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micrornas(mirnas)是一些长度为21-25个核苷酸,在转录后水平调控基因表达的非编码的小rnas。mirnas最早的两个成员是在研究c.elegans的发育调控时发现的。自此,在几乎所有的后生动物如涡虫,果蝇,植物,哺乳动物的基因组中都发现了mirnas[1]。它们主要作用于mirna,使其发发生特异性地降解或者阻止其翻译,从而调控动植物的发育和生理过程。
干细胞是一类能够自我更新并具有多向分化潜能的早期未分化细胞, 不仅是器官发生过程中早期分子活动的研究工具, 且已成为多种退行性疾病组织修复和再生的种子细胞。由于干细胞具有广泛的应用前景, 相关的发育分化模型的建立、干细胞发育分化的基因调控及微环境的影响, 已成为近年来医学和生物学领域研究的热点。mirnas作为一个广泛存在的可对基因表达进行调控的分子, 在动植物的发育和生理活动中起着非常重要的作用,包括抵御病毒,在发育中调控基因的表达,控制发育的阶段,维持干细胞的稳定等等。mirnas在干细胞中的特异性地表达,尤其在胚胎干细胞和造血干细胞中相关mirnas的发现、功能的研究, 揭示了mirnas 可能在干细胞的自我更新和多项分化中发挥重要作用。
1mirna和干细胞的研究
mirna是一类~22 nt具有调控功能的非编码rna ,它们主要参与基因转录后水平的调控。这些mirna 基因首先在细胞核内转录成前体转录本(primary transcripts mirna, primirna) ,在drosha酶的作用下剪切形成~60-70nt的mirna前体(或者称为premirna),然后ran–gtp和exportin 5将premirna转运到细胞质,随后,另一个核酸酶dicer将其剪切产生约为22个核苷酸长度的mirna:mirna*双链。这种双链很快被引导进入rna诱导沉默复合体(risc)中,其中一条单链mirna被降解,另一条成熟的单链mirna分子,通过与靶基因的3′ utr区互补配对,对靶基因mirna进行切割或者翻译抑制[2]。mirna具有如下特点[3-5]:①细胞特异性:不同组织不同细胞,mirna的表达谱及序列特征不同,这可以作为某些组织或细胞的特异性分子标志; ②“时空”特异性:细胞在不同发育阶段,mirna 组成不同,在特定细胞的特定阶段“出现”特定的mirna ,决定细胞的分化方向和分化时相,是细胞定时、定向分化的开关; ③保守性:不同种属、不同组织器官以及不同细胞之间相同或相似的mirna分子具有相似的调控功能;④mirna作用靶点:多为呈“时空”特异性表达的转录调控基因以及凋亡调控基因,通过调控细胞增殖和细胞凋亡,从而调控细胞功能和结构的特化。
干细胞具有多向分化潜能,它如何从一个充满各种可能性的通用细胞类型演变成从事特定工作的“专业”细胞,是干细胞研究的谜题。 近年来,mirna 在干细胞定向分化和自我更新功能维持中的作用,逐渐被科学家们发现,目前已经掀起mirna在干细胞研究中的热潮。
目前发现胚胎干细胞和多种成体干细胞中均存在各自特异的mirna。houbavity等[6]在小鼠胚胎干细胞中克隆了15个mirna ,suh等[7]则在人胚胎干细胞中找到了36个mirna基因,这些mirnas多数在胚胎发育过程中逐渐减少,少数持续表达甚或表达升高。随着细胞的分化,mirnas的表达也发生了明显的改变。mirnas和mirnas的相互作用对于维持干细胞的多能性及其分化非常重要。因此许多试验希望可以通过分析人胚胎干细胞中的mirnas的表达来描述人的胚胎干细胞。
2 mirna对干细胞生物学行为的调控
2.1 mirna调控了干细胞的自我更新
自我更新是干细胞的一个重要特征,从这个层面来说,干细胞与肿瘤细胞一样都可以持续分裂。 因此,如何调节恰当的细胞分裂,使其不会因为太少导致组织发生缺陷,又不至于过分增殖恶化为肿瘤,是干细胞生物学研究的一个攸关问题。
在多能胚胎干细胞中,有特殊mirna的簇集表达,这些mirna明显区别于分化之后的胚胎和成体[7],暗示这些mirna对于干细胞的自我更新具有一定作用。决定细胞继续增殖还是停止分裂或分化,在g1期由周期依赖性蛋白激酶抑制子p21所调控[8] 。
有研究者通过使用果蝇胚胎作为模型系统,证明了mirna1有助于早期胚胎阶段的心脏祖细胞(即干细胞)的决定。mirna1有助于维护末期胚胎阶段中的心脏前体,可以调节心脏细胞的分化机制。这都说明mirnas调控了干细胞的自我更新。
另外,dicer酶对于胚胎的发育和干细胞的维持是必不可少的。dicer敲除的突变体在发育早期胚胎是致死的,在dicernull的胚胎中,根本检测不到es细胞系[9];dicer缺陷的“escaper”和dicerflox/null 细胞相比,细胞周期发生了改变,g1期和g0期的细胞有了轻微的增加,相应地,g2期和m期的细胞减少。这种现象可能是由于本应该在es细胞中表达的抑制细胞周期抑制子的mirnas的缺失导致的。基因组的组成和结构也受到了影响从而激发了细胞周期检验点的反应,阻止了细胞的进一步增值[10]。
mirnas对于果蝇的gscs的分化的控制是必不可少的。果蝇基因组中有两种dicer异构酶:dicer1和dicer2[9]。dicer1对于干细胞的加工是必需的,而dicer2是形成sirna所必需的。dicer1(dcr1)的缺失完全破坏了mirna途径,但对sirna途径的影响是非常微弱的。分析gscs的dcr1突变体发现,生殖细胞孢囊的产量明显下降。gscs的dcr1的突变体看起来是正常的,但是在细胞周期控制方面存在明显的缺陷。根据细胞周期标记物和一些遗传的相互作用的研究发现,gscs的dcr突变体推迟了g1到s期的转换。干细胞对外界的信号非常敏感,比如营养依赖的胰岛素受体活化可以使干细胞停滞在g1/s 期。胚胎干细胞是通过mirna通路来调节p21/p27/dacapo 对cdk的抑制作用从而使自身停滞在g1/s期。当外界环境不利于干细胞分裂时,关键的mirna被下调,p21/p27/dacapo的水平上升,从而导致干细胞停滞在g1/s 期[11]。但是,参与此过程的具体mirna是哪些,至今仍未有报道,更深入的机制仍需研究。对于成体哺乳动物干细胞是否有类似的mirnap21调节机制以及是否依赖于环境因素,也还需要更多的实验证实。
2.2 mirna参与神经干细胞的分化调控过程
神经系统是一个高度分化的器官,在已经鉴定的mirnas中,约有70%可以在哺乳动物的脑中检测到,说明了这些mirnas在神经发生中可能的作用[12]。对哺乳动物脑发育过程中高度表达的mirnas的研究表明,在发育起始的mirnas和特异性分化后表达的mirnas有显著的不同[13]。前体细胞顺序表达一系列mirnas,在分化过程中发生了特异性的表达。例如小鼠胚胎干细胞中的mirna124a 和mirna9特异性地决定神经干细胞的发育形成, 并且初步推测可能是通过作用于stat信号转导通路发挥作用[14],mirna23,mirna26和mirna29的上调表达导致分化形成神经胶质,而mirna9和mirna125在神经元和神经胶质细胞中均有表达。let7家族成员也高度存在于神经系统中。在斑马鱼的神经组织和老鼠的发育过程中[41],let7家族成员都是高度表达的。在神经分化过程中,通过转录激活和增强前体物的加工活性可以显著诱导let7家族成员的成熟,这表明了let7在神经特异分化中的作用[15]。
预测还发现,在成年的哺乳动物中,含量最为丰富的是mirna124,有1100多个基因的结合位点。将mirna124导入hela细胞中,可以下调100多种基因的表达[16],并且促进了神经样mirna的表达。最近,在鸡的神经管中发现层粘连蛋白gammal和整合素betal1也是mirna124的作用位点。而且,mirna124可以和小的c端结构域磷酸酶1(scp1)的3’utr结合,这种磷酸酶在神经发育过程中起着重要作用。识别神经系统中mirna的靶序列对于我们更好地了解神经干细胞的自我更新和分化是非常重要的。
2.3 mirna调控造血干细胞的发育
造血干细胞定向分化潜能受mirna调控,在各系祖细胞中高表达mirna可能起着定向分化调控作用。chen等[17]在小鼠的骨髓造血细胞中克隆了100个特异的mirna ,并已确定一些mirna在造血组织中优先表达, 如mirna142在b淋巴细胞和髓系粒细胞中表达增高,mirna181在b淋巴细胞中选择性表达上调,其中,mirna181在骨髓祖细胞阴性谱系中高水平表达并只在b淋巴细胞中上调,在体内和体外mirna181的过表达可提高b细胞的数量,表明mirna181可能是b细胞分化中的一个正调节因子,参与造血干细胞向b细胞谱系的分化。
felli 等[18]发现,在脐血cd34 +造血祖细胞向红系发育过程中,mirna221和222表达逐渐下降。这2个mirna作用于kit基因的3′utr,在cd34 +细胞中转染mirna221和222的寡核苷酸或者慢病毒表达载体,可导致红系增殖和分化障碍,伴随kit蛋白水平下降。nodscid小鼠体内实验表明,转染后cd34+细胞的增殖能力和干细胞功能受损;反之,阻断mirna221和222表达,则促进早期红系增殖。实验表明,mirna221和222的表达下降可促进红系发育。
最近发现,mirna还调控了造血干细胞自我更新[19] 。造血干细胞能够制造对分化成血细胞至关重要的蛋白质,但是这些蛋白被1套mirna阻断,将造血干细胞维持在原始状态。利用非增殖病毒载体将mirna转染入造血干细胞,检测造血干细胞的自我更新能力。第1个进行检测的是mirna155,已经被证实能够终止干细胞发育成红血球和白血球,没有转染的干细胞可以发育成熟,而转染了mirna155的干细胞则很少能发育成熟为红血球和白细胞。
3 mirna决定了干细胞的命运
3.1 mirna操纵胚胎干细胞的命运
