《激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用》摘要激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图象分析仪器,现已广泛应用于荧光定量测量、共焦图象分析、三维图象重建、活细胞动力学参数监测和胞间通讯研究等方面。其性能为普遍光学显微镜质的飞跃,是电子显微镜的一个补充。本文以美国Meridian公司的ACASULTIMA312为例简要介绍了激光扫描共聚显微镜系统的结构,功能和生物学应用前景。关键词激光;共聚焦显微镜;粘附细胞分析与筛选(ACAS)TheLaserScanningConfocalMicroscopySystemanditsBiologicalApplicationsChenYaowen,LinJielong,LaiXiaoying,MeiPinchao()AhstractTheLaserScanningConfocalMicroscopyisanewmedicalimageanalysisinstrument,(MeridianCo,USA)istakenasanexampletointroducetheprincipleofconfocalmicroscopy,(ACSA)激光扫描共聚焦显微镜(LaserscanningConfocalMicroscopy,简称LSCM)是近代生物医学图象仪器的最重要发展之一,它是在荧光显微镜成象的基础上加装激光扫描装置,使用紫外光或可见光激发荧光探针,利用计算机进行图象处理,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图象,以及在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值、膜电位等生理信号及细胞形态的变化。已广泛应用于细胞生物学、生理学、病理学、解剖学、胚胎学、免疫学和神经生物学等领域[1、2、3],对生物样品进行定性、定量、定时和定位研究具有很大的优越性,为这些领域新一代强有力的研究工具。创建于1983年的美国Meridian公司,在90年代推出的“激光扫描共聚焦显微镜”这一项具有划时代的义意的高科技产品,曾获得美国“政府新产品奖”和两次“高科技领先技术奖”,它能达到每秒120幅画面的高速扫描激光共聚焦观察,可提供实时,真彩色的激光共聚焦原色图象。我院最近引起的ACASuLTIMA312是Meridian公司最新的高科技产品,为同类仪器中档次最高、功能最全的精密仪器。现以该仪器为例介绍激光扫描共聚焦显微镜系统及其在细胞生物学中的应用。1、激光扫描共聚焦显微镜成像原理及组成有关共聚焦显微镜的某些技术原理,早在1957年就已提出,二十年后由Brandengoff在高数值孔径透镜装置上改装成功具有高清晰度的共聚焦显微镜[5],1985年WijnaendtsVanResandt发表了第一篇有关激光扫描共聚焦显微镜在生物学中应用的文章,到了1987年,才发展成现在通常意义上的第一代激光扫描共聚焦显微镜。激光扫描共聚焦显微镜成像原理如图1所示,激光器发出的激光束经过扩束透镜和光束整形镜,变成一束直径较大的平行光束,长通分色反射镜使光束偏转90度,经过物镜会聚在物镜的焦点上,样品中的荧光物质在激光的激发下发射沿各个方向的荧光,一部分荧光经过物镜、长通分色反射镜、聚焦透镜、会聚在聚焦物镜的焦点处,再通过焦点处的针孔,由检测器接收。从图1中可以看出,只有在物镜的焦平面上发出的荧光才够到达检测器,其它位置发出的光均不能过针孔。由于物镜和会聚透镜的焦点在同一光轴上,因而称这种方式成像的显微镜为共聚焦显微镜为共聚显微镜。在成像过程中针孔起着关键作用,针孔直径的大小不仅决定是以共聚焦扫描方式成像还是以普遍学显微镜扫描方式成像,而且对图像的对比度和分辨率有重要的影响。ACASULTIMa312采用快速镜扫描或台阶扫描对样品逐点扫描成像,由于样品中不同的扫描点始终在物镜和会聚透镜的光轴上,因而它以相同的信噪比扫描整个样品,扫描精度达μm,扫描面积最大的为10cm×8cm,当激光逐点扫描样品时,针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像,并将之转化为数字信号传输至计算机,最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚聚焦图像。一个微动步进马达控制栽物台的升降,使焦平面依次位于标本的不同层面上,可以逐层获得标本相应的光学横断面的图像。这称为“光学切片”。再利用计算机的图像处理及三维重建软件。可以得到高清晰度来表现标本的外形剖面,十分灵活、直观地进行形态学观察。2、激光扫描共聚焦显微镜硬件和软件系统硬件及参数指标 激光光源:氩离子激光(50mW的紫外光、999mW的可见光),能同时/顺序/分别输出紫外光和可见光,激发波长为351-364nm;488nm;514nm。 计算机系统:80586/133MHzPCI/80MBRAM/2000MBSCSI硬盘/150MBBernoulli盘驱动器/17’’大屏幕显示器。 共聚焦系统:计算机自动控制光路准调节;计算机控制孔径校准;计算机调节孔径大小;自动Z轴调节(最小μm)。 光学探测系统:3个测窗式PMT采集荧光;1个CCD系统;12位的高速A/D转换器。 图像分辨率:图像大小1535×1535;像素最小距离:μm;灰度为4096级。 扫描方式:快速镜扫描DualScan台阶扫描;扫描精度μm;扫描面积最大为10cm×8cm;扫描平面:XY和XZ和独特点、线、面扫描。激光扫描共聚焦显微镜软件系统ACASULTIMa312系统采用独特设计的软件将激光细胞仪与先进的计算机技术结合,产生快速、高效、灵活的操作系统,完备的数据采集、分析与管理功能。基于生物医学研究有如下的软件。ImageAnalyze—对于单色、比色和三色标记的二维荧光图像的定量分析,可产生透射光图像重叠,同时AutoImage可多个区域的自动扫描和荧光定量,以及相同区域的时间顺序扫描。 RatioAnalysis和Kinetics—测定细胞内的离子变化,可有点扫描、线扫描及图像扫描三种测定形式,以监测各种速率的生物反应。 Cell–CellCommunicationandFRAP-相邻细胞的FRAP分析。该软件首先用可光淬灭特异的细胞荧光,然后在多个时间点扫描,此扫描可对单一区域或细胞的多个选择区域,可产生透射光图像并与其它图像重叠。 CellList—储存被选择细胞的位置,即可自动对较大样品进行扫描,又可产生较小样品特异部位的网络位置表,以进行自动的测量、筛选和重复测定。 CellSorting—ACAS具备如下四种分选方式: AblationSort:预选定义一个荧光阈值,然后对特定细胞杀伤。②CookieCutterSort在用户定义的中心点四周切割Cookies。③QuickSort:对已定义的细胞表列,用Ablation或CookieCutter作分选。④ManualSort:直接使用鼠标控制载物台位置及激光脉冲,并杀灭和分选细胞,进行细胞显微外科,染色体切割和光隐阱等操作。 ConfocalImaging—共聚焦分析,可实现Z轴定量,三维立体图像分析(包括SFP模拟荧光处理法,DP深度投影法和SP文体投影法),以及视点移动动画。3激光扫描共聚焦显微镜在细胞生物学中的应用定量荧光测量ACAS可进行重复性极佳的低光探测及活细胞荧光定量分析。利用这一功能既可对单个细胞或细胞群的溶酶体,线粒体、DNA、RNA和受体分子含量、成份及分布进行定性及定量测定,还可测定诸如膜电位和配体结合等生化反应程度。此外,还适用于高灵敏度快速的免疫荧光测定,这种定量可以准确监测抗原表达,细胞结合和杀伤及定量的形态学特性,以揭示诸如肿瘤相关抗原表达的准确定位及定量信息。定量共聚焦图像分析借助于ACAS激光共焦系统,可以获得生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像。可得到完整活的或固定的细胞及组织的系列及光切片,从而得到各层面的信息,三维重建后可以揭示亚细胞结构的空间关系。能测定细胞光学切片的物理、生物化学特性的变化,如DNA含量、RNA含量、分子扩散、胞内离子等,亦可以对这些动态变化进行准确的定性、定量、定时及定位分析。三维重组分析生物结构ACAS使用SFP进行三维图像重组,SFP将各光学切片的数据组合成一个真实的三维图像,并可从任意角度观察,也可以借助改变照明角度来突出其特征,产生更生动逼真的三维效果。动态荧光测定Ca2+、pH及其它细胞内离子测定,利用ACAS能迅速对样品的点,线或二维图像扫描,测量单次、多次单色、双发射和三发射光比率,使用诸如Indo-1、BCECF、Fluo-3等多种荧光探针对各种离子作定量分析。可以直接得到大分子的扩散速率,能定量测定细胞溶液中Ca2+对肿瘤启动因子、生长因子及各种激素等刺激的反应,以及使用双荧光探针Fluo-3和CNARF进行Ca2+和pH的同时测定。荧光光漂白恢复(FRAP)--活细胞的动力学参数荧光光漂白恢复技术借助高强度脉冲式激光照射细胞某一区域,从而造成该区域荧光分子的光淬灭,该区域周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散,可通过低强度激光扫描探测此扩散速率。通过ACAS可直接测量分子扩散率、恢复速度,并由此而揭示细胞结构及相关的机制。胞间通讯研究动物细胞中由缝隙连接介导的胞间通讯被认为在细胞增殖和分化中起非常重要的作用。ACAS可用于测定相邻植物和动物细胞之间细胞间通讯,测量由细胞缝隙连接介导的分子转移,研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通讯的抑制作用,以及胞内Ca2+,PH和cAMP水平对缝隙连接的调节作用。细胞膜流动性测定ACAS设计了专用的软件用于对细胞膜流动性进行定量和定性分析。荧光膜探针受到极化光线激发后,其发射光极性依赖于荧光分子的旋转,而这种有序的运动自由度依赖于荧光分子周围的膜流动性,因此极性测量间接反映细胞膜流动性。这种膜流动性测定在膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点,温度反应测定和物种比较等方面有重要作用。笼锁—解笼锁测定许多重要的生活物质都有其笼锁化合物,在处于笼锁状态时,其功能被封闭,而一旦被特异波长的瞬间光照射后,光活化解笼锁,使其恢复原有活性和功能,在细胞的增值、分化等生物代谢过程中发挥功能。利用ACAS可以人为控制这种瞬间光的照射波长和时间,从而达到人为控制多种生物活性产物和其它化合物在生物代谢中发挥功能的时间和空间作用。粘附细胞分选ACAS是目前唯一能对粘附细胞进行分离筛选的分析细胞学仪器,它对培养皿底的粘附细胞有两种分选方法:(1)Coolie-CutterTM法,它是Meidian公司专利技术,首先将细胞贴壁培养在特制培养皿上,然后用高能量激光的欲选细胞四周切割成八角形几何形状,而非选择细胞则因在八角形之外而被去除,该分选方式特别适用于选择数量较少诸如突变细胞、转移细胞和杂交瘤细胞,即使百万分之一机率的也非常理想。(2)激光消除法,该方法亦基于细胞形态及荧光特性,用高能量激光自动杀灭不需要的细胞,留下完整活细胞亚群继续培养,此方法特别适于对数量较多细胞的选择。细胞激光显微外科及光陷阱技术借助ACAS可将激光当作“光子刀”使用,借此来完成诸如细胞膜瞬间穿孔、切除线粒体、溶酶体等细胞器、染色体切割、神经元突起切除等一系列细胞外科手术。通过ACAS光陷阱操作来移动细胞的微小颗粒和结构,该新技术广泛用于染色体、细胞器及细胞骨架的移动。4、结语激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图像分析仪器,与传统的光学显微镜相比,大大地提高了分辨率,能得到真正具有三维清晰度的原色图象。并可探测某些低对比度或弱荧光样品,通过目镜直接观察各种生物样品的弱自发荧光。能动态测量Ca2+、pH值,Na1+、Mg2+等影响细胞代谢的各种生理指标[9],对细胞动力学研究有着重要的意义。同时激光扫描共聚显微镜可以处理活的标本,不会对标本造成物理化学特性的破坏,更接近细胞生活状态参数测定。可见激光扫描共聚焦显微镜是普遍显微镜上的质的飞跃,是电子显微镜的一个补充,现已广泛用于荧光定量测量,共焦图像分析,三维图像重建、活细胞动力学参数分析和胞间通讯研究等方面,在整个细胞生物学研究领域有着广阔的应用前景。ReferencesKingRG,DelancyPM,Confocalmicrodcopyinpharmacologica;Rescsrch,TrendsinPharmacol,Sci,1994,15:(8):(3\4):71-79(inChinese)PloemJs,(3):191-198(inChinese)YuLifang,3-Dimecsionalrestructionofhumanglomerularcellswithlaserscanningconfocalmicroscopy,CHNESEJOURNALOFMEDICAL,TEST,1995:18(4):229-231MinskyM,
The English papers cell biologyNature Publishing Group (NPG) and the European Molecular Biology Organization (EMBO) are pleased to announce the launch of an exciting new online-only journal, Molecular Systems Biology. The quality of the journal is guaranteed by the editorial and advisory boards, consisting of leading researchers in the field of systems biology, together with the commitment to scientific excellence and the professionalism of EMBO and NPG. Molecular Systems Biology covers all aspects of the rapidly growing and interdisciplinary field of systems biology at the molecular level, and will attract and help shape the highest quality research in the evolving areas of genomics, proteomics, metabolomics, bioinformatics, microbial systems, and the integration of cell signaling and regulatory networks. The journal will work together with the systems biology community to establish guidelines, standards and metrics for global complex datasets.
