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生物細(xì)胞的作用范文第1篇

關(guān)鍵詞：成纖維細(xì)胞 生物學(xué)特性 成骨作用

1　成纖維細(xì)胞的來源及其生物學(xué)特性

成纖維細(xì)胞(fibroblast)是結(jié)締組織中最常見的細(xì)胞，由胚胎時(shí)期的間充質(zhì)細(xì)胞(mesenchymal cell)分化而來。在結(jié)締組織中，成纖維細(xì)胞還以其成熟狀態(tài)—纖維細(xì)胞(fibrocyte)的形式存在，二者在一定條件下可以互相轉(zhuǎn)變。

不同類型的結(jié)締組織含成纖維細(xì)胞的數(shù)量不同。通常，疏松結(jié)締組織中成纖維細(xì)胞的數(shù)量比同樣體積的致密結(jié)締組織中所含成纖維細(xì)胞的數(shù)量要少，故分離培養(yǎng)成纖維細(xì)胞多以真皮等致密結(jié)締組織為取材部位［2，3］。

成纖維細(xì)胞形態(tài)多樣，常見的有梭形、大多角形和扁平星形等，其形態(tài)尚可依細(xì)胞的功能變化及其附著處的物理性狀不同而發(fā)生改變。成纖維細(xì)胞胞體較大，胞質(zhì)弱嗜堿性，胞核較大呈橢圓形，染色質(zhì)疏松著色淺，核仁明顯。電鏡下，其胞質(zhì)可見豐富的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、游離核糖體和發(fā)達(dá)的高爾基復(fù)合體，表明它具有合成和分泌蛋白質(zhì)的功能。成纖維細(xì)胞尚可合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、網(wǎng)狀纖維及有機(jī)基質(zhì)。它合成的前膠原蛋白分子經(jīng)內(nèi)切酶作用，聚合和重排，可形成與成骨細(xì)胞合成分泌的膠原原纖維一樣具有64nm(640?)周期橫紋的膠原原纖維，膠原原纖維經(jīng)互相粘合形成膠原纖維。經(jīng)檢測(cè)，這

兩種細(xì)胞合成分泌的膠原纖維均是Ⅰ型膠原纖維，在形態(tài)和生化結(jié)構(gòu)上完全相同［4，5］。

處于成熟期或稱靜止?fàn)顟B(tài)的成纖維細(xì)胞，胞體變小，呈長(zhǎng)梭形，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基復(fù)合體均不發(fā)達(dá)，被稱為纖維細(xì)胞。在外傷等因素刺激下，部分纖維細(xì)胞可重新轉(zhuǎn)變?yōu)橛字傻某衫w維細(xì)胞，其功能活動(dòng)也得以恢復(fù)，參與組織損傷后的修復(fù)。另外，在結(jié)締組織中，仍保留著少量具有分化潛能的間充質(zhì)細(xì)胞，它們?cè)趧?chuàng)傷修復(fù)等情況下可增殖分化為成纖維細(xì)胞。

2　成纖維細(xì)胞在一般創(chuàng)傷修復(fù)中的表現(xiàn)

各種創(chuàng)傷均會(huì)造成不同程度的細(xì)胞變性、壞死和組織缺損，必須通過細(xì)胞增生和細(xì)胞間基質(zhì)的形成來進(jìn)行組織修復(fù)。在此修復(fù)過程中，成纖維細(xì)胞起著十分重要的作用。以傷口愈合過程為例，成纖維細(xì)胞通過有絲分裂大量增殖，并從4～5天或6天開始合成和分泌大量的膠原纖維和基質(zhì)成分，與新生毛細(xì)血管等共同形成肉芽組織，填補(bǔ)傷口組織缺損，為表皮細(xì)胞的覆蓋創(chuàng)造條件。在傷口愈合中，成纖維細(xì)胞主要來源于真皮層的局部成纖維細(xì)胞和未分化的間充質(zhì)細(xì)胞，以及血管周圍的成纖維細(xì)胞和周細(xì)胞。內(nèi)臟損傷時(shí)，參與修復(fù)過程的成纖維細(xì)胞多來自間質(zhì)和包膜，以及粘膜下或漿膜下層的結(jié)締組織。有人認(rèn)為創(chuàng)傷愈合過程中傷處聚集的大量成纖維細(xì)胞，一方面是由成纖維細(xì)胞通過分裂增殖而來，另一方面，更多地是由鄰近的間充質(zhì)細(xì)胞、纖維細(xì)胞和毛細(xì)血管周細(xì)胞等演變或游走到傷處。在創(chuàng)傷修復(fù)的后期，成纖維細(xì)胞通過分泌膠原酶參與修復(fù)后組織的改建。在某些病理?xiàng)l件下，以成纖維細(xì)胞為主要細(xì)胞成分的肉芽組織或增生組織塊還可以在非骨組織內(nèi)發(fā)生鈣化，引起異位骨化(ectopic ossification)。但對(duì)于異位骨化的參與細(xì)胞及其機(jī)制尚不十分清楚，未分化間充質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和毛細(xì)血管周細(xì)胞等可劃歸為誘導(dǎo)性骨祖細(xì)胞的細(xì)胞都有可能參與這一過程［6，8］。

3　成纖維細(xì)胞在骨創(chuàng)傷修復(fù)過程中的表現(xiàn)

最簡(jiǎn)單和常見的骨創(chuàng)傷即是骨折，其愈合過程須經(jīng)過炎性反應(yīng)、清掃、纖維骨痂和骨性骨痂4個(gè)階段［4］。不同階段參與的細(xì)胞主體不同。成纖維細(xì)胞從骨折第3天起就出現(xiàn)于骨折局部血腫中［6］，骨折后5天即在機(jī)化血腫及骨折斷端的間隙及其周圍大量存在，是參與纖維骨痂階段的主要細(xì)胞成分［4，5］。在此階段成纖維細(xì)胞一方面大量分裂增殖，一方面又合成和分泌大量Ⅰ型膠原，使肉芽組織逐步變成疏松的結(jié)締組織，將骨斷端包圍起來，形成接合兩骨折斷端的巨大的纖維骨痂。然而，這種由無數(shù)成纖維細(xì)胞和豐富的肉芽組織為主體構(gòu)成的纖維結(jié)締組織卻不會(huì)演變?yōu)樵谄渌M織創(chuàng)傷修復(fù)時(shí)常見的瘢痕組織，而是通過鈣鹽結(jié)晶在其內(nèi)部不斷沉積，逐漸演變?yōu)楣切怨丘?，使骨折局部的修?fù)達(dá)到骨性愈合，恢復(fù)骨組織的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，骨折愈合部只有骨組織而不再存在成纖維細(xì)胞［4，5，9～11］。

4　成纖維細(xì)胞的成骨作用

成纖維細(xì)胞在骨折愈合過程中不同于其它組織創(chuàng)傷修復(fù)的表現(xiàn)，以及在某些病理?xiàng)l件下可以參與異位骨化［6，7］，使人們對(duì)成纖維細(xì)胞的分化能力、鈣化骨化能力以及在成骨過程中其成骨能力如何發(fā)揮、細(xì)胞演變的最終歸宿如何等等問題產(chǎn)生了濃厚的興趣。對(duì)成纖維細(xì)胞成骨能力的研究也正是開始于對(duì)骨折愈合過程中成纖維細(xì)胞表現(xiàn)的觀察。

對(duì)骨折局部骨形成區(qū)的電鏡觀察顯示，除了成骨細(xì)胞在此發(fā)揮成骨作用外，成纖維細(xì)胞確實(shí)也存在著類似的成骨表現(xiàn)［4，5，9～13］。例如，在其線粒體內(nèi)可清晰見到鈣鹽顆粒，部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)可見成熟的膠原纖維，分泌到其四周的膠原纖維內(nèi)可見高密度的鈣鹽結(jié)晶沉積。不僅如此，成纖維細(xì)胞還能象成骨細(xì)胞一樣產(chǎn)生基質(zhì)小泡并引起小泡內(nèi)的鈣鹽沉積。鈣化的基質(zhì)小泡形成叢毛球狀的鈣球，鈣球隨后合并、融合為骨組織。以上種種現(xiàn)象表明，成纖維細(xì)胞與成骨細(xì)胞一樣具備提供鈣鹽沉積及骨形成所必需的條件。在從纖維性骨痂到骨性骨痂的演變過程中，成纖維細(xì)胞也隨之演變?yōu)楣羌?xì)胞，與成骨細(xì)胞的歸宿相一致。但二者在演變過程中的