研究表明两种依赖于血清应答因子(serum response factor,srf)的肌特异mirna1和mirna133,能促进胚胎干细胞的中胚层形成,同时在心肌祖细胞的进一步分化过程中有着不同的作用:mirna1能促进小鼠和人类胚胎干细胞向心脏细胞的分化过程,而mirna133则阻止肌浆蛋白祖细胞的分化,mirna1和mirna133在发育的肌细胞中是同时表达的。mirna1和mirna133是一种强有力的非肌性基因表达的抑制因子,并且能抑制小鼠以及人类胚胎干细胞分化过程中的细胞命运。两种mirna都增加了胚胎干细胞的中胚层特异性,并且抑制它们向内胚层及神经外胚层的分化。
其中,mirna1的作用部分通过notch ligand deltalike 1(dll1)的翻译阻遏实现,mirna1的表达导致dll1的翻译阻遏,并利用shrna降低干细胞中dll1的表达。此外,mirna1和mirna133能强有力的抑制内胚层以及神经外胚层的基因表达,这表明两者之间或许有着很多共同作用目标。对于胚胎干细胞的基因表达分析表明,mirna1和mirna133调节多个相同通路。可见肌特异性mirna能增强非肌性基因的抑制,并且mirna能用于多能胚胎干细胞的细胞命运调节[21]。
3.2 mirna提高了ips的转化效率
自ips出现以来,转化效率一直是横跨在ips技术面前的障碍。有研究表明,将头发里的角质细胞进行重组诱导ips细胞,发现转化效率可提高100倍。最近发现将两种因子p53 sirna和utf1和四个诱导基因(oct4,sox2,klf4和cmyc)一起转染到人成纤维细胞中,ips的诱导效率也可提高100倍,而且,剔除cmyc(具有致癌性基因)同样可以成功诱导ips[22]。
4 展望
不同的干细胞类型表达的mirnas不同,在干细胞的不同发育阶段也存在着特异性的mirnas的表达,我们有理由相信,mirnas在调控干细胞的分化和自我更新方面具有非常重要的作用。mirna作为一种新的调控基因表达的小分子rna,对干细胞的研究提供了一种新的途径。
随着干细胞复杂的分化调控的研究,我们将更好地了解mirnas和一些转录因子的相互作用,从而弄清整个细胞内的调控网络。目前关于mirnas对于干细胞生物学行为调控的研究还很少,mirnas在干细胞中究竟是如何起作用的?它的作用靶位有哪些?关于其调控分化的模型在哺乳动物也成立么?这些问题都有待进一步地探讨。基于多分化潜能和功能谱系不同的干细胞是由遗传和表观遗传共同决定的,作为组织工程的“种子细胞”,弄清它内部的mirnas的作用通路,有助于揭示干细胞发育过程的基因调控。我们的终极目标是希望将mirnas调控干细胞的分化作为一种潜在的治疗手段,以便更好地了解一些特异性的细胞通路中的mirnas,治疗癌症等疾病。
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1 成纤维细胞的来源及其生物学特性
成纤维细胞(fibroblast)是结缔组织中最常见的细胞,由胚胎时期的间充质细胞(mesenchymal cell)分化而来。在结缔组织中,成纤维细胞还以其成熟状态—纤维细胞(fibrocyte)的形式存在,二者在一定条件下可以互相转变。
不同类型的结缔组织含成纤维细胞的数量不同。通常,疏松结缔组织中成纤维细胞的数量比同样体积的致密结缔组织中所含成纤维细胞的数量要少,故分离培养成纤维细胞多以真皮等致密结缔组织为取材部位[2,3]。
成纤维细胞形态多样,常见的有梭形、大多角形和扁平星形等,其形态尚可依细胞的功能变化及其附着处的物理性状不同而发生改变。成纤维细胞胞体较大,胞质弱嗜碱性,胞核较大呈椭圆形,染色质疏松着色浅,核仁明显。电镜下,其胞质可见丰富的粗面内质网、游离核糖体和发达的高尔基复合体,表明它具有合成和分泌蛋白质的功能。成纤维细胞尚可合成和分泌胶原纤维、弹性纤维、网状纤维及有机基质。它合成的前胶原蛋白分子经内切酶作用,聚合和重排,可形成与成骨细胞合成分泌的胶原原纤维一样具有64nm(640?)周期横纹的胶原原纤维,胶原原纤维经互相粘合形成胶原纤维。经检测,这
两种细胞合成分泌的胶原纤维均是Ⅰ型胶原纤维,在形态和生化结构上完全相同[4,5]。
处于成熟期或称静止状态的成纤维细胞,胞体变小,呈长梭形,粗面内质网和高尔基复合体均不发达,被称为纤维细胞。在外伤等因素刺激下,部分纤维细胞可重新转变为幼稚的成纤维细胞,其功能活动也得以恢复,参与组织损伤后的修复。另外,在结缔组织中,仍保留着少量具有分化潜能的间充质细胞,它们在创伤修复等情况下可增殖分化为成纤维细胞。
2 成纤维细胞在一般创伤修复中的表现
各种创伤均会造成不同程度的细胞变性、坏死和组织缺损,必须通过细胞增生和细胞间基质的形成来进行组织修复。在此修复过程中,成纤维细胞起着十分重要的作用。以伤口愈合过程为例,成纤维细胞通过有丝分裂大量增殖,并从4~5天或6天开始合成和分泌大量的胶原纤维和基质成分,与新生毛细血管等共同形成肉芽组织,填补伤口组织缺损,为表皮细胞的覆盖创造条件。在伤口愈合中,成纤维细胞主要来源于真皮层的局部成纤维细胞和未分化的间充质细胞,以及血管周围的成纤维细胞和周细胞。内脏损伤时,参与修复过程的成纤维细胞多来自间质和包膜,以及粘膜下或浆膜下层的结缔组织。有人认为创伤愈合过程中伤处聚集的大量成纤维细胞,一方面是由成纤维细胞通过分裂增殖而来,另一方面,更多地是由邻近的间充质细胞、纤维细胞和毛细血管周细胞等演变或游走到伤处。在创伤修复的后期,成纤维细胞通过分泌胶原酶参与修复后组织的改建。在某些病理条件下,以成纤维细胞为主要细胞成分的肉芽组织或增生组织块还可以在非骨组织内发生钙化,引起异位骨化(ectopic ossification)。但对于异位骨化的参与细胞及其机制尚不十分清楚,未分化间充质细胞、成纤维细胞、内皮细胞和毛细血管周细胞等可划归为诱导性骨祖细胞的细胞都有可能参与这一过程[6,8]。
3 成纤维细胞在骨创伤修复过程中的表现
最简单和常见的骨创伤即是骨折,其愈合过程须经过炎性反应、清扫、纤维骨痂和骨性骨痂4个阶段[4]。不同阶段参与的细胞主体不同。成纤维细胞从骨折第3天起就出现于骨折局部血肿中[6],骨折后5天即在机化血肿及骨折断端的间隙及其周围大量存在,是参与纤维骨痂阶段的主要细胞成分[4,5]。在此阶段成纤维细胞一方面大量分裂增殖,一方面又合成和分泌大量Ⅰ型胶原,使肉芽组织逐步变成疏松的结缔组织,将骨断端包围起来,形成接合两骨折断端的巨大的纤维骨痂。然而,这种由无数成纤维细胞和丰富的肉芽组织为主体构成的纤维结缔组织却不会演变为在其它组织创伤修复时常见的瘢痕组织,而是通过钙盐结晶在其内部不断沉积,逐渐演变为骨性骨痂,使骨折局部的修复达到骨性愈合,恢复骨组织的结构。此时,骨折愈合部只有骨组织而不再存在成纤维细胞[4,5,9~11]。
4 成纤维细胞的成骨作用
成纤维细胞在骨折愈合过程中不同于其它组织创伤修复的表现,以及在某些病理条件下可以参与异位骨化[6,7],使人们对成纤维细胞的分化能力、钙化骨化能力以及在成骨过程中其成骨能力如何发挥、细胞演变的最终归宿如何等等问题产生了浓厚的兴趣。对成纤维细胞成骨能力的研究也正是开始于对骨折愈合过程中成纤维细胞表现的观察。
对骨折局部骨形成区的电镜观察显示,除了成骨细胞在此发挥成骨作用外,成纤维细胞确实也存在着类似的成骨表现[4,5,9~13]。例如,在其线粒体内可清晰见到钙盐颗粒,部分内质网腔内可见成熟的胶原纤维,分泌到其四周的胶原纤维内可见高密度的钙盐结晶沉积。不仅如此,成纤维细胞还能象成骨细胞一样产生基质小泡并引起小泡内的钙盐沉积。钙化的基质小泡形成丛毛球状的钙球,钙球随后合并、融合为骨组织。以上种种现象表明,成纤维细胞与成骨细胞一样具备提供钙盐沉积及骨形成所必需的条件。在从纤维性骨痂到骨性骨痂的演变过程中,成纤维细胞也随之演变为骨细胞,与成骨细胞的归宿相一致。但二者在演变过程中的
表现又不尽相同,主要有以下几点可资鉴别[9,13]:①成纤维细胞及其细胞核均呈不规则的椭圆形或长方形,而成骨细胞及其细胞核则为边缘比较光整的椭圆形;②成纤维细胞均单独存在,细胞之间有众多的胶原纤维相隔,成骨细胞则以连续排列的形式出现;③成纤维细胞的细胞质内溶酶体少见,而成骨细胞的细胞质内则常有溶酶体可见;④成纤维细胞四周的骨组织都由丛毛球状钙球或针状钙盐结晶组成,成骨细胞则都有一面紧贴比较成熟与致密的骨组织;⑤成骨细胞是一个一个地被骨组织(类骨质)包围变为骨细胞,而成纤维细胞则可以是两个或两个以上同时被骨组织包围在一个陷窝内,然后再随着细胞之间基质的钙化而分隔为各占一个骨陷窝。
对成纤维细胞的成骨作用,有学者认为这是成纤维细胞的固有特性在骨折这一特定情况下得以表达的结果[9,11]。骨折局部活的和失活的骨组织及软骨组织,以及骨基质中的某些大分子都有可能诱导成纤维细胞表达其成骨作用进而演变为骨细胞[14,15]。较早在骨基质中发现的骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein, BMP)即对成纤维细胞有一定的诱导作用。对骨折愈合中BMP作用的研究[16,17],表明创伤使内源性BMP呈阶段性合成与释放,并诱导周围软组织中的间充质细胞或/和成纤维细胞等向成骨方向转化。应用PAP法发现[16],骨折后第3、5天局部纤维肉芽组织中的成纤维细胞样间充质细胞内以及第14天新生骨小梁间纤维组织中的成纤维细胞样间充质细胞内,都与成骨细胞、软骨细胞和骨基质一样存在BMP,表明这些成纤维细胞样间充质细胞已被诱导为可合成分泌BMP、具有成骨作用的细胞。而Sampath[15]从牛骨基质中分离提纯得到的成骨素对成纤维细胞的骨诱导能力更是超过了BMP和当时已知的其它骨生长因子。
成纤维细胞在其成骨作用得以表达后,可能通过两种方式成骨:①膜内成骨;②在环绕软骨的纤维层内成骨。开始分泌胶原纤维后,参与成骨的成纤维细胞只有两个归宿[4,5,9,13]:①变性、死亡、碎裂直至消失,这种演变发生早、范围广,故从纤维性骨痂形成开始,就逐渐有基质成分发生钙化,进而转变为骨基质;②演变为骨细胞,这一过程出现较晚,并穿插在前一过程之中,故在形成骨组织的细胞成分的同时,还使丰富的纤维骨痂演变为骨性骨痂,形成骨组织。但这种由成纤维细胞演变成的骨细胞,其结局如何、其生物学特性与由成骨细胞演化而来的骨细胞是否相同仍不清楚。例如,骨细胞从骨陷窝脱离后,可恢复为功能活跃的成骨细胞,再次参与骨组织的形成;而由成纤维细胞演变成的骨细胞在脱离骨陷窝后,是成为成骨细胞还是恢复为成纤维细胞、此时是否还具备成骨作用等一系列问题尚缺乏研究。