论细胞生物学的发展 悠悠300余年,关于细胞的研究硕果累累;近50年来更进入了分子水平,老树又绽新花。许多研究成果已经或将要走进我们的生活:植物细胞在培养瓶中悄然长成幼苗;动物体细胞核移植诞生了克隆动物;不同生物细胞间DNA的转移创造出新的生物类型及其产品;病危的生命期盼着干细胞移植的救助…… 现在,生物学在人类的生产生活中的使用愈加广泛。美国细胞生物学家威尔逊曾经说过:“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中。”这句话明显说明了细胞生物学对整个生物科学的研究有着怎样的重要性。细胞生物学的发展,越来越受到人们的重视。 谈起细胞生物学,不得不提的是建立于19世纪的《细胞学说》。《细胞学说》的建立可谓是自然科学史上的一座丰碑。《细胞学说》的两位建立者——德国科学家施莱登和施旺。经过长时间不断的探索和研究,分别从结构、功能和分裂三个方面对细胞进行了探究,并从中提炼出了三个要点,构成了《细胞学说》的主体。《细胞学说》的建立,不仅为达尔文的《进化论》奠定了基础,更为后人对细胞生物学的研究,做出了巨大贡献。 在细胞学说创立的100年间,人们对细胞的研究基本停留在简单观察和形态描述的水平,细胞在生物学家的眼中多多少少还像一团胶状物,里面杂乱地散布着一些含混不清的东西。此时出现了一名科学家——美国的细胞生物学科学家克劳德,他决心把细胞内部的组分分离开,探索细胞内组分的结构和功能。当时分离细胞器所遇到的困难是今天的人们难以想象的。许多人对他冷嘲热讽,认为把好好的细胞弄碎是毫无意义的。但是克劳德坚信,要深入了解细胞的秘密,就必须将细胞内的组分分离出来。经过艰苦的努力,他终于摸索出采用不同的转速对破碎的细胞进行离心的方法,将细胞内的不同组分分开。这就是一直沿用至今的“转速离心法”。 如果说《细胞学说》是通往细胞生物学的一扇门,那么我认为克劳德的“转速离心法”便是这扇门的钥匙。这种方法的发现,使人类对细胞内部的进一步探究,有着非常重要的意义。 随着对细胞内更深入的探究,人类发现了细胞中一个新的世界。细胞中每个组分如此精巧,一个个小小的细胞器,在细胞中都起到了非常关键的作用。霍中和院士在《细胞生物学》中写到:“我确信哪怕最简单的一个细胞,也比迄今为止设计出的任何只能电脑更精巧。”人类也曾经试图组装出一个细胞。1990年,科学家发现人体生殖道支原体可能是最小、最简单的细胞。1995年,美国科学见文特尔领导的研究小组,对这种支原体的基因组进行了测序,发现它仅有480个基因。如果在480个基因中辨认出对细胞生活必不可少的“基本基因”,那么就有希望人工合成这些基因——一段不很长的DNA分子。 文特尔的方法是破坏一个又一个的基因,看那些基因是绝对不可或缺的,终于筛选出了300个对生命活动必不可少的基因,但其中100个基因的重要性尚不清楚。 文特尔以及其他一些科学家认为,如果能人工合成这300个基因的DNA分子,再用一个细胞膜把它和环境分隔开,在培养基中培养,让他能够生存、生长和繁殖,组装细胞就成功了。科学家现在已经能够合成长度为5000个碱基因对的DNA片段,文特尔估计生殖道支原体的DNA的碱基对比这要多100倍,因此,DNA的人工合成还需要方法上的创新。怎样给DNA分子包上细胞膜也是一个难题。他们的设想是,把生殖道支原体细胞的DNA破坏掉,再把人工合成的基因组“注入”支原体细胞。 有关实验还在进行中,不过可以确信的是,人类对细胞生物学的研究愈加深入,对人类今后的发展就愈加有利。通过不断的科学探究和深入研究,我相信在不久的将来,细胞生物学将成为一个重要的科学领域,会吸引更多的人去探索、研究。它也会绽放出他耀眼的光辉,来迎接着这崭新的时代!
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.
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.
癌症研究中心中心简介 癌症仍是我们面临的巨大挑战,癌症就全球人口与先进各国来说,均居国民死亡原因之第二位。据日内瓦(GENEVA)世界癌症报告(当今全球综合性最强的调查),全球每年大约有1,090万人被诊断出患有癌症,有670万患者死亡。在中国,据国家卫生部信息中心的报道,20世纪90年代中国肿瘤发病率已上升为127例/10万人,近年来每年新增肿瘤患者达160~170万人,总数估计在450万人左右,主要癌症类型依次为胃癌()、肝癌()、肺癌()、食管癌()、结直肠癌(含肛门肿瘤,)、白血病()、子宫颈癌()、鼻咽癌()和乳腺癌()。由于发展中国家和发达国家的人口日益老龄化,当今吸烟的流行和不健康生活方式日益增多造成癌症的发病率还在上升,预计到2020年全球癌症发病率将上升50%,发病人数将达到1500万。癌症极大威胁人类健康,人们一直在寻找有效的治疗方法去征服癌症,抗癌研究是当今生命科学中极富挑战性且意义重大的领域。肿瘤的发生是个极为复杂的过程,过去有人把它分为启动和促进两个阶段,致癌物和促癌物分别作用于这两个阶段,于是形成肿瘤。从基因学分析,致癌的过程中,有许多基因发生了突变,不能履行职责,导致癌症。随着后基因组时代的到来,人们对基因及其功能的认识逐渐深入,肿瘤细胞与正常细胞间在细胞内的信号转导途径的差异正在被认识,恶性肿瘤细胞内的信号转导、细胞周期的调控、细胞凋亡的诱导、血管生成以及细胞与胞外基质的相互作用等各种基本过程正在被逐步阐明,癌症在分子水平上的发病机制研究得越来越清楚。随着肿瘤细胞增殖、凋亡等信号传导通路的阐明,过去那种以统一制式的疗法进行的癌症治疗,由于产生了许多副作用,这些副作用包含身体的不适,有些甚至威胁到生命安全,正在被近来悄然上市的靶向药物产品所替代,靶向治疗方式是以杀死癌细胞为主要目标。靶标抗癌药物直接针对的是分子靶点,就象击靶,将能有效克服目前临床上常用的细胞毒类抗肿瘤药物具有难以避免的选择性差、毒副作用强、易产生耐药等缺点。当前,计算机虚拟筛选、组合化学、高通量筛选加速了靶向治疗新药研究的进程。针对分子靶点研究的抗癌药物目前主要包括肿瘤细胞表面的靶标(抗原或受体)的单克隆抗体(单抗),细胞信号转导分子抑制剂、血管新生抑制剂,靶向端粒酶的抑制剂以及针对肿瘤耐药的逆转剂等。发现选择性作用于特定靶点的高效、低毒、特异性强的新型抗癌药物已成为当今抗肿瘤药物研究开发的重要方向。靶标药物的出现,充分证明了以分子为靶点治疗肿瘤的巨大潜力,标志着癌症治疗的新时代已经到来。这类药物改变了传统化疗药物对所有快速分裂的细胞全面打击的方式,针对肿瘤细胞的基因突变或基因表达异常进行治疗,对正常细胞的影响很小。但由于化学治疗的局限是往往导致抗性细胞的出现,具有固有抗性的癌细胞的产生是由这些细胞的遗传不稳定性所致。这一问题将出现在所有针对癌细胞的治疗中,因而扩大可锁定的细胞通路的数目有可能降低抗药性和不良反应,并增加可供选择的多药物治疗方案的数目。以这种方式治疗癌症的方法使市场产生了若干变化,这种创新疗法在未来十年将扭转癌症医疗市场。依Business Communication公司最近研究指出,2001年全球癌症医药市场规模为亿美元,2005年将达到267亿美元之规模,年平均成长率达。2000年到2005年期间预估治疗癌症之新药,已达134种(包括其创新性药品、新剂型或旧药新使用法等发明),这些新药使全球癌症医药销货收入大幅增加75%。2000年治疗癌症药品的的总市场值为132亿美元,其中既有的药品占有90%的比重,此部份之市场将于2005年达182亿美元规模,年平均成长率为。癌症的治疗于1990年末期,因为创新疗法的发明,有了很大的变化。这种创新疗法包括单克隆抗体疗法,再过几年,这些创新的疗法将会与较早的医疗方法例如:细胞毒性疗法(Cytotoxic agents)与荷尔蒙疗法等结合使用。创新药品诸如:血管生成抑制剂(Angiogenesis inhibitors)、癌症疫苗(Cancer vaccines)、基因治疗药品(Gene therapy)以及新单克隆抗体。加上既有药物的改良品等,均将促使癌症医疗市场戏剧性的爆增,目前其市场价值估计为亿美元,年平均成长率为,估计到2005年其市场价值将达86亿美元。换言之,2005年全球整体癌症医疗市场(即既有药品市场及创新性治疗药品市场)规模将为2000年市场的两倍。在中国,短短的五年间,国内肿瘤医院用药的市场已经从1999年的32亿元,猛增到2005年的78亿元,年均增幅,在2005年抗肿瘤药尤其显示出强劲的增势,销售金额比2004年同比增长21%,显示出强大的市场动力。癌症研究中心的建设将以研究肿瘤细胞信号转导为基础,通过对肿瘤细胞信号转导通路的阐述,发现更多特异性强的分子靶点和途径,为发展新的肿瘤治疗、预防和诊断提供技术支持。科研队伍中心主任:张晓坤教授(博导)中心执行主任:曾锦章教授讲师:王光辉助理教授实验室人员1名学生:博士生2名、硕士生6名。细胞与传染病中心中心简介非典、禽流感等新疫病的暴发流行告示人们:除了战争之外,各种传染病仍是人类生存和发展的大敌,人类同传染病的斗争还远未结束,因此大力加强对传染病的研究与防范,应该成为人类一项十分紧迫而重要的任务。我国是全世界艾滋病病毒(HIV)感染人数上升速度最快的国家之一,不仅上升快,而且传播范围广、途径多、青壮年多、农民多,从高危人群向一般人群扩散,开始进入发病和死亡的高峰期。据专家估计,全国艾滋病实际感染者已超过100万。