表現(xiàn)又不盡相同，主要有以下幾點(diǎn)可資鑒別［9，13］：①成纖維細(xì)胞及其細(xì)胞核均呈不規(guī)則的橢圓形或長(zhǎng)方形，而成骨細(xì)胞及其細(xì)胞核則為邊緣比較光整的橢圓形；②成纖維細(xì)胞均單獨(dú)存在，細(xì)胞之間有眾多的膠原纖維相隔，成骨細(xì)胞則以連續(xù)排列的形式出現(xiàn)；③成纖維細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)溶酶體少見，而成骨細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)則常有溶酶體可見；④成纖維細(xì)胞四周的骨組織都由叢毛球狀鈣球或針狀鈣鹽結(jié)晶組成，成骨細(xì)胞則都有一面緊貼比較成熟與致密的骨組織；⑤成骨細(xì)胞是一個(gè)一個(gè)地被骨組織(類骨質(zhì))包圍變?yōu)楣羌?xì)胞，而成纖維細(xì)胞則可以是兩個(gè)或兩個(gè)以上同時(shí)被骨組織包圍在一個(gè)陷窩內(nèi)，然后再隨著細(xì)胞之間基質(zhì)的鈣化而分隔為各占一個(gè)骨陷窩。

對(duì)成纖維細(xì)胞的成骨作用，有學(xué)者認(rèn)為這是成纖維細(xì)胞的固有特性在骨折這一特定情況下得以表達(dá)的結(jié)果［9，11］。骨折局部活的和失活的骨組織及軟骨組織，以及骨基質(zhì)中的某些大分子都有可能誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞表達(dá)其成骨作用進(jìn)而演變?yōu)楣羌?xì)胞［14，15］。較早在骨基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)的骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein， BMP)即對(duì)成纖維細(xì)胞有一定的誘導(dǎo)作用。對(duì)骨折愈合中BMP作用的研究［16，17］，表明創(chuàng)傷使內(nèi)源性BMP呈階段性合成與釋放，并誘導(dǎo)周圍軟組織中的間充質(zhì)細(xì)胞或/和成纖維細(xì)胞等向成骨方向轉(zhuǎn)化。應(yīng)用PAP法發(fā)現(xiàn)［16］，骨折后第3、5天局部纖維肉芽組織中的成纖維細(xì)胞樣間充質(zhì)細(xì)胞內(nèi)以及第14天新生骨小梁間纖維組織中的成纖維細(xì)胞樣間充質(zhì)細(xì)胞內(nèi)，都與成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞和骨基質(zhì)一樣存在BMP，表明這些成纖維細(xì)胞樣間充質(zhì)細(xì)胞已被誘導(dǎo)為可合成分泌BMP、具有成骨作用的細(xì)胞。而Sampath［15］從牛骨基質(zhì)中分離提純得到的成骨素對(duì)成纖維細(xì)胞的骨誘導(dǎo)能力更是超過了BMP和當(dāng)時(shí)已知的其它骨生長(zhǎng)因子。

成纖維細(xì)胞在其成骨作用得以表達(dá)后，可能通過兩種方式成骨：①膜內(nèi)成骨；②在環(huán)繞軟骨的纖維層內(nèi)成骨。開始分泌膠原纖維后，參與成骨的成纖維細(xì)胞只有兩個(gè)歸宿［4，5，9，13］：①變性、死亡、碎裂直至消失，這種演變發(fā)生早、范圍廣，故從纖維性骨痂形成開始，就逐漸有基質(zhì)成分發(fā)生鈣化，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)楣腔|(zhì)；②演變?yōu)楣羌?xì)胞，這一過程出現(xiàn)較晚，并穿插在前一過程之中，故在形成骨組織的細(xì)胞成分的同時(shí)，還使豐富的纖維骨痂演變?yōu)楣切怨丘瑁纬晒墙M織。但這種由成纖維細(xì)胞演變成的骨細(xì)胞，其結(jié)局如何、其生物學(xué)特性與由成骨細(xì)胞演化而來的骨細(xì)胞是否相同仍不清楚。例如，骨細(xì)胞從骨陷窩脫離后，可恢復(fù)為功能活躍的成骨細(xì)胞，再次參與骨組織的形成；而由成纖維細(xì)胞演變成的骨細(xì)胞在脫離骨陷窩后，是成為成骨細(xì)胞還是恢復(fù)為成纖維細(xì)胞、此時(shí)是否還具備成骨作用等一系列問題尚缺乏研究。

5　成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)的生物學(xué)特性［18］

成纖維細(xì)胞的分離培養(yǎng)一開始并不涉及成骨作用，而主要是用于研究細(xì)胞的老化、各種外來因子對(duì)細(xì)胞的損傷、細(xì)胞在體外條件下的惡性轉(zhuǎn)化、以及某些先天性代謝異常、酶缺陷等。由于皮膚成纖維細(xì)胞易于獲取，又易于在體外生長(zhǎng)，故目前皮膚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)已在基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)研究中得到較廣泛的運(yùn)用，其分離培養(yǎng)技術(shù)已相對(duì)成熟，對(duì)其體外生長(zhǎng)規(guī)律也有了較全面的認(rèn)識(shí)。

成纖維細(xì)胞的原代培養(yǎng)可用酶消化法或組織塊法，其中組織塊法又因其操作簡(jiǎn)便、條件易于控制而應(yīng)用更為普遍。通常，以酶消化法獲得的成纖維細(xì)胞懸液在接種后5～10min即可見細(xì)胞以偽足初期附著，與底物形成一些接觸點(diǎn)；然后細(xì)胞逐漸呈放射狀伸展，胞體的中心部分亦隨之變扁平；最快者大約在接種后30min，細(xì)胞貼附底物即較為完全，呈現(xiàn)成纖維細(xì)胞的形態(tài)。采用組織塊法則大約在接種后2～3天［2，3］到1周左右，在接種的皮膚組織塊周圍長(zhǎng)出細(xì)胞。待細(xì)胞融合成片，鋪滿培養(yǎng)容器底壁大部分時(shí)即可進(jìn)行傳代。一般都采用胰蛋白酶(trypsin)，將成纖維細(xì)胞從底壁消化下來后分瓶作傳代培養(yǎng)。成纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng)條件下能保持良好的分裂增殖能力。細(xì)胞分裂時(shí)變?yōu)榍蛐危环至押笥制戒佋诟街锏谋砻娉蔀橛型黄鸬谋馄郊?xì)胞。體外培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞，其生命期限與物種等因素有關(guān)。例如：人胚成纖維細(xì)胞約可培養(yǎng)50代；恒河猴皮膚成纖維細(xì)胞能傳代超過40代；雞胚成纖維細(xì)胞則只有少數(shù)能培養(yǎng)30代；而小鼠成纖維細(xì)胞多數(shù)只能生長(zhǎng)8代左右。另外，從老年個(gè)體取得的成纖維細(xì)胞的壽命要比取自年輕者短。由于在細(xì)胞傳代和進(jìn)行體外培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞的生物學(xué)特性會(huì)逐漸發(fā)生一些不同于體內(nèi)的改變，故通常只將前10代視這正常細(xì)胞，可在此時(shí)將生長(zhǎng)旺盛的成纖維細(xì)胞凍存起來，以備將來復(fù)蘇使用，這在將培養(yǎng)的細(xì)胞由動(dòng)物實(shí)驗(yàn)向人體實(shí)驗(yàn)過渡的過程中必須給予足夠的重視。