5 成纤维细胞体外培养的生物学特性[18]
成纤维细胞的分离培养一开始并不涉及成骨作用,而主要是用于研究细胞的老化、各种外来因子对细胞的损伤、细胞在体外条件下的恶性转化、以及某些先天性代谢异常、酶缺陷等。由于皮肤成纤维细胞易于获取,又易于在体外生长,故目前皮肤成纤维细胞培养已在基础医学和临床医学研究中得到较广泛的运用,其分离培养技术已相对成熟,对其体外生长规律也有了较全面的认识。
成纤维细胞的原代培养可用酶消化法或组织块法,其中组织块法又因其操作简便、条件易于控制而应用更为普遍。通常,以酶消化法获得的成纤维细胞悬液在接种后5~10min即可见细胞以伪足初期附着,与底物形成一些接触点;然后细胞逐渐呈放射状伸展,胞体的中心部分亦随之变扁平;最快者大约在接种后30min,细胞贴附底物即较为完全,呈现成纤维细胞的形态。采用组织块法则大约在接种后2~3天[2,3]到1周左右,在接种的皮肤组织块周围长出细胞。待细胞融合成片,铺满培养容器底壁大部分时即可进行传代。一般都采用胰蛋白酶(trypsin),将成纤维细胞从底壁消化下来后分瓶作传代培养。成纤维细胞在体外培养条件下能保持良好的分裂增殖能力。细胞分裂时变为球形;分裂后又平铺在附着物的表面成为有突起的扁平细胞。体外培养的成纤维细胞,其生命期限与物种等因素有关。例如:人胚成纤维细胞约可培养50代;恒河猴皮肤成纤维细胞能传代超过40代;鸡胚成纤维细胞则只有少数能培养30代;而小鼠成纤维细胞多数只能生长8代左右。另外,从老年个体取得的成纤维细胞的寿命要比取自年轻者短。由于在细胞传代和进行体外培养时,细胞的生物学特性会逐渐发生一些不同于体内的改变,故通常只将前10代视这正常细胞,可在此时将生长旺盛的成纤维细胞冻存起来,以备将来复苏使用,这在将培养的细胞由动物实验向人体实验过渡的过程中必须给予足够的重视。
6 成纤维细胞在体外培养中的成骨作用
徐荣辉[2]等通过体外培养家兔皮肤成纤维细胞发现,经传代培养的成纤维细胞至第8天时,其细胞集落中有不透光的骨小结节形成;到37天时,小结节扩大、延伸,形成骨小梁样结构。经活体四环素标记显示,所形成的结构为新生骨组织。他们还注意到,成纤维细胞在参与骨形成的过程中并无分化为成软骨细胞或成骨细胞的明确迹象,故推测并未发生此种分化,而成纤维细胞之所以能发挥成骨作用,很可能是受某些诱导因素作用的缘故。他们认为用以培养成纤维细胞的中厚皮片中混杂存在的上皮细胞(或/与内皮细胞),可能是诱导成纤维细胞形成骨组织的一种诱导因素。而Friedenstein[6,19]较早的实验则认为,属于诱导性骨祖细胞之一种的成纤维细胞,在上皮细胞(如膀胱上皮)或脱钙骨基质等诱导因子作用下,可以分化为成骨细胞进而形成骨组织。邓廉夫[20]等分离培养取自关节内的损伤性和晚期骨关节炎性的滑膜细胞,发现其中的成纤维细胞样细胞增殖迅速,呈束状或交叉铺展并可形成多层结构,细胞表面有其分泌物形成的不透光结节,经四环素标记、ARS(Alizarinred s)和甲苯胺蓝(Toluidine blue)染色,显示结节为新生骨组织。在缺乏常规的诱导因子——上皮细胞的作用下,取自滑膜的成纤维细胞样细胞也能发生成骨作用,他们推测是在关节损伤后或骨关节炎的发生与发展过程中,改变的关节微环境(如TNF样活性物质增多等)可能会触发滑膜的成纤维细胞与骨形成相关的多基因表达,使其向成骨型细胞分化,这样,滑膜成纤维细胞样细胞在体内时即已具备成骨性能,故在培养条件下可发挥成骨作用。Dodda[21]等的研究则
指出,变性滑膜细胞多种细胞因子和生长因子的表达、关节液内多种细胞因子的出现,可能是滑膜成纤维细胞样细胞成骨表型表达的重要始动因素。这些相关的研究表明成纤维细胞成骨表型的表达可能存在着较复杂的调控机制,而其诱导因素也是多样的。
为获取大量具有成骨表型的成纤维细胞并了解其转化机制,邓廉夫[22]等将分离纯化的人皮肤成纤维细胞置于加有不同浓度EGF、IL-6、TNF-α、BMP-2的培养液中进行体外培养,采用生物化学、组织化学和电镜观察等方法检测成纤维细胞成骨性标记物的形成状况,发现TNF-α和BMP-2联合应用,可使成纤维细胞分泌碱性磷酸酶、骨钙素及胶原纤维的量增加;成纤维细胞可由梭形向圆形或多突形转化,蛋白分泌旺盛;细胞外基质中,丰富的胶原纤维定向或杂乱排列,其间散在较多的钙颗粒;细胞可重叠交织形成多层结构,其表面有分泌颗粒和钙盐结晶堆积,并不断融合扩大成骨结节,表明TNF-α和BMP-2可以诱导成纤维细胞成骨。但这种完全由成纤维细胞经诱导而形成的骨组织,在缺乏典型的成骨细胞参与下是否能在体外或植入体内后经改建成为成熟的板层骨及其改建过程如何?仍有待进一步研究。
7 展望
尽管成纤维细胞受哪些因素诱导可以产生成骨作用、这些因素的诱导方式及其机制如何以及成纤维细胞在骨形成中是否分化为成骨细胞等等问题尚未完全解决,但成纤维细胞经诱导可以形成骨组织这一现象已逐渐为广大科学工作者所接受。由于成纤维细胞直接参与了骨折愈合过程中纤维性骨痂的形成,其自身又具备被诱导成骨的能力,可以设想,利用成纤维细胞分布广泛、取材方便、对机体损伤较小、体外培养容易成活、增生繁殖较快等较其它具有成骨作用的细胞(如骨膜成骨细胞、骨髓基质细胞等)优越之处,在体外大量培养扩增成纤维细胞,并施以有效的诱导因素(如上皮细胞、TNG-α和BMP等)使其具备成骨效能,然后与合适的生物材料载体复合,同时使该复合体在体外或体内保持良好的成骨能力并进行一定程度的成骨,则有望获得具有一定的生物力学支撑强度而成骨作用又保持活跃的“活骨”复合体,用以替代自体骨或异体骨回植体内治疗难以自身修复的较大的骨缺损,这无疑将为骨缺损的修复治疗开辟一条新的有辉煌前景的道路。在组织工程技术和生物材料科学已有较大发展的今天,这一设想是极有可能实现的。当然,从目前所处的实验阶段过渡到临床应用尚有很大一段距离,需要解决的问题还很多,而且随着研究的展开和深入,问题可能还会越来越多,但这确实是一项很有临床应用价值和社会、经济效益的重大课题,值得广大基础医学工作者和临床科研人员为之而努力。
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添加到美容护肤品中的各种生物活性多肽,都是与存在于靶细胞上的特异受体相结合而发挥作用,其主要生物学效应为:趋化诱导炎症细胞,刺激靶细胞增殖和分化,促使靶细胞合成分泌细胞外基质如胶原等。生物活性多肽对胚胎发育、组织再生以及创伤愈合的作用远不止促进细胞分裂和分化作用,还涉及到生物活性物质的合成和分泌、免疫应答,甚至在细胞生长的抑制方面也起重要作用。近年来的研究发现,多种活性多肽在体内皆可诱导血管形成,它们可直接与上皮细胞膜表面特异性受体结合而刺激血管上皮游走和有丝分裂,也可间接通过巨噬细胞介导分泌活性物质促进内皮细胞复制和趋化游走,诱导血管增生。
生物活性多肽具有调节T细胞、B细胞、组织细胞、郎格罕氏细胞和真皮树突的形成、发育、代谢等功能,并影响它们的迁移和生长速率。同时也刺激结缔组织、角化细胞、成纤维细胞和巨噬细胞等分泌细胞因子、淋巴因子、血清蛋白、胞外蛋白和基质多糖。在胚胎发育期,活性多肽通过调节相同或不同类型细胞的活动而参与组织器官形成的调节;对于发育成熟的组织器官,创伤后引发的器官受损、功能削弱,或由于缺少促生长多肽而引起的细胞活力减弱及衰老,活性多肽有显著的修复重建功能。
2.与皮肤有关的生物活性多肽
到目前为止,研究发现的生物活性多肽有几十种,其中有不少已被添加到美容护肤品中,与美容护肤及皮肤软组织损伤修复关系密切的主要有:
成纤维细胞生长因子(FGF):包括酸性 (aFGF)和碱性 (bFGF)两种。酸性成纤维细胞生长因子(aFGF)属于成纤维细胞生长因子(FGF)家族的成员,是一种多功能的细胞生长因子,对中胚层来源的多种细胞有营养和促分裂、分化作用。上皮细胞、真皮细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、神经细胞、成肌细胞、成骨细胞等均有aFGF的受体,aFGF对这些细胞都可以发挥作用。来源于中胚层和神经外胚层的多功能细胞因子,是作用极强的有丝分裂原,对血管内皮细胞、成纤维细胞、成肌细胞、造骨细胞等都有促分裂作用,并通过其趋化作用和促细胞迁移作用使巨噬细胞、间充质细胞、内皮细胞、成纤维细胞等向创伤部位聚集,启动创伤愈合过程;修复肽直接作用于受损的细胞组织,能促进成纤维细胞生长,促进胶原细胞、角质细胞分裂、增殖,使皮肤深层损伤组织迅速修复,加速伤口愈合,对皮肤组织的各种创伤(包括晒后紫外线灼伤,痤疮,换肤后的脱皮、发红,果酸等导致的皮肤灼伤及磨削后深层肌肤损伤等)的修复具有突出的效果。同时,生物活性肽(aFGF)在延缓皮肤衰老及提供皮肤养分、促进皮肤细胞新生、消除皮肤皱纹等方面有着重要的作用。另外,生物活性肽还可以调节细胞分泌,高效为肌体提供营养,提高肌体免疫力,补充肌肤养分供应,在皮肤受到外界刺激时,自动释放激活人体防御系统,抑制黑色素生成,控制油脂分泌,在使肌肤细胞维持正常状态、保持肌肤活力等方面起着重大作用。
经临床试验证明,aFGF可使皮肤白里透红、滋润光泽、减少皱纹。其综合美容效果评价达92%以上,对祛色斑、粉刺,增强皮肤弹性,修复受损皮肤等综合效果评价达93%以上。该产品具有在人体皮肤环境(pH值为5.8)下稳定性高、活性强,与人体皮肤100%的亲和性等特点,较bFGF更能高效、持久地发挥综合美容养颜效果,其高科技含量使之成为当今最具竞争力的生物美容制品。
3.生物活性多肽的护肤机理
3.1延缓皮肤衰老
皮肤老化是人体衰老的外在表现,是由于内源性和外源性等综合因素共同作用的结果。随着年龄的增长,皮肤的老化越来越明显,主要表现为皮肤干燥、粗糙、皱纹、无光泽、无弹性、苍白、松弛,甚至出现皮肤萎缩、皱裂和老年斑等。阳光照射或其它环境因素也能引起皮肤衰老和受损,降低皮肤细胞活性。皮肤的老化不仅影响了人体的容貌和形象,而且还严重妨碍了人体皮肤的生理功能,甚至还会造成皮肤严重的病理性改变。生物活性多肽是皮肤护理的最佳活性成分,能够控制或调节皮肤老化进程,保护受损皮肤,延缓皮肤老化,对保持正常皮肤的结构和功能、维持机体的正常生理活动和代谢具有重要意义。
