细胞生物学与医学的关系综述.doc

中 国 医 药 指 南 2011 年 3 月第 9 卷 第 9 期 文献综述 197细胞生物学与医学的关系综述魏红娟 任尚申 于红霞 （大庆油田总医院儿科，黑龙江 大庆 163453）【摘要】医学是以人体为对象研究人体生老病死的机制，研究疾病的发生、发展以及转归的规律，从而对疾病进行诊断、治疗和预防，以达到增强人体健康。它是综合的学科，必须吸收或利用其他各种学科的知识和技术服务，使之不断提高和发展。而细胞生物学是研究生命活动基本规律的学科，细胞生物学研究的各项成果、课题当然与医学的理论和实践密切相关。【关键词】细胞生物学；医学；发展；关系中图分类号：R329.2+8 文献标识码：A 文章编号：1671-8194（2011）09-0197-031 细胞生物学与医学有着密切的关系如2003年的危害全球的疾病：严重急性呼吸综合征（severe acute respiratory syndrome，SARS）又称传染性非典型肺炎。该病是由一种人类从未发现过的新型冠状病毒所导致的严重危害公共卫生安全的疾病。WHO已将该病原体命名为SARS冠状病毒（SARS Coronavirus SARS-CoV）。该病突出特点是来势凶猛，可爆发流行，传染性强，病死率较高的非典型肺炎。SARS病毒是有包膜的正链RNA病毒，主要侵害人的肺部细胞，使人发生呼吸困难而死亡。S蛋白是SARS冠状病毒的主要膜蛋白，通过与宿主细胞上的受体结合介导病毒的侵入，被认为与病毒侵犯宿主免疫系统有关病毒感染引起的免疫反应中，释放大量的细胞/趋化因子，一方面这些因子可以参与抗病毒的反应，另一方面也能造成细胞的损伤和组织功能障碍1,2。总结病毒的结构，简单来说由蛋白质组成的外壳和核酸组成的核心构成，病毒只能寄生在活细胞里，靠自己的遗传物质中贮存的遗传信息，利用细胞内的物质，制造新的病毒，病毒一旦离开活细胞，就不再表现生命现象。这就是病毒的生活和繁殖3。再如艾滋病（acquired unodefciency syndrome，AIDS）是由人类免疫缺陷病毒（human mmunodeficiency virus，HIV）感染人体免疫力系统的淋巴细胞所致，主要侵犯CD4+T 细胞，淋巴细胞被大量的破坏，艾滋病病毒以核糖核酸（RNA）为其遗传方式，而人类细胞是以脱氧核糖核酸（DNA）为遗传方式。艾滋病病毒侵入人体后，在一种逆转录酶的作用下，它可以融合于人体细胞的染色体DNA中，并进行复制，分裂繁殖，也可以按它自己特有的遗传方式来复制，最终导致细胞的死亡。还可以在受其感染的细胞体内长期潜伏，暂时不发病。它能引起终身感染，随时可以在受感染的人身上引起疾病4,5。导致人体免疫力降低，发生各种难以治愈的感染和恶性肿瘤，最终患者大多死亡。非典型肺炎和艾滋病的发病是因为它们的原体进入人体细胞而造成的。说明了人体的某些特定细胞的受损，会影响人的生命活动。可见，人体的稳态的维持离不开细胞。构成生命系统的结构具有层次性、复杂性和多样性。从最小的细胞开始，到最大的系统生物圈，尽管生命系统复杂多样，大小不同，但它们层层相依，紧密联系，都离不开细胞这一最基本的生命系统 。2 细胞生物学推动医学的发展细胞生物学能有效的解决当今重大疑难疾病治疗的世界性难题。如癌症是严重危害人类健康的疾病，对癌症的防治是目前医学科学提出的非常重要的课题。端粒是真核生物染色体末端的必需结构，具有保护染色体维持基因组稳定的作用。端粒酶是一种有逆转录酶活性的核糖核蛋白酶复合体，可以自身RNA为模板合成端粒DNA6。端粒及端粒酶的组成结构和功能及其与细胞衰老、永生的关系一直是衰老相关疾病和肿瘤防治研究的热点。大多数恶性肿瘤细胞中具有端粒酶活性，提示端粒酶的活化是以上各变化过程中的一个重要事件。端粒酶已被视为广谱的恶性肿瘤标志物之一，端粒酶抑制剂在癌症治疗中已显示出良好前景7-9。