6　成纖維細(xì)胞在體外培養(yǎng)中的成骨作用

徐榮輝［2］等通過體外培養(yǎng)家兔皮膚成纖維細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，經(jīng)傳代培養(yǎng)的成纖維細(xì)胞至第8天時(shí)，其細(xì)胞集落中有不透光的骨小結(jié)節(jié)形成；到37天時(shí)，小結(jié)節(jié)擴(kuò)大、延伸，形成骨小梁樣結(jié)構(gòu)。經(jīng)活體四環(huán)素標(biāo)記顯示，所形成的結(jié)構(gòu)為新生骨組織。他們還注意到，成纖維細(xì)胞在參與骨形成的過程中并無分化為成軟骨細(xì)胞或成骨細(xì)胞的明確跡象，故推測(cè)并未發(fā)生此種分化，而成纖維細(xì)胞之所以能發(fā)揮成骨作用，很可能是受某些誘導(dǎo)因素作用的緣故。他們認(rèn)為用以培養(yǎng)成纖維細(xì)胞的中厚皮片中混雜存在的上皮細(xì)胞(或/與內(nèi)皮細(xì)胞)，可能是誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞形成骨組織的一種誘導(dǎo)因素。而Friedenstein［6，19］較早的實(shí)驗(yàn)則認(rèn)為，屬于誘導(dǎo)性骨祖細(xì)胞之一種的成纖維細(xì)胞，在上皮細(xì)胞(如膀胱上皮)或脫鈣骨基質(zhì)等誘導(dǎo)因子作用下，可以分化為成骨細(xì)胞進(jìn)而形成骨組織。鄧廉夫［20］等分離培養(yǎng)取自關(guān)節(jié)內(nèi)的損傷性和晚期骨關(guān)節(jié)炎性的滑膜細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其中的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞增殖迅速，呈束狀或交叉鋪展并可形成多層結(jié)構(gòu)，細(xì)胞表面有其分泌物形成的不透光結(jié)節(jié)，經(jīng)四環(huán)素標(biāo)記、ARS(Alizarinred s)和甲苯胺藍(lán)(Toluidine blue)染色，顯示結(jié)節(jié)為新生骨組織。在缺乏常規(guī)的誘導(dǎo)因子——上皮細(xì)胞的作用下，取自滑膜的成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞也能發(fā)生成骨作用，他們推測(cè)是在關(guān)節(jié)損傷后或骨關(guān)節(jié)炎的發(fā)生與發(fā)展過程中，改變的關(guān)節(jié)微環(huán)境(如TNF樣活性物質(zhì)增多等)可能會(huì)觸發(fā)滑膜的成纖維細(xì)胞與骨形成相關(guān)的多基因表達(dá)，使其向成骨型細(xì)胞分化，這樣，滑膜成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞在體內(nèi)時(shí)即已具備成骨性能，故在培養(yǎng)條件下可發(fā)揮成骨作用。Dodda［21］等的研究則

指出，變性滑膜細(xì)胞多種細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子的表達(dá)、關(guān)節(jié)液內(nèi)多種細(xì)胞因子的出現(xiàn)，可能是滑膜成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞成骨表型表達(dá)的重要始動(dòng)因素。這些相關(guān)的研究表明成纖維細(xì)胞成骨表型的表達(dá)可能存在著較復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制，而其誘導(dǎo)因素也是多樣的。

為獲取大量具有成骨表型的成纖維細(xì)胞并了解其轉(zhuǎn)化機(jī)制，鄧廉夫［22］等將分離純化的人皮膚成纖維細(xì)胞置于加有不同濃度EGF、IL-6、TNF-α、BMP-2的培養(yǎng)液中進(jìn)行體外培養(yǎng)，采用生物化學(xué)、組織化學(xué)和電鏡觀察等方法檢測(cè)成纖維細(xì)胞成骨性標(biāo)記物的形成狀況，發(fā)現(xiàn)TNF-α和BMP-2聯(lián)合應(yīng)用，可使成纖維細(xì)胞分泌堿性磷酸酶、骨鈣素及膠原纖維的量增加；成纖維細(xì)胞可由梭形向圓形或多突形轉(zhuǎn)化，蛋白分泌旺盛；細(xì)胞外基質(zhì)中，豐富的膠原纖維定向或雜亂排列，其間散在較多的鈣顆粒；細(xì)胞可重疊交織形成多層結(jié)構(gòu)，其表面有分泌顆粒和鈣鹽結(jié)晶堆積，并不斷融合擴(kuò)大成骨結(jié)節(jié)，表明TNF-α和BMP-2可以誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞成骨。但這種完全由成纖維細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)而形成的骨組織，在缺乏典型的成骨細(xì)胞參與下是否能在體外或植入體內(nèi)后經(jīng)改建成為成熟的板層骨及其改建過程如何?仍有待進(jìn)一步研究。

7　展望

盡管成纖維細(xì)胞受哪些因素誘導(dǎo)可以產(chǎn)生成骨作用、這些因素的誘導(dǎo)方式及其機(jī)制如何以及成纖維細(xì)胞在骨形成中是否分化為成骨細(xì)胞等等問題尚未完全解決，但成纖維細(xì)胞經(jīng)誘導(dǎo)可以形成骨組織這一現(xiàn)象已逐漸為廣大科學(xué)工作者所接受。由于成纖維細(xì)胞直接參與了骨折愈合過程中纖維性骨痂的形成，其自身又具備被誘導(dǎo)成骨的能力，可以設(shè)想，利用成纖維細(xì)胞分布廣泛、取材方便、對(duì)機(jī)體損傷較小、體外培養(yǎng)容易成活、增生繁殖較快等較其它具有成骨作用的細(xì)胞(如骨膜成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞等)優(yōu)越之處，在體外大量培養(yǎng)擴(kuò)增成纖維細(xì)胞，并施以有效的誘導(dǎo)因素(如上皮細(xì)胞、TNG-α和BMP等)使其具備成骨效能，然后與合適的生物材料載體復(fù)合，同時(shí)使該復(fù)合體在體外或體內(nèi)保持良好的成骨能力并進(jìn)行一定程度的成骨，則有望獲得具有一定的生物力學(xué)支撐強(qiáng)度而成骨作用又保持活躍的“活骨”復(fù)合體，用以替代自體骨或異體骨回植體內(nèi)治療難以自身修復(fù)的較大的骨缺損，這無疑將為骨缺損的修復(fù)治療開辟一條新的有輝煌前景的道路。在組織工程技術(shù)和生物材料科學(xué)已有較大發(fā)展的今天，這一設(shè)想是極有可能實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)然，從目前所處的實(shí)驗(yàn)階段過渡到臨床應(yīng)用尚有很大一段距離，需要解決的問題還很多，而且隨著研究的展開和深入，問題可能還會(huì)越來越多，但這確實(shí)是一項(xiàng)很有臨床應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益的重大課題，值得廣大基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)工作者和臨床科研人員為之而努力。

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生物細(xì)胞的作用范文第2篇

【關(guān)鍵詞】 5氮2脫氧胞苷；xaf1基因；BGC823腫瘤細(xì)胞株；甲基化；細(xì)胞增殖；細(xì)胞凋亡

【Abstract】 AIM: To observe the effects of the demethylating agent， 5Aza2′deoxyctidine (5AzaCdR)， on the proliferation， cell cycle， apoptosis and xaf1 mRNA expression of stomach cancer BGC823 cells. METHODS: The proliferation of BGC823 cells treated by different concentrations of 5AzaCdR was detected by MTT assay. Assessment of cell cycle and apoptosis were performed by flow cytometry (FCM); the change of xaf1 mRNA expression was semiquantified by RTPCR before and after 5AzaCdR treatment. RESULTS: The growth inhibitory effects on BGC823 cells were observed in a dosedependent manner after exposure to 5AzaCdR at different concentrations (1×103， 5×103， 10×103 nmol/L) for different time. FCM analysis showed that the apoptosis rates in BGC823 cells ［(4.53±0.21)%， (8.11±1.01)%， (11.56±0.86)%］ increased significantly after exposure to 5AzaCdR for 72 h as compared with the control group ［(0.51±0.01)%， P

【Keywords】 5AzaCdR；xaf1；BGC823；methylation；proliferation；apoptosis

0 引言

凋亡抑制蛋白因子家族(IAP)的成員在結(jié)構(gòu)上具有1至3個(gè)高度保守的桿狀病毒凋亡抑制因子重復(fù)序列(BIR)結(jié)構(gòu)域［1］，在腫瘤的增殖異常及對(duì)抗腫瘤藥物耐受形成中發(fā)揮了重要作用. X染色體相關(guān)凋亡抑制蛋白(XIAP)是IAP中抑制Caspase活性最強(qiáng)的成員. XIAP相關(guān)因子1(XAF1)是一個(gè)新近發(fā)現(xiàn)可以拮抗XIAP抗凋亡作用的蛋白，它可以逆轉(zhuǎn)XIAP對(duì)細(xì)胞的保護(hù). XAF1在多種腫瘤細(xì)胞和組織中存在低表達(dá)或表達(dá)缺失，XAF1的基因沉默與其啟動(dòng)子高甲基化明顯相關(guān)［2］. 我們采用5AzaCdR對(duì)胃癌細(xì)胞株進(jìn)行處理， 檢測(cè)xaf1基因表達(dá)，并分析腫瘤細(xì)胞生物學(xué)行為變化，以期進(jìn)一步探討胃癌的發(fā)生機(jī)制及治療的新方法.

1 材料和方法

1.1 材料 胃癌BGC823細(xì)胞株（蘭州大學(xué)病理解剖學(xué)教研室）；RPMI1640培養(yǎng)液（美國Gibco公司）；胎牛血清（蘭州民海生物技術(shù)有限公司）；5AzaCdR（美國Sigma公司）；配制5AzaCdR為1 mol/L的母液，-20℃保存，使用時(shí)用RPMI1640稀釋為工作濃度. Tap酶（上海生工生物工程技術(shù)有限公司）；酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀(BioTek公司)；Trizol(Invitrogen公司)；UV3000紫外分光光度儀（上海美譜達(dá)公司）；流式細(xì)胞儀(Beckman Coulter公司).

