;未能深入分析其疗效的生物学机制等。进一步的研究须要扩大样本数量,建立症候学统一客观化评价体系,同时深入研究其疗效改善的机制,才能增强中药联合手术治疗肝癌的可信度和说服力。
中药介入治疗肝癌的研究 中晚期肝癌患者常因伴有明显的器质性和功能性改变,难以进行手术治疗。肝癌介入治疗作为中晚期肝癌患者可选择的重要方法,能够延长患者生存期,改善生活质量。
存在的问题为化疗介入药物多可造成肝功能不同程度的损害,介入药物的不良反应又严重影响中远期的疗效。因此介入治疗中如何减少肝功能损害是治疗的重点。通过大量临床实践,目前已筛选出许多具有抗肿瘤作用的中药及其有效成分,与肝动脉化疗栓塞介入疗法结合进行研究,为肝癌的介入治疗提供了新的方法和手段。
李琦等[18]进行了去甲素微球介入治疗大鼠肝癌的有关研究,结果显示此疗法对大鼠肝癌有较好治疗作用,其作用机制与栓塞肿瘤微血管,缓慢释放去甲素,诱导肿瘤细胞凋亡和下调肝肿瘤细胞Ki-67的表达,从而抑制肿瘤细胞增殖相关。
冯敢生等[19]将白及用于肝动脉栓塞治疗肝癌,并与明胶海绵对照。结果表明,白及具有强大的栓塞作用,侧枝循环形成均在6个月以上,介入治疗间隔时间长,肿瘤坏死、缩小率及1、2、3 年生存率均优于明胶海绵。陈武进等[20]研究认为,采用酸钠联合常规化疗药物介入治疗中晚期肝癌患者可明显降低甲胎蛋白,提高疗效,同时减轻化疗药物对骨髓的抑制。以上研究表明,中药介入治疗具有增强免疫、抗炎、抗病毒和促进黏膜修复等作用,对肝功能无明显损害,无骨髓抑制,并有升高白细胞等作用。这些优点使中药可能部分或完全取代西药,成为肝癌介入治疗较理想的栓塞剂。
中药在肝癌的介入治疗中具有独特优势。中药介入治疗能减轻不良反应,使患者生存期延长,生存质量提高,而且中药资源丰富,经济合理,有利于减轻治疗负担。目前存在的问题是,中药的介入治疗总体上发展仍不够成熟。进一步的研究可从规范治疗方案,合理选择介入治疗药物,建立严格的疗效评价标准,研发抗癌中药新制剂和新剂型等方面进行。
其他中药治疗肝癌的研究 中药用于肝癌的治疗方法除口服和介入注射外,还有许多新的途径可用于肝癌及其并发症的治疗。中药穴位注射治疗肝癌也被证明有明确的临床疗效,如胡军和瞿晓东[21]每天1~2次以丹参注射液、柴胡注射液或黄芪注射液进行双侧足三里、阳陵泉、曲池及内关注射。内关穴1 ml,其他穴位2~4 ml,4穴位交替进行,能够明显缓解晚期肝癌疼痛。中药瘤体内注射也可用于晚期肝癌的治疗,如涂小煌和戴西湖[22]曾应用超声引导下瘤体内注射去甲素治疗中晚期原发性肝癌,取得较好疗效。
中药治疗肝癌的方法较多,形式多样,从方法学的角度讲,有着更大的研究价值和意义。目前的研究须要注意如何更好地将这些方法进行合理的推广应用,同时临床疗效的观察还须进行严谨的实验设计,以增强中药治疗肝癌的有效性和可信度。
对于中药治疗肝癌的深入研究,须要更细化更严谨的文献研究为治法用方提供更有说服力的理论支持。在此基础上,借助分子生物学等技术手段,运用网络药理学等研究方法,从多学科交叉研究中药治疗肝癌的有效性出发,探寻中药疗效可能的效应物质基础及作用靶标,对单味中药及复方治疗肝癌的综合生物学效应进行整体观察和分析,进一步合理选择治疗药物,规范治疗方案,建立严格的疗效评价标准,深入研发抗癌中药制剂和剂型,充分发挥中药治疗肝癌的优势.