以微小颗粒形式或通过特殊传递系统(脂质体、包裹脂质体、微球),将生物活性多肽添加到霜剂、凝胶、精华素或乳液中,可对衰老皮肤发挥重要的分子生物学效应。生物活性多肽的作用为:(1)在表皮水平上:影响角化细胞的活性和生长,激活角化细胞迁移和上皮化,刺激表皮细胞分化和新生,强烈促进表皮修复和愈合,抑制疤痕形成;(2)在真皮水平上:刺激成纤维细胞活性,增强细胞外基质的结构,提供皮肤养分,促进皮肤伤口愈合和功能再生;(3)在皮肤整体水平上:增强对环境侵害、紫外线照射、污染物、刺激物、致敏剂、和炎性物质的抵抗力,巩固、增强皮肤张力,增加皮肤弹性,促进疤痕组织减退,减少瘢痕形成,延缓皮肤衰老。其主要机制有:(1)促进表皮和真皮层细胞(特别是成纤维细胞、上皮细胞、内皮细胞)增殖、分裂、分化,新生细胞增多20,使皮肤增厚,逐渐恢复皮肤正常结构和生理功能;(2)促进胶原纤维、网状纤维、弹性纤维的形成,调节胶原蛋白和粘多糖的生成,维持皮肤组织中水分含量和电解质代谢平衡,改善干枯皮肤的缺水状态,滋润皮肤组织;(3)通过对血管内皮细胞的作用,促进皮肤组织不断形成新的毛细血管。
4.目前AFGF的临床应用前景
4.1在医学上的应用前景
目前,aFGF的临床应用前景主要是外用于创口的愈合。aFGF可以促进受损部位血管的恢复和重建,恢复和重建受损部位组织功能,增强受损部位抗感染能力,提高受损部位愈合后的强度和弹性,减少疤痕的形成,显著缩短伤口愈合时间。aFGF可以应用于烧伤、外科创伤、难愈性体表溃疡、口腔粘膜糜烂等疾病中。aFGF内服对于胃溃疡等疾病也有很好的疗效。
4.2.在美容上的应用前景
aFGF能平衡色素分布,改善肤色肤质,使皮肤光滑红润;加速各种美容整形手术后皮肤创伤的修复;平皱保湿,增加皮肤弹性,在美容业有潜在的巨大市场。
[中图分类号] R782.2 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701(2013)15-0053-03
溶胶-凝胶生物活性玻璃是一种含有硅、钠、钙和磷等成分的透明生物活性材料[1],医用开发的生物活性玻璃具有与天然骨类似的组成,生物相容性好,可与生物组织产生直接的化学结合,植入人体后可参加新陈代谢使骨组织生长,是一类可以与骨组织良好键合的骨修复材料[2]。已发现生物活性玻璃能够促进人成骨细胞增殖[3]。
磁力在20世纪70年代后期被引入正畸学领域以来,就备受关注[4]。研究表明, 0.062 T的静磁场可以促进成骨细胞的增殖[5]。由于以往多为单独研究生物活性玻璃或静磁场对成骨细胞的影响,本研究初次探讨静磁场结合溶胶-凝胶生物活性玻璃同时对成骨细胞的作用,观察成骨细胞在两者共同作用下的增殖性,推断其对牙槽骨改建的潜在影响[6],为正畸临床医生矫治错畸形患者寻找更好的治疗方法提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 静磁场的设计 参考仇丽鸿等[7]的方法,将两块钕铁硼永磁体(15 cm×9 cm×2 cm)充磁后分别固定于特制的长方形盒子(15 cm×9 cm×2 cm)内。在长方形盒子的间位置可放置96孔细胞培养板,调节96孔细胞培养板及两块钕铁硼永磁体之间的位置关系, 应用特斯拉测定仪测定培养板底部的磁场强度, 使其磁场强度为 0.062 T。
1.1.2 生物活性玻璃 采用溶胶-凝胶法制备的生物活性玻璃58S,由华南理工大学材料学院提供。
1.1.3 实验细胞 Wistar大鼠成骨细胞株由上海拜力生物科技有限公司提供。
1.2 方法
1.2.1 溶胶-凝胶生物活性玻璃的配制 将粉末状的溶胶-凝胶生物活性玻璃 58 S高温高压灭菌后,按1 mg/mL浓度配入培养基,静置24 h后,用0.22 μm过滤膜过滤,最后将其浸提液按1:9稀释10倍待用。
1.2.2 分组方法 复苏Wistar大鼠成骨细胞株,并传代培养至第4代后随机分为四组: ①空白组:成骨细胞培养组;②溶胶-凝胶生物活性玻璃实验组:溶胶-凝胶生物活性玻璃溶剂内成骨细胞细胞生长组;③静磁场作用下成骨细胞实验组:0.062 T静磁场作用下成骨细胞生长组;④静磁场作用下溶胶-凝胶生物活性玻璃实验组:0.062 T静磁场作用下,溶胶-凝胶生物活性玻璃溶剂内成骨细胞生长组。
1.2.3 细胞增殖(MTT)的测定 用含 5%胎小牛血清得培养液配成单个细胞悬液,以每孔 104个细胞接种到 96 孔板,每孔体积 100 μL,每个样本做 3 个复孔。37℃、5 mL/L CO2培养箱中培养24 h、48 h、72 h、120 h。每孔加 MTT 溶液(5 mg/mL用 PBS 配制,pH=7.4)20 μL。继续孵育4 h,终止培养,小心吸取孔内培养上清液。每孔加 150 μL DMSO,振荡 10 min,使结晶物充分溶解。选择 490 nm 波长,在酶联免疫监测仪上测定各孔光吸收值,记录结果,以时间为横坐标,吸光值为纵坐标绘制细胞生长曲线。
1.3 统计学方法
所有数据采用SPSS 13.0 统计软件处理。差异分析应用方差分析和t检验,P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果
见表1。随着细胞培养时间的增加,各组细胞出现不同程度的增殖,通过任意两组组间比较t值在24 h、48 h、72 h、120 h时间点的比较,可知四组间成骨细胞在24 h、48 h、72 h、120 h各个时间点的增殖性存在显著性差异。本研究结果表明,与空白组相比,三个实验组的增值率在48 h之前均呈现递增趋势,48 h之后均呈现递减趋势,在48 h达到最高点;并且成骨细胞的增殖率在48 h时,58 S溶胶-凝胶生物活性玻璃与0.062 T静磁场共同作用组最高。
3 讨论
随着生物磁技术与人工材料的发展,有关磁场、人工材料作用与生物学效应的研究,取得了积极的成果,各类磁场强度治疗及生物活性玻璃在医学中的基础和临床应用研究越来越广泛。但是有关静磁场和生物活性玻璃对骨组织作用和相关代谢机制的研究较少[8]。课题组首次应用体外研究探讨静磁场加生物活性玻璃同时对成骨细胞增殖的影响,为今后进一步基础及临床研究打下基础。
本研究结果表明,与空白组相比较,0.062 T磁感应强度的静磁场、溶胶-凝胶法制备的生物活性玻璃58S、以及二者共同作用,在这三种因素作用下,成骨细胞增殖率均在48 h之前呈现递增趋势,48 h之后均呈现递减趋势,在48 h时达到最高点;58S溶胶-凝胶生物活性玻璃与0.062 T静磁场共同作用组的成骨细胞增殖率在任何时间点均高于其余三组。由本实验研究可得出,磁感应强度为0.062 T的静磁场与溶胶-凝胶法制备的生物活性玻璃58S相互协调、共同作用,对成骨细胞的增殖起到相互加强的作用。
成骨细胞不仅是骨形成的主要效应细胞,而且对破骨细胞的分化和成熟具有重要调控作用,因此在骨改建的过程中处于一个中心调控的地位。牙-牙槽骨独特的生物学特性是正畸牙得以移动的基础。0.062 T磁感应强度的静磁场与溶胶-凝胶法制备的生物活性玻璃58 S相互协调、共同作用时,更强地促进成骨细胞的增殖。而增殖是生物体最根本的生命活动,对于骨缺损、骨吸收等骨性疾病,促增殖作用显得尤为重要,由此静磁场加生物活性玻璃可更好地促进牙槽骨的改建,这为今后静磁场加生物活性玻璃在临床正畸治疗上的应用研究奠定基础。
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中图分类号 R737.9 文献标识码 B 文章编号 1674-6805(2013)36-0147-02
金雀异黄素(genistein,GEN)是在大豆中天然存在的异黄酮类物质。研究表明,GEN是一种强力的酪氨酸蛋白激酶和拓扑异构酶抑制剂,能通过多种途径在体外显著抑制多种细胞的生长[1]。但由于其在体内很难达到有效的血药浓度,因而限制其体内的抗肿瘤作用的发挥[2]。为增加GEN体内的生物学活性,研究者们试图对金雀异黄素进行结构改造[3],以期提高其体内抗肿瘤作用。本实验旨在前期对GEN进行结构改造研究基础上进一步研究GEN衍生物dFMGEN体内外抗乳腺癌MCF-7细胞增殖的作用。
1 材料与方法
1.1 药物和试剂
金雀异黄素衍生物dFMGEN合成方法详见参考文献[4]。金雀异黄素、二甲基亚砜(DMSO)、MTT为Sigma公司产品;PRMI-1640培养基等细胞培养用试剂为Gibco公司产品。
1.2 方法
1.2.1 细胞与细胞培养 人乳腺癌细胞MCF-7购自中国典型培养物保藏中心(CCTCC)。细胞培养于含10%小牛血清(FCS),1×105 U/L链霉素及1×105 U/L青霉素的RPMI-1640培养基中常规培养传代,取对数生长期细胞用于实验。
1.2.2 MTT实验检测dFMGEN对细胞增殖的影响 按1.5×104/孔的密度接MCF-7细胞种于96孔板,待细胞贴壁后加入20 μl不同浓度dFMGEN,使其终浓度分别为5、10、20、40 μM,GEN对照组为40 μM的GEN,GEN对照组加入相同体积含终浓度为0.1% DMSO的完全培养基,每组设6个复孔,分别处理24 h或48 h。在培养结束前4 h每孔加入5 g/L MTT 20 μl,显示后用酶标仪(EX-800型)在570 nm波长测吸光值(A值)。
1.2.3 流式细胞术检测细胞周期及凋亡 收集经不同药物处理的dFMGEN细胞,冷PBS洗2遍,用4 ℃的70%乙醇固定24 h后,经碘化丙啶(PI)染色,用流式细胞仪检测细胞周期分布及凋亡情况。
1.2.4 裸鼠异种移植瘤治疗实验 取雌性Balb/c-nu小鼠20只,4周龄,体重约9~11 g,调整MCF-7细胞浓度为3×107/ml,按
0.2 ml/只接种于小鼠背部皮下,出现移植瘤后按公式V=W2(短径)×L(长径)×0.52计算瘤体积,待移植瘤体积达100 mm3左右时随机分为5组,即对照组(含0.1% DMSO的PBS);GEN对照组(GEN 45 mg/kg);低、中、高剂量dFMGEN组(dFMGEN 5、15、45 mg/kg)。各组均隔日经腹腔注射给药1次,共计10次,末次给药48 h后脱臼处死小鼠,称取瘤及肝脾重量。
1.3 统计学处理
采用SPSS 12.0统计软件分析数据,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,进行One-way ANOVA检验及t检验,P
2 结果
2.1 dFMGEN对体外培养的MCF-7细胞增殖的影响
