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生物細胞的作用范文第1篇

關鍵詞：成纖維細胞 生物學特性 成骨作用

1　成纖維細胞的來源及其生物學特性

成纖維細胞(fibroblast)是結締組織中最常見的細胞，由胚胎時期的間充質細胞(mesenchymal cell)分化而來。在結締組織中，成纖維細胞還以其成熟狀態—纖維細胞(fibrocyte)的形式存在，二者在一定條件下可以互相轉變。

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

成纖維細胞形態多樣，常見的有梭形、大多角形和扁平星形等，其形態尚可依細胞的功能變化及其附著處的物理性狀不同而發生改變。成纖維細胞胞體較大，胞質弱嗜堿性，胞核較大呈橢圓形，染色質疏松著色淺，核仁明顯。電鏡下，其胞質可見豐富的粗面內質網、游離核糖體和發達的高爾基復合體，表明它具有合成和分泌蛋白質的功能。成纖維細胞尚可合成和分泌膠原纖維、彈性纖維、網狀纖維及有機基質。它合成的前膠原蛋白分子經內切酶作用，聚合和重排，可形成與成骨細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，膠原原纖維經互相粘合形成膠原纖維。經檢測，這

兩種細胞合成分泌的膠原纖維均是Ⅰ型膠原纖維，在形態和生化結構上完全相同［4，5］。

處于成熟期或稱靜止狀態的成纖維細胞，胞體變小，呈長梭形，粗面內質網和高爾基復合體均不發達，被稱為纖維細胞。在外傷等因素刺激下，部分纖維細胞可重新轉變為幼稚的成纖維細胞，其功能活動也得以恢復，參與組織損傷后的修復。另外，在結締組織中，仍保留著少量具有分化潛能的間充質細胞，它們在創傷修復等情況下可增殖分化為成纖維細胞。

2　成纖維細胞在一般創傷修復中的表現

各種創傷均會造成不同程度的細胞變性、壞死和組織缺損，必須通過細胞增生和細胞間基質的形成來進行組織修復。在此修復過程中，成纖維細胞起著十分重要的作用。以傷口愈合過程為例，成纖維細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成分，與新生毛細血管等共同形成肉芽組織，填補傷口組織缺損，為表皮細胞的覆蓋創造條件。在傷口愈合中，成纖維細胞主要來源于真皮層的局部成纖維細胞和未分化的間充質細胞，以及血管周圍的成纖維細胞和周細胞。內臟損傷時，參與修復過程的成纖維細胞多來自間質和包膜，以及粘膜下或漿膜下層的結締組織。有人認為創傷愈合過程中傷處聚集的大量成纖維細胞，一方面是由成纖維細胞通過分裂增殖而來，另一方面，更多地是由鄰近的間充質細胞、纖維細胞和毛細血管周細胞等演變或游走到傷處。在創傷修復的后期，成纖維細胞通過分泌膠原酶參與修復后組織的改建。在某些病理條件下，以成纖維細胞為主要細胞成分的肉芽組織或增生組織塊還可以在非骨組織內發生鈣化，引起異位骨化(ectopic ossification)。但對于異位骨化的參與細胞及其機制尚不十分清楚，未分化間充質細胞、成纖維細胞、內皮細胞和毛細血管周細胞等可劃歸為誘導性骨祖細胞的細胞都有可能參與這一過程［6，8］。

3　成纖維細胞在骨創傷修復過程中的表現

最簡單和常見的骨創傷即是骨折，其愈合過程須經過炎性反應、清掃、纖維骨痂和骨性骨痂4個階段［4］。不同階段參與的細胞主體不同。成纖維細胞從骨折第3天起就出現于骨折局部血腫中［6］，骨折后5天即在機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胞成分［4，5］。在此階段成纖維細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，這種由無數成纖維細胞和豐富的肉芽組織為主體構成的纖維結締組織卻不會演變為在其它組織創傷修復時常見的瘢痕組織，而是通過鈣鹽結晶在其內部不斷沉積，逐漸演變為骨性骨痂，使骨折局部的修復達到骨性愈合，恢復骨組織的結構。此時，骨折愈合部只有骨組織而不再存在成纖維細胞［4，5，9～11］。

4　成纖維細胞的成骨作用

成纖維細胞在骨折愈合過程中不同于其它組織創傷修復的表現，以及在某些病理條件下可以參與異位骨化［6，7］，使人們對成纖維細胞的分化能力、鈣化骨化能力以及在成骨過程中其成骨能力如何發揮、細胞演變的最終歸宿如何等等問題產生了濃厚的興趣。對成纖維細胞成骨能力的研究也正是開始于對骨折愈合過程中成纖維細胞表現的觀察。

對骨折局部骨形成區的電鏡觀察顯示，除了成骨細胞在此發揮成骨作用外，成纖維細胞確實也存在著類似的成骨表現［4，5，9～13］。例如，在其線粒體內可清晰見到鈣鹽顆粒，部分內質網腔內可見成熟的膠原纖維，分泌到其四周的膠原纖維內可見高密度的鈣鹽結晶沉積。不僅如此，成纖維細胞還能象成骨細胞一樣產生基質小泡并引起小泡內的鈣鹽沉積。鈣化的基質小泡形成叢毛球狀的鈣球，鈣球隨后合并、融合為骨組織。以上種種現象表明，成纖維細胞與成骨細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，成纖維細胞也隨之演變為骨細胞，與成骨細胞的歸宿相一致。但二者在演變過程中的

表現又不盡相同，主要有以下幾點可資鑒別［9，13］：①成纖維細胞及其細胞核均呈不規則的橢圓形或長方形，而成骨細胞及其細胞核則為邊緣比較光整的橢圓形；②成纖維細胞均單獨存在，細胞之間有眾多的膠原纖維相隔，成骨細胞則以連續排列的形式出現；③成纖維細胞的細胞質內溶酶體少見，而成骨細胞的細胞質內則常有溶酶體可見；④成纖維細胞四周的骨組織都由叢毛球狀鈣球或針狀鈣鹽結晶組成，成骨細胞則都有一面緊貼比較成熟與致密的骨組織；⑤成骨細胞是一個一個地被骨組織(類骨質)包圍變為骨細胞，而成纖維細胞則可以是兩個或兩個以上同時被骨組織包圍在一個陷窩內，然后再隨著細胞之間基質的鈣化而分隔為各占一個骨陷窩。