如不采取坚决有力的措施,将造成难以想象的严重后果。而乙型肝炎,更一直是我国的一大健康问题,全国人口乙肝病毒抗体阳性率高达60%,乙肝病毒携带率约10%,携带人数亿,占世界的1/3;每年新发乙肝病例约80万人,现有乙肝病人1300万人,每年有30万人死于肝癌、肝硬化。对于乙型病毒肝炎的治疗,虽然有各种治疗方法,但目前在市场上仅有为数不多的几种药物都有种种缺陷。所以,增加药物品种以增加治疗方案的选择,特别是研发对耐药性病毒有效的新药已成了攻克乙肝难题当务之急的任务。攻克这些传染性疾病的意义非凡.所有病毒侵入细胞,进行基因组复制以及病毒粒子的组装和释放的过程,都和细胞内各种生理活动机制紧密相关。深入研究细胞内各种生理活动机制,特别是蛋白质跨膜运输(membrane trafficking)的调节机制,对于了解病毒以及其它病原生物引起的传染性疾病发生的细胞分子机理具有重要意义。本中心将在细胞生物学研究的基础上,逐步开展对病原生物如病毒,细菌等引起的传染性疾病的病理研究,并寻求新的治疗方法。研究方向:病原生物入侵与蛋白质跨膜运输相互作用的细胞及分子机理蛋白质运输的分泌路径(secretory pathway)和内吞路径(endocytic pathway) 掌控许多细胞生理过程,如神经传导素和生长因子的分泌,同时调控信号传导,肿瘤发生以及个体发育等。正常的生理功能有赖于特定的蛋白被运输到正确的位置。许多疾病的发生都与蛋白质运输缺陷有关,例如,许多溶酶体贮积病(lysosomal storage disease), 家族性的高胆固醇病(Familial hypercholesterolemia ), Hermansky - Pudlak 综合征, Chediak - Higashi 综合征, Alzheimer和 Parkinson综合症等。另外,许多病原生物,如绝大数病毒,它们入侵细胞,在细胞内成熟以及致病过程,都要借助蛋白质运输路径中各种组成元件。蛋白质运输机制与人类疾病发生的关系是当前细胞生物学研究的热点之一,由洪万进教授领导的研究团队在该领域的研究水平一直居于国际前沿,在包括Nature,Science等顶级刊物上发表相关高质量论文160多篇。中心将继续致力于应用现代分子与细胞生物学技术,探索蛋白质运输机制与人类疾病发生的关系,揭示蛋白质运输调控人类疾病发生的细胞分子机制,从蛋白质运输过程的调控元件中,探索新型的药物靶向分子,开发新型的靶向药物。目前正在开展的研究包括: 蛋白质跨膜运输机制;蛋白质运输与癌症;蛋白质运输与病原生物致病机理;新型靶向药物的筛选等。研究将着重探讨低分子量GTP酶Rab蛋白调控蛋白质跨膜运输的机制,尤其是Rab 蛋白对细胞内吞作用的调节如何影响病原生物的入侵。Rab蛋白可以结合GTP或GDP,实现活化与钝化的转换。GTP结合的Rab蛋白为活化型,它可通过跟下游因子相互作用,调控蛋白质跨膜运输以及多种细胞活动。Rab34是我们鉴定的一个新Rab蛋白,我们的研究显示Rab34和 Rab7拥有共同的相互作用因子RILP,有证据显示:Rab34、Rab7和RILP参与病原生物(如沙门氏菌)介导的吞噬泡的形成。我们将进一步研究Rab7、Rab34和RILP调控传染性病原生物,特别是细菌和病毒入侵的细胞与分子机制。并将研究领域扩展至其它Rab蛋白以及其它内吞途径中的蛋白。另外,中心研究Rab7和Rab34对细胞生长、迁移、存活、信号传导以及肿瘤发育等的影响,并借助动物模型深入探讨Rab蛋白对细胞及动物生理的调控作用。科研队伍中心主任:洪万进教授(博导)中心执行主任:王团老教授实验室技术人员:云叶 伍小春博士生:张明硕士生:陈理 许晓鸥王世聪马泽旭本科生:梁银文 胡菁捷汤少勇刘琛科学研究研究方向1.动物细胞蛋白质跨膜运输机制2.蛋白质运输与癌症发生的调控机制3.蛋白质运输与病原生物入侵及致病机理4.新型靶标及靶向药物的筛选代谢性病中心中心简介近几十年来糖尿病和肥胖等代谢性疾病已成为世界关注的健康问题。糖尿病已成为不发达国家中发病率增加速度最快的慢性病,全球至少5%的死者死因与糖尿病有关,各国用于糖尿病的治疗费用占了全年医疗预算的至15%。目前中国的糖尿病至少有2380万。一些发达国家中,肥胖的患病率较高,而在发展中国家,肥胖人数也急剧上升。肥胖导致死亡率的上升,同时也增加高血压、冠心病等慢性病的风险。最近的一项调查还表明,中国的肥胖症患者也在不断增加,近8年来学龄前儿童的肥胖症发病率猛增,患病者已占儿童总数的10%,随着年龄增长,肥胖儿童还有患糖尿病的危险。因此本研究中心针对这个趋势,着重探讨糖尿病与肥胖症的分子机理及新型药物的开发。研究中心具有多年的糖尿病与肥胖症分子机理的研究,发现了SHP2、GRB2、GAB1和GAB2等多个关键调控基因,在细胞层面和转基因动物模型上证明了它们对糖尿病与肥胖症的关键调控作用。我们中心的进一步研究方向是:1)与临床相结合,明确这些基因糖尿病与肥胖症的作用;2)将上述基因作为治疗的靶基因,筛选可能的临床治疗药物。我们中心已建立良好的研究技术平台,具有成熟的分子生物学、细胞生物学及转基因动物疾病模型的实验技术体系,能为研究疾病的分子机理,验证新药的作用疗效,揭示成药的作用机制和途径等提供技术合作。科研队伍中心主任:冯根生教授(博导)中心执行主任:吕忠显教授。实验室技术人员一名学生:硕士生2名神经及衰老中心中心简介随着人口老年化及世界人口平均寿命的逐年增加,威胁老年人生活三大疾病之一的老年性痴呆症发病率也迅速上升。老年性痴呆及神经退行性疾病包括阿尔茨海默氏病(俗称老年痴呆症, Alzheimer’s Disease or AD) ,中风及心脑血管性痴呆,帕金森氏症,精神分裂症,忧抑症等, 其中AD占50%-70%。据报道,AD的发病率在65-80岁人群约为10%,80岁以上者可达50%。约有600万的美国人患有老年痴呆症。美国社会每年运用于老年痴呆症(AD)的费用高达1000亿美元。我国已经进入老龄社会,60岁以上的人口已超过亿,60岁以上高龄的老人中有5%--10%的人患有老年痴呆症,也就是说我国老年痴呆症患者已可能有1000万人。AD即将成为医学和社会面临的严峻问题。对AD病因的深入研究以开发出有效的防治药物,不但有重要的社会意义同时也具有广大的市场潜力和经济效益。中心研究方向:老年痴呆症的细胞与分子病理机制遗传学、细胞/分子化学和生物化学的证据强有力地证明,β-淀粉样蛋白在老年痴呆症的发病过程中起重要的作用。因此,抑制β-淀粉样蛋白的形成与累积是进行老年痴呆症治疗研究的重要目标。本实验室的主要兴趣是致力于探讨β-淀粉样蛋白的细胞与分子机制。目前实验室已经取得的进展和正在进行的课题介绍如下:1.主要致力于探讨两种负责Aβ产生的分泌酶, 即β-分泌酶和γ-分泌酶的作用原理和调节机制。γ-分泌酶是一种多分子复合物,由早老素-1(PS1), PEN-2, APH-1和 nicastrin组成。我们首次证明人PEN-2基因的表达受转录因子CREB的调控。我们的发现有利于更好地理解转录因子是如何调节细胞内β-及γ-分泌酶活性的,也有利于开发潜在的治疗AD的药物靶。2. Aβ是由β-类淀粉蛋白前体蛋白水解生成。同时,该水解过程中也产生一种胞内肽,即APP胞内结构域 (AICD)。已有证据表明,AICD和NICD一样作为转录因子调节几种基因的表达。我们发现并鉴定了AICD与几种蛋白的相互作用。现在,我们正在进行阐明这些蛋白在信号转导途径中对APP加工及细胞雕亡的影响。3. β-分泌酶和 γ-分泌酶的剪切具有选择性,因此必然有其他的蛋白与它们相互作用,调节它们的功能。我们正在筛选与PS1, nicastrin, PEN-2 和 BACE1相互作用的蛋白。4. 中国鲎肽已经被鉴定为一种具有多种生物活性功能的多肽,具有抗菌,抗病毒,抗肿瘤的作用。我们正在开展中国鲎肽对神经细胞的存活/死亡及对APP/Aβ加工的影响等方面的研究。注: 最近以本实验室博士生王瑞山为第一作者的有关PEN-2和APH-1基因表达的调控的两篇论文分别发表于Mol Cell Biol(影响因子)和FASEB J(影响因子)杂志。以04级硕士生张含为第一作者的有关Presenlin蛋白调控肿瘤抑制因子PTEN水平的论文已被Neurobiology of Aging(影响因子)杂志接收发表。以06级博士生张弦为第一作者的有关脑缺血及缺血诱导因子HIF-1能结合BACE1启动子并调控β-分泌酶活性进而影响Aβ的产生的论文发表在J Biol Chem (影响因子)杂志。最新的研究工作发现与AD密切相关的PS/ -分泌酶切割APP所产生的细胞内片段AICD能与EGFR基因的启动子结合并且负调控EGFR的表达,由于EGFR的过度表达会引起癌症或造成肿瘤对药物的抗性,这一结果揭示了AD与癌症发生之间的内在联系。这一论文发表在Proc Natl Acad Sci USA (影响因子),在国内外引起很大的反响,先后被各大新闻媒体(如Newswise、ScienceDaily、Scienceblog、United Press International、新华网、人民网、科学网等网站,光明日报、厦门日报等报刊,以及中央人民广播电台、厦门电视台等)采访报道。实验室主要经费来源:厦门大学211人才引进启动经费:300万元厦门大学生物医学研究院启动经费厦门市鲎特别保护区可行性研究。 2004年 12月- 2005年 12月。 