采用MTT法检测不同浓度dFMGEN或GEN对MCF-7细胞生长的影响,dFMGEN能呈时间-剂量依赖性抑制体外培养的人乳腺癌MCF-7细胞增殖,且作用强于母体化合物GEN的GEN对照组(P
2.2 dFMGEN和Genistein对MCF-7细胞周期及凋亡的影响
流式细胞术检测结果提示,10、40 μM的dFMGEN作用于MCF-7细胞48 h后,其G1期细胞分别为65.6%和81.6%,较空白对照组和40 μM Gen处理组的51.5%和63.4%有明显提高(P
2.3 dFMGEN对人乳腺癌MCF-7细胞裸鼠异种移植瘤生长的影响
治疗模型发现实验组裸鼠体重、肝脾重量与对照组比较,dFMGEN对瘤生长大小的影响呈现出明显的剂量依赖性,dFMGEN体内抗瘤作用明显强于GEN对照组(P
3 讨论
本研究中,笔者将二氟亚甲基导入GEN后,其抗肿瘤作用明显增强(P
由于体内的生长环境较复杂,药物需通过肠系膜的吸收及肝脏的代谢等才能发挥抗肿瘤作用,这也就导致了一些药物体内外研究结果不一致[7]。如实验表明,尽管GEN在体外可抑制乳腺癌细胞的生长,但是对裸鼠的乳腺癌细胞异种移植瘤却并不能获得相同的效果,与此相反,由于它在体内的吸收效果较差,不能达到体外抑制时的浓度,使得GEN在低浓度时所具有的雌激素样作用得到发挥而刺激肿瘤的生长[6]。因此,在本实验中为了进一步评价dFMGEN的体内抗肿瘤效果,笔者成功地建立了人乳腺癌MCF-7细胞裸鼠异种移植瘤模型并对其通过腹腔注射给药进行体内治疗试验,结果发现高剂量dFMGEN处理后在体内对肿瘤的抑制率为81.6%,而相同剂量的GEN体内抑制率仅为56.4%。其原因可能是将含氟基团引入GEN后,能极大的改善其理化性质和生物学活性[8],而且C-F键能大大增加化合物的亲脂性,使含氟化合物能够更易透过组织细胞膜,从而提高含氟化合物在生物体内的吸收和转运,进而发挥更强的体内抗肿瘤作用[9]。总之,本研究结果为开发新的、具有应用前景的抗乳腺癌新药提供了理论依据。
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【关键词】 姜黄素及其衍生物;iNOS;NO;LPS;小胶质细胞
姜黄素是从中药姜黄中提取的酚类物质。大量研究表明,姜黄素具有抗炎症、抗氧化、清除自由基等多种生物活性。目前姜黄素衍生物已成为国际新药开发领域的一个研究热点[1]。小胶质细胞是中枢神经系统长驻的巨噬细胞,在中枢神经系统的免疫反应中发挥核心作用。在感染因素如LPS等的刺激下,小胶质细胞被迅速激活。活化的小胶质细胞可诱导蛋白酶的激活,释放各种促炎性细胞因子,并生成大量活性氧和活性氮,iNOS便是其中之一。iNOS一旦被大量表达,其活性便可持续相当长时间,从而大量、持续产生NO,介导广泛的毒性作用,目前认为中枢神经系统炎症病人脑中反应性胶质细胞过度表达iNOS是造成神经元损伤的重要原因[2-4]。本研究对比观察了姜黄素及其衍生物对激活的小胶质细胞NO的释放和iNOS表达的抑制作用。
1 材料和方法
1.1 实验材料 LPS、姜黄素、抗iNOS抗体、抗CD68抗体和抗GAPDH抗体购自Sigma公司;姜黄素衍生物由美国加州大学戴维斯分校邓文斌教授提供;NO测试盒购自美国Cayman Chemical公司。
1.2 实验方法
1.2.1 小胶质细胞的分离和培养 取1d龄的新生大鼠脑,去除结缔组织和血管,机械捣碎并通过70μm网筛过滤,分离的细胞种植到多聚赖氨酸包被的培养瓶中,培养于含20%小牛血清的DMEM培养液,37℃,5%CO2恒温箱培养,每3d换1次细胞液。2周后,利用摇床振荡法分离纯化小胶质细胞,分离的小胶质细胞培养于含10%小牛血清的DMEM中。
1.2.2 免疫组化方法 小胶质细胞以1×106/孔接种于6孔板,内置无菌盖玻片,培养24 h后,LPS或药物处理18 h(用药物预处理细胞1h后加入LPS,共孵育18h),吸去培养液,用预冷的PBS漂洗1次,4%多聚甲醛固定30 min;PBS漂洗3次;与小胶质细胞特异性抗体抗CD68(1∶200)孵育过夜,然后再用PBS漂洗5 min×3,最后加入荧光Alex-488偶联的辣根过氧化酶标记的二抗(1∶1000),室温孵育1 h,PBS漂洗5 min×3,封片,在荧光显微镜下观察,摄片。细胞呈绿色者为阳性细胞,应用J EOR801D 形态学图像分析系统软件,每片随机取4个视野,记录阳性细胞数,与正常无LPS或药物对照组阳性细胞数相比较,计算细胞活性,细胞活性=实验组4个视野平均细胞数/对照组4个视野平均细胞数×100%。
1.2.3 药物处理 将细胞接种于6孔板,分为两个大组,分别为姜黄素组和姜黄素衍生物组。在每一组中,又分为8个小组,分别为无药物/无LPS、无药物/有LPS及不同浓度的药物(包括0.5、1、5、10、25,50μg·mL-1)和LPS组(浓度为1μg·mL-1,用药物预处理细胞1h后加入LPS,孵育18h)。每个点做6个平行,其中3个将做免疫组化分析。重复试验3次。
1.2.4 Western blot 细胞以1×106/孔接种于6孔板,药物处理18 h后,用Western blot分析细胞裂解上清液中目标蛋白的表达。裂解细胞,收集上清液用BCA法蛋白定量,取等量蛋白,10% SDS PAGE分离后将蛋白转至Nitrocellular膜上,用含5%脱脂牛奶的TBST封闭膜2 h,抗iNOS(1∶500)抗体4℃ 孵育过夜,TBST充分洗涤膜后用二抗(羊抗鼠IgG/HRP,1∶1000)室温孵育1 h,ECL试剂显色成像。以GAPDH作为内参照,即实验组条带强度/对应的GAPDH条带强度。
1.2.5 细胞培养液中NO的测定 应用Cayman's Nitrate/Nitrite Colorimetric Assay Kit,按照试剂盒的操作步骤,最后在酶标仪上540nm处测定各孔光密度值(OD),以LPS组的OD值为对照,计算加药组占它的百分比,即实验组OD值/LPS对照组OD值。
1.3 统计学方法 实验数据以均数±标准差(±s)表示。各实验组间比较用单因素方差分析(one way ANOVA),P
2 结果
2.1 免疫组化方法检测细胞活性 发现姜黄素及其衍生物浓度在1μg·mL-1时对细胞活性无明显影响;LPS(1μg·mL-1L)单独作用或与姜黄素(1μg·mL-1)、衍生物(10μg·mL-1)共同作用细胞18 h,对其活性亦无明显影响;但当姜黄素浓度上升到5μg·mL-1、衍生物浓度上升到25μg·mL-1,与LPS共同作用时,细胞活性分别下降了64.49%和44.65%(P
2.2 姜黄素及其衍生物对iNOS表达的抑制作用
在正常条件下,小胶质细胞表达微量iNOS,LPS作用18 h后,iNOS蛋白的水平明显增高,与正常对照组(第一条lane)相比较,差异有统计学意义(P
2.3 姜黄素及其衍生物对NO生成的抑制作用
1μg·mL-1 LPS作用细胞18 h后,细胞培养液中的NO含量增加了70 %,P
3 讨论
大量研究发现,小胶质细胞的激活在很多神经退行性疾病如早老性痴呆、帕金森病等中起着非常重要的作用[5-6]。而小胶质细胞激活后所增量表达的iNOS引起的NO的大量释放,则是介导神经元损伤的一个非常重要的因子。NO作为氧自由基的一种,可刺激细胞,产生兴奋性的谷氨酸,直接损害神经元和少突胶质细胞[7-9];高浓度的NO还可透过细胞膜、线粒体膜,抑制线粒体呼吸链各种复合体的活力;NO与超氧阴离子(O-2)发生快速反应,生成强氧化性的过氧化亚硝基(peroxynitrite,ONOO-),而引起蛋白质、类脂质及DNA氧化,或分解转化为OH-自由基,对细胞造成不可逆的氧化损伤[10-11]。
姜黄素被证实具有抗氧化、清除自由基、抑制肿瘤生长等方面的作用,在临床上有着很好的应用前景。尽管姜黄素的临床作用为人们普遍看好,但是其存在溶解性差、易被氧化、吸收率低等缺点。因此,目前以姜黄素为先导化合物合成结构更稳定、溶解性更好、活性更高的姜黄素衍生物已成为国际新药开发领域的一个研究热点。姜黄素衍生物可由黄素分子除去两端含芳环取代基团外为1,6-庚二烯-3,5-二酮结构,此中间结构可视为姜黄素分子的B区,即含有烯键、双羰基和活泼亚甲基等,利用B 区各部位官能团的特点,分别改变其结构类型而合成。本实验中所用的便是其中的一个衍生物。本文通过对比观察姜黄素及其衍生物对LPS激活的小胶质细胞NO的释放及iNOS的表达,来检测姜黄素及其衍生物的抗氧化活性。
本次实验结果表明,姜黄素及其衍生物都能抑制LPS激活的小胶质细胞iNOS蛋白的表达以及NO的释放,虽然衍生物的活性相对姜黄素来说较弱,提示姜黄素及其衍生物都具有一定的抗炎、抗氧化作用,对于中枢神经系统慢性退行性疾病的预防及治疗有着良好应用前景。
参考文献
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由于工业化进程的飞速发展,工业“三废”、城市汽车尾气,饮用水的的污染,生态环境受到严重破坏。甚至影响到了人们的日常生活。人们疾病发病率急剧上升。因此加大对环境保护工作的投入是当前摆在面前十分严峻的问题,许多传统的环保工艺处理技术已不能适应现在环保工作的需求,迫切需要一种新的环保治理方式。而现代生物技术以其众多的优点,正越来越多地被应用到了环境保护处理过程当中。
一、我国现代环境面临的现状
当前,我国环境保护工作面临的形势十分严峻,集中表现在工业化学污染严重、农用化肥及农药污染、水资源严重短缺、饮用水源遭到污染情况严重、土地沙漠化趋势比较明显、耕地面积大量流失、森林草原等植被遭到严重破坏、许多珍稀物种动植物灭绝等等。这些问题都是事关我国经济社会发展的速度和水平及人民生产生活状况,必须得到我们的重视。
二、现代生物技术的特点
现代生物技术在生态环境中应用的很广泛,是因为,它有独特的优点:1、以生物为对象,不依赖地球上的有限资源,而针对再生资源的利用;2、在常温常压下进行,过程简单化,可持续操作,可以节约能源,减少环境污染;3、开辟了生产高纯度、优质、安全可靠的生物制品的新途径4、可解决常规技术和传统方法下不能解决的问题;5、可定向地按人们的需要创造新物种、新品种和其他有经济价值的生物类型。
三、现代生物类型在环境保护中的应用