1.2 方法

1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng) 細(xì)胞貼壁生長(zhǎng)于RPMI1640培養(yǎng)液中，內(nèi)含100 mL/L胎牛血清、1×105/L青霉素、100 mg／L鏈霉素和2 mmol/L L谷氨酰胺，置于37℃ 50 mL/L CO2的飽和濕度箱中培養(yǎng)，每3～4 d消化傳代1次. 傳代時(shí)，常規(guī)消化BGC823細(xì)胞，置于75 mm培養(yǎng)瓶中，培養(yǎng)24 h后分別用含1×103，5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR的完全培養(yǎng)液連續(xù)培養(yǎng)24，48和72 h后棄去藥液，用完全培養(yǎng)液繼續(xù)培養(yǎng)24 h后進(jìn)行實(shí)驗(yàn). 以同體積磷酸鹽緩沖液PBS(pH 7.4)處理的細(xì)胞作為對(duì)照組. 培養(yǎng)過程中使用相差顯微鏡觀察細(xì)胞形態(tài)的變化.

1.2.2 MTT法繪制細(xì)胞生長(zhǎng)曲線 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞，常規(guī)消化后按每孔2×103個(gè)(100 μL)接種于6塊96孔培養(yǎng)板中，過夜貼壁后棄完全培養(yǎng)液，分別加入含1×103，5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR藥液的完全培養(yǎng)液，每孔100 μL，每組設(shè)3個(gè)復(fù)孔；對(duì)照組加入等量PBS. 每日取出1板加入5 g/L MTT液10 μL，37℃孵育4 h后加DMSO 150 μL，振蕩器振蕩10 min充分溶解結(jié)晶，在酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀測(cè)定各孔A470 nm值，求其平均值，以A470 nm值為縱坐標(biāo)，時(shí)間(d)為橫坐標(biāo)繪制生長(zhǎng)曲線，計(jì)算細(xì)胞增殖抑制率(cellular proliferation inhibition rate，CPIR). CPIR(％)=(1-實(shí)驗(yàn)組A470 nm均值／對(duì)照組A470 nm均值)×100％.

1.2.3 RTPCR檢測(cè)xaf1基因mRNA表達(dá) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期BGC823細(xì)胞，藥物處理方法同1.2.1. 收集細(xì)胞，Trizol一步反向法抽提細(xì)胞總RNA，在紫外分光光度儀上測(cè)定吸光度值，鑒定RNA純度，A260 nm／A280 nm在1.8～2.0之間. PCR引物設(shè)計(jì)及反應(yīng)條件如下：xaf1：預(yù)期產(chǎn)物片段大小為120 bp，退火溫度：56℃；Sense：5′TGGGTGTAGGATTCTCCAGG3′，Antisense：5′GGTTTGCCCAAGGACTACAA3′. 內(nèi)參照GAPDH:預(yù)期產(chǎn)物片段大小為456 bp，退火溫度：52℃；Sense：5′TTCTCCCCATTCCGTCTTCC3′，Antisense：5′GTACATGGTATTCACCACCC3′，上述引物由大連寶生物有限公司提供合成. 兩步法RTPCR：① 逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)：20 μL反應(yīng)體系含：2 μg模板RNA，0.5 g/L Oligo(dT)18，RNasefree ddH2O，5×Reaction Buffer，2×107 U/L RNase Inhibitor，10 mmol/L dNTP Mix，2×107 U/L AMuLV RT. 70℃ 5 min，37℃ 5 min，37℃ 60 min，70℃ 10 min，4℃保存. ② 聚合酶鏈反應(yīng)：50 μL反應(yīng)體系含：cDNA 1 μL，10×buffer 5 μL，25 mmol/L MgCl2 3 μL，2.5 mmol/L dNTP 5μL，Tap酶0.5 μL，上下游引物各1 μL，去離子水補(bǔ)至50 μL，GAPDH作內(nèi)參照. PCR儀擴(kuò)增條件：94℃變性4 min，按94℃ 30 s，52℃（或54℃）40 s，72℃ 45 s，進(jìn)行35個(gè)循環(huán)，最后一個(gè)循環(huán)72℃延伸5 min. PCR產(chǎn)物經(jīng)20 g/L瓊脂糖凝膠電泳，凝膠圖像分析系統(tǒng)分析，以xaf1和GAPDH吸光度比值相對(duì)定量.

1.2.4 細(xì)胞周期和凋亡率檢測(cè) 取對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期BGC823細(xì)胞，藥物處理方法同1.2.1. 收集培養(yǎng)細(xì)胞，PBS洗2次，調(diào)整細(xì)胞密度為1×109個(gè)／L，700 mL/L冷乙醇－20℃固定24 h，加RNaseA至終濃度1 g/L，37℃溫育30 min，加碘化丙啶至終濃度50 g／L，1 h內(nèi)測(cè)定. 以流式細(xì)胞儀進(jìn)行細(xì)胞周期分析和凋亡率的檢測(cè).

統(tǒng)計(jì)學(xué)處理:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以x±s表示，采用SPSS 11.5軟件進(jìn)行分析，不同組間率的比較采用單因素方差分析.

2 結(jié)果

2.1 5AzaCdR對(duì)細(xì)胞增殖的影響 分別用1×103，5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR處理6 d后，BGC823細(xì)胞的生長(zhǎng)增殖活性均有明顯抑制，3個(gè)試驗(yàn)組的CPIR值分別為（22.36±0.68）%，（32.12±1.27）%和（41.34±1.62）%，與對(duì)照組相比差異顯著（P

bP

圖1 BGC823細(xì)胞經(jīng)5AzaCdR處理前后的生長(zhǎng)曲線（略）

2.2 5AzaCdR對(duì)細(xì)胞中xaf1基因mRNA表達(dá)的影響 5AzaCdR處理前BGC823細(xì)胞系的xaf1基因mRNA不表達(dá)，在經(jīng)5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR處理后，xaf1基因mRNA重新表達(dá)，10×103 nmol/L的5AzaCdR處理組尤為明顯，在用藥48，72 h后，該基因表達(dá)呈明顯上升的趨勢(shì)(圖2，3).

2.3 5AzaCdR對(duì)細(xì)胞周期的影響 BGC823細(xì)胞經(jīng)1×103，5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR處理72 h后，S期的細(xì)胞數(shù)量逐漸增加，G2/M期細(xì)胞數(shù)下降，凋亡率明顯增加 (表1).

M：50 bp DNA Ladder maker D512A；1：對(duì)照組；2～4：5×103 nmol/L 5AzaCdR分別作用24，48和72 h；5～7：10×103 nmol/L 5AzaCdR分別作用24，48和72 h.

圖2 BGC823細(xì)胞經(jīng)5AzaCdR處理前后GAPDH mRNA的表達(dá)（略）

M：50 bp DNA Ladder maker D512A；1：對(duì)照組；2～4：5×103 nmol/L 5AzaCdR分別作用24，48和72 h(相對(duì)定量值分別為0.22，0.32，0.37)；5～7：10×103 nmol/L 5AzaCdR分別作用24，48和72 h(相對(duì)定量值分別為0.90，0.98，1.31).

圖3 BGC823細(xì)胞經(jīng)5AzaCdR處理前后xaf1 mRNA的表達(dá)（略）

表1 BGC823細(xì)胞經(jīng)5AzaCdR處理72 h后細(xì)胞周期的變化（略）

aP＜0.05， bP＜0.01 vs對(duì)照.