经费: 18万 经费来源:厦门市海洋渔业局鲎人工育苗,放流技术及保护措施。经费: 18万 经费来源:厦门市海洋渔业局早老素(PS1)在囊泡合成及运转中的调节功能研究。 经费:25万 经费来源:国家自然科学基金课题β-分泌酶和g-分泌酶各组分的选择性转录调控。经费:31万 经费来源:国家自然科学基金课题科研队伍中心主任:许华曦教授(博导)中心执行主任:张云武教授 、洪水根教授。学生:神经退行性疾病及衰老研究中心所有学生。转化医学中心中心简介二十一世纪是生命科学的世纪。随着人类基因组计划的完成,生命科学的研究热点已经从生物学基础研究转移到以人类健康研究为重心的生物医学。 生物医学是基础理论研究与临床应用相互依存的学科。生物医学研究人类疾病的遗传基础、致病的分子机理、疾病的防治,实现药物对病人个体化治疗,从而保证人民健康、促进社会发展。长期以来, 由于传统观念和学科体系的限制, 生物学研究与医学研究泾渭分明, 实验室研究人员与临床医务人员之间各自为政,交流不畅, 以致基础理论研究与临床应用严重脱钩, 科研方向和研究项目与临床需要、社会需求严重分离。这种状况不仅造成社会资源的极大浪费,而且也远远不能适应基础理论研究与临床应用相互依存的生物医学的发展。转化医学是现代生物医学研究的重要组成部分。 转化医学致力于实验室研究成果的医学应用,使实验室的发现、发明迅速转化为临床上急需的诊疗技术和产品,架起实验室通往临床的桥梁,填补基础理论研究和实践应用之间的鸿沟。 本中心将以服务人类健康为宗旨, 利用我们在药物研究与开发的经验和分子诊断研究的雄厚基础,综合生物信息学、分子遗传学、现代医药化学等研究领域的最新进展, 瞄准临床、社会需求,努力实现下列目标:1) 建立生化测试、细胞测试和动物模型为轴心的药物筛选评估平台, 以及临床前药效、药理、代谢、分布、毒性和病理评估平台。以分子机理为基础, 研发新一代靶位治疗药物, 以满足临床和市场的需要。2)研发敏感度高、重复性强、时间性短、使用简单、成本低的新一代分子诊断技术。结合疾病的标志分子,实现对常见遗传病、急性传染性疾病、恶性肿瘤等疾病的早期诊断、及时预防、早期介入、准确用药, 以及对治疗效果的鉴定和预后, 从而实现药物对病人的个体化治疗。3)利用这一研发平台, 培养出一批既能从事科学研究, 又通晓临床应用, 并谙熟市场、企业运作的,社会急需的创新、创业、企业管理和制药法规的复合性人才,促进地方经济的持续发展。科研队伍中心主任:郑立谋教授(博导)兼职教授:蔡宗武教授(生物统计)实验室技术人员1名学生:硕士生4名。天然产物中心中心简介生物医药产业的发展取决于具有自主知识产权的创新药物的研发。全球医药产业的发展实践证明,天然药物历来是创新药物研究的重要源泉。在中国,从拥有千百年临床实践经验的传统中医药中寻找活性先导化合物,更是结合国情、开展自主创新药物研究的一条捷径。运用现代科学技术方法和制药手段,充分开发我国得天独厚的丰富中药及天然药物资源,利用新近发展起来的天然产物快速、高效制备技术组建中药及天然药物分离馏分资源库,结合高通量活性筛选体系,寻找具有开发前景和潜在市场价值的活性天然物质,再进行深入、广泛、系统的研究,可能会成为加快中药现代化进程、推进自主创新药物研究的最有效的途径。传统中医药在千百年临床实践中积累的丰富经验,将为针对性地选择活性筛选体系,减小筛选的盲目性和工作量,提高药物筛选的效率和成功率提供重要的启示。而建设一个中草药快速、高效、有序分离的平台,是解决这一关键问题的基本要求。本中心将结合现代生物技术、医学理论和药物研发技术,寻找有效的天然药物成分,阐明其构效关系,并对其化学结构进行修饰与优化。重点利用我国丰富的中草药资源,以及厦门得天独厚的海洋天然药物资源,研究对重大疾病具有活性的天然产物,构建天然药物有效组分资源库,结合其他中心基础研究的成果,发掘有针对性疗效的有效成分,通过药化研究和临床试验,形成具有自主知识产权的药物产品。负责人:张晓坤教授、博导(代)该中心已经与暨南大学中药及天然药物研究所签订合作协议,两院将联合共建,共同致力于中草药资源研究与发展。暨南大学中药及天然药物研究所拥有一支以姚新生院士为首、包括叶文才教授、栗原博教授、李药兰教授等长期从事中药化学及药理学研究的专家学者的卓越团队,不仅具有多年药理研究的经验,并且在建立中药及天然药物分离馏分样品库方面作了大量卓有成效的工作,孜孜探索于中药标准化、规范化研究。中心与暨南大学中药及天然药物研究所合作,将在药化研究上形成强势互补,共同推动中药现代化与自主知识产权新药的研发。科研队伍中心主任:张晓坤教授、博导(代)副主任:姚新生院士(兼职)教师:叶文才教授(兼职)陈海峰副教授实验室技术人员2名硕士生2名
细胞工程论文
细胞工程是生物工程的一个重要方面。总的来说,它是应用细胞生物学和分子生物学的理论和方法,按照人们的设计蓝图,进行在细胞水平上的遗传操作及进行大规模的细胞和组织培养。下面是我为大家整理的细胞工程论文,欢迎阅读。
【摘要】 目的制作去细胞肌肉组织工程支架,并检测其与人羊膜上皮细胞的生物相容性。方法 采用TNT和十二烷基磺酸钠结合的化学萃取方法制作去细胞肌肉组织工程支架,冰冻切片观察其结构。将人羊膜上皮细胞种入支架培养7 d后,用免疫组化检测羊膜上皮细胞的增殖活性、NT3及BDNF的表达,扫描电子显微镜观察其超微结构。结果 支架中细胞去除完全,其主要结构为平行排列的管状结构。细胞外基质的主要成分弹性纤维和胶原纤维保持完好。羊膜上皮细胞在支架里有增殖活性,并呈现NT3、BDNF免疫反应阳性。扫描电镜显示,羊膜上皮细胞在支架中分布均匀,生长良好。结论 成功的制作了去细胞肌肉组织工程支架,其与人羊膜上皮细胞有良好的相容性。
【关键词】 去细胞肌肉;人羊膜上皮细胞;生物相容性
近年来组织工程研究的重要进展之一就是采用自体或异体移植物制作天然生物降解材料的组织工程支架。其中去细胞移植物与机体有良好的生物相容性。去细胞肌肉支架可作为生物工程支架支持神经细胞轴突再生。Mligiliche等〔1〕把去细胞肌肉移植入大鼠坐骨神经缺损处,4 w后发现有大量神经轴突长入去细胞肌肉支架中。由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限,去细胞肌肉支架要发挥更大的作用往往需要向支架中植入种子细胞〔2,3〕。研究表明羊膜上皮细胞可分泌多种神经因子〔4,5〕,促进神经元轴突的生长,是一种良好的治疗神经系统疾病的种子细胞。本研究利用化学去细胞的方法制成去细胞肌肉支架,并把羊膜上皮细胞种入去细胞肌肉支架内,探究两者的相容性,为开展组织工程治疗神经系统方面的疾病提供新的途径。
1 材料与方法
材料
实验动物 Wistar 大鼠由吉林大学白求恩医学院实验动物中心提供。
试剂 IMDM培养基及小牛血清由Hyclone 公司提供。5′溴尿嘧啶核苷(BrdU) 及BrdU 单克隆抗体购自Neomarker公司;神经营养素(NT)3,脑源性神经营养因子(BDNF)兔抗人多克隆抗体购自武汉博士德公司,SABC免疫组化试剂盒购自福州迈新生物公司。人羊膜上皮细胞株为本实验室保存。
方法
去细胞肌肉支架的制备 参考 Brown等〔6〕去细胞膀胱的制作方法制备去细胞肌肉支架,简述如下:取Wistar大鼠腹锯肌,放入蒸馏水中,在摇床中以37℃、50 r/min摇48 h后,转入3%的TritonX100溶液,摇床中37℃、50 r/min摇48 h。然后放入蒸馏水中,摇床37℃、50 r/min摇48 h。换成1% SDS溶液,摇床37℃,50 r/min摇48 h。PBS洗24 h。PBS中4℃保存备用。
支架形态结构的观察及成分鉴定 肉眼观察去细胞肌肉的形态。去细胞肌肉用4%多聚甲醛PBS固定1 h,5%蔗糖90 min,15%蔗糖90 min,30%蔗糖过夜以梯度脱水,OCT包埋,冷丙酮速冻,之后放入-70℃冰箱保存。恒冷箱切片机切片,HE 染色,观察其内部结构。此外对切片进行Van Gienson(VG)染色和 Weigert染色(VG+ET染色)检测支架的细胞外基质成分。
人羊膜上皮细胞的培养 人羊膜上皮细胞在DMEM培养液中(含10%胎牛血清,100 U/ml青霉素,100 mg/ml链霉素,200 μg/ml的谷氨酰胺),37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养,隔天换液,待单层培养细胞生长至80%汇合后,传代培养。
人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架相容性的鉴定
取生长良好的人羊膜上皮细胞,80%细胞接近融合,弃去培养液,胰蛋白酶消化,当胞体回缩,细胞间隙变宽时,用血清终止消化,反复轻吹瓶壁细胞,制成单细胞悬液于离心管中,1 000 r/min,离心3 min。用DMEM重悬细胞。用1 ml注射器吸入细胞悬液,以2×106/ml 密度注入去细胞肌肉支架中分装至24孔板中,在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养,隔天换液,培养1 w。掺入Brdu(终浓度为10 mg/L),继续培养1 d后,恒冷箱切片机切片(方法同前)。切片经PBS 洗后,3% H2O2灭活内源性过氧化物酶10 min,血清封闭20 min;一抗用BrdU(1∶1 000稀释)单克隆抗体,BDNF和NT3多克隆抗体(1∶100稀释)4℃孵育过夜,PBS 洗后,二抗37℃孵育30 min,PBS 洗后,SABC37℃孵育30 min,DAB显色。光镜下观察。