因为现代生物可以有效地降低环境保护工作中的成本,不受天气气候、场地等的影响,可以随时发挥作用,可以创造可再生资源,能够彻底去除有害物质等,它凭借着这些优点,在环境保护中起到重要的作用。可以使现代生物技术的运用范围迅速扩展,可以对农村中的牲畜粪进行加工,产生清洁能源,不会对环境造成污染,彻底去除污染物,提高了环境保护的工作。
1、对污水的生物净化。要用生物技术对废水进行处理,可以应用酶联免疫技术、PCR技术、电子显微技术、基因差异显示技术、生物传感器等现代生物技术对环境进行检测与评估。应用酶联免疫技术对环境中的农药及其一些代谢物一一项新技术。国内外根据这项技术开发出了杀菌剂、除草剂、杀虫剂等农药和抗菌素等对污染物的酶联免疫的分析方法。而我国也在这方面取得了一些新发展,例如开展了生物监测方法的研究,研究了各种生物的综合指标,利用生物监测技术评价环境质量,利用冷冻干燥且发光的细菌,根据它的发光强度变化的特点来断定水质污染的程度,从而研究提出了上海苏州河水水质发光细菌测试和评价方法。污水中的有毒物质的成分十分复杂,包括各种酚类、氰化物、重金属、有机磷、有机汞、有机酸、醛、醇及蛋白质等等,是环境污染中最难治理并且必须治理的一种污染形势。微生物通过自身的生命活动可以解除污水的毒害作用,从而使污水中的有毒物质转化为有益的无毒物质,使污水得到净化。应用遗传工程的技术构建出符合人们需要的微生物高效菌和可以讲解很多种污染物功能的超级菌,从而提高对污染物的讲解能力,加快讲解的速度,增强净化污水的能力。当今固定化酶和固定化细胞技术处理污水就是生物净化污水的方法之一。固定化酶和固定化细胞技术是酶工程技术。固定化酶又称水不溶性酶,是通过物理吸附法或化学键合法使水溶性酶和固态的不溶性载体相结合,将酶变成不溶于水但仍保留催化活性的衍生物,微生物细胞是一个天然的固定化酶反应器,用制备固定化酶的方法直接将微生物细胞固定,即是可催化一系列生化反应的固定化细胞。运用固定化酶和固定化细胞可以高效处理废水中的有机污染物、无机金属毒物等。
2、对于那些固体废物,我们可以产用生物讲解的方法,例如焚烧、热处理等,这种办法具有成本低、操作简单、容易管理、运行费用低等优点。这也可以成为“生物反应堆”,与传统的挖坑填埋相反,可以允许适量的水分进入,增加湿度,微生物可以很好地生长和繁殖,从而加速了废物的降解和稳定。又分为好氧生物处理,这是指利用好氧生物在有氧的条件下新陈代谢,利用好氧生物技术将废物处理;坏氧生物处理,是指坏氧生物在无氧的条件下生长代谢作用处理废物;准好氧生物处理,这是使填埋场里具有某种好氧条件,靠垃圾分解产生的发酵热造成内外温差,空气可以自然的通过填埋体,促进垃圾的分解和稳定,它不需要通风,节省能量,减少对地下水的污染,可以使危险气体例如CH4、H2S等产量降低等;混合生物技术,是把好氧和坏氧生物技术综合起来,它主要的特点就是增加了挥发有机酸对空气具有危险性的污染物的讲解,并且降解的速度很快。
3、生物修复技术出现在80年代以来的治理环境污染的生物工程技术,主要是利用了生物本身的独特分解有机物的能力,去消除污染环境中的污染物,达到消除污染的目的。它包括微生物修复和植物修复。人们可以利用植物对某些污染物进行吸收,作为这些污染物的生存介质,达到净化的功能,而微生物被运用在去除土壤中的重金属污染、石油污染等多种污染物,具有典型的处理速度快、无二级污染、经济实惠等特点。
4、环境生物技术应用在预防污染上也十分广泛。利用分子遗传技术可以将生产过程中产生的废弃物直接转化为新能源或副产品,例如微生物化肥,利用DNA重组及蛋白质工程技术快速生成的酶,把它应用在生产环节中,减少使用化学无极品从而达到清洁生产的目的;利用分子生物种群、基因技术、DNA修复可以改变一些物质的分子结构,可以加大降解性或加速自然讲解的速度,这种降解途径彻底,一般不会带来副作用;有的是通过共代谢作用,将农药转为了避免负面效应,就需要用基因工程的方法对已知有降解农药作用的微生物进行改造,改变其生化反应途径,以希望获得最佳的降解、除毒效果。例如生物化肥、生物农药、生物可降解塑料膜等大量使用在实际生活中,取代了化学制成品农药、化肥的使用。它是无污染的,所以在农作物声中得到了广泛的应用。能降解农药的微生物,有的是通过矿化作用将农药逐渐分解成终产物CO2和H2O,要想彻底消除化学农药的污染,最好全面推广生物农药。
四、结论
我们现在的地球已经被我们伤害的遍体鳞伤,我们必须采取最有效又不伤害它的方法来帮地球治疗。更新环保理念,利用生物技术,我们要把治理变为提前预防的方针。利用新的成果技术,加强对没有受到污染的环境预防,对那些已经受到危害的环境,要做尽早的处理措施,从根本上解决环境保护的问题。随着我们的环保意识的逐渐增强,环境保护已经成为了社会关注的焦点。而现代生物技术是以集约化、商品化、国际化、集科学化和环保化为一体的基本特征,在高新技术革命中,占有最重要的地位,也必将会在将来对社会产生深远的影响。
参考文献
[1]张伟峰.现代生物技术在环境保护工作中的应用[J].时代报告,2011(9)
1、细胞结构:在充分基础教学的基础上,制作细胞模型,一般可以采用不同颜色的橡皮泥制作成不同的形状,代表不同的细胞器,但是要考虑到合理性和科学性;
2、分子结构模型:DNA和细胞膜的流动镶嵌模型,可以利用不同大小的小球进行科学组装后,进行展示,既能掌握其物理结构,又能提供深入学习的可能。
注意:生物模型的制作是教学的重要一环,必须考虑其合理性和科学性,引导学生善于发问,及时解决制作过程中的问题。充分发挥学生的主观能动性,丰富教学环节。有条件的学校和家庭还可以利用网络制作电子版的三维模型。
(来源:文章屋网 )
[中图分类号] R174 [文献标识码] C [文章编号] 1673-7210(2011)07(a)-122-04
Analysis of child health care team in community health service
LI Jing, YU Xinguo, ZHAO Peng
Xixiang People's Hospital of Bao'an District in Shenzhen City, Guangdong Province, Shenzhen 518102, China
[Abstract] Objective: To discuss the effect of child health care team in community health service in the pilot way for the improvement of the management connotation. Methods: Yikangyuan community health service center in Shenzhen city was chosen as study fields by formulating the construction, working task and process of child health care team and a sampling survey to 430 children before pilot project and 436 cases after pilot project for 1 year for investigation, the relevant situation of the children were analyzed. Results: Before pilot and after pilot project, the rate of EPI standard among the permanent, temporary and floating children were 32.55%, 28.02%, 9.49% and 53.33%, 45.41%, 30.47% respectively, the rate of EPI regulated were 23.26%, 36.71%, 32.12% and 45.56%, 50.46%, 61.72% respectively. There were significant differences before and after pilot project (P
[Key words] Community health service center; Pilot project; Child health care team; Effect
深圳市宝安区卫生局根据卫生部《关于开展社区卫生服务适宜技术试点的通知》的要求,选定宝安区西乡人民医院颐康园社区健康服务中心(简称社康中心)为试点研究现场,在社康中心成立儿童保健团队,希望通过试点和运营,探讨全面落实社区公共卫生服务的有效途径和运营模式,以便更好地体现社区卫生服务的公益性。通过社康中心儿童保健团队的1年试点运营取得了较好的儿童保健作用,现总结报道如下:
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1 资料与方法
1.1 一般资料
为更科学的掌握儿童保健团队试点前后的效果,笔者分别在团队试点前和试点1年后采用自拟儿童保健团队效果调查表进行调查统计。两次调查参入的工作人员均经过统一培训,统一调查要求和标准。为保证调查结果的可靠性,调查表中内容由0~36个月的儿童父亲或母亲填写或回答。试点前发放调查表452份,回收有效调查表430份,有效回收率为95.13%,试点1年后发放调查表465份,回收有效调查表436份,有效回收率为93.76%。试点前后调查儿童的年龄和户籍比较,差异无统计学意义(χ2=4.79,P>0.05),具有可比性。两次调查儿童人数统计见表1。
1.2 方法
1.2.1 儿童保健团队的建设
西乡人民医院以深圳市宝安区社区健康服务运行机制改革试点及卫生部社区卫生服务适宜技术工作规范试点验证为契机,以小样本社区的支持体系建设来探索适合宝安区特点的社区健康服务的发展方向,根据颐康园社区儿童的生活现状和社区儿童的实际卫生保健需求,在颐康园社康中心建立儿童保健团队。该团队由1名高资历并有多年儿科临床诊疗经验的高级职称的医师作为儿童保健团队的团队长,1名有资质的公卫医师、2 名有执业资格的全科医师和 2 名注册的社区护士组成团队成员,主要负责和管理社区儿童的健康体检、计划免疫接种和儿童监护人的育儿保健指导[1]。通过建立儿童保健团队,达到建立人员结构合理、分工明确、工作流程清晰、协调性强的专业工作团队,以有利于推动社区健康服务向深层次发展。