细胞凋亡的途径 细胞凋亡是机体维持自身稳定的一种基本生理机制,是有许多基因产物及细胞因子参与的一种有序的细胞自我消亡形式。通过细胞凋亡,机体可消除损伤、衰老与突变的细胞来维持自身的稳态平衡和各种器官及系统的正常功能。由于细胞凋亡是一种复杂的生理及病理现象,所以在其发生的3个阶段中涉及不同的信号转导途径及其调控。 细胞凋亡(apoptosis)是一种有序的或程序性的细胞死亡方式,是受基因调控的细胞主动性死亡过程,是细胞核受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应,然后凋亡的细胞将被吞噬细胞吞噬。经研究发现,不管是单细胞生物还是多细胞生物,细胞凋亡被称为细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)[1]。是因为细胞死亡往往受到细胞内的某种遗传机制决定的“死亡程序”控制的。也会因为它的失调,机体也会失去稳定性,引发人类疾病如肿瘤、免疫系统等疾病[2]。由于它保证多细胞生物的健康生存过程中的重要性,引起了人们对其途径的广泛深入的研究,成为目前生命科学研究的热点之一。但其凋亡的途径不是很清楚,本文从多个方面概述了细胞凋亡途径。1 细胞凋亡形态学上的特征 细胞凋亡(apoptosis)是1972年由Kerr教授根据形态学特征最先提出的[3],主要强调的是这种细胞凋亡是自然界中的生理学过程,是受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为。为此,在形态学上把细胞凋亡分为3个阶段[3]:第一个阶段是凋亡的开始。此阶段只是进行数分钟, 细胞中所表现的特征是:微绒毛消失,细胞间接触消失,但是质膜保持完整性,线粒体大体完整,核糖体逐渐与内质网脱离,内质网囊腔膨胀,并与质膜发生融合,染色质固缩等等。第二阶段是形成凋亡小体。核染色质发生断裂,形成许多的片段,与一些细胞器聚集在一起,然后被细胞质膜包围,形成凋亡小体。第三阶段是凋亡小体被吞噬细胞所吞噬,而其残留物质被消化后重新使用。细胞凋亡是一个主动性自杀过程,所以它是一个耗能的过程,需要ATP提供能量。其次此过程中质膜保持完整,内含物也不发生外泄。2 细胞凋亡的基本机制细胞凋亡的途径复杂,在不同环境、不同细胞或不同刺激的情况下,细胞凋亡的途径是不同的,而且细胞凋亡的信号途径具有多样性,这使得凋亡的发生及调控机制非常复杂。本章将从以下几个方面来说明细胞凋亡途径。 线粒体途径及调控线粒体为一双层膜围成的囊状结构,外膜与内膜间的空腔称为外室,由内膜包围的腔称为内室或线粒体基质,线粒体外膜通透性较大,而内膜通透性比较小。然而质子泵存在于内膜,它将基质内质子泵输入外室,从而形成横跨线粒体内膜的线粒体跨膜电位。线粒体跨膜电位的改变与许多的机制有关。Zamzami等[4]报道膜通透性改(permeability transition,PT)的孔位位于线粒体内外膜间,是一种由蛋白质组成的复合体。该复合体由胞质的己糖激酶、外膜的peripheral bermdiazepine receptor (PBR)、电位依赖的阴离子通(voltage—depedentanion channel,VDAC)、外室的肌酸激酶、内膜的腺苷酸转运蛋(adeninenucleotide trans[cx:ator,ANT)及基质的亲环蛋白D(cyelophilin D)组成。通过实验证明,细胞凋亡时,PT孔开放,并且促进PT孔开放的物质可诱导细胞凋亡,而抑制PT孔开放的物质可阻止细胞凋亡。此外,线粒体跨膜电位改变与Caspase家族也有关系。Caspase是一组存在于细胞质中具体类似结构的蛋白酶。它们的活性位点均包括半胱氨酸残基,能够特异的切割靶蛋白天冬氨酸残基后的肽键。Caspase主要负责的是选择性地切割某些蛋白质,切割的结果是使靶蛋白活化或失活,并非完全降解。迄今为止,Caspase家族已有15种,其中Caspase-1和11主要负责白介素前体的活化,不直接参与凋亡信号的传递;Caspase-2,-8,-9,-10,-11主要负责对执行者得前体进行切割,从而产生有活性的执行者;Caspase-3,-6,-7主要负责切割细胞核内、细胞质中的结构蛋白和调节蛋白。目前很多研究表明Caspase-1和3与线粒体跨膜电位之间的关系,可以通过对Fas/APO-1诱导胸腺细胞凋亡研究证实。