细胞生物学的科学已经在医学发展中起到的发展作用。如著名法国生物化学家路易斯德（Louis Pasteur，18221895）首先对葡萄酒进行了深入、系统的科学研究，第一次分离出了酵母菌，并且发明了巴氏消毒法。他发现当温度升高到62达30min，或瞬间加热到更高的温度不到1min，就可以杀死细菌。当巴斯德证明了微生物存在于空气中，而不是自发产生时，他意识到自己不仅发现了发酵和腐烂的原因，而且也发现了一种新原因。牛奶中含有引起结核和伤寒的微生物，巴斯德发现如果牛奶被加热到一定的温度并持续一定时间，其中的微生物就会全被杀死。这个过程被称为“巴氏消毒法”，在今天这种方法仍然被用于牛奶的消毒和食物罐装前的处理。在巴氏消毒法之前许多外科患者因感染而死亡，但在巴氏消毒法发现之后因感染而死亡的患者明显减少。再如青霉素的发现者英国细菌学家亚历山大弗莱明，1928年，弗莱明在检查培养皿时发现，在培养皿中的葡萄球菌由于被污染而长了一大团霉，而且霉团周围的葡萄球菌被杀死了，只有在离霉团较远的地方才有葡萄球菌生长。他把这种霉团接种到无菌的琼脂培养基和肉汤培养基上，结果发现在肉汤里，这种霉菌生长很快，形成一个又一个白中透绿和暗绿色的霉团。通过鉴定，弗莱明知道了这种霉菌属于青霉菌的一种，于是，他把经过过滤所得的含有这种霉菌分泌物的液体叫做“青霉素”。接着弗莱明又把这种霉菌接种到各种细菌的培养皿中，发现葡萄球菌、链球菌和白喉杆菌等都能被它抑制。这极大地鼓舞了正急于找到一种治疗化脓性感染药物的弗莱明。经过一系列试验和研究，弗莱明认为青霉素可能成为一种可以全身应用的抗菌药物10,11。二战期间，青霉素的研制和生产转移到了美国，霉素的大量生产，拯救了千百万伤病员，成为第二次世界大战中与原子弹、雷达并列的三大发明之一。3 医学要到细胞生物学中寻找。现代医学的每一项重大成就，其直接根源常常是来自于对某个问题的生物学上的认识的深化。以肿瘤的发生与发展为例，早年的研究集中在比较正常细胞与癌细胞在结构与功能上的区别，取得了不少有价值的资料，但还不能从本质上说明肿瘤发生与发展的机制。随着近代细胞生物学的进展，当前在肿瘤研究中有3个重要领域：一是研究癌基因与抑癌基因和肿瘤发生与发展的关系；二是研究肿瘤细胞中跨膜信号转导系统和胞内信号转导途径的特点，以期找到逆转细胞癌变的新途径；三是从细胞增殖、分化与凋亡三者的关系来研究肿瘤的发生与发展。细胞的增殖是通过细胞周期来实现的，所以研究细胞增殖的基本规律及细胞周期的调控机制是研究细胞癌变发生及控制的重要途径。从某种意义上来说，肿瘤是细胞的无限增殖及分化障碍的结果。如能了解细胞增殖、分化与凋亡的分子机制，就能设计新的肿瘤治疗方案抑制增殖，促进分化与加速凋亡，可望大大提高肿瘤的治疗效果12,13。又如细胞工程（cell engineering）是指在细胞水平上进行遗传操作（如细胞融合、核质移植、染色体或基因移植等），按照人们的意愿改造细胞的某些生物特性，从而造福于人类。其中“转染色体工程”将是“基因工程”之后的又一次生物技术革命。“转染色体工程”是对基因群体进行设计和工程改造的一种综合性技术。人体有34万个基因，特定的基因控制特定的生命活动的某一环节。基因组序列在细胞内的载体是染色体。如果将染色体片段进行重新组合，构成新的染色体，就称为“人工染色体”。如果将这种人工染色体转移到其他物种的细胞内，培养成的生物体就称为“转染色体生物”。因此，如能将人的一群相关基因转移到其他生物体内，该生物就能产生具有人体特征的生物分子、细胞、组织和器官，从人源化生物的身上就可获得人可接受移植（不被排斥）的血细胞、肌肉细胞、神经细胞甚至可得到心脏、肝脏等器官，当然也能获得用于药物生产的人的抗体、血清白蛋白和胰岛素等。这样通过“转染色体工程”，人类就能为自己建立起细胞、组织和器官的“生产基地”14,15。