3 討論

DNA甲基化是由S腺苷甲硫氨酸(SAM)作為甲基供體，在細(xì)胞內(nèi)甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase，DNMT)的催化作用下，在胞嘧啶(C)的第五位碳原子上加上甲基基團(tuán)，變成5甲基胞嘧啶(5mC)的化學(xué)修飾過程［3］. 近期研究表明，多種人類腫瘤在發(fā)展過程中表現(xiàn)異常DNA甲基化模式，常見為甲基化酶水平提高、整個(gè)基因組范圍甲基化減弱以及局部甲基化水平增高3種，以局部甲基化水平增強(qiáng)較多見［4］. xaf1基因定位于染色體17p13.2位點(diǎn)，研究表明，xaf1基因在多種腫瘤細(xì)胞株以及肝癌［5］、結(jié)腸癌［6］、黑色素細(xì)胞瘤［7］組織中表達(dá)降低，存在轉(zhuǎn)錄抑制現(xiàn)象，現(xiàn)已證明xaf1基因表達(dá)沉默與5′區(qū)域CpG島異常高甲基化相關(guān)，轉(zhuǎn)錄過程中調(diào)控區(qū)域的CpG島高甲基化導(dǎo)致xaf1基因表遺傳修飾而失活. 我們采用不同濃度(5×103，10×103 nmol/L)的特異性DNMT抑制劑5AzaCdR，對(duì)體外培養(yǎng)的胃癌BGC823細(xì)胞進(jìn)行干預(yù)，RTPCR結(jié)果顯示在5AzaCdR作用前，xaf1 mRNA不表達(dá)，而在5AzaCdR作用后，xaf1 mRNA又重新表達(dá)，表達(dá)強(qiáng)度呈時(shí)間和劑量依賴關(guān)系，表明DNA甲基化與基因遺傳學(xué)改變不同，基因的缺失、突變等遺傳學(xué)改變是不可逆的，而甲基化的DNA核苷酸序列未發(fā)生改變，僅通過個(gè)別堿基的修飾來影響基因轉(zhuǎn)錄，因而是可逆的［8］. 因此我們通過5AzaCdR人為的干預(yù)拮抗表遺傳學(xué)改變，誘導(dǎo)因表遺傳學(xué)改變而失活的xaf1基因表達(dá)，為去甲基化治療腫瘤提供了理論基礎(chǔ).

凋亡在細(xì)胞增殖、腫瘤形成和發(fā)展中也起調(diào)控作用［9］. 我們應(yīng)用不同濃度(1×103，5×103，10×103 nmol/L)5AzaCdR誘導(dǎo)胃癌BGC823細(xì)胞后，MTT結(jié)果顯示：細(xì)胞增殖受到明顯抑制；流式細(xì)胞儀細(xì)胞周期分析可見S期的細(xì)胞數(shù)逐漸增加，G2/M期細(xì)胞數(shù)下降，同時(shí)細(xì)胞凋亡率明顯增加呈時(shí)間和濃度依賴關(guān)系. 這一結(jié)果顯示去甲基化后能使細(xì)胞阻滯于S期，而使得進(jìn)入G2/M期的細(xì)胞減少，由此推斷5AzaCdR的去甲基化作用可通過影響細(xì)胞周期而抑制胃癌細(xì)胞的增殖；同時(shí)xaf1基因去甲基化后重新表達(dá)，它可直接結(jié)合并抑制XIAP對(duì)caspase活性的抑制作用從而發(fā)揮誘導(dǎo)凋亡作用［2］，xaf1也是一種新的干擾素(IFN)誘導(dǎo)基因，其介導(dǎo)了IFN誘導(dǎo)凋亡的作用，并顯著增強(qiáng)了腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的作用［10］.

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生物細(xì)胞的作用范文第3篇

【摘要】

目的 探討Th1和Th2細(xì)胞因子表達(dá)譜研究在V型瘡性腎炎(VLN)患者中的作用。方法 分離血清，通過抗體芯片技術(shù)同時(shí)檢測(cè)4種Th1和5種Th2細(xì)胞因子表達(dá)譜，并探討其與臨床指標(biāo)之間的相關(guān)性。結(jié)果 ①細(xì)胞因子表達(dá)譜：在同時(shí)檢測(cè)的9種細(xì)胞因子中，VLN患者有4種表達(dá)上調(diào)，除了IL2屬于Th1細(xì)胞因子外，其他三種(IL4、IL10和IL13)均屬于Th2細(xì)胞因子，其中IL10較健康對(duì)照升高了10倍以上。②相關(guān)性研究：Pearson相關(guān)分析顯示IL10與SLIEDAI呈正相關(guān)、與血紅蛋白濃度呈負(fù)相關(guān)；此外，IL4和IL13均與尿蛋白濃度呈負(fù)相關(guān)，IL1與血肌苷之間呈正相關(guān)。結(jié)論 VLN患者體內(nèi)細(xì)胞因子表達(dá)異常以Th2細(xì)胞因子為主，提示抗Th2細(xì)胞因子可能在V型狼瘡患者中具有一定的治療作用。

【關(guān)鍵詞】 狼瘡性腎炎；細(xì)胞因子；免疫

ABSTRACT: Objective To study the effects of cytokines Th1 and Th2 in Class V lupus nephritis (VLN). Methods Serum concentration of Th1 cytokines (IFNγ， IL1， IL2 and TNFα) and Th2 cytokines (IL4， IL5， IL6， IL10 and IL13) were simultaneously analyzed using fast quant human Th1/Th2 protein array， and Pearson analysis was used to evaluate the association between cytokines and clinical parameters. Results ① Cytokine profiling: Among the 9 cytokines detected simultaneously by fast quant human Th1/Th2 protein array， the expression of four cytokines was upregulated obviously， namely， Th1 cytokines (IL2) and Th2 cytokines (IL4， IL10 and IL13); that of IL10 was 10 times above the normal control. ② Pearson correlation analysis: There was a positive correlation between IL10 and SLEDAI (r=0.877， P

KEY WORDS: lupus nephritis; cytokine; immunity

系統(tǒng)性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus， SLE) 是一種T細(xì)胞介導(dǎo)的、自身反應(yīng)性B細(xì)胞高度增生、大量高親和力的致病性的自身抗體產(chǎn)生的自身免疫性疾病[1]。狼瘡性腎炎(lupus nephritis， LN)是SLE患者較常見的最嚴(yán)重的并發(fā)癥和死亡的主要原因之一[2]。LN患者病程反復(fù)，伴有進(jìn)展性的組織病變，疾病的死亡率居高不下，目前主要是通過應(yīng)用非特異性免疫抑制劑和進(jìn)行抗炎治療。如果能了解SLE導(dǎo)致腎損傷的發(fā)病機(jī)制，發(fā)現(xiàn)新型的低毒性治療方法，會(huì)更好的進(jìn)行特異性的治療，改善狼瘡性腎炎患者的預(yù)后。

伴隨著免疫細(xì)胞的數(shù)量和功能上的異常，細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)的變化對(duì)LN病程的演進(jìn)有重要的作用：Th1型和Th2型細(xì)胞因子比例失調(diào)、細(xì)胞因子水平分泌增加或減少、細(xì)胞因子間相互的拮抗或協(xié)同作用增強(qiáng)或減弱等都參與了LN的發(fā)病過程[3]。但是，LN屬于一種以腎臟形態(tài)學(xué)異常為基礎(chǔ)的臨床綜合征，而且LN發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，同一個(gè)患者可以同時(shí)存在多種細(xì)胞因子的異常，不能孤立的看待某一種細(xì)胞因子的異常，而多種細(xì)胞因子間的相互作用可能更為重要。因此，本實(shí)驗(yàn)以V型LN患者為基礎(chǔ)，通過系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法，借助高通量的抗體芯片技術(shù)同時(shí)觀察V型LN患者血清多種細(xì)胞因子(包括Th1細(xì)胞因子和Th2細(xì)胞因子)的變化，以期從免疫學(xué)網(wǎng)絡(luò)失衡角度闡明LN可能的發(fā)病機(jī)制，為治療奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

按照1982年美國風(fēng)濕病協(xié)會(huì)SLE的診斷標(biāo)準(zhǔn)[4]選擇狼瘡性腎炎患者20例，均為女性，具有腎臟累及的臨床表現(xiàn)；均進(jìn)行腎活檢。根據(jù)1985年WHO改良病理分型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分型診斷符合彌漫膜性腎炎(V型)，根據(jù)SLEDAI評(píng)分(SLE Disease Activity Index)標(biāo)準(zhǔn)判斷LN患者腎活檢時(shí)疾病活動(dòng)情況[5]，所有患者3月內(nèi)未使用霉酚酸酯(MMF)或環(huán)磷酰胺(CTX)等強(qiáng)免疫抑制劑治療。同時(shí)選擇年齡和性別匹配的健康志愿者20例作為正常對(duì)照。

1.2 血清細(xì)胞因子檢測(cè)