1.2.2 儿童保健团队的任务
1.2.2.1 建立儿童保健网络信息库 通过本底调查,建立整个社区的儿童保健网络信息库,利用电脑系统建立社区内常住、暂住、流动的0~36个月的儿童及其监护人的个人和家庭健康档案,并详细记录儿童保健团队为其所做的各种卫生保健服务内容,包括儿童计划免疫、适宜技术体检、儿童专档管理、儿童在社康中心内的诊疗服务等。
1.2.2.2 育儿保健指导 根据卫生部社区卫生服务适宜技术[2-3]工作的要求对社区新生儿进行家庭访视及产妇进行育儿保健指导,宣传母乳喂养好处,鼓励母乳喂养,指导正确的混合喂养和人工喂养方法,传授新生儿扶触技能,引导产妇培养良好的睡眠、饮食、卫生及户外活动等生活习惯。
1.2.2.3 定期给儿童做健康体检 定期对社区0~36个月儿童进行健康体检,并对儿童生长发育进行个体评价,同时将各项信息输入电脑系统,建立儿童专案管理信息。对体弱儿童如患有小儿贫血、佝偻病、营养不良、肥胖、肢体残疾和神经-精神发育迟滞等健康问题的儿童进行重点关注,做到及时发现、及时转诊、及时管理,实现对体弱儿童发现、转诊、追踪、随访、结案的连续管理。
1.2.2.4 儿童基数管理 按上级管理规定要求,对社区的0~36个月儿童基数进行动态化、连续性管理,动态掌握辖区0~36个月儿童变动情况,及时登记儿童迁入、迁出数量变化和死亡登记报告,分析各类儿童保健服务需求,明确社区0~36个月儿童的主要健康问题,制订相应干预计划和落实措施。
1.2.2.5 儿童计划免疫工作 针对本社区0~36个月儿童开展计划免疫工作。按《深圳市儿童计划免疫程序表》的要求,实行有计划、适时地给儿童进行脊髓灰质炎(糖丸疫苗)、百日咳、白喉、破伤风、麻疹、卡介苗、乙型脑炎、乙肝等疫苗预防接种,并将儿童接种的资料全部登记入册、归档。同时通过社区宣传栏,举办健康知识讲座,充分利用4月25日全国预防接种宣传日的宣传,普及计划免疫预防接种的健康知识。
1.2.3 儿童保健团队工作流程
①儿童保健团队成员均进行统一的培训,熟悉掌握社区卫生服务技术规范丛书中“社区0~36个月儿童健康管理”要求和操作流程[2]。②为提高了管理效率,将0~36个月儿童健康管理与计划免疫工作捆绑实施。相对于儿童健康管理工作,社区的计划免疫工作更加深入人心和让居民接受,所以在家长带儿童到社康中心进行免疫接种时,社康中心的儿童健康管理人员给予健康教育,对每个来接种的孩子建立健康档案,在每一次接种前均进行儿童体检,以减少漏检现象。③所有上级医院分娩的辖区新生儿,通过医院转到社康中心。社康中心的产后访视人员进行两次新生儿访视,将建立的儿童健康档案交给儿童健康管理人员进行后续的管理。社区儿童健康管理人员发现异常儿童、高危儿童后,及时填写儿童保健双向转诊联系卡,及时转往上级医院诊疗,同时社康中心的儿童保健人员对其进行进一步的追踪和管理。④利用网络信息平台对管理的儿童及时通知体检和计划免疫接种。社康中心的计划免疫系统可以设置和打印预防接种预约时间,根据0~36个月儿童健康管理的要求和时间间隔,把儿童体检预约时间同时设置在预防接种预约时间表和预防接种预约时间表同时打印交给家长,并通过计划免疫系统的短信群定期发给家长,以利于及时提醒和督促家长按期为儿童进行儿童体检和计划免疫接种。儿童保健团队工作流程见图1。
1.3 统计学方法
使用SPSS 12.0统计软件统计,对相关资料采用χ2检验,以P
2 结果
2.1 儿童计划免疫接种情况比较
试点前后常住、暂住和流动儿童计划免疫规范接种率比较,差异有高度统计学意义(P
2.2 儿童健康体检情况
从表3中可知,试点前后常住、暂住和流动儿童体检达标和基本达标率比较,差异有高度统计学意义(P
3 讨论
3.1 儿童保健团队的运营有利于儿童保健与计划免疫工作有序开展
儿童保健团队的成立,改变了团队成员的服务理念、真正体现了现代社区医学以社区为基础、以社区居民为中心、以家庭为单位的服务模式,保证儿童保健流程的畅通,减少了漏检、少检的机率[4]。社区适龄儿童到社康中心后,经过初步筛查-规范-体检-规范疫苗接种,保证了社区儿童健康体检和儿童计划免疫的有序进行。暂住、流动儿童的保健是儿童保健工作中的重点、难点、盲点,由于加强暂住、流动人口的宣传与管理,极大地提高了他们的管理率。通过试点运营发现,儿童保健以团队协助方式服务社区居民,能较好地满足社区卫生服务需求,能真正体现全科医生以人为本的服务理念,有效地提高了儿童的系统管理率和健康保健覆盖率。
3.2 儿童保健团队的运营保证了新生儿连续性管理
根据儿童保健团队工作要求,在社康中心主任协调下,根据工作开展情况合理安排中心内全科医生及护士加入本团队工作,形成全员积极参与的局面。妇女保健医生在接受到新生儿信息后按时完成新生儿产后访视,及时将新生儿相关资料登记入册,安排满月儿童到社康中心进行儿童健康体检和疫苗接种,同时其转给儿童保健医生进行管理,确保妇女保健和儿童保健的无缝衔接。同时全科医生在诊疗同时适时提醒和督促赞助和流动儿童进行健康体检和疫苗接种,更加体现了团队内外互相协助的重要性和儿童保健团队服务的可延伸性[5]。
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3.3 儿童保健团队的运营改善了医患关系
儿童保健团队的连续服务,扩大了社康中心在居民中的影响,不少社区儿童家长与儿童保健人员建立了良好的朋友式医患关系,同时居民在社康的就诊率也明显增高[6]。另一方面,通过每次社区儿童体检时儿童保健医生对儿童家长传授育儿护理知识和开展一些宣传活动,使家长的儿童保健知识的知晓率明显提高,丰富了社区居民的育儿护理知识和儿童保健意识,更加有效地提高了社区儿童保健的系统管理率和覆盖率。
3.4 儿童保健团队的运营促进了社区人才队伍的建设
为适应社区儿童卫生保健多元化需求,为不断提高儿童保健团队的服务技能和服务水平,在全科医护人员全员岗位培训的基础上,通过请进来、送出去的培训机制,建立了一支技术过硬的全科型社区儿童保健队伍,从而能够更好地为社区儿童提供卫生保健服务。
3.5 团队式服务体现了社区卫生的公益性和必要性
通过实施儿童保健团队式服务,为社区儿童提供体检、预防、管理、评价、健康教育、家庭养育“六合一”的综合卫生服务,为社区儿童健康成长提供了有力保障,是提高社区居民对卫生服务满意度的有效途径,是实现卫生工作重心下移、防病关口前移目标的重要举措[7]。
颐康园社康中心儿童保健团队试点的实践证明,对社区儿童实行团队式保健服务是社区卫生服务模式的创新,充分体现了团队服务的优越性、可及性和服务能力的综合性,有利于推进社区基本医疗和公共卫生服务的进一步落实,有利于促进社区卫生服务可持续发展,值得进一步探讨。
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创伤、烧伤以及手术伤口愈合后出现的增生性瘢痕不仅影响患者的外观,同时还会伴有伤口局部的瘙痒。发生在功能部位还可出现瘢痕挛缩,导致严重的功能障碍,是困扰外科领域的一大难题。因此,有关增生性瘢痕的防治研究一直是这个领域研究的热点。本实验通过用P物质抑制剂辣椒素及bFGF抗体单独或联合作用于体外培养的增生性瘢痕成纤维细胞,探讨辣椒素及bFGF抗体对瘢痕成纤维细胞增生的抑制作用,以期为增生性瘢痕的治疗提供新的方法。
1 材料和方法
1.1 主要试剂:辣椒素、bFGF抗体及胰蛋白酶购自美国sigma公司。辣椒素纯度>95%,辣椒素用无水乙醇、生理盐水按1:9溶解并配成所需实验浓度。
1.2 标本收集:取增生性瘢痕标本12例,其中男性5例,女性7例,年龄在11~34岁,均取自烧、创伤后3~6个月的增生性瘢痕标本。
1.3 成纤维细胞培养:按组织块法行成纤维细胞培养。将手术获取的增生性瘢痕组织标本去除表皮和皮下脂肪后,修剪成0.5~1.0mm大小的组织块,用含15%胎牛血清的DMEM培养液漂洗,置于37℃、5%CO细胞培养箱培养传代。实验选用第5~6代细胞。
1.4 辣椒素及bFGF抗体对体外培养的增生性瘢痕成纤维细胞影响的形态学观察:将培养好的成纤维细胞分成四组,对照组仅加入培养液DMEM,辣椒素组加入含辣椒素终浓度分别为:2.5,5,10,20,40和80mg/L的DMEM培养液;bFGF抗体组加入抗bFGF抗体浓度分别为:20,40和80mg/L的DMEM培养液;辣椒素及抗bFGF抗体组加入含不同浓度的辣椒素(2.5,5,10,20,40和80mg/L)及抗hFGF抗体(20mg/L);空白对照组仅加入DMEbl培养液,继续培养24h.显微镜下(日本OlympusCH型)观察成纤维细胞的生长情况和细胞的形态学变化。
1.5 MTT法检测辣椒素及bFGF抗体对体外培养的增生性瘢痕成纤维细胞抑制率:用胰酶将细胞消化制成细胞悬液,调整悬液中成纤维细胞的密度,以1×10/L,按2001μ1/孔的密度接种于96孔细胞培养板,在细胞培养箱内孵育48h,吸出原培养液,辣椒素组加入含辣椒素终浓度分别为:2.5,5,10,20,40和80mg/L的DMEM培养液200μ1;bFGF抗体组加入抗bFGF抗体浓度分别为:20,40和80mg/L的DMEM培养液;辣椒素及抗bFGF抗体组加入含不同浓度的辣椒素(2.5,5,10,20,40和80mg/L)及抗bFGF抗体(20mg/L);空白对照组加入培养液,继续培养(每组设置3个重复孔)20h,加入预先配好MTT溶液20μ1继续培养4h,酶标仪检测每孔吸光度值(OD值),并按下列公式计算药物对细胞的抑制率。
抑制率%=(空白组OD值-实验组OD值)/宅白组OD值×100%
1.6 统计方法:数值用(x±s)表示,用SPSS10.0统计软件进行统计分析,两两比较采用t检验。P<0.05为差异显著。
2 结果
2.1 对照组成纤维细胞的形态学观察:对照组加入培养液继续培养,成纤维细胞生长良好,增殖情况良好,大部分细胞成梭形,聚集成堆,少数刚分裂细胞尚未伸展开,成小圆形。
2.2 P物质抑制剂辣椒素对增生性瘢痕成纤维细胞的影响:应用辣椒素培养组,部分细胞皱缩成圆形,随着辣椒素浓度增加,细胞坏死增多,浓度至80mg/L时约有一半细胞坏死。