對成纖維細胞的成骨作用，有學者認為這是成纖維細胞的固有特性在骨折這一特定情況下得以表達的結果［9，11］。骨折局部活的和失活的骨組織及軟骨組織，以及骨基質中的某些大分子都有可能誘導成纖維細胞表達其成骨作用進而演變為骨細胞［14，15］。較早在骨基質中發現的骨形態發生蛋白(bone morphogenetic protein， BMP)即對成纖維細胞有一定的誘導作用。對骨折愈合中BMP作用的研究［16，17］，表明創傷使內源性BMP呈階段性合成與釋放，并誘導周圍軟組織中的間充質細胞或/和成纖維細胞等向成骨方向轉化。應用PAP法發現［16］，骨折后第3、5天局部纖維肉芽組織中的成纖維細胞樣間充質細胞內以及第14天新生骨小梁間纖維組織中的成纖維細胞樣間充質細胞內，都與成骨細胞、軟骨細胞和骨基質一樣存在BMP，表明這些成纖維細胞樣間充質細胞已被誘導為可合成分泌BMP、具有成骨作用的細胞。而Sampath［15］從牛骨基質中分離提純得到的成骨素對成纖維細胞的骨誘導能力更是超過了BMP和當時已知的其它骨生長因子。

成纖維細胞在其成骨作用得以表達后，可能通過兩種方式成骨：①膜內成骨；②在環繞軟骨的纖維層內成骨。開始分泌膠原纖維后，參與成骨的成纖維細胞只有兩個歸宿［4，5，9，13］：①變性、死亡、碎裂直至消失，這種演變發生早、范圍廣，故從纖維性骨痂形成開始，就逐漸有基質成分發生鈣化，進而轉變為骨基質；②演變為骨細胞，這一過程出現較晚，并穿插在前一過程之中，故在形成骨組織的細胞成分的同時，還使豐富的纖維骨痂演變為骨性骨痂，形成骨組織。但這種由成纖維細胞演變成的骨細胞，其結局如何、其生物學特性與由成骨細胞演化而來的骨細胞是否相同仍不清楚。例如，骨細胞從骨陷窩脫離后，可恢復為功能活躍的成骨細胞，再次參與骨組織的形成；而由成纖維細胞演變成的骨細胞在脫離骨陷窩后，是成為成骨細胞還是恢復為成纖維細胞、此時是否還具備成骨作用等一系列問題尚缺乏研究。

5　成纖維細胞體外培養的生物學特性［18］

成纖維細胞的分離培養一開始并不涉及成骨作用，而主要是用于研究細胞的老化、各種外來因子對細胞的損傷、細胞在體外條件下的惡性轉化、以及某些先天性代謝異常、酶缺陷等。由于皮膚成纖維細胞易于獲取，又易于在體外生長，故目前皮膚成纖維細胞培養已在基礎醫學和臨床醫學研究中得到較廣泛的運用，其分離培養技術已相對成熟，對其體外生長規律也有了較全面的認識。

成纖維細胞的原代培養可用酶消化法或組織塊法，其中組織塊法又因其操作簡便、條件易于控制而應用更為普遍。通常，以酶消化法獲得的成纖維細胞懸液在接種后5～10min即可見細胞以偽足初期附著，與底物形成一些接觸點；然后細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，細胞貼附底物即較為完全，呈現成纖維細胞的形態。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出細胞。待細胞融合成片，鋪滿培養容器底壁大部分時即可進行傳代。一般都采用胰蛋白酶(trypsin)，將成纖維細胞從底壁消化下來后分瓶作傳代培養。成纖維細胞在體外培養條件下能保持良好的分裂增殖能力。細胞分裂時變為球形；分裂后又平鋪在附著物的表面成為有突起的扁平細胞。體外培養的成纖維細胞，其生命期限與物種等因素有關。例如：人胚成纖維細胞約可培養50代；恒河猴皮膚成纖維細胞能傳代超過40代；雞胚成纖維細胞則只有少數能培養30代；而小鼠成纖維細胞多數只能生長8代左右。另外，從老年個體取得的成纖維細胞的壽命要比取自年輕者短。由于在細胞傳代和進行體外培養時，細胞的生物學特性會逐漸發生一些不同于體內的改變，故通常只將前10代視這正常細胞，可在此時將生長旺盛的成纖維細胞凍存起來，以備將來復蘇使用，這在將培養的細胞由動物實驗向人體實驗過渡的過程中必須給予足夠的重視。

6　成纖維細胞在體外培養中的成骨作用

徐榮輝［2］等通過體外培養家兔皮膚成纖維細胞發現，經傳代培養的成纖維細胞至第8天時，其細胞集落中有不透光的骨小結節形成；到37天時，小結節擴大、延伸，形成骨小梁樣結構。經活體四環素標記顯示，所形成的結構為新生骨組織。他們還注意到，成纖維細胞在參與骨形成的過程中并無分化為成軟骨細胞或成骨細胞的明確跡象，故推測并未發生此種分化，而成纖維細胞之所以能發揮成骨作用，很可能是受某些誘導因素作用的緣故。他們認為用以培養成纖維細胞的中厚皮片中混雜存在的上皮細胞(或/與內皮細胞)，可能是誘導成纖維細胞形成骨組織的一種誘導因素。而Friedenstein［6，19］較早的實驗則認為，屬于誘導性骨祖細胞之一種的成纖維細胞，在上皮細胞(如膀胱上皮)或脫鈣骨基質等誘導因子作用下，可以分化為成骨細胞進而形成骨組織。鄧廉夫［20］等分離培養取自關節內的損傷性和晚期骨關節炎性的滑膜細胞，發現其中的成纖維細胞樣細胞增殖迅速，呈束狀或交叉鋪展并可形成多層結構，細胞表面有其分泌物形成的不透光結節，經四環素標記、ARS(Alizarinred s)和甲苯胺藍(Toluidine blue)染色，顯示結節為新生骨組織。在缺乏常規的誘導因子——上皮細胞的作用下，取自滑膜的成纖維細胞樣細胞也能發生成骨作用，他們推測是在關節損傷后或骨關節炎的發生與發展過程中，改變的關節微環境(如TNF樣活性物質增多等)可能會觸發滑膜的成纖維細胞與骨形成相關的多基因表達，使其向成骨型細胞分化，這樣，滑膜成纖維細胞樣細胞在體內時即已具備成骨性能，故在培養條件下可發揮成骨作用。Dodda［21］等的研究則