扫描电子显微镜鉴定羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架上的生长情况 取生长良好的人羊膜上皮细胞,80%细胞接近融合时,用上述方法消化下来后,把羊膜上皮细胞种植到去细胞肌肉支架中,放在24孔板中,在37℃、5 % CO2及饱和湿度条件下的细胞培养箱中培养7 d后,用2%戊二醛固定后,梯度乙醇脱水,CO2临界点干燥,镀膜,采用扫描电子显微镜观察并拍照。
2 结 果
支架的组织结构与成分 去细胞肌肉外观呈乳白色,半透明,质地柔软。从大体上看,肌肉去细胞前后整体大小与形状无显著变化。支架纵切面的HE染色观察可见骨骼肌细胞成分消失,而纤维网架结构保持完整,支架内主要为平行管道。VG+ET染色证明支架成分主要为胶原纤维和弹力纤维等细胞外基质成分,胶原纤维为红色波浪状结构,弹性纤维为蓝色丝状结构,见图1。
羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架的兼容性 见图2,HE染色显示人羊膜上皮细胞在支架中生长良好,分布均匀(图
图1 去细胞肌肉支架大体与组织切片染色
图2 去细胞肌肉支架的病理图片2A)。免疫组化染色显示,BrdU阳性细胞数目多,提示支架中的人羊膜上皮细胞有增殖能力(图2B)。抗NT3和BDNF染色显示,支架中的人羊膜上皮细胞含有NT3、BDNF阳性颗粒,呈棕褐色分布在细胞质中(图2C,2D)。JSM5600LV扫描电子显微镜显示,在支架内部分布有大量细胞,细胞在支架中分布比较均匀,生长状态良好(图2E)。
3 讨 论
理想的支架材料应与细胞外基质类似,与活体细胞有良好的生物相容性〔7,8〕。去细胞肌肉作为治疗神经损伤的生物工程支架材料有如下优势:(1)去细胞肌肉的细胞外基质成分对组织细胞的'迁移、黏附、生长代谢都有重要作用,研究表明再生的轴突可以很好的黏附在去细胞肌肉支架上〔9〕。(2)去细胞肌肉的排列结构与神经膜管类似,仅在直径上略大于神经膜管〔10〕,它们提供了轴突可生长穿过的足够空间〔9〕,该结构对于诱导神经轴突再生是十分重要的。 Fansa等比较了接种施万细胞的不同去细胞生物材料(肌肉,静脉,神经外膜)桥接缺损的外周神经的结果,发现缺乏神经膜管样结构的去细胞肌肉支架(静脉和神经外膜支架)中的再生轴突是无序和排列混乱的,而有神经膜管样结构的去细胞肌肉支架中的再生轴突是有序排列的〔11〕。这种轴突再生的有序性对神经损伤的轴突再生同样也是十分重要的。(3)去细胞肌肉引起的免疫排斥反应较小〔9,12〕。这些优势都说明去细胞肌肉可作为治疗神经损伤的理想的材料。本研究采用的制作去细胞肌肉的方法主要用来减少异种移植材料的免疫排斥反应。该方法能有效的去除脂膜和膜相关抗原以及可溶性蛋白,并能有效的保留细胞外基质成分的原始空间结构。肌细胞正常呈平行分布,其细胞外基质成分也是平行分布的,从支架纵切面的结果看支架的纤维成分也是平行排布的,VG+ET染色结果显示细胞外基质的主要成分胶原纤维和弹性纤维保持完好。这些结果进一步证实此方法可成功制备去细胞肌肉支架。
由于单独应用去细胞肌肉支架治疗神经系统疾病的效果有限〔13〕,去细胞肌肉的生物相容性也有待验证。本研究用人羊膜上皮细胞作为种子细胞种入去细胞肌肉支架以探讨其相容性。研究表明,羊膜上皮细胞中含有多种生物活性因子,包括黏蛋白、转移生长因子、前列腺素E、表皮生长因子样物质,IL1,IL8 等因子,另外,还可分泌BDNF和NT3等重要的神经营养因子〔4〕。其中层黏蛋白、BDNF和NT3等生物活性因子对神经损伤的治疗具有十分重要的作用。羊膜上皮细胞可作为一种较理想的种子细胞,与去细胞肌肉支架结合可能成为治疗神经系统疾病的一个理想的组织工程材料。本实验观察到人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中分布均匀,抗BrdU、BDNF及NT3免疫组化显示去细胞肌肉支架中羊膜上皮细胞有良好的增殖能力,并能表达BDNF和NT3,说明羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中保持了良好的生物学活性。以上结果一方面证明了本研究制作的去细胞肌肉支架有良好的生物相容性,另一方面为应用羊膜上皮细胞和去细胞肌肉支架结合治疗神经系统疾病提供了理论和实验基础。
总之 ,本研究成功制备了去细胞肌肉支架,并证实人羊膜上皮细胞在去细胞肌肉支架中能分泌重要的神经营养因子,人羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体为神经缺损再生提供了基底膜、神经营养因子等种种有利因素,构成了良好的神经再生微环境,有利于使神经缺损得到较好地修复,为进一步研究羊膜上皮细胞与去细胞肌肉支架桥接体治疗神经损伤奠定了一定的实验基础。
【参考文献】
1 Mligiliche N,Kitada M,Ide of detergentdenatured skeletal muscles provides effective conduits for extension of regenerating axons in the rat sciatic nerve〔J〕.Arch Histol Cytol,2001;64 (1):2936.
2 Fansa H,Keilhoff G,Forster G,et muscle with Schwanncell implantation:an alternative biologic nerve conduit〔J〕.J Reconstr Microsurg,1999;15(7):5317.
3 Gulati AK,Rai DR,Ali influence of cultured Schwann cells on regeneration through acellular basal lamina grafts〔J〕.Brain Res,1995;705(12):11824.
4 朱 梅,陈 东,盂晓婷,等.羊膜上皮细胞移植治疗帕金森病大鼠的实验研究〔J〕.中国老年学杂志,2006;26(2):2279.
5 Meng XT,Chen D,Dong ZY,et neural differentiation of neural stem cells and neurite growth by amniotic epithelial cells coculture〔J〕.Cell Biol Intern,2007;31:6918.
6 Brown AL,BrookAllred TT,Waddell JE,et acellular matrix as a substrate for studying in vitro bladder smooth muscleurothelial cell interactions〔J〕.Biomaterials,2005;26:52943.
7 Suh JK,Matthew of chitosanbased polysaccharide biomaterials in cartilage tissue engineering:A review〔J〕.Biomaterials,2000;21(24):258998.
8 Grande DA,Halberstadt C,Naughton G,et of matrix scaffolds for tissue engineering of articular cartilage grafts〔J〕.J Biomed Mater Res,1997;34(2):21120.
9 Fansa H,Schneider W,Wolf G,et responses after acellular muscle basal lamina allografting used as a matrix for tissue engineered nerve grafts〔J〕.Transplantation,2002;74(3):3817.
10 李培建,胥少汀.去细胞肌肉支架移植及神经生长因子对脊髓横断性损伤的修复作用〔J〕.中国脊柱脊髓杂志,2000;10(4):2203.
11 Fansa H,Keilhoff of different biogenic matrices seeded with cultured Schwann cells for bridging peripheral nerve defects〔J〕. Neurol Res,2004;26(2):16773.
12 Brown AL,Farhat W,Merguerian PA,et week assessment of bladder acellular matrix as a bladder augmentation material in a porcine model〔J〕.Biomaterials,2002;23:217990.
13 李培建,李兵仓,胥少汀.肌基膜管移植修复脊髓缺损的实验研究〔J〕.中华创伤杂志,2001;17(9):5258.