通过研究表明:所有动物细胞都具有类似的凋亡机制,蛋白酶Caspase在其中发挥很重要的作用,这种凋亡方式被称为Caspase依赖性的细胞凋亡,近几年来,还发现细胞中还存在Caspase不依赖性的细胞凋亡。在哺乳动物细胞中,Caspase依赖性的细胞凋亡主要通过两条途径引发的:由死亡受体起始的外源途径和线粒体起始的内源途径。凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)是1999年克隆的第一个能够诱导Caspase非依赖性细胞凋亡的因子。在凋亡过程中,AIF从线粒体转移到细胞质内,进而进入细胞核,引起核内DNA凝集并断裂形成许多片段。最后,线粒体跨膜电位改变与Bcl-2有关。Bcl-2家族主要包括抑制凋亡的成员如Bcl-2、Bcl-W、Bcl-Xl等。Bcl-2是线虫抗凋亡蛋白Ced9的同源物。Bcl-2家族成员含有一个或者多个BH结构域,大多存在于线粒体外膜上,或受信号刺激后转移到线粒体外膜上。通过实验证明:Bax与Bcl.Xc调节细胞凋亡是依赖TM结构域.未激活的Bax与Bcl-XL存在于胞浆。Hsu等报道在胸腺细胞凋亡早期,Bax与Bal-XL的分布发生改变,从胞浆移到线粒体膜Bad因为没有TM结构域而分布于胞浆,与Bax和Bal-XL一样,当H202诱导心肌细胞凋亡时,它从胞浆移到线粒体膜,除去TM后的Bcl-2其抑制凋亡作用随不同的实验体系而不同,这可能与Bcl-2在不同实验体系中的作用强弱以及它在内质网与核膜上的作用大小有关. 内质网信号途径及调控内质网是细胞内蛋白质合成的主要场所,同时也是Ca2+的主要储存库。内质网对细胞凋亡的作用的作用表现在两个方面:一是内质网对Ca2+的调控,二是凋亡酶在内质网上的激活,Ca2+是真核细胞内重要的信号转导因子,它的动态平衡在细胞正常生理活动中起着很重要的作用。因此,作为细胞内重要的钙库,内质网对胞质中Ca2+浓度的精确调控可细胞凋亡的发生。很多文献指出,细胞在凋亡早期会出现胞质内Ca2+浓度迅速持续的升高,这种浓度升高来源于细胞外Ca2+的内流及胞内钙库的钙释放,相对高浓度的Ca2+可以激活胞质中的钙依赖性蛋白酶,又可以作用于线粒体,影响其通透性和膜电位的改变,从而促进凋亡。但是内质网上Bcl-2家族中抑制凋亡蛋白则可以调节网腔中游离Ca2+浓度,使胞质的Ca2+维持在合适的浓度水平,进而起到抗凋亡的作用[5]。细胞凋亡的死亡受体途径及调控胞外的死亡信号可通过死亡受体转入细胞内。死亡受体是一类跨膜蛋白,属于肿瘤坏死因子(TNF)受体基因家族成员,其细胞外有一段富含半胱氨酸的区域,胞质区有一同源的氨基酸残基组成的结构,有蛋白水解功能,称为“死亡区域”。目前至少发现有五种死亡受体在细胞凋亡信号传导中发挥作用。其中最典型的死亡受体有CD95(Fas或Apo1)和TNFR1(p55或CD120a)。CD95与Fas配体结合后迅速诱导Fas阳性细胞凋亡。Fas与Fas相关的死亡结构域蛋白(FADD)和Caspase-8组合形成复合体,可抑制FasL诱导的细胞凋亡。 其他因素与细胞凋亡的关系NO参与细胞凋亡关系密切,可诱发多种细胞发生凋亡,并与其他活性氧自由基的凋亡传导途径存在对话效应,NO诱导凋亡促进P53基因表达,其分子作用机理正是目前的研究的重点。铅在工业上具有广泛的用途,但同时也易对环境和人畜健康造成严重危害,铅引起细胞死亡可通过两种不同的途径:一是为一定剂量的铅通过启动细胞内的凋亡程序,促使细胞凋亡;二是为在铅质量浓度过大时,直接引起细胞发生坏死。3 细胞凋亡与一些疾病细胞凋亡是正常T细胞和B细胞分化和稳定的重要机制。近年来,许多的研究表明细胞凋亡在自身免疫疾病机制中起到的重要作用。Fas/FasL途径介导的细胞凋亡的抑制是产生自身反应性T细胞和自身抗体的主要原因,DNA低甲基化也会抑制细胞凋亡,导致自身反应性B细胞的增殖。细胞凋亡受抑制,细胞存活期延长,死亡率下降,细胞数量增加,使得这些细胞表现出明显的生长优势,DNA受损的细胞得以持续生存,突变物积聚,从而促进肿瘤的发生发展。综上所述,细胞凋亡途径主要是通过三个阶段的。细胞凋亡在生理条件下作为机体细胞群生长消亡平衡的重要方式,与细胞增殖同等重要,共同维持细胞群的自身稳定。细胞凋亡有利于器官形成,消除不必要的器官结构,控制细胞数量,消除异常、无功能和有害的细胞以及产生没有细胞器的分化细胞等功能。