指出，變性滑膜細胞多種細胞因子和生長因子的表達、關節液內多種細胞因子的出現，可能是滑膜成纖維細胞樣細胞成骨表型表達的重要始動因素。這些相關的研究表明成纖維細胞成骨表型的表達可能存在著較復雜的調控機制，而其誘導因素也是多樣的。

為獲取大量具有成骨表型的成纖維細胞并了解其轉化機制，鄧廉夫［22］等將分離純化的人皮膚成纖維細胞置于加有不同濃度EGF、IL-6、TNF-α、BMP-2的培養液中進行體外培養，采用生物化學、組織化學和電鏡觀察等方法檢測成纖維細胞成骨性標記物的形成狀況，發現TNF-α和BMP-2聯合應用，可使成纖維細胞分泌堿性磷酸酶、骨鈣素及膠原纖維的量增加；成纖維細胞可由梭形向圓形或多突形轉化，蛋白分泌旺盛；細胞外基質中，豐富的膠原纖維定向或雜亂排列，其間散在較多的鈣顆粒；細胞可重疊交織形成多層結構，其表面有分泌顆粒和鈣鹽結晶堆積，并不斷融合擴大成骨結節，表明TNF-α和BMP-2可以誘導成纖維細胞成骨。但這種完全由成纖維細胞經誘導而形成的骨組織，在缺乏典型的成骨細胞參與下是否能在體外或植入體內后經改建成為成熟的板層骨及其改建過程如何?仍有待進一步研究。

7　展望

盡管成纖維細胞受哪些因素誘導可以產生成骨作用、這些因素的誘導方式及其機制如何以及成纖維細胞在骨形成中是否分化為成骨細胞等等問題尚未完全解決，但成纖維細胞經誘導可以形成骨組織這一現象已逐漸為廣大科學工作者所接受。由于成纖維細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成骨的能力，可以設想，利用成纖維細胞分布廣泛、取材方便、對機體損傷較小、體外培養容易成活、增生繁殖較快等較其它具有成骨作用的細胞(如骨膜成骨細胞、骨髓基質細胞等)優越之處，在體外大量培養擴增成纖維細胞，并施以有效的誘導因素(如上皮細胞、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合，同時使該復合體在體外或體內保持良好的成骨能力并進行一定程度的成骨，則有望獲得具有一定的生物力學支撐強度而成骨作用又保持活躍的“活骨”復合體，用以替代自體骨或異體骨回植體內治療難以自身修復的較大的骨缺損，這無疑將為骨缺損的修復治療開辟一條新的有輝煌前景的道路。在組織工程技術和生物材料科學已有較大發展的今天，這一設想是極有可能實現的。當然，從目前所處的實驗階段過渡到臨床應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，問題可能還會越來越多，但這確實是一項很有臨床應用價值和社會、經濟效益的重大課題，值得廣大基礎醫學工作者和臨床科研人員為之而努力。

參考文獻

［1］溫廣明，徐達傳.成骨細胞的成骨作用及復合移植研究進展.中國臨床解剖學雜志，1999，17(4)：374

［2］徐榮輝，饒寒敏，朱雅萍，等.皮膚成纖維細胞在體外培養中的成骨作用.中華外科雜志，1994，32(3)：190

［3］饒寒敏，徐榮輝，朱雅萍，等.家兔皮膚成纖維細胞在體外培養中的成骨作用(顯微錄象與四環素標記觀察).中華骨科雜志，1995，15(5)：295

［4］柴本甫，湯雪明.實驗性骨折愈合的超微結構研究。中華外科雜志，1979，17：368

［5］裘世靜，柴本甫.不同接骨板固定后骨折修復的超微結構研究.中華外科雜志，1990，28(2)：88

［6］Friedenstein a.Precursor cells of mechonocytes. In Rev Cytol， 1976，47(3):327

［7］Abdin m， Friedenstein AY. Electron microscopic study on bone induction by the transitional epithelium of the bladder in guinea pigs. Clin Orthop， 1972，82(2):182

［8］Brighton cT， Lorich DG， Kupcha R， et al. The pericyte as a possible osteoblast progenitor cell. Clin Orthop，1992，275(2)：287

［9］柴本甫，湯雪明.實驗性骨折愈合的超微結構研究-成纖維細胞成骨作用的電子顯微鏡觀察.中華實驗外科雜志，1985，2(4)：157

［10］Chai bF， Zhu XL， Yang LF，et al. Ultrastructural investition of experimental fracture healing-Ⅲ:electron microscopic observation on deposition of calcium salt crystals. Clin Med J，1979，92(10):668

［11］Tang xM， Chai BF. Ultrastructural investition of experimental fracture healing-Ⅳ：electron microscopic observation on transformation and fate of fibroblast and chondrocytes. Clin Med J，1981，94(5):291

［12］柴本甫，湯雪明，李　慧.實驗性骨折愈合中鈣化骨化的超微結構觀察(兼論成纖維細胞的成骨作用).中華創傷雜志，1995，11(1)：4

［13］柴本甫，湯雪明，李　慧.骨折二期愈合過程中的成纖維細胞成骨作用.中華骨科雜志，1996，16(4)：245

［14］Mckibbin b. The biology of fracture healing in long bone. J Bome Joint surg(Br)，1978，60(1):150

［15］Sampath tK， Desimone DP， Reddi AH. Extracellular bone matrix-derived growth factor. Exp cell Res，1982，142(1):460

［16］馬真勝，胡蘊玉，呂　榮，等.骨形態發生蛋白在閉合性長骨骨折愈合中的作用.中華實驗外科雜志，1997，14(1)：50

［17］Onishi t， Ishidou Y， Nagamine T， et al. Distinct and overlapping patterns of localization of bone morphogenetic protein (BMP) family memebrs and a BMP typeⅡ receptor during fracture healing in rast. Bone， 1998，22(6):605

［18］司徒鎮強，吳軍正，主編.細胞培養.西安.世界圖書出版公司，1996.7～12

［19］Friedenstein a. Induction of bone tissue by transitional epithelium. Clin Orthop， 1968，59:21