俗话说“常喝黄芪汤,防病保 健康 ”,黄芪在日常的 健康 养生 中如此常见,与它的作用多,效果好是密不可分的。黄芪含有多种微量元素,氨基酸,多糖等物质,对人体有着极大的好处。黄芪中的重要活性成分——黄芪甲苷具有血管药理活性,能诱导血管新生[1,2]。脐带血中含有丰富的干细胞,其中有一种干细胞被称为内皮祖细胞。内皮祖细胞是一种生成血管的干细胞,能参与损伤内皮修复和促进血管新生,因为脐带血中有这种神奇的干细胞,所以有临床医生曾尝试采用脐带血治疗糖尿病的重要并发症——糖尿病足,并取得了很好的治疗效果[3]。内皮祖细胞能够分泌血管生长因子和外泌体,外泌体中包含mRNA、微小RNA(miRNA) 和蛋白质等生物活性物质会增强内皮细胞的成管功能,从而参与血管新生[4]。也正是因为这一机制,脐带血来源的内皮祖细胞在心脑血管疾病、外周血管疾病、肿瘤血管形成及创伤愈合等方面均发挥着重要作用,并为缺血性疾病的研究治疗提供了新思路。 黄芪作为传统中药的代表能诱导血管新生,脐带血来源的内皮祖细胞作为尖端生物 科技 的代表也有类似的功能,两者会有什么关系呢? 一项最新研究将二者巧妙完美的结合在一起,带给人们惊喜的答案。研究选择了1名 健康 足月新生儿的脐带血10 mL, 扩增培养了其中的内皮祖细胞,并将获得的内皮祖细胞分为添加黄芪甲苷组和对照组,在特定条件下培养24 h【5】。结果显示添加黄芪甲苷组的EPC外泌体和对血管新生有重要作用的miRNA-126的含量均高于对照组。在黄芪甲苷的诱导下,使得EPC增加EPC外泌体的分泌, 提升EPC 的细胞活性,改善EPC 的增殖、黏附、迁移和成管等生物学功能。图1(左):培养第四天和第七天EPC形态 图2(右):形态,4A4B分别为黄芪甲苷组和对照组 此项成果不仅为深入研究黄芪甲苷作用于EPC介导的血管新生奠定基础,也预示着传统中医中药在先进的现代医学和生物学领域依然能够发挥巨大的作用。 黄芪甲苷具有抗炎、免疫调节、抗氧化、抗细胞凋亡、调节代谢、 抗纤维化、抑制肿瘤及促进血管新生等功能[6],其中促血管新生的作用尤为重要,可经多种途径参与受损血管的修复和血管新生。与此同时,干细胞与再生医学技术已成为解决临床疑难疾病最有前景的医疗手段,其对坏死组织和器官的替代修复和再生,体现出巨大的技术优势和应用价值。脐带血是干细胞的宝库,含有丰富的造血干细胞、间充质干细胞、内皮祖细胞、神经干细胞等,将脐带血来源干细胞的研究应用与我国传统中医药有机结合,无疑将发挥交叉学科研究的优势,将深化对中医学的认知,有望成为中医药走向现代化的又一新的研究方向。 【1】王玲玲, 孙金玉,林真丹,等. 高效液相色谱多检测器联用并结合光谱、质谱技术对不同黄芪样品中黄芪甲苷伴生组分的研究[ J] . 分子科学学报, 2017 , 33 ( 6 ) : 447 .454 . D0I: 10 .13563 / j. cnki. jmolsci. 2017 . 06 . 002 . 【2】Cheng sY, Zhang xx, Feng O, et al. Astragaloside Ⅳ exerts an. giogenesis and cardioprotection after myocardial infarction via reg. ulating PTEN / PI3 K / Akt signaling pathway[ J] . Life sci, 2019 , 227 : 82 .93 . D0I: 10 . 1016 / j. lfs. 2019 . 04 . 040 . 【3】郭君其,,罗芳等.中华细胞与干细胞杂志(电子版) 2012年11月第2卷第4期:289-290 【4】Li xC, Chen CY, wei LM, et al. Exosomes derived from endothelial progenitor cells attenuate vascular repair and accelerate reendothelialization by enhancing endothelial function [ J ] . Cytotherapy, 2016 , 18( 2 ) : 253 .262 . D0I: 10 . 1016 / j. jcyt. 2015 . 11 . 009 . 【5】熊武, 孙安梦, 皇毅, 等. 内皮祖细胞外泌体中与血管生成相关的 miRNAs 生物信息学分析[ J] . 中国医师杂志, 2019 , 21(4 ) : 499 .502 . D0I: 10 . 3760 / cma. j. issn. 1008 .1372 . 2019 . 04 .005 . 【6】Liang C, Ni Cx, shi xL, et al. Astragaloside Ⅳ regulates the HIF / VECF / Notch signaling pathway through to angiogenesis after ischemic stroke [ J ] . Restor Neurol Neurosci, 2020 , 38 (3 ) : 271 .282 . D0I: 10 . 3233 / .
帕金森病是一个锥体外系疾病,主要病变是黑质,蓝斑及迷走神经背核等处色素细胞变性坏死,多巴胺递质生成障碍,导致多巴胺和胆碱能系统不平衡,出现了缓慢进展的震颤,少动,肌强直和姿势步态异常。目前发现,帕金森病患者在临床出现症状之后到最终卧床,大约需要17~20年左右的时间,而研究发现,在帕金森病临床症状出现前20年,在上述部位的多巴胺能神经元就已经开始出现变性减少了,在此期间主要表现为帕金森病的非运动症状,嗅觉减退,便秘,快速眼动期睡眠障碍等等,这样算来一个帕金森病患者在非运动症状出现之后,应该是约有40年左右的时间到达晚期。
帕金森病是一种慢性进行性加重的疾病。与患者治疗的依从性是有非常大的关系的。能多少年到晚期是因人而异的,很多患者得病10年20年也能够保持非常高的生活质量,而有些患者患病以后每天焦虑抑郁,也不按照医生的建议服药,可能3到5年就进入晚期了。
帕金森病的患者通常会出现运动迟缓、肌肉强直、静止性震颤、行走不稳的临床表现,也会出现一些非运动症状。如果患者能够按时、科学的服用药物,加强体育锻炼,保持愉快的心情,定期门诊随诊,可以在很长时间内保持高质量的生活的。但是,如果患病以后就怨天尤人,自己非常的消沉,疾病进展是非常的快的,自己一定要有信心。线上问答内容仅为参考,如有医疗需求,请务必到正规医疗机构就诊
中华细胞与干细胞杂志是3核心期刊。所以是单核
帕金森病的危害主要包括以下两个方面: 1 .对病人本身的伤害:病人由于诸如运动迟缓和肌肉强直等症状而丧失了工作能力。
赵廷宝脊髓修复科主任兼干细胞生物治疗中心主任、主任医师、教授、神经解剖学专业硕士、骨缺损与骨缺损修复专业博士、脊髓损伤与修复专业博士后。国际脊髓学会会员,中国残疾人康复协会脊髓损伤康复专业委员会委员,中国残疾人康复协会肢体残疾康复专业委员会委员,中国老年学学会骨质疏松专业委员会委员,山东省康复学会脊柱脊髓损伤专业委员会副主任委员,《中国矫形外科杂志》编委,全国三项康复工作先进个人。擅长运用干细胞进行脊髓损伤修复、骨缺损修复和脊柱外科疾病的治疗。刘沿学 干细胞治疗中心专家、济南军区总医院副主任医师、中医药、针灸、康复治疗专家、黑龙江中医药大学临床医学专业 。擅长应用干细胞技术配合传统中医药治疗多种疑难病症,尤其对脑瘫、尿崩症进行干细胞治疗后针对中医药辨证论治、针灸、康复训练疗效较为突出,另外对中风后遗症、肝硬化腹水、肾病综合征、类风湿、强制性脊柱炎、溃疡性结肠炎、脑积水等疾病的治疗也有显著的疗效。学术成果:毕业于黑龙江中医药大学临床医学系,毕业后留校从事临床、教学、科研工作,先后两次到北京中日友好医院、中国中医科学院进修。从事神经内科、中医中药、针灸、康复训练专业十几年,近几年对干细胞治疗后的患者采用中医药辨证论治、针灸、康复训练治疗取得了显著的疗效,积累了丰富的经验,其独创的“整体观念、辨证论治”是干细胞疗法的绝佳辅助治疗方式。 王医师从医30余年,擅长于神经系统、消化系统、肿瘤、周围血管病等诊治,近10年来致力于将干细胞技术科研成果转化为临床的研究与应用。对应用干细胞技术治疗脑瘫、脊髓损伤、老年痴呆、自身免疫性疾病、周围血管病等疑难病症积累了丰富的经验。王俊 干细胞中心专家王俊济南军区总医院副主任医师毕业于山东医学院临床医疗系 王医师从医30余年,擅长于神经系统、消化系统、肿瘤、周围血管病等诊治,近10年来致力于将干细胞技术科研成果转化为临床的研究与应用。对应用干细胞技术治疗脑瘫、脊髓损伤、老年痴呆、自身免疫性疾病、周围血管病等疑难病症积累了丰富的经验。在结合患者具体病情,采用干细胞技术并结合常规治疗方式、康复手段等,制定最适合的专项治疗方案及最佳治疗时机方面,有独到的个人造诣。曾在各种专业刊物上发表论文10余篇。患者口碑王医师的高风亮节以及先进的技术给患者们留下了深刻的印象,其执着于医学研究的精神,其视病人如家人的态度让人动容,经过王医师治疗的患者众多,患者对其满意度极高,获得了患者及其家属的一致认可。 张云昌 医学硕士、济南军区总医院主任医师、第二军医大学教授。能够熟练诊治肝硬化等各种疾病,独立开展的干细胞治疗肝硬化、脊髓损伤等达到国内先进水平。张云昌 主任医师医学硕士济南军区总医院主任医师山东省骨质疏松专业委员会副主任委员第二军医大学教授从事骨科临床40余年,临床经验丰富。能够熟练诊治骨科、肝硬化等各种疾病,独立开展的异体胎骨移植治疗小儿四肢骨缺损技术和干细胞治疗肝硬化等达到国内先进水平。主编专着2部,参编3部,发表论文30余篇,荣立三等功2次,曾被济南军区后勤部表彰为军地两个文明建设先进个人。 提起自己的职业,张云昌如同打开了话匣子,侃侃而谈。看得出,他是多么热爱自己的这份工作。