清晨抽取空腹靜脈血5mL，離心后留取血清，-70℃保存待測(cè)。血清細(xì)胞因子的檢測(cè)采用德國Whatman公司提供的抗體芯片，同時(shí)定量檢測(cè)9種細(xì)胞因子的表達(dá)，其中包括4種Th1細(xì)胞因子IL1(白細(xì)胞介素1)、IL2(白細(xì)胞介素2)、IFNγ(γ干擾素)、TNFα(腫瘤壞死因子α)和5種Th2細(xì)胞因子IL4(白細(xì)胞介素4)、IL5(白細(xì)胞介素5)、IL6(白細(xì)胞介素6)、IL10(白細(xì)胞介素10)、IL13(白細(xì)胞介素13)的表達(dá)。每個(gè)因子檢測(cè)設(shè)立3個(gè)復(fù)孔，取平均值。具體操作簡(jiǎn)述如下：玻片裝上孵育室并將玻片/孵育室一起裝入玻片夾；70μL封閉液室溫封閉15min；常溫孵育樣品過夜(輕微振蕩)；洗滌5次；生物素標(biāo)記的抗體室溫孵育60min(輕微振蕩)；洗滌5次；StreptavidinCy5室溫孵育45min(輕微振蕩)；洗滌5次；DiH2O沖洗玻片并干燥；掃描玻片，進(jìn)行資料分析。

1.3 其他實(shí)驗(yàn)室檢查

所有患者同時(shí)進(jìn)行以下檢查：①24h尿蛋白定量：采用雙縮脲比色法，正常值＜0.4g/24h；②自身抗體：抗核抗體(ANA)采用間接免疫熒光法，抗雙鏈DNA(dsDNA)采用短膜蟲法；③補(bǔ)體C3、C4：采用散射比濁法。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

結(jié)果以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。組間差異采用Students t檢驗(yàn)，并通過Pearson相關(guān)性分析研究細(xì)胞因子表達(dá)及淋巴細(xì)胞亞群與臨床指標(biāo)之間的相關(guān)性。以P

2 結(jié) 果

2.1 患者的臨床實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)檢查

V型LN患者一般臨床資料見表1。V型LN患者白細(xì)胞、血紅蛋白、補(bǔ)體C3和C4均明顯低于健康對(duì)照組。與健康對(duì)照相比，白細(xì)胞計(jì)數(shù)分別為(5.015±1.426)×109/L和(6.271±2.730)×109/L(P

2.2 血清細(xì)胞因子的表達(dá)譜

V型LN患者所檢測(cè)的9種細(xì)胞因子中有4種較對(duì)照組升高，除IL2屬Th1細(xì)胞因子外(P

為明確細(xì)胞因子增長(zhǎng)情況，我們以健康對(duì)照組細(xì)胞因子平均值為基數(shù)，觀察了每種細(xì)胞因子增長(zhǎng)幅度，發(fā)現(xiàn)V型LN患者升高最明顯的細(xì)胞因子是IL10，較對(duì)照組升高了10倍以上，其他幾種細(xì)胞因子增高幅度均在3～5倍之間，提示在LN中存在明顯的細(xì)胞因子的比例失衡，細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)之間的平衡被打破，表現(xiàn)為細(xì)胞因子上調(diào)幅度不均一。表2 V型狼瘡性腎炎和健康對(duì)照組Th1、Th2細(xì)胞因子濃度的變化（略）

2.3 相關(guān)性研究

Pearson相關(guān)分析顯示，主要是Th2細(xì)胞因子與臨床表現(xiàn)之間存在明顯的相關(guān)性，尤其是IL10，如IL10與SLIEDAI呈正相關(guān)(r=0.877，P

3 討 論

LN是我國最常見的繼發(fā)性腎小球腎炎，其臨床和腎臟病理改變存在顯著的不均一性和多樣性，不同的病理類型不僅反應(yīng)了形態(tài)學(xué)上的差異，更可能蘊(yùn)含不同的發(fā)病機(jī)制。V型病變表現(xiàn)為膜性病變，以上皮側(cè)免疫復(fù)合物沉積和補(bǔ)體沉積為主要特征，臨床上以大量蛋白尿?yàn)橥怀霰憩F(xiàn)，但其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明。

如前所述，細(xì)胞因子參與免疫反應(yīng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。細(xì)胞因子網(wǎng)絡(luò)中，Th1/Th2細(xì)胞因子的失衡尤為受到研究者的關(guān)注，目前有Th2優(yōu)勢(shì)、Th1優(yōu)勢(shì)以及Th1向Th2轉(zhuǎn)化發(fā)展的優(yōu)勢(shì)等[6]不同的假說。但是，Th1/Th2各代表了一組細(xì)胞因子，如果能同時(shí)檢測(cè)多種細(xì)胞因子表達(dá)，將對(duì)研究細(xì)胞因子失衡在LN中的作用具有重要意義?？贵w芯片可以一次性的檢測(cè)上百上千種蛋白質(zhì)的表達(dá)豐度，具有特異性強(qiáng)，敏感性高，檢測(cè)范圍廣等優(yōu)勢(shì)。因此，本實(shí)驗(yàn)采用系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法，通過高通量的抗體芯片技術(shù)對(duì)V型LN患者體內(nèi)9種細(xì)胞因子(包括Th1和Th2細(xì)胞因子)同時(shí)進(jìn)行分析，以便全面了解V型LN患者體內(nèi)細(xì)胞因子的表達(dá)情況。

本實(shí)驗(yàn)首先對(duì)細(xì)胞因子表達(dá)進(jìn)行綜合分析，發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)的9種細(xì)胞因子有4種明顯升高，包括一種Th1細(xì)胞因子和3種Th2細(xì)胞因子。但是，增長(zhǎng)幅度顯著不同，以Th2細(xì)胞因子增長(zhǎng)最明顯，其中IL10增加最顯著，較健康對(duì)照組升高10倍以上，提示VLN患者體內(nèi)細(xì)胞因子表達(dá)平衡被打破。作為Th2細(xì)胞因子的代表， IL10 在SLE 體液免疫激活和自身抗體產(chǎn)生中有不可忽視的促進(jìn)作用。已有研究發(fā)現(xiàn)，IL10基因多態(tài)性不僅與LN 全身活動(dòng)性相關(guān)，還對(duì)腎臟的臨床活動(dòng)和免疫病理損害產(chǎn)生影響[7]。自身抗體的產(chǎn)生是SLE發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵因素，與其相應(yīng)的自身成分結(jié)合成循環(huán)免疫復(fù)合物在機(jī)體各處沉積，激活補(bǔ)體系統(tǒng)，引發(fā)炎癥反應(yīng)，造成廣泛的組織損傷[89]。作為B細(xì)胞活化和增殖的促進(jìn)因子，IL10血清水平的升高恰好可以解釋LN患者免疫系統(tǒng)的功能失調(diào)。

目前，關(guān)于細(xì)胞因子與LN疾病的相關(guān)性研究主要集中于細(xì)胞因子與狼瘡疾病活動(dòng)性指數(shù)、自身抗體之間的相關(guān)性上。但是，在此方面卻存在較大爭(zhēng)議。例如，RAPLEY等報(bào)道IL6水平與SLE活動(dòng)性相關(guān)[10]，WAIS卻認(rèn)為IL6與SLE活動(dòng)性無相關(guān)性[11]；作為一種Th1細(xì)胞因子，IFNγ在SLE發(fā)病機(jī)制中具有重要作用[12]，而在本研究中發(fā)現(xiàn)VLN型患者體內(nèi)IFNγ無明顯改變，考慮與患者入選標(biāo)準(zhǔn)不同、細(xì)胞因子檢測(cè)方法不同有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)主要是Th2細(xì)胞因子與臨床表現(xiàn)之間存在相關(guān)性。例如，IL10與SLEDAI呈正相關(guān)，與血紅蛋白濃度呈負(fù)相關(guān)；IL4和IL13均與尿蛋白濃度呈負(fù)相關(guān)，提示Th2細(xì)胞因子可能參與腎臟疾病進(jìn)展。但是，本研究主要選擇未經(jīng)過強(qiáng)免疫抑制劑治療的患者，如果能增加部分活動(dòng)性相對(duì)較弱的病例，或?qū)θ脒x患者進(jìn)行免疫抑制劑治療后做縱向?qū)Ρ确治?，可能?huì)提供更有意義的數(shù)據(jù)，可通過治療前后細(xì)胞因子的變化判斷LN治療的效果，即細(xì)胞因子可能成為判斷LN病情及治療效果的生物學(xué)標(biāo)記物。

狼瘡性腎炎是發(fā)病機(jī)制復(fù)雜的異質(zhì)性疾病，不僅淋巴細(xì)胞參與其中[13]，復(fù)雜的細(xì)胞因子免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，及其受體間平衡紊亂也可能參與狼瘡性腎炎的發(fā)生、發(fā)展。本研究發(fā)現(xiàn)V型狼瘡性腎炎患者體內(nèi)存在廣泛的淋巴細(xì)胞異常及細(xì)胞因子表達(dá)譜異常，提示顯著的免疫功能紊亂。這可能是目前免疫抑制劑治療狼瘡性腎炎的基礎(chǔ)。但是，本課題僅限于未經(jīng)強(qiáng)免疫抑制劑治療的患者，如果能增加部分治療后的隨訪觀察結(jié)果，可能會(huì)對(duì)狼瘡性腎炎的免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制及免疫抑制劑的治療機(jī)制提供進(jìn)一步的理論基礎(chǔ)。