大量医学重大前沿课题的攻克，诸如思维与记忆的奥秘、生殖与胚胎发育、肿瘤的发生与发展、器官移植、新药研制与开发，直至延年益寿与提高人类素质等都离不开细胞生物学的研究，近代细胞与分子生物学的研究已经为整个医学科学的理论与实践开拓出以前无法想象的广阔前景。参考文献1 李烨,于智勇.端粒、端粒酶与细胞寿命及癌症的关系J.生物学杂志,2000,17(5):15-17. 2 Jiang Y,Xu J,Zhou CZ,et a1.Characterization of cytokine and chemokine profiles 0f severe acute respiratory syndromeJ.Am J Respir CritCare Med,2008,171(8):850.3 童德妍,汪晓华,王婴等.SARS病毒:非典型肺炎相关病毒J.生命的化学,2003,23(3):165-166. 4 陈健平,洪坤学,贾明明等.HIV-1B/C重组病毒感染者Vif、Vpr 和Vpu特异性细胞免疫应答研究J.免疫学杂志,2009,25(3):333.5 Wang S,Zhuang Y,Zhai S.Association between HTV Type 1-specifjc T cell responses and CD4+T cellcounts or CD4+:CD8+T cell ratios in HIV Type 1 subtype B infection in ChinaJ.AIDS Res Hum Retroviruses,2006,22(8):780-787. 6 翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学M.北京:高等教育出版社,2000. 7 张敏,奚耕思,戴璐.端粒酶与癌症的关系研究进展J.癌变畸变突变,2005,17(1):59-61. 8 Sheng WY,Chien YL,Wang T.The dual role of protein kinase C in the regulation of telomerase activity in human lymphocytesJ.9 Mattson MP,Fu W,Zhang P.Emerging roles for telomerase in regulating cell differentiation and survival:a uroscientists perspective J.Mech Ageing Dev,2009,122(7):659-671.10 Bona C,张乃锋,王吉峰.饲喂不同磷水平及不同纤维来源对泌乳奶牛磷利用率的影响J.中国畜牧兽医,2005,32(10):4.11 东顺.葡萄酒人类健康之夜J.中国健康月刊,2006(9):34.12 王燕,范海虹,周倩等.抗氧化剂TA9902对快速老化小鼠-P/8抗氧化及DNA氧化损伤影响的实验研究J.国际内科学杂志,2007,34(4):187-190. 13 诒萍.细胞生物学M.北京:人民卫生出版社,2001.14 Albert B,Johnson A,Lewis J,et al.Molecular Biology of the cellM.4th ed.New York: Garland Science,2007.15 Genomics and World Health.Report of the advisory Committee on Health ResearchM.Geneva:WHO,2008. 12345 6 （注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）78