他说自己从小就喜欢医学,小时候的梦想就是当一名医生,曾经的梦想变为现实了。他说他一定要做一名好医生,通过自己的努力让更多的患者恢复健康。他说作为一名医生,一定要做到对患者负责,歌德说过,责任就是对自己要做的事情有一种爱。他强调说,做任何事情都要有责任感。有责任才会有前进的动力。他语重心长的说道,对待患者应该做到像对待自己的家人一样,用心去面对。每一位患者都需要你用心交流,有时候患者会因为你的几句话,改变自己对疾病的态度。所以你真心对待患者是非常重要的。 张主任对待患者就像对待自己的家人一样和蔼可亲,给人一种平易近人的感觉。和他在一起你可以说你想说的任何事,他都会耐心的聆听,然后给你提建议,他对患者病情的专注,让每一个在场的人心生感动,他那种敬业的精神,更是让周围的人感到了自己的渺小。说到这里不得不提到这个实例:09年患者徐某,因肝硬化,给自己和家人带来了痛苦。随后经过张云昌医生的悉心治疗,患者徐某肝硬化大有改善,精神也好多了,不再需要家人的搀扶。在徐某出院的那一天,他说是济南军区总医院干细胞治疗中心的专家及其医疗人员给了他新的希望,让他重新站起来能够自行走路。其中以主治医生张云昌主任为代表,没有张主任等医疗人员的悉心治疗和照顾就没有现在自主行走的我,是他们给了我新生,让我对生活又有了信心。目前,在济南军区总医院干细胞治疗中心专家张云昌主任的带领下,已经成功治愈了数千例患有脊髓损伤、脑瘫、脑外伤、肝硬化等疾病的患者,给患者带来了新的曙光。 张晓君:干细胞治疗中心副主任,医学学士学位,国内知名中风后遗症、脊髓损伤专家,拥有20多年的临床经验,发表的论文曾被美国医学网站转载。干细胞治疗中心副主任医学学士学位拥有20多年的临床经验,发表的论文曾被美国医学网站转载经历:毕业于第四军医大学军事医学系,从骨科临床工作二十余年,2004年与中国军事医学科学院合作,开始从事干细胞治疗技术向临床治疗转化的工作。并取得了令人鼓舞的治疗结果,特别应用干细胞治疗,脊髓损伤、脑瘫、中风后遗症、脑损伤、自身免疫性疾病等疑难疾病,积累了丰富的临床经验,是干细胞临床应用研究领域著名专家,现任济南军区生物技术专业委员会常务委员兼秘书,发表医学科技论文4篇,医学论著2部,获山东省科技进步二等奖1项。 在采访中,张医师非常热情。他说,作为一个医师,医德是最重要的。做一个好医生,不仅要有专业的技术,还要具备良好的品德。来院的患者几乎都是求过多家医院遭受过挫折的人,所以,对我来说,责任真的很大。既然患者找到我,信任我,我就要像对待自己亲人一样尽我最大的努力治好他们。患者就像孩子一样,需要我的关怀。值得我欣慰的是,患者康复后会经常来医院和我聊聊心事。我很高兴,我已经成为他们的朋友。在采访结束后,我们参观了他的房间,挂满了和患者合影留念的照片,真的很温馨。在病房中,我们看到张医师的病号毕某,简单的和她谈了一会,她说,张医师很亲切,我得的是中风后遗症的偏瘫,在本地治疗了两家医院都不见起效,经朋友介绍来到这里进行干细胞治疗治疗的。刚来医院的时候,我很紧张,又很期待,见到第一个医师就是张医师,他先是鼓励我,让我有信心,说这病有把握治好,他的话带给我很大力量,我坚信自己一定会好的。在治疗过程中,他总是很照顾我,每做完一次干细胞治疗,他都会问我痛不痛,并叮嘱护士认真安排我的饮食。我非常感激这位医师,是他带给我第二次生命。中华干细胞网依托国内在干细胞领域最具实力的中国人民解放军济南军区总医院为专业技术指导与合作。济南军区总医院干细胞治疗中心成立以来,在科研和临床应用领域取得了丰硕成果,干细胞技术治疗水平走在世界前列,得到业界和患者一致认可,是国内少数拥有卫生部门正式批准资质的干细胞治疗机构之一。中国医药生物技术协会生物治疗中心中国人民解放军计划生育优生优育中心中国人民解放军肝硬化诊治中心国家食品药品监督管理局 国家药物临床试验机构中国人民解放军临床药理基地中国人民解放军肾移植与透析治疗中心中国人民解放军总后勤部 三级甲等医院中国人民解放军神经内科中心中国人民解放军创伤骨科中心泰山医学院 临床医学研究生培养基地
帕金森病是一种常见的神经功能障碍疾病,主要影响中老年人,多在60岁以后发病。其症状表现为静止时手、头或嘴不自主地震颤,肌肉僵直、运动缓慢以及姿势平衡障碍等,导致生活不能自理。全世界约有500万患者正在受着帕金森病的困扰,近几年,帕金森患者也趋于年轻化,“青少年型帕金森病”患者占据总患者人数的10%左右。图片来自视觉中国在历史的长河里,有许多名人饱受着帕金森病的痛苦,例如曾被誉为这个世界上最伟大拳击手的阿里,著名的数学家陈景润,美国电影演员凯瑟琳·赫本等。帕金森的患者不分国界,不分性别,严重影响了人们的生活和健康。临床现状:尚缺乏根本治疗的方法目前,对于帕金森病的治疗手段主要有药物治疗、手术治疗和细胞移植治疗等。但是传统的药物治疗和外科手术治疗只能缓解改善部分临床症状,不能从根本上治疗帕金森病,并不能阻止或逆转帕金森病的病理进展。左旋多巴和多巴胺激动剂是多年来的主要治疗手段,但这些治疗可能带来运动障碍等副作用或者药效会渐渐消失。虽然,脑深层刺激至苍白球或丘脑底核可以缓解症状,但这种方法不能修复大脑,并且还会带来副作用,如感染或刺激衰竭等。因而,临床急迫需要其他的治疗手段。新趋势:干细胞是根本性治疗帕金森的希望干细胞技术被认为具有更为持久治疗的可能性,这种方法主要是通过植入新的、能够生成多巴胺的细胞来替代退化的神经元,是根本性治疗帕金森的新希望。从1979年开始,人类首次用细胞替代疗法治疗帕金森病[2],从此开启了干细胞治疗帕金森病的新纪元,越来越多的研究者将治疗帕金森病的目光转向干细胞疗法。图片来自视觉中国目前,应用于帕金森病临床治疗研究的干细胞主要有神经干细胞、胚胎干细胞、间充质干细胞和诱导多能干细胞等。研究表明,不同类型不同来源的干细胞在帕金森病治疗中均能够发挥神经再生与修复的作用。干细胞移植治疗帕金森病主要作用机制是利用其分泌神经营养因子、免疫调节等发挥神经保护功能,促进损伤的多巴胺能神经元修复,或者将其诱导分化为多巴胺能神经元替代体内损伤的多巴胺能神经元,发挥细胞替代作用[1]。临床试验:多种干细胞疗法显示临床应用潜力神经干细胞是一类未分化的细胞,具有自我更新和分化的潜能。目前,神经干细胞移植治疗帕金森病在中国、美国、澳大利亚多处于Ⅰ/Ⅱ期临床试验阶段。2013年,我国学者在纳入30例帕金森病患者的临床试验中,将制作的神经干细胞混悬液植入受试者体内,移植前后分别对帕金森病患者进行评分。结果表明神经干细胞在体外进行了稳定的扩增,并且具有分化为星形胶质细胞、神经元和少突胶质细胞的能力。这项临床研究也让人们看到,人类神经干细胞通过体外扩增后移植治疗帕金森病行之有效[3]。胚胎干细胞具有全能性,可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力,是一种高度未分化的细胞。胚胎干细胞移植治疗帕金森病的临床试验尚处于临床Ⅰ期在研阶段。在我国,郑州大学第一附属医院的临床研究项目计划将400万个胚胎干细胞来源的神经前体细胞移植到帕金森病患者脑内,这也是我国首个使用胚胎干细胞的临床试验,也是全球首个使用受精胚胎的胚胎干细胞治疗帕金森病的临床试验[4]。2017年4月,我国通过卫计委备案的首个干细胞治疗帕金森的临床研究项目——《人胚胎干细胞来源的神经前体细胞治疗帕金森病》正式启动,这个项目受到了国际的高度关注。间充质干细胞也被广泛应用到了帕金森病的临床研究中。根据文献报道,解放军第二零八医院神经介入科开展的临床研究纳入了26例帕金森病患者,经导管将自体骨髓间充质干细胞悬液移植入大脑后动脉及小脑上动脉,在移植前后进行统一帕金森病评分量表评分,观察其实验室指标、临床症状的变化及不良反应情况。结果发现,移植后疾病评分明显下降,对肝肾功能无不良影响,也无发热等不良反应。这项临床研究表明,自体间充质干细胞移植治疗帕金森病可明显改善帕患者的日常活动和运动功能,无副作用,安全可靠[5]。国内有学者还开展了围产期间充质干细胞治疗帕金森的研究。2015年发表的临床研究共纳入40例患者,20例实验组为鞘内注射围产期间充质干细胞,20例对照组为口服左旋多巴。采用帕金森病统一评分量表对患者治疗前及治疗后1个月、3个月、6个月进行量化评分。结果显示实验组20例患者临床症状缓解程度较对照组明显,鞘内注射围产期间充质干细胞治疗帕金森病的临床疗效优于单纯口服左旋多巴片治疗帕金森病[6]。再来看看诱导多能干细胞治疗帕金森的进展。诱导多能干细胞是体细胞经重编程后转化成的与胚胎干细胞类似的多能干细胞。2018年10月,日本京都大学的团队将240万个诱导多能干细胞来源的前体细胞移植入一名帕金森病患者脑内,进行了全球首例诱导多能干细胞治疗帕金森病的临床试验,手术一个月内未发生脑出血等不良反应,随后继续观察6个月,若无并发症出现将再次植入240万个前体细胞。此项临床试验共选入了7名帕金森病患者,首个手术观察期为两年,安全性与有效性确定后将实施第二例临床试验[7]。结语随着干细胞移植技术的迅猛发展,干细胞治疗帕金森病已经取得了一系列的突破性成果。相信随着科学研究与医疗技术的不断发展与进步,干细胞移植治疗帕金森病不仅限于改善症状,而是有可能真正的阻止疾病的发展,为帕金森病患者带来希望。正如2018年《干细胞与发育》杂志上的帕金森特刊表达的观点[8],“帕金森最具前景的治疗途径是使用干细胞疗法来替换疾病发生过程中丢失的多巴胺神经元”。参考文献:[1]孙守家. GDNF基因修饰人脂肪间充质干细胞移植治疗帕金森病小鼠模型的研究[D].[2]Perlow M , Freed W , Hoffer B , et al. Brain grafts reduce motor abnormalities produced by destruction of nigrostriatal dopamine system[J]. Science, 1979, 204(4393):643-647. [3]张晓英. Efficacy and safety of neural stem cell transplantation for the treatment of Parkinson’s disease%神经干细胞移植治疗帕金森病的有效性与安全性[J]. 中国组织工程研究, 2013, 000(027):[4]Cyranoski D . Trials of embryonic stem cells to launch in China[J]. nature, 2017, 546(7656):[5]王旭, 张志彬, 贾芙蓉, et al. 自体骨髓间充质干细胞移植治疗帕金森病的疗效[J]. 中国老年学杂志, 2014, 034(001):[6]赵堂亮, 吴正敏, 王萍, et al. 脐带间充质干细胞移植对帕金森病的临床疗效观察[J]. 中华细胞与干细胞杂志(电子版), 2015(4期):[7]吕颖, 白琳, 秦川. 干细胞治疗帕金森病的研究进展%Research progress in stem cell therapy for Parkinson' s disease[J]. 中国比较医学杂志, 2019(8).[8] Translational Research on Stem Cells for Parkinson's Disease