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生物細(xì)胞的作用范文第4篇

關(guān)鍵詞：生物素；羧化酶輔酶；基因表達(dá)

生物素（biotin），是動(dòng)物機(jī)體內(nèi)維持正常生理機(jī)能所必需的維生素之一。由于生物素廣泛分布于動(dòng)植物中，在食物中分布較為廣泛，而且動(dòng)物腸道菌群能夠合成生物素，因此，過去人們?cè)?jīng)認(rèn)為食物中不會(huì)缺乏生物素。但是，由于人類科技的迅速發(fā)展，生活水平的不斷提高，吃的食物越來越精細(xì)化，經(jīng)常出現(xiàn)了生物素缺乏癥的案例。尤其是那些愛吃在集約化條件下生產(chǎn)的快餐、方便面等加工食品的人群，更容易出現(xiàn)生物素缺乏癥狀。于是，人們開始重新審視和研究生物素的營(yíng)養(yǎng)作用。近年來，生物素已成為人們最受關(guān)注的水溶性維生素之一。

一、生物素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子作用機(jī)制

生物素的化學(xué)結(jié)構(gòu)中包括具有尿素與噻吩相結(jié)合成駢環(huán)的兩個(gè)五元雜環(huán)，和一個(gè)帶有五個(gè)碳原子的羧基側(cè)鏈組成。天然的生物素主要以與其它分子結(jié)合的形式存在，在體內(nèi)由側(cè)鏈上的五個(gè)碳原子羧基與酶蛋白的賴氨酸s殘基結(jié)合，發(fā)揮輔酶作用。生物素有8種不同的異構(gòu)體，其中只有D-生物素具有生物活性。在一般情況下，生物素是相當(dāng)穩(wěn)定的，只有在強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、甲醛、敗脂肪、膽堿及紫外線照射才會(huì)逐漸被破壞。生物素是許多需ATP的羧化反應(yīng)中羧基的載體，羧基暫時(shí)與生物素雙環(huán)系統(tǒng)上的一個(gè)氮原子結(jié)合，如在丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化成草酰乙酸的反應(yīng)中。動(dòng)物缺乏生物素會(huì)引起皮膚疾病和脫毛癥。雞蛋清蛋白含有能與生物素緊密結(jié)合的抗生物素蛋白，如果大量食用生雞蛋，就會(huì)妨礙生物素的吸收，可導(dǎo)致人類生物素缺乏癥。在正常情況下，人類腸道細(xì)菌合成的生物素可以滿足人體正常新陳代謝的需要，不會(huì)發(fā)生生物素缺乏癥。在生物體內(nèi)，它幾乎都是作為生物素酶的輔基與蛋白質(zhì)的賴氨酸的ε-氨基形成共價(jià)鍵。其生理作用主要是由生物素酶引起的固碳作用及羧基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。通過丙酰輔酶A羧化酶，乙酰輔酶A羧化酶，甲基丙二酸單酰CoA羧基轉(zhuǎn)移酶等反應(yīng)，參與糖和脂肪的代謝。在這些酶促反應(yīng)中形成的N-羧基生物素作為中間產(chǎn)物。

生物素是羧化和羧基轉(zhuǎn)移酶系的輔酶，是羧基轉(zhuǎn)用的載體，這些酶系在細(xì)胞中有轉(zhuǎn)移羧基和固定二氧化碳的作用。具體分子作用機(jī)制表現(xiàn)在：1、生物素作為丙酮酸羧化酶的輔酶，通過糖異生作用，從丙酮酸到丁酮二酸生成葡萄糖；2、當(dāng)乙酰輔酶A被乙酰輔酶羧化酶產(chǎn)生丙二酸單酰輔酶A的時(shí)候，生物素作為乙酰輔酶A羧化酶成分起作用。消耗三磷酸腺苷ATP而生成羧基生物素中間體，然后將活性二氧化碳提供給乙酰輔酶A，生成丙二酸單酰輔酶A，這是脂肪酸合成的首步反應(yīng)，再與一分子乙酰輔酶A結(jié)合，經(jīng)脫羧，還原和去水后，被轉(zhuǎn)化為丁酰輔酶A。這個(gè)衍生物經(jīng)過反復(fù)合成，最終形成長(zhǎng)鏈脂肪酸（硬脂酸、棕櫚酸）。在長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸合成過程中，尤其是必需脂肪酸代謝中，生物素是十分重要。3、在碳水化合物供給不足時(shí)，從脂肪和蛋白質(zhì)生成葡萄糖的糖原異生作用中，生物素都起著重要的作用，三羧酸循環(huán)也離不開它；氨基酸代謝中，直接參與亮氨酸和異亮氨酸等氨基酸的脫氨基及核酸代謝，蛋氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、纈氨酸、丙酰輔酶A羧化酶（生物素酶）的作用，經(jīng)琥珀酰輔酶A進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。4、其他作用，氨基甲酰轉(zhuǎn)移、嘌呤合成、糖代謝、色氨酸分解等，生物素還通過其對(duì)核糖核酸的性質(zhì)和合成速度的作用，而影響蛋白質(zhì)的合成。5、生物素可以使肝臟鳥氨酸轉(zhuǎn)甲氨酰酶活性及其mRNA豐度升高，鳥氨酸轉(zhuǎn)甲氨酰酶在精氨酸代謝和尿素循環(huán)中起著很重要的作用。

二、生物素影響基因表達(dá)的作用機(jī)理

目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)生物素影響基因表達(dá)的主要途徑有3條：1、生物素酰腺苷酸能夠激活可溶性鳥苷酸環(huán)化酶；2、生物素能夠影響細(xì)胞核因子與其他轉(zhuǎn)錄因子的活性；3、生物素與組蛋白結(jié)合對(duì)染色體的重組的影響。

DNA芯片研究表明，生物素對(duì)外周血液?jiǎn)魏思?xì)胞的200多個(gè)基因表達(dá)有影響。生物素在蛋白質(zhì)合成、氨基酸脫羧、嘌呤合成、氨基甲酰轉(zhuǎn)移及亮氨酸和色氨酸分解代謝中起著重要作用，也是多種氨基酸轉(zhuǎn)移脫羧所必需。 生物素不僅參與羧化酶代謝途徑，而且影響基因表達(dá)，動(dòng)物缺乏生物素將導(dǎo)致細(xì)胞增殖減緩，免疫功能受損和胚胎發(fā)育畸形。

1、生物素酰腺苷酸。生物素酰腺苷酸是羧化全酶合成過程中的中間產(chǎn)物，生物素酰腺苷酸的合成是由羧化全酶合成酶催化的，生物素酰腺苷酸是通過一種目前尚不清楚的作用機(jī)理對(duì)可溶性鳥苷酸環(huán)化酶進(jìn)行活化。鳥酸環(huán)化酶的活化使環(huán)鳥苷酸量增加，從而刺激蛋白激酶G產(chǎn)生信號(hào)傳導(dǎo)，蛋白磷酸化得到活化，使編碼羧化全酶合成酶、乙酰-CoA羧化酶，丙酰-CoA羧化酶基因轉(zhuǎn)錄活性增強(qiáng)。如果生物素缺乏或羧化全酶合成酶的活性降低這些基因的轉(zhuǎn)錄活性將受阻礙。在大腸桿菌和其他腸道細(xì)菌中，有一族基因參與生物素的合成，生物素酰腺苷酸與生物素蛋白連接酶形成復(fù)合物，復(fù)合物結(jié)合在生物素操縱子的啟動(dòng)子區(qū)域，通過反饋調(diào)節(jié)抑制這些基因表達(dá)。

2、細(xì)胞核因子與其他轉(zhuǎn)錄因子。細(xì)胞核因子在參與調(diào)節(jié)，防止細(xì)胞死亡和胚胎發(fā)育等過程起著重要的作用。哺乳動(dòng)物NF-kB、Rel家族已經(jīng)有五個(gè)轉(zhuǎn)錄因子被克隆和測(cè)序。其作用機(jī)理：細(xì)胞未受刺激時(shí)NF-kB家族蛋白以二聚體的形式存在，單體IkBα或者IkBβ使該二聚體活性受到抑制，NF-kB與IkB結(jié)合后滯留在細(xì)胞質(zhì)中，IkB激酶受到細(xì)菌、細(xì)胞因子、有絲分裂原、生長(zhǎng)因子和激素等刺激后引發(fā)IkBs磷酸化，之后在蛋白酶體依賴性途徑中降解；被釋放的NF-kB二聚體移位到細(xì)胞核中，結(jié)合在基因調(diào)控區(qū)域的反應(yīng)元件從而引發(fā)基因表達(dá)。