［20］鄧廉夫，柴本甫，齊　進。損傷性和骨關節炎性滑膜細胞成骨作用的體外研究.中華骨科雜志，1997，17(11)：693

生物細胞的作用范文第2篇

【關鍵詞】 5氮2脫氧胞苷；xaf1基因；BGC823腫瘤細胞株；甲基化；細胞增殖；細胞凋亡

【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)的成員在結構上具有1至3個高度保守的桿狀病毒凋亡抑制因子重復序列(BIR)結構域［1］，在腫瘤的增殖異常及對抗腫瘤藥物耐受形成中發揮了重要作用. X染色體相關凋亡抑制蛋白(XIAP)是IAP中抑制Caspase活性最強的成員. XIAP相關因子1(XAF1)是一個新近發現可以拮抗XIAP抗凋亡作用的蛋白，它可以逆轉XIAP對細胞的保護. XAF1在多種腫瘤細胞和組織中存在低表達或表達缺失，XAF1的基因沉默與其啟動子高甲基化明顯相關［2］. 我們采用5AzaCdR對胃癌細胞株進行處理， 檢測xaf1基因表達，并分析腫瘤細胞生物學行為變化，以期進一步探討胃癌的發生機制及治療的新方法.

1 材料和方法

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

1.2 方法

1.2.1 細胞培養 細胞貼壁生長于RPMI1640培養液中，內含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，每3～4 d消化傳代1次. 傳代時，常規消化BGC823細胞，置于75 mm培養瓶中，培養24 h后分別用含1×103，5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR的完全培養液連續培養24，48和72 h后棄去藥液，用完全培養液繼續培養24 h后進行實驗. 以同體積磷酸鹽緩沖液PBS(pH 7.4)處理的細胞作為對照組. 培養過程中使用相差顯微鏡觀察細胞形態的變化.

1.2.2 MTT法繪制細胞生長曲線 取對數生長期細胞，常規消化后按每孔2×103個(100 μL)接種于6塊96孔培養板中，過夜貼壁后棄完全培養液，分別加入含1×103，5×103，10×103 nmol/L 5AzaCdR藥液的完全培養液，每孔100 μL，每組設3個復孔；對照組加入等量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充分溶解結晶，在酶聯免疫檢測儀測定各孔A470 nm值，求其平均值，以A470 nm值為縱坐標，時間(d)為橫坐標繪制生長曲線，計算細胞增殖抑制率(cellular proliferation inhibition rate，CPIR). CPIR(％)=(1-實驗組A470 nm均值／對照組A470 nm均值)×100％.

1.2.3 RTPCR檢測xaf1基因mRNA表達 取對數生長期BGC823細胞，藥物處理方法同1.2.1. 收集細胞，Trizol一步反向法抽提細胞總RNA，在紫外分光光度儀上測定吸光度值，鑒定RNA純度，A260 nm／A280 nm在1.8～2.0之間. PCR引物設計及反應條件如下：xaf1：預期產物片段大小為120 bp，退火溫度：56℃；Sense：5′TGGGTGTAGGATTCTCCAGG3′，Antisense：5′GGTTTGCCCAAGGACTACAA3′. 內參照GAPDH:預期產物片段大小為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 逆轉錄反應：20 μL反應體系含：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：50 μL反應體系含：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，去離子水補至50 μL，GAPDH作內參照. PCR儀擴增條件：94℃變性4 min，按94℃ 30 s，52℃（或54℃）40 s，72℃ 45 s，進行35個循環，最后一個循環72℃延伸5 min. PCR產物經20 g/L瓊脂糖凝膠電泳，凝膠圖像分析系統分析，以xaf1和GAPDH吸光度比值相對定量.

1.2.4 細胞周期和凋亡率檢測 取對數生長期BGC823細胞，藥物處理方法同1.2.1. 收集培養細胞，PBS洗2次，調整細胞密度為1×109個／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內測定. 以流式細胞儀進行細胞周期分析和凋亡率的檢測.

統計學處理:實驗數據以x±s表示，采用SPSS 11.5軟件進行分析，不同組間率的比較采用單因素方差分析.

2 結果

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

bP

圖1 BGC823細胞經5AzaCdR處理前后的生長曲線（略）

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

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

M：50 bp DNA Ladder maker D512A；1：對照組；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細胞經5AzaCdR處理前后GAPDH mRNA的表達（略）

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

圖3 BGC823細胞經5AzaCdR處理前后xaf1 mRNA的表達（略）

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

aP＜0.05， bP＜0.01 vs對照.

3 討論

DNA甲基化是由S腺苷甲硫氨酸(SAM)作為甲基供體，在細胞內甲基轉移酶(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，變成5甲基胞嘧啶(5mC)的化學修飾過程［3］. 近期研究表明，多種人類腫瘤在發展過程中表現異常DNA甲基化模式，常見為甲基化酶水平提高、整個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較多見［4］. xaf1基因定位于染色體17p13.2位點，研究表明，xaf1基因在多種腫瘤細胞株以及肝癌［5］、結腸癌［6］、黑色素細胞瘤［7］組織中表達降低，存在轉錄抑制現象，現已證明xaf1基因表達沉默與5′區域CpG島異常高甲基化相關，轉錄過程中調控區域的CpG島高甲基化導致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，對體外培養的胃癌BGC823細胞進行干預，RTPCR結果顯示在5AzaCdR作用前，xaf1 mRNA不表達，而在5AzaCdR作用后，xaf1 mRNA又重新表達，表達強度呈時間和劑量依賴關系，表明DNA甲基化與基因遺傳學改變不同，基因的缺失、突變等遺傳學改變是不可逆的，而甲基化的DNA核苷酸序列未發生改變，僅通過個別堿基的修飾來影響基因轉錄，因而是可逆的［8］. 因此我們通過5AzaCdR人為的干預拮抗表遺傳學改變，誘導因表遺傳學改變而失活的xaf1基因表達，為去甲基化治療腫瘤提供了理論基礎.

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

參考文獻

［1］ Deveraux QL， Reed JC. IAP family proteinssuppressors of apoptosis［J］. Genes Dev， 1999， 13(2):239-252.

［2］ Byun DS， Cho K， Ryu BK， et al. Hypermethylation of XIAPassociated Factor 1， a Putative Tumor Suppressor Gene from the 17p13.2 Locus， in Human Gastric Adenocarcinomas［J］.Cancer Res， 2003， 63(4):7068-7075.