2.3 bFGF抗体对增生性瘢痕成纤维细胞的影响:应用bFGF抗体培养组,见部分细胞皱缩成圆形,随着bFGF抗体浓度增加,细胞坏死增多,浓度至80mg/L时约有一半细胞坏死。
2.4 联合使用P物质抑制剂和bFGF抗体对增生性瘢痕成纤维细胞的影响:各浓度的P物质抑制剂与20mg/L的BFGF抗体联合应用,细胞发生皱缩,体积变小,形状变圆,并堆积在一起,并可见许多漂浮的坏死细胞,随着P物质抑制剂浓度增加,坏死细胞增多,浓度为80mg/L时,大部分细胞已经坏死(抑制率92.97%±6.84%)。20mg/LbFGF或2.5mg/L P物质抑制剂并没有显著抑制细胞增殖,但两者联合使用可显著抑制细胞生长(抑制率15.47%±4.44%,与20mg/LbFGF或2.5mg/LP物质抑制剂单独刺激组相比P<0.05)。
3 讨论
增生性瘢痕是由于烧伤、创伤及其他原因导致皮肤真皮层损伤后局部瘢痕组织过度生长的结果。成纤维细胞是瘢痕组织中的主要细胞成分,它的过度增殖则是增生性瘢痕形成的细胞基础,探讨如何抑制增生性瘢痕中成纤维细胞增殖问题一是抑制瘢痕增生研究的重点。
高中生物备考知识归纳精选参考一
1.生物体具有共同的物质基础和结构基础。
2.从结构上说,除病毒以外,生物体都是由细胞构成的。细胞是生物体的结构和功能的基本单位。
3.新陈代谢是活细胞中全部的序的化学变化总称,是生物体进行一切生命活动的基础。
4.生物体具应激性,因而能适应周围环境。
5.生物体都有生长、发育和生殖的现象。
6.生物遗传和变异的特征,使各物种既能基本上保持稳定,又能不断地进化。
7.生物体都能适应一定的环境,也能影响环境。
知识点总结:生命的物质基础
8.组成生物体的化学元素,在无机自然界都可以找到,没有一种化学元素是生物界所特有的,这个事实说明生物界和非生物界具统一性。
9.组成生物体的化学元素,在生物体内和在无机自然界中的含量相差很大,这个事实说明生物界与非生物界还具有差异性。
10.各种生物体的一切生命活动,绝对不能离开水。
11.糖类是构成生物体的重要成分,是细胞的主要能源物质,是生物体进行生命活动的主要能源物质。
12.脂类包括脂肪、类脂和固醇等,这些物质普遍存在于生物体内。
13.蛋白质是细胞中重要的有机化合物,一切生命活动都离不开蛋白质。
14.核酸是一切生物的遗传物质,对于生物体的遗传变异和蛋白质的生物合成有极重要作用。
15.组成生物体的任何一种化合物都不能够单独地完成某一种生命活动,而只有按照一定的方式有机地组织起来,才能表现出细胞和生物体的生命现象。细胞就是这些物质最基本的结构形式。
16.活细胞中的各种代谢活动,都与细胞膜的结构和功能有密切关系。细胞膜具一定的流动性这一结构特点,具选择透过性这一功能特性。
17.细胞壁对植物细胞有支持和保护作用。
18.细胞质基质是活细胞进行新陈代谢的主要场所,为新陈代谢的进行,提供所需要的物质和一定的环境条件。
19.线粒体是活细胞进行有氧呼吸的主要场所。
20.叶绿体是绿色植物叶肉细胞中进行光合作用的细胞器。
21.内质网与蛋白质、脂类和糖类的合成有关,也是蛋白质等的运输通道。
22.核糖体是细胞内合成为蛋白质的场所。
23.细胞中的高尔基体与细胞分泌物的形成有关,主要是对蛋白质进行加工和转运;植物细胞分裂时,高尔基体与细胞壁的形成有关。
24.染色质和染色体是细胞中同一种物质在不同时期的两种形态。
25.细胞核是遗传物质储存和复制的场所,是细胞遗传特性和细胞代谢活动的控制中心。
26.构成细胞的各部分结构并不是彼此孤立的,而是互相紧密联系、协调一致的,一个细胞是一个有机的统一整体,细胞只有保持完整性,才能够正常地完成各项生命活动。
27.细胞以分裂是方式进行增殖,细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖和遗传的基础。
28.细胞有丝分裂的重要意义(特征),是将亲代细胞的染色体经过复制以后,精确地平均分配到两个子细胞中去,因而在生物的亲代和子代间保持了遗传性状的稳定性,对生物的遗传具重要意义。
29.细胞分化是一种持久性的变化,它发生在生物体的整个生命进程中,但在胚胎时期达到最大限度。
30.高度分化的植物细胞仍然具有发育成完整植株的能力,也就是保持着细胞全能性。
31.新陈代谢是生物最基本的特征,是生物与非生物的最本质的区别。
32.酶是活细胞产生的一类具有生物催化作用的有机物,其中绝大多数酶是蛋白质,少数酶是RNA.
33.酶的催化作用具有高效性和专一性;并且需要适宜的温度和pH值等条件。
34.ATP是新陈代谢所需能量的直接来源。
35.光合作用是指绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水转化成储存能量的有机物,并且释放出氧的过程。光合作用释放的氧全部来自水。
36.渗透作用的产生必须具备两个条件:一是具有一层半透膜,二是这层半透膜两侧的溶液具有浓度差。
37.植物根的成熟区表皮细胞吸收矿质元素和渗透吸水是两个相对独立的过程。
38.糖类、脂类和蛋白质之间是可以转化的,并且是有条件的、互相制约着的。
39.高等多细胞动物的体细胞只有通过内环境,才能与外界环境进行物质交换。
40.正常机体在神经系统和体液的调节下,通过各个器官、系统的协调活动,共同维持内环境的相对稳定状态,叫稳态。稳态是机体进行正常生命活动的必要条件。
41.对生物体来说,呼吸作用的生理意义表现在两个方面:一是为生物体的生命活动提供能量,二是为体内其它化合物的合成提供原料。
42.向光性实验发现:感受光刺激的部位在胚芽鞘尖端,而向光弯曲的部位在尖端下面的一段。
43.生长素对植物生长的影响往往具有两重性。这与生长素的浓度高低和植物器官的种类等有关。一般来说,低浓度促进生长,高浓度抑制生长。
44.在没有受粉的番茄(黄瓜、辣椒等)雌蕊柱头上涂上一定浓度的生长素溶液可获得无子果实。
45.植物的生长发育过程,不是受单一激素的调节,而是由多种激素相互协调、共同调节的。
46.下丘脑是机体调节内分泌活动的枢纽。
47.相关激素间具有协同作用和拮抗作用。
48.神经系统调节动物体各种活动的基本方式是反射。反射活动的结构基础是反射弧。
49.神经元受到刺激后能够产生兴奋并传导兴奋;兴奋在神经元与神经元之间是通过突触来传递的,神经元之间兴奋的传递只能是单方向的。
50.在中枢神经系统中,调节人和高等动物生理活动的高级中枢是大脑皮层。
51.动物建立后天性行为的主要方式是条件反射。
52.判断和推理是动物后天性行为发展的最高级形式,是大脑皮层的功能活动,也是通过学习获得的。
53.动物行为中,激素调节与神经调节是相互协调作用的,但神经调节仍处于主导的地位。
高中生物备考知识归纳精选参考二
1、消化酶、抗体等分泌蛋白合成需要四种细胞器:核糖体,内质网、高尔基体、线粒体。
2、细胞膜、核膜、细胞器膜共同构成细胞的生物膜系统,它们在结构和功能上紧密联系,协调。
维持细胞内环境相对稳定生物膜系统功能许多重要化学反应的位点把各种细胞器分开,提高生命活动效率
核膜:双层膜,其上有核孔,可供mRNA通过结构核仁
3、细胞核由DNA及蛋白质构成,与染色体是同种物质在不同时期的染色质两种状态容易被碱性染料染成深色
功能:是遗传信息库,是细胞代谢和遗传的控制中心
4、植物细胞内的液体环境,主要是指液泡中的细胞液
原生质层指细胞膜,液泡膜及两层膜之间的细胞质
植物细胞原生质层相当于一层半透膜;质壁分离中质指原生质层,壁为细胞壁
5、细胞膜和其他生物膜都是选择透过性膜
生物素(biotin),是动物机体内维持正常生理机能所必需的维生素之一。由于生物素广泛分布于动植物中,在食物中分布较为广泛,而且动物肠道菌群能够合成生物素,因此,过去人们曾经认为食物中不会缺乏生物素。但是,由于人类科技的迅速发展,生活水平的不断提高,吃的食物越来越精细化,经常出现了生物素缺乏症的案例。尤其是那些爱吃在集约化条件下生产的快餐、方便面等加工食品的人群,更容易出现生物素缺乏症状。于是,人们开始重新审视和研究生物素的营养作用。近年来,生物素已成为人们最受关注的水溶性维生素之一。
一、生物素的化学结构和分子作用机制
生物素的化学结构中包括具有尿素与噻吩相结合成骈环的两个五元杂环,和一个带有五个碳原子的羧基侧链组成。天然的生物素主要以与其它分子结合的形式存在,在体内由侧链上的五个碳原子羧基与酶蛋白的赖氨酸s残基结合,发挥辅酶作用。生物素有8种不同的异构体,其中只有D-生物素具有生物活性。在一般情况下,生物素是相当稳定的,只有在强酸、强碱、甲醛、败脂肪、胆碱及紫外线照射才会逐渐被破坏。生物素是许多需ATP的羧化反应中羧基的载体,羧基暂时与生物素双环系统上的一个氮原子结合,如在丙酮酸羧化酶催化丙酮酸羧化成草酰乙酸的反应中。动物缺乏生物素会引起皮肤疾病和脱毛症。鸡蛋清蛋白含有能与生物素紧密结合的抗生物素蛋白,如果大量食用生鸡蛋,就会妨碍生物素的吸收,可导致人类生物素缺乏症。在正常情况下,人类肠道细菌合成的生物素可以满足人体正常新陈代谢的需要,不会发生生物素缺乏症。在生物体内,它几乎都是作为生物素酶的辅基与蛋白质的赖氨酸的ε-氨基形成共价键。其生理作用主要是由生物素酶引起的固碳作用及羧基转移反应。通过丙酰辅酶A羧化酶,乙酰辅酶A羧化酶,甲基丙二酸单酰CoA羧基转移酶等反应,参与糖和脂肪的代谢。在这些酶促反应中形成的N-羧基生物素作为中间产物。
生物素是羧化和羧基转移酶系的辅酶,是羧基转用的载体,这些酶系在细胞中有转移羧基和固定二氧化碳的作用。具体分子作用机制表现在:1、生物素作为丙酮酸羧化酶的辅酶,通过糖异生作用,从丙酮酸到丁酮二酸生成葡萄糖;2、当乙酰辅酶A被乙酰辅酶羧化酶产生丙二酸单酰辅酶A的时候,生物素作为乙酰辅酶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间体,然后将活性二氧化碳提供给乙酰辅酶A,生成丙二酸单酰辅酶A,这是脂肪酸合成的首步反应,再与一分子乙酰辅酶A结合,经脱羧,还原和去水后,被转化为丁酰辅酶A。这个衍生物经过反复合成,最终形成长链脂肪酸(硬脂酸、棕榈酸)。在长链不饱和脂肪酸合成过程中,尤其是必需脂肪酸代谢中,生物素是十分重要。3、在碳水化合物供给不足时,从脂肪和蛋白质生成葡萄糖的糖原异生作用中,生物素都起着重要的作用,三羧酸循环也离不开它;氨基酸代谢中,直接参与亮氨酸和异亮氨酸等氨基