3、組蛋白的生物素?；?。染色質(zhì)包括DNA、組蛋白和非組蛋白，DNA的折疊進(jìn)入染色質(zhì)主要由組蛋白起作用。組蛋白可以通過乙?；?、甲基化、磷酸化、泛蛋白化等共價(jià)修飾。研究發(fā)現(xiàn)人體細(xì)胞含有生物素?；慕M蛋白。Stanley等通過酸提取的方法在人體外周血液?jiǎn)魏思?xì)胞細(xì)胞核中分離出了生物素?；慕M蛋白。在人體T細(xì)胞白血病細(xì)胞系、細(xì)小細(xì)胞肺癌細(xì)胞、人絨膜癌細(xì)胞和雞紅血球細(xì)胞等也發(fā)現(xiàn)有生物素?；M蛋白，組蛋白的生物素?；瘜?duì)細(xì)胞增殖起著很重要的作用；組蛋白的生物素酰化可以促進(jìn)人體外周血液?jiǎn)魏思?xì)胞的增殖。但與生物素?；M蛋白相關(guān)的基因是否被激活或沉默以及生物素?；M蛋白是否參與DNA修復(fù)尚不清楚。最近研究發(fā)現(xiàn)，在紫外誘導(dǎo)的DNA損傷的細(xì)胞中生物素酰化蛋白量較高，推測(cè)生物素?；M蛋白可能參與DNA損傷的修復(fù)。

本文通過生物素對(duì)人體基因表達(dá)主要途徑影響以及生物素是以多種酶的輔助因子形式參與人體許多的新陳代謝過程的研究，闡明了生物素是人體維持正常生理機(jī)能所不可或缺一種維生素。

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生物細(xì)胞的作用范文第5篇

人們?cè)趹?yīng)用中發(fā)現(xiàn)低強(qiáng)度激光有種特殊的作用，即作用于生物體時(shí)不產(chǎn)生不可逆損傷，而直接由輻射產(chǎn)生刺激效應(yīng)。如病灶直接照射和穴位照射，能產(chǎn)生消炎，鎮(zhèn)痛，血管擴(kuò)張，促進(jìn)創(chuàng)傷愈合、毛發(fā)、神經(jīng)及骨再生等作用；照射小鼠胸腺區(qū)和脾區(qū)可增強(qiáng)免疫細(xì)胞活性及促進(jìn)免疫分子產(chǎn)生［1］。低強(qiáng)度激光的這種生物刺激效應(yīng)已得到不少研究結(jié)果的支持［2］。與此同時(shí)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)其生物刺激作用機(jī)制進(jìn)行了廣泛的研究，提出了許多假說。例如生物電場(chǎng)共振吸收、調(diào)整生物等離子體假說，光色素系統(tǒng)吸收、調(diào)節(jié)生命過程假說，細(xì)胞膜受體吸收、活化細(xì)胞機(jī)能假說，類脂極化分子受偏振光調(diào)節(jié)、改變細(xì)胞膜類脂雙分子層構(gòu)象假說等［2，3］。王鐵丹近年提出“換能學(xué)說”，即低強(qiáng)度激光生物刺激作用的本質(zhì)是將光能轉(zhuǎn)變?yōu)樯飪?nèi)能，并通過代謝及調(diào)節(jié)過程作用于機(jī)體［4］。劉承宜等［5］參考激素研究的最新成果，通過與視覺細(xì)胞光感過程的大量類比研究，提出激光生物刺激作用的類肽類激素模型?？上У氖牵T多假說都是學(xué)者各自知識(shí)的演繹推理，不是實(shí)驗(yàn)直接觀察的結(jié)果。因此，迄今沒有一種假說得到普遍接受。目前國內(nèi)外對(duì)其機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍然是帶猜測(cè)性的，有許多問題需要研究闡明，特別是生物細(xì)胞是怎樣接收激光刺激信號(hào)，以及這類信號(hào)是怎樣跨過細(xì)胞膜、又怎樣在細(xì)胞內(nèi)傳遞的，仍然是現(xiàn)代激光生物學(xué)界關(guān)注且亟待解決的問題。

現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)研究認(rèn)為，任何外界刺激信號(hào)都要通過某種特定受體或離子通道等由細(xì)胞外傳導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)，再經(jīng)過特定的細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，誘導(dǎo)核內(nèi)的基因表達(dá)及細(xì)胞的生物學(xué)效應(yīng)［6］。它涉及到多個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)如G蛋白、磷酸酶、蛋白激酶、酪氨酸激酶、Ca2+等。近年來，絲裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase， MAPK)信號(hào)傳導(dǎo)途徑的研究特別是其在控制細(xì)胞增生過程中的關(guān)鍵性作用受到重視［6］。大量研究揭示，MAPK級(jí)聯(lián)信號(hào)傳導(dǎo)途徑存在于所有真核生物中，在信號(hào)傳導(dǎo)過程中占據(jù)相當(dāng)重要的地位。在已知的諸多細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑中，MAPK與細(xì)胞增生最為密切，被認(rèn)為是細(xì)胞外信號(hào)引起細(xì)胞增殖、分化等核反應(yīng)的共同途徑或匯聚點(diǎn)［6，7］。從細(xì)胞外刺激作用于細(xì)胞，至細(xì)胞出現(xiàn)相應(yīng)的生物效應(yīng)，其間必須通過一系列上游信號(hào)傳導(dǎo)事件，活化MAPK信號(hào)傳導(dǎo)途徑多級(jí)蛋白激酶的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)MAPK被激活后，它的去向可能有三種：(1)存在細(xì)胞質(zhì)中，激活一系列其他蛋白激酶。(2)在細(xì)胞質(zhì)中使細(xì)胞骨架磷酸化。(3)進(jìn)入細(xì)胞核，通過磷酸化轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)基因表達(dá)。在真核細(xì)胞中，已明確的MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路有4條，即細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracelluar regulated protein kinase， ERK)通路，C-jun氨基末端激酶(C-jun N-terminal kinase， JNK)通路，P 38通路及ERK 5通路［8，9］。盡管ERK 5通路的病理生理意義仍不太清楚，但已有大量文獻(xiàn)報(bào)道提示，ERK通路與細(xì)胞生長(zhǎng)、增殖、分化、轉(zhuǎn)化和保護(hù)機(jī)制有關(guān)，而JNK和P38通路可能與應(yīng)激、損傷和細(xì)胞凋亡相關(guān)［10］。

最近有文獻(xiàn)報(bào)道低強(qiáng)度激光照射后細(xì)胞內(nèi)cAMP水平及Ca2+濃度發(fā)生顯著變化［1，3］，表明低強(qiáng)度激光影響了細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞系統(tǒng)。有學(xué)者據(jù)此從生物光子學(xué)的角度，把生物體的生物信號(hào)元分為生物表層信息元和生物里層信息元，并提出低強(qiáng)度激光的生物效應(yīng)是通過生物表層信息元相干態(tài)的物理放大，和相繼的細(xì)胞膜受體介導(dǎo)的第二信使的生物放大兩次級(jí)聯(lián)放大實(shí)現(xiàn)的［5］。遺憾的是，該模型的提出僅是在總結(jié)前人基礎(chǔ)研究和臨床研究的基礎(chǔ)上，通過類比演繹而來的，缺乏生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，大有必要進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)。盡管低強(qiáng)度激光引起細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)的初始信號(hào)出自何處尚不清楚，但它肯定動(dòng)用了細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)通路對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生作用，如促細(xì)胞增殖。在眾多細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)中，引起我們興趣的是與增殖、分化相關(guān)最為密切的MAPK傳遞途徑。其重要性在于，它是不同類型受體(G蛋白偶聯(lián)受體和蛋白酪氨酸激酶受體)介導(dǎo)的信號(hào)向核內(nèi)傳遞的最后共同通路［11，12］。但迄今關(guān)于低強(qiáng)度激光照射后細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，特別是MAPK傳導(dǎo)途徑在激光生物刺激效應(yīng)中的地位和作用，國內(nèi)外知之甚少。因此，深入研究MAPK信號(hào)傳導(dǎo)通路在低強(qiáng)度激光促細(xì)胞增殖中的作用，無疑會(huì)有助于闡明低強(qiáng)度激光生物刺激效應(yīng)的作用機(jī)制。

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