凋亡有许多信号途径,其中一条就是线粒体途径,主要是在细胞受到刺激凋亡时线粒体释放细胞色素c和凋亡诱导因子,从而激发下游的凋亡执行者,在凋亡中线粒体的作用是相当重要的,也比较复杂,也是科研的热点
线粒体属于内源性caspase-induced凋亡途径中的中心细胞器。其中第一个线粒体源的凋亡促进因子cytc的释放将会在细胞质中招募apaf1和caspase9,形成凋亡复合体,凋亡复合体中caspase9相互活化,最终活化多种效应caspase(3等)。第二个发现的线粒体凋亡因子smac,在凋亡启动后释放到细胞质中,可以解除AIP对pro-caspase9的抑制,促进调往复合体的形成,因此促进凋亡。
线粒体在细胞凋亡中的重要性: 如前所述,在诸如细胞毒药物诱导细胞凋亡的信号转导途径中,线粒体在促凋亡信号和Caspases激活之间起着不可替代的作用。实际上, 线粒体在细胞凋亡中的作用远不止此。线粒体在细胞凋亡中的作用包括:释放Caspases激活因子如Cyto-c;丧失电子转移功能并减少能量的产生;线粒体跨膜电位的消失以及与BCL-2蛋白家族促凋亡和抑制凋亡功能相关等方面。甚至有人提出:线粒体在细胞凋亡中起着决定性的作用。实验证明,γ辐射、Ceramide(凋亡信号转导中的重要分子,介于促凋亡信号和凋亡过程之间)、Fas与配体结合等均可导致线粒体在电子转移方面功能的紊乱,从而影响呼吸链,ATP产量下降。这种能量代谢上的障碍主要发生在细胞凋亡的晚期。
线粒体在细胞凋亡过程中最重要的一点在于它可释放能够激活Caspases的蛋白。在无细胞的体系中,自发的、可以由Bcl-2抑制的染色质聚集和DNA片段化依赖于线粒体的存在,进而发现实际上是依赖于Cyto-c从线粒体中的释放。从线粒体释放的Cyto-c与Apaf-1、Procaspase 9结合在一起形成"凋亡体"(Apoptosome),其结果是Caspase 9的激活。除Cyto- c之外,线粒体还可释放其它介导细胞凋亡的分子:Procaspase 3和AIF(Apoptosis-inducing factor)。AIF在体外可作用于Procaspase 3,并且其本身可能就是一个Caspase。
线粒体发生上述改变的机制在于线粒体膜上一种叫PT通道(Permeability transiton pore,又叫Megachennal)的形成。线粒体在细胞凋亡中的重要性还在于它与Bcl-2基因家族之间的关系。实际上,很多Bcl-2家族的蛋白如BCL-2、BAX、BCL-XL等都定位于线粒体膜上。而且实验证实,BCL-2家族蛋白可以影响PT通道开放及其Cyto-c、AIF的释放,还可以改变线粒体外膜的通透性。
线粒体膜电位变化的检测:在凋亡研究的早期,从形态学观测上线粒体没有明显的变化。随着凋亡机制研究的深入,发现线粒体凋亡也是细胞凋亡的重要组成部分,发生很多生理生化变化。例如,在受到凋亡诱导后线粒体转膜电位会发生变化,导致膜穿透性的改变。MitoSensorTM,一个阳离子性的染色剂,对此改变非常敏感,呈现出不同的荧光染色。正常细胞中,它在线粒体中形成聚集体,发出强烈的红色荧光。凋亡细胞中,因线粒体穿膜电位的改变,它以单体形式存在于细胞液中,发出绿色荧光。用荧光显微镜或流式细胞仪可清楚地分辨这两种不同的荧光信号。CLONTECH公司的ApoAlert Mitochondrial Membrane Sensor Kit就采用这种原理来检测线粒体膜电位的变化。但是,这种方法不能区分细胞凋亡或其他原因导致的线粒体膜电位的变化。
因为这种干细胞技术很有可能会让头发重新长出来,这对秃头的人来说非常的重要,所以引起了很多群体的关注。
如果这项干细胞研究能有很大的成果,那么那些秃头的人就能够重新生长出头发。
因为在《自然》杂志发表的这项论文中写出对于秃头人群来说,他们的头发很有可能在一定的条件下能够重新生长。
所以说对于秃头群体来说,他们作为关心的问题也在这篇论文中有了相应的回答,所以说对于他们来说他们知道了这一个好消息,所以说引发了他们的关注。而且科学家也在这篇论文中详细的解释了脱头产生的原因,就是因为人体头部的上面的干细胞出现了一定的问题,所以说就会导致一定的脱发和头发不生长,如果能够改变这一现状的话,那么对于这些头头群体来说,能够在一定的条件下重新让头发生长出来,所以说对于这些秃头群体来说是一个利好消息。