帕金森病最早由英国医生詹姆斯·帕金森(James Parkinson)报道,为了纪念他,欧洲帕金森联合会(EPDA)在1997年将他的生日 4 月11日定为“世界帕金森病日”,而今年,正值新冠肺炎疫情期间,2020年4月11日注定是个不平凡的帕金森病日。让我们先来了解一下帕金森病。帕金森病是老年患者中常见的慢性神经退行性疾病。提到帕金森病,最让人印象深刻的就是一个“抖”字,事实上帕金森患者除了手抖、脚抖之外还有肢体僵硬,行走不稳,转身困难,容易跌倒,甚至在床上翻身都困难。因此,帕金森病的患者都需要长期的用药和护理。此外,目前新冠肺炎的感染人数虽然在国内得到遏制,但全球的感染总数正爆发性增长,广东省内境外输入性病例及输入相关病例也有增长,帕金森病患者更应减少外出,不要前往人群聚集的地方,以降低感染几率。特别是新型冠状病毒对人群普遍易感,根据新冠肺炎的最新流调显示:患有慢性疾病的老年男性患者,更容易感染新冠病毒,且预后更差、死亡率更高,因此帕金森病患者如果感染新冠病毒的话,危害比普通人要大的多。
绍一下帕金森的危害。 1、常见的帕金森的危害是身体运动机能的逐渐丧失:帕金森患者症状一般先从单侧发病,然后逐渐波及到对侧肢体,药物治疗的效果也逐渐降低,副作用越来越明显。到中晚期会影响到吞咽发声,晚上翻身困难,失眠等。严重的患者到晚期会因为肌肉挛缩、关节强直而卧床。 2、心灵闭锁,远离社会是最常见的帕金森的危害。帕金森患者由于肢体的震颤、行动的不便,怕同事或朋友见笑,不自觉将自己封闭起来,远离了原先熟悉的生活、工作圈。终日待在家中。这样,疾病在进展,症状在加重,心情也随之变得异常不好,很多患者存在不同程度的抑郁、焦虑症状。 3、家庭负担逐渐加重:随着帕金森病人病情的加重,家庭将会面临越来越沉重的人力和经济负担,病人从开始的偶尔需要人照顾逐步发展到需要一个甚至两个专门的人来照顾病人的基本生活。通过上面的介绍,我想大家一定了解帕金森的危害了吧。既然了解了这些危害,那么大家就一定要做好帕金森的预防工作,在出现类似帕金森的症状的时候,一定要及时的检查,如果是帕金森的话,及时的治疗患者可以减轻很多痛苦,也让家庭的负担小了很多。
俗话说“常喝黄芪汤,防病保 健康 ”,黄芪在日常的 健康 养生 中如此常见,与它的作用多,效果好是密不可分的。黄芪含有多种微量元素,氨基酸,多糖等物质,对人体有着极大的好处。黄芪中的重要活性成分——黄芪甲苷具有血管药理活性,能诱导血管新生[1,2]。脐带血中含有丰富的干细胞,其中有一种干细胞被称为内皮祖细胞。内皮祖细胞是一种生成血管的干细胞,能参与损伤内皮修复和促进血管新生,因为脐带血中有这种神奇的干细胞,所以有临床医生曾尝试采用脐带血治疗糖尿病的重要并发症——糖尿病足,并取得了很好的治疗效果[3]。内皮祖细胞能够分泌血管生长因子和外泌体,外泌体中包含mRNA、微小RNA(miRNA) 和蛋白质等生物活性物质会增强内皮细胞的成管功能,从而参与血管新生[4]。也正是因为这一机制,脐带血来源的内皮祖细胞在心脑血管疾病、外周血管疾病、肿瘤血管形成及创伤愈合等方面均发挥着重要作用,并为缺血性疾病的研究治疗提供了新思路。 黄芪作为传统中药的代表能诱导血管新生,脐带血来源的内皮祖细胞作为尖端生物 科技 的代表也有类似的功能,两者会有什么关系呢? 一项最新研究将二者巧妙完美的结合在一起,带给人们惊喜的答案。研究选择了1名 健康 足月新生儿的脐带血10 mL, 扩增培养了其中的内皮祖细胞,并将获得的内皮祖细胞分为添加黄芪甲苷组和对照组,在特定条件下培养24 h【5】。结果显示添加黄芪甲苷组的EPC外泌体和对血管新生有重要作用的miRNA-126的含量均高于对照组。在黄芪甲苷的诱导下,使得EPC增加EPC外泌体的分泌, 提升EPC 的细胞活性,改善EPC 的增殖、黏附、迁移和成管等生物学功能。图1(左):培养第四天和第七天EPC形态 图2(右):形态,4A4B分别为黄芪甲苷组和对照组 此项成果不仅为深入研究黄芪甲苷作用于EPC介导的血管新生奠定基础,也预示着传统中医中药在先进的现代医学和生物学领域依然能够发挥巨大的作用。 黄芪甲苷具有抗炎、免疫调节、抗氧化、抗细胞凋亡、调节代谢、 抗纤维化、抑制肿瘤及促进血管新生等功能[6],其中促血管新生的作用尤为重要,可经多种途径参与受损血管的修复和血管新生。与此同时,干细胞与再生医学技术已成为解决临床疑难疾病最有前景的医疗手段,其对坏死组织和器官的替代修复和再生,体现出巨大的技术优势和应用价值。脐带血是干细胞的宝库,含有丰富的造血干细胞、间充质干细胞、内皮祖细胞、神经干细胞等,将脐带血来源干细胞的研究应用与我国传统中医药有机结合,无疑将发挥交叉学科研究的优势,将深化对中医学的认知,有望成为中医药走向现代化的又一新的研究方向。 【1】王玲玲, 孙金玉,林真丹,等. 高效液相色谱多检测器联用并结合光谱、质谱技术对不同黄芪样品中黄芪甲苷伴生组分的研究[ J] . 分子科学学报, 2017 , 33 ( 6 ) : 447 .454 . D0I: 10 .13563 / j. cnki. jmolsci. 2017 . 06 . 002 . 【2】Cheng sY, Zhang xx, Feng O, et al. Astragaloside Ⅳ exerts an. giogenesis and cardioprotection after myocardial infarction via reg. ulating PTEN / PI3 K / Akt signaling pathway[ J] . Life sci, 2019 , 227 : 82 .93 . D0I: 10 . 1016 / j. lfs. 2019 . 04 . 040 . 【3】郭君其,,罗芳等.中华细胞与干细胞杂志(电子版) 2012年11月第2卷第4期:289-290 【4】Li xC, Chen CY, wei LM, et al. Exosomes derived from endothelial progenitor cells attenuate vascular repair and accelerate reendothelialization by enhancing endothelial function [ J ] . Cytotherapy, 2016 , 18( 2 ) : 253 .262 . D0I: 10 . 1016 / j. jcyt. 2015 . 11 . 009 . 【5】熊武, 孙安梦, 皇毅, 等. 内皮祖细胞外泌体中与血管生成相关的 miRNAs 生物信息学分析[ J] . 中国医师杂志, 2019 , 21(4 ) : 499 .502 . D0I: 10 . 3760 / cma. j. issn. 1008 .1372 . 2019 . 04 .005 . 【6】Liang C, Ni Cx, shi xL, et al. Astragaloside Ⅳ regulates the HIF / VECF / Notch signaling pathway through to angiogenesis after ischemic stroke [ J ] . Restor Neurol Neurosci, 2020 , 38 (3 ) : 271 .282 . D0I: 10 . 3233 / .
帕金森病是一个锥体外系疾病,主要病变是黑质,蓝斑及迷走神经背核等处色素细胞变性坏死,多巴胺递质生成障碍,导致多巴胺和胆碱能系统不平衡,出现了缓慢进展的震颤,少动,肌强直和姿势步态异常。目前发现,帕金森病患者在临床出现症状之后到最终卧床,大约需要17~20年左右的时间,而研究发现,在帕金森病临床症状出现前20年,在上述部位的多巴胺能神经元就已经开始出现变性减少了,在此期间主要表现为帕金森病的非运动症状,嗅觉减退,便秘,快速眼动期睡眠障碍等等,这样算来一个帕金森病患者在非运动症状出现之后,应该是约有40年左右的时间到达晚期。
帕金森不能痊愈的原因主要在于:第一,该疾病是一种神经系统退行性病变的疾病,是由于随着年龄增长,机体内的神经元递质会发生变化,出现数量减少,功能异常,从而导致患者出现手脚静止性震颤,拇指和食指呈搓丸样动作、肌肉强直、系鞋带或者解纽扣等动作迟缓、走路跌跌撞撞成慌张步态或者向前冲步态等一系列症状。对于这些症状,只能控制或者改善,但不能治愈,因为这种脑神经的损伤是不可逆。第二,帕金森病还是由于基因遗传所致,基因突变问题目前基本上也是改变不了。