［3］ Jones P A， Takai D. The role of DNA methylation in mammalian epigenetics［J］. Science， 2001， 293(5532):1068-1070.

［4］ Momparler RL， Bovenzi V. DNA methylation and cancer［J］. Cell Physiol， 2000， 183(2):145-154.

［5］ Sakemi R， Yano H， Ogasawara S， et al. Xlinked inhibitor of apoptosis (XIAP) and XIAPassociated factor1 expressions and their relationship to apoptosis in human hepatocellular carcinoma and noncancerous liver tissues［J］. J Oncol Rep， 2007， 18(1):65-70.

［6］ Chung SK， Lee NG， Rvu BK， et al. Frequent alteration of XAF1 in human colorectal cancers: Implication for tumor cell resistance to apoptotic stresses［J］.Gasteoenterology， 2007，132(7):2459-2477.

［7］ Reu FJ， Bae SL， Cherkasskv L， et al. Overcoming resistance to interferoninduced apoptosis of renal carcinoma and melanoma cells by DNA demethylation［J］. Clin Oncol， 2006， 24(23):3771-3779.

［8］ Murakami J， Asaumi J， Maki Y， et al. Effects of demethyhting agent 5aza2deoxycytidine and histone deacetylase inhibitor FR901228 on maspin gene expression in oral cancer cell lines［J］. Oral Oncel， 2004， 40:597-603.

［9］ Langlosis NE， Eremin O， Heys SD. Apoptosis and prognosis in cancer: Rational and relevance［J］. JR Coil Surg Edinb， 2000， 45(4): 211-219.

生物細胞的作用范文第3篇

【摘要】

目的 探討Th1和Th2細胞因子表達譜研究在V型瘡性腎炎(VLN)患者中的作用。方法 分離血清，通過抗體芯片技術同時檢測4種Th1和5種Th2細胞因子表達譜，并探討其與臨床指標之間的相關性。結果 ①細胞因子表達譜：在同時檢測的9種細胞因子中，VLN患者有4種表達上調，除了IL2屬于Th1細胞因子外，其他三種(IL4、IL10和IL13)均屬于Th2細胞因子，其中IL10較健康對照升高了10倍以上。②相關性研究：Pearson相關分析顯示IL10與SLIEDAI呈正相關、與血紅蛋白濃度呈負相關；此外，IL4和IL13均與尿蛋白濃度呈負相關，IL1與血肌苷之間呈正相關。結論 VLN患者體內細胞因子表達異常以Th2細胞因子為主，提示抗Th2細胞因子可能在V型狼瘡患者中具有一定的治療作用。

【關鍵詞】 狼瘡性腎炎；細胞因子；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

系統性紅斑狼瘡(systemic lupus erythematosus， SLE) 是一種T細胞介導的、自身反應性B細胞高度增生、大量高親和力的致病性的自身抗體產生的自身免疫性疾病[1]。狼瘡性腎炎(lupus nephritis， LN)是SLE患者較常見的最嚴重的并發癥和死亡的主要原因之一[2]。LN患者病程反復，伴有進展性的組織病變，疾病的死亡率居高不下，目前主要是通過應用非特異性免疫抑制劑和進行抗炎治療。如果能了解SLE導致腎損傷的發病機制，發現新型的低毒性治療方法，會更好的進行特異性的治療，改善狼瘡性腎炎患者的預后。

伴隨著免疫細胞的數量和功能上的異常，細胞因子網絡的變化對LN病程的演進有重要的作用：Th1型和Th2型細胞因子比例失調、細胞因子水平分泌增加或減少、細胞因子間相互的拮抗或協同作用增強或減弱等都參與了LN的發病過程[3]。但是，LN屬于一種以腎臟形態學異常為基礎的臨床綜合征，而且LN發病機制十分復雜，同一個患者可以同時存在多種細胞因子的異常，不能孤立的看待某一種細胞因子的異常，而多種細胞因子間的相互作用可能更為重要。因此，本實驗以V型LN患者為基礎，通過系統生物學的研究方法，借助高通量的抗體芯片技術同時觀察V型LN患者血清多種細胞因子(包括Th1細胞因子和Th2細胞因子)的變化，以期從免疫學網絡失衡角度闡明LN可能的發病機制，為治療奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 病例選擇

按照1982年美國風濕病協會SLE的診斷標準[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；均進行腎活檢。根據1985年WHO改良病理分型標準進行分型診斷符合彌漫膜性腎炎(V型)，根據SLEDAI評分(SLE Disease Activity Index)標準判斷LN患者腎活檢時疾病活動情況[5]，所有患者3月內未使用霉酚酸酯(MMF)或環磷酰胺(CTX)等強免疫抑制劑治療。同時選擇年齡和性別匹配的健康志愿者20例作為正常對照。

1.2 血清細胞因子檢測

清晨抽取空腹靜脈血5mL，離心后留取血清，-70℃保存待測。血清細胞因子的檢測采用德國Whatman公司提供的抗體芯片，同時定量檢測9種細胞因子的表達，其中包括4種Th1細胞因子IL1(白細胞介素1)、IL2(白細胞介素2)、IFNγ(γ干擾素)、TNFα(腫瘤壞死因子α)和5種Th2細胞因子IL4(白細胞介素4)、IL5(白細胞介素5)、IL6(白細胞介素6)、IL10(白細胞介素10)、IL13(白細胞介素13)的表達。每個因子檢測設立3個復孔，取平均值。具體操作簡述如下：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，進行資料分析。

1.3 其他實驗室檢查

所有患者同時進行以下檢查：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補體C3、C4：采用散射比濁法。

1.4 統計學方法

結果以均數±標準差表示。組間差異采用Students t檢驗，并通過Pearson相關性分析研究細胞因子表達及淋巴細胞亞群與臨床指標之間的相關性。以P

2 結 果

2.1 患者的臨床實驗室的相關檢查

V型LN患者一般臨床資料見表1。V型LN患者白細胞、血紅蛋白、補體C3和C4均明顯低于健康對照組。與健康對照相比，白細胞計數分別為(5.015±1.426)×109/L和(6.271±2.730)×109/L(P