而且之前自然杂志上面也发表了多篇论文来论述干细胞的相应的研究成果,而且从多篇论文当中我们也能够看得出来相应的头头群体,他们的干细胞能够在相应的环境下进行一定的改善,如果能够经过一定的治疗的话,那么对于这类群体的话,他们头部上面的干细胞还能够重新生长,能够重新让自己的头发长出来,所以说对于头头群体来说,他们可以通过改变自己的饮食习惯和接受一定的治疗来获得相应的改善。
而且对于人体的干细胞来说,我们整个人类的相应的研究水平也比较高,相应的研究力度也比较大,干细胞能够通过分泌一种特殊的物质,然后促进相应的毛细血管的增长,通过这样的方式来改善整个头部的环境,从而促进头发的生长。所以说对于秃头群体来说,他们很有可能会在今年或者说是十几年内能够看到这项研究成果运用到实际的生产当中去,而且对于他们来说,他们也能够用一个比较小的成本来改善自己的头发形象。
细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!
细胞因子的生物学活性
关键字: 细胞因子
细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。
一、免疫细胞的调节剂
免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)
二、免疫效应分子
在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。
三、造血细胞刺激剂
从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。
四、炎症反应的促进剂
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。
五、其它
许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。
细胞衰老的分子生物学机制
摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。
关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究
细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。
细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。
衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。
1 细胞衰老的特征
科学研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。
衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。
2 分子水平的变化
①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。
3 细胞衰老原因
迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。
差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。
自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。
英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。
生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。
遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。
参考文献:
[1]郭齐,李玉森,陈强,等.脱氧核苷酸钠抗人肾脏细胞衰老的分子机制[J].中国老年学杂志,2013,33(15):3688-3690.
[2]胡玉萍,吴建平.细胞衰老与相关基因的关系[J].中外健康文摘,2012,09(14):35-37.
[3]孔德松,魏东华,张峰,等.肝纤维化进程中细胞衰老的作用及相关机制的研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志,2012,26(05):688-691.