2.2 血清細胞因子的表達譜

V型LN患者所檢測的9種細胞因子中有4種較對照組升高，除IL2屬Th1細胞因子外(P

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

2.3 相關性研究

Pearson相關分析顯示，主要是Th2細胞因子與臨床表現之間存在明顯的相關性，尤其是IL10，如IL10與SLIEDAI呈正相關(r=0.877，P

3 討 論

LN是我國最常見的繼發性腎小球腎炎，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了形態學上的差異，更可能蘊含不同的發病機制。V型病變表現為膜性病變，以上皮側免疫復合物沉積和補體沉積為主要特征，臨床上以大量蛋白尿為突出表現，但其發病機制尚未完全闡明。

如前所述，細胞因子參與免疫反應的每一個環節。細胞因子網絡中，Th1/Th2細胞因子的失衡尤為受到研究者的關注，目前有Th2優勢、Th1優勢以及Th1向Th2轉化發展的優勢等[6]不同的假說。但是，Th1/Th2各代表了一組細胞因子，如果能同時檢測多種細胞因子表達，將對研究細胞因子失衡在LN中的作用具有重要意義。抗體芯片可以一次性的檢測上百上千種蛋白質的表達豐度，具有特異性強，敏感性高，檢測范圍廣等優勢。因此，本實驗采用系統生物學的研究方法，通過高通量的抗體芯片技術對V型LN患者體內9種細胞因子(包括Th1和Th2細胞因子)同時進行分析，以便全面了解V型LN患者體內細胞因子的表達情況。

本實驗首先對細胞因子表達進行綜合分析，發現所檢測的9種細胞因子有4種明顯升高，包括一種Th1細胞因子和3種Th2細胞因子。但是，增長幅度顯著不同，以Th2細胞因子增長最明顯，其中IL10增加最顯著，較健康對照組升高10倍以上，提示VLN患者體內細胞因子表達平衡被打破。作為Th2細胞因子的代表， IL10 在SLE 體液免疫激活和自身抗體產生中有不可忽視的促進作用。已有研究發現，IL10基因多態性不僅與LN 全身活動性相關，還對腎臟的臨床活動和免疫病理損害產生影響[7]。自身抗體的產生是SLE發病機制中的關鍵因素，與其相應的自身成分結合成循環免疫復合物在機體各處沉積，激活補體系統，引發炎癥反應，造成廣泛的組織損傷[89]。作為B細胞活化和增殖的促進因子，IL10血清水平的升高恰好可以解釋LN患者免疫系統的功能失調。

目前，關于細胞因子與LN疾病的相關性研究主要集中于細胞因子與狼瘡疾病活動性指數、自身抗體之間的相關性上。但是，在此方面卻存在較大爭議。例如，RAPLEY等報道IL6水平與SLE活動性相關[10]，WAIS卻認為IL6與SLE活動性無相關性[11]；作為一種Th1細胞因子，IFNγ在SLE發病機制中具有重要作用[12]，而在本研究中發現VLN型患者體內IFNγ無明顯改變，考慮與患者入選標準不同、細胞因子檢測方法不同有關。本實驗中發現主要是Th2細胞因子與臨床表現之間存在相關性。例如，IL10與SLEDAI呈正相關，與血紅蛋白濃度呈負相關；IL4和IL13均與尿蛋白濃度呈負相關，提示Th2細胞因子可能參與腎臟疾病進展。但是，本研究主要選擇未經過強免疫抑制劑治療的患者，如果能增加部分活動性相對較弱的病例，或對入選患者進行免疫抑制劑治療后做縱向對比分析，可能會提供更有意義的數據，可通過治療前后細胞因子的變化判斷LN治療的效果，即細胞因子可能成為判斷LN病情及治療效果的生物學標記物。

狼瘡性腎炎是發病機制復雜的異質性疾病，不僅淋巴細胞參與其中[13]，復雜的細胞因子免疫調控網絡，及其受體間平衡紊亂也可能參與狼瘡性腎炎的發生、發展。本研究發現V型狼瘡性腎炎患者體內存在廣泛的淋巴細胞異常及細胞因子表達譜異常，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。但是，本課題僅限于未經強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果，可能會對狼瘡性腎炎的免疫學發病機制及免疫抑制劑的治療機制提供進一步的理論基礎。

參考文獻

[1]HALE MB， KRUTZIK PO， SAMRA SS， et al. Stage dependent aberrant regulation of cytokineSTAT signaling in murine systemic lupus erythematosus [J]. PLoS One， 2009， 4(8):6756.

[2]劉紅，丁小強. 狼瘡性腎炎的診斷和治療進展 [J]. 鄭州大學學報：醫學版， 2008， 43(5):861865.

[3]CHENG S， HU D， SHI X， et al. The relationship between Th1/Th2 type cells and disease activity in patients with lupus nephritis [J]. Chin Med J (Engl)， 2000， 113(10):877880.

[4]TAN EM，COHEN AS， FRIES JF， et al. The 1982 revised criteria for the classification of systemic lupus erythematosus [J]. Arthritis Rheum， 1982， 25(11):12711277.

[5]WONG CK， HO CY， LI EK， et al. Elavation of proinflammatory cytokine(IL18， IL17， IL12) and Th2 cytokine(IL4) concentrations in patients with systemic lupus erythematosus [J]. Lupus， 2000， 9(8):589593.

[6]DE LA TORRE M， URRA JM， BLANCO J. Raised expression of cytokine receptor gp130 subunit on peripheral lymphocytes of patients with active lupus. A useful tool for monitoring the disease activity [J]? Lupus， 2009， 18(3):216222.

[7]CHUN HY， CHUNG JW， KIM HA， et al. Cytokine IL6 and IL10 as biomarkers in systemic lupus erythematosus [J]. J Clin Immunol， 2007， 27(5):461466.

[8]ZHOU YB， YE RG， LI YJ， et al. Effect of antiCD134L mAb and CTLA4Ig on ConAinduced proliferation， Th cytokine secretion， and antidsDNA antibody production in spleen cells from lupusprone BXSB mice [J]. Autoimmunity， 2008， 41(5):395404.

[9]LU MC， LAI NS， YU HC， et al.Nifedipine suppresses Th1/Th2 cytokine production and increased apoptosis of antiCD3+ antiCD28activated mononuclear cells from patients with systemic lupus erythematosus via calcineurin pathway [J]. Clin Immunol， 2008， 129(3):462470.

[10]RIPLEY BJ， GONCALVES B， ISENBERG DA， et al. Raised levels of interleukin 6 in systemic lupus erythematosus correlate with anaemia [J]. Ann Rheum Dis， 2005， 64(6):849853.

[11]WAIS T， FIERZ W， STOLL T， et al. Subclinical disease activity in systemic lupus erythematosus: immunoinflammatory markers do not normalize in clinical remission [J]. J Rheumatol， 2003， 30(10):21332139.

生物細胞的作用范文第4篇

關鍵詞：生物素；羧化酶輔酶；基因表達

生物素（biotin），是動物機體內維持正常生理機能所必需的維生素之一。由于生物素廣泛分布于動植物中，在食物中分布較為廣泛，而且動物腸道菌群能夠合成生物素，因此，過去人們曾經認為食物中不會缺乏生物素。但是，由于人類科技的迅速發展，生活水平的不斷提高，吃的食物越來越精細化，經常出現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的快餐、方便面等加工食品的人群，更容易出現生物素缺乏癥狀。于是，人們開始重新審視和研究生物素的營養作用。近年來，生物素已成為人們最受關注的水溶性維生素之一。

一、生物素的化學結構和分子作用機制

生物素的化學結構中包括具有尿素與噻吩相結合成駢環的兩個五元雜環，和一個帶有五個碳原子的羧基側鏈組成。天然的生物素主要以與其它分子結合的形式存在，在體內由側鏈上的五個碳原子羧基與酶蛋白的賴氨酸s殘基結合，發揮輔酶作用。生物素有8種不同的異構體，其中只有D-生物素具有生物活性。在一般情況下，生物素是相當穩定的，只有在強酸、強堿、甲醛、敗脂肪、膽堿及紫外線照射才會逐漸被破壞。生物素是許多需ATP的羧化反應中羧基的載體，羧基暫時與生物素雙環系統上的一個氮原子結合，如在丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化成草酰乙酸的反應中。動物缺乏生物素會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合的抗生物素蛋白，如果大量食用生雞蛋，就會妨礙生物素的吸收，可導致人類生物素缺乏癥。在正常情況下，人類腸道細菌合成的生物素可以滿足人體正常新陳代謝的需要，不會發生生物素缺乏癥。在生物體內，它幾乎都是作為生物素酶的輔基與蛋白質的賴氨酸的ε-氨基形成共價鍵。其生理作用主要是由生物素酶引起的固碳作用及羧基轉移反應。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羧基轉移酶等反應，參與糖和脂肪的代謝。在這些酶促反應中形成的N-羧基生物素作為中間產物。

生物素是羧化和羧基轉移酶系的輔酶，是羧基轉用的載體，這些酶系在細胞中有轉移羧基和固定二氧化碳的作用。具體分子作用機制表現在：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、當乙酰輔酶A被乙酰輔酶羧化酶產生丙二酸單酰輔酶A的時候，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，再與一分子乙酰輔酶A結合，經脫羧，還原和去水后，被轉化為丁酰輔酶A。這個衍生物經過反復合成，最終形成長鏈脂肪酸（硬脂酸、棕櫚酸）。在長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，從脂肪和蛋白質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，經琥珀酰輔酶A進入檸檬酸循環。4、其他作用，氨基甲酰轉移、嘌呤合成、糖代謝、色氨酸分解等，生物素還通過其對核糖核酸的性質和合成速度的作用，而影響蛋白質的合成。5、生物素可以使肝臟鳥氨酸轉甲氨酰酶活性及其mRNA豐度升高，鳥氨酸轉甲氨酰酶在精氨酸代謝和尿素循環中起著很重要的作用。

二、生物素影響基因表達的作用機理

目前，已經發現生物素影響基因表達的主要途徑有3條：1、生物素酰腺苷酸能夠激活可溶性鳥苷酸環化酶；2、生物素能夠影響細胞核因子與其他轉錄因子的活性；3、生物素與組蛋白結合對染色體的重組的影響。

DNA芯片研究表明，生物素對外周血液單核細胞的200多個基因表達有影響。生物素在蛋白質合成、氨基酸脫羧、嘌呤合成、氨基甲酰轉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，動物缺乏生物素將導致細胞增殖減緩，免疫功能受損和胚胎發育畸形。

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理對可溶性鳥苷酸環化酶進行活化。鳥酸環化酶的活化使環鳥苷酸量增加，從而刺激蛋白激酶G產生信號傳導，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羧化酶基因轉錄活性增強。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錄活性將受阻礙。在大腸桿菌和其他腸道細菌中，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合物，復合物結合在生物素操縱子的啟動子區域，通過反饋調節抑制這些基因表達。

2、細胞核因子與其他轉錄因子。細胞核因子在參與調節，防止細胞死亡和胚胎發育等過程起著重要的作用。哺乳動物NF-kB、Rel家族已經有五個轉錄因子被克隆和測序。其作用機理：細胞未受刺激時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結合后滯留在細胞質中，IkB激酶受到細菌、細胞因子、有絲分裂原、生長因子和激素等刺激后引發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二聚體移位到細胞核中，結合在基因調控區域的反應元件從而引發基因表達。

3、組蛋白的生物素酰化。染色質包括DNA、組蛋白和非組蛋白，DNA的折疊進入染色質主要由組蛋白起作用。組蛋白可以通過乙酰化、甲基化、磷酸化、泛蛋白化等共價修飾。研究發現人體細胞含有生物素酰化的組蛋白。Stanley等通過酸提取的方法在人體外周血液單核細胞細胞核中分離出了生物素酰化的組蛋白。在人體T細胞白血病細胞系、細小細胞肺癌細胞、人絨膜癌細胞和雞紅血球細胞等也發現有生物素酰化組蛋白，組蛋白的生物素酰化對細胞增殖起著很重要的作用；組蛋白的生物素酰化可以促進人體外周血液單核細胞的增殖。但與生物素酰化組蛋白相關的基因是否被激活或沉默以及生物素酰化組蛋白是否參與DNA修復尚不清楚。最近研究發現，在紫外誘導的DNA損傷的細胞中生物素酰化蛋白量較高，推測生物素酰化組蛋白可能參與DNA損傷的修復。

本文通過生物素對人體基因表達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能所不可或缺一種維生素。

參考文獻

[1]潘林，孫建義。生物素的生理功能及其分子作用機制[J]。中國飼料，2005（03）。

生物細胞的作用范文第5篇

人們在應用中發現低強度激光有種特殊的作用，即作用于生物體時不產生不可逆損傷，而直接由輻射產生刺激效應。如病灶直接照射和穴位照射，能產生消炎，鎮痛，血管擴張，促進創傷愈合、毛發、神經及骨再生等作用；照射小鼠胸腺區和脾區可增強免疫細胞活性及促進免疫分子產生［1］。低強度激光的這種生物刺激效應已得到不少研究結果的支持［2］。與此同時，國內外學者對其生物刺激作用機制進行了廣泛的研究，提出了許多假說。例如生物電場共振吸收、調整生物等離子體假說，光色素系統吸收、調節生命過程假說，細胞膜受體吸收、活化細胞機能假說，類脂極化分子受偏振光調節、改變細胞膜類脂雙分子層構象假說等［2，3］。王鐵丹近年提出“換能學說”，即低強度激光生物刺激作用的本質是將光能轉變為生物內能，并通過代謝及調節過程作用于機體［4］。劉承宜等［5］參考激素研究的最新成果，通過與視覺細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。可惜的是，諸多假說都是學者各自知識的演繹推理，不是實驗直接觀察的結果。因此，迄今沒有一種假說得到普遍接受。目前國內外對其機制的認識仍然是帶猜測性的，有許多問題需要研究闡明，特別是生物細胞是怎樣接收激光刺激信號，以及這類信號是怎樣跨過細胞膜、又怎樣在細胞內傳遞的，仍然是現代激光生物學界關注且亟待解決的問題。

現代細胞生物學研究認為，任何外界刺激信號都要通過某種特定受體或離子通道等由細胞外傳導到細胞內，再經過特定的細胞內信號傳導途徑，誘導核內的基因表達及細胞的生物學效應［6］。它涉及到多個錯綜復雜的信號傳導系統如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)信號傳導途徑的研究特別是其在控制細胞增生過程中的關鍵性作用受到重視［6］。大量研究揭示，MAPK級聯信號傳導途徑存在于所有真核生物中，在信號傳導過程中占據相當重要的地位。在已知的諸多細胞信號傳導途徑中，MAPK與細胞增生最為密切，被認為是細胞外信號引起細胞增殖、分化等核反應的共同途徑或匯聚點［6，7］。從細胞外刺激作用于細胞，至細胞出現相應的生物效應，其間必須通過一系列上游信號傳導事件，活化MAPK信號傳導途徑多級蛋白激酶的級聯反應。當MAPK被激活后，它的去向可能有三種：(1)存在細胞質中，激活一系列其他蛋白激酶。(2)在細胞質中使細胞骨架磷酸化。(3)進入細胞核，通過磷酸化轉錄因子調節基因表達。在真核細胞中，已明確的MAPK信號傳導通路有4條，即細胞外調節蛋白激酶(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，但已有大量文獻報道提示，ERK通路與細胞生長、增殖、分化、轉化和保護機制有關，而JNK和P38通路可能與應激、損傷和細胞凋亡相關［10］。

最近有文獻報道低強度激光照射后細胞內cAMP水平及Ca2+濃度發生顯著變化［1，3］，表明低強度激光影響了細胞內信號傳遞系統。有學者據此從生物光子學的角度，把生物體的生物信號元分為生物表層信息元和生物里層信息元，并提出低強度激光的生物效應是通過生物表層信息元相干態的物理放大，和相繼的細胞膜受體介導的第二信使的生物放大兩次級聯放大實現的［5］。遺憾的是，該模型的提出僅是在總結前人基礎研究和臨床研究的基礎上，通過類比演繹而來的，缺乏生物學和醫學的實驗依據，大有必要進行科學實驗來證實。盡管低強度激光引起細胞內信號傳導的初始信號出自何處尚不清楚，但它肯定動用了細胞內信號傳導通路對細胞產生作用，如促細胞增殖。在眾多細胞內信號傳導系統中，引起我們興趣的是與增殖、分化相關最為密切的MAPK傳遞途徑。其重要性在于，它是不同類型受體(G蛋白偶聯受體和蛋白酪氨酸激酶受體)介導的信號向核內傳遞的最后共同通路［11，12］。但迄今關于低強度激光照射后細胞內信號傳導途徑，特別是MAPK傳導途徑在激光生物刺激效應中的地位和作用，國內外知之甚少。因此，深入研究MAPK信號傳導通路在低強度激光促細胞增殖中的作用，無疑會有助于闡明低強度激光生物刺激效應的作用機制。

參考文獻

［1］　陶艷梅，吳娟，王瑜，等.低強度He-Ne激光對細胞SOD活性和胞內鈣濃度的影響［J］.應用激光，1997，17：89-93.

［2］　李忠明. 激光應用于針灸醫療的機理研究［J］.激光雜志，1997，18：45-48.

［3］　Karu T. Photobiology of low intensity laser effects［J］. Health phys， 1989， 56：691-704.

［4］　董為人.我國開展血管內低能量激光照射血液研究現狀［J］.醫學研究通訊，1995，25：15-17.

［5］　劉承宜，劉頌豪. 低強度激光的生物光子研究［J］.中國激光醫學雜志，1997，6：125-131.

［6］　李曉玫，唐嘉薇，王海燕. 白細胞介素1對腎系膜分裂原活化蛋白激酶不同亞類的作用［J］.中國免疫學雜志，1998，14：300-302.

［7］　Hill CS， Treisman R. Transcriptional regulation by extracellular signal： mechanisms and specificity［J］. Cell， 1995， 80：199-203.

［8］　周志琦，劉強. 真核生物的MAPK級聯信號傳遞途徑［J］.生物化學與生物物理進展，1998，25：496-503.

［9］　Kouhara H， Hadari YR， Kroizman， TS， et al. A lipid-anchored grb2-binding protein that links FGF-receptor activation to the Ras/MAPK signaling pathway［J］. Cell， 1997， 89：693-702.

［10］　Xia Z， Dickens M， Raingeaud J， et al. Opposing effects of ERK and jNK-P38 MAPK kinases on apoptosis［J］. Science， 1995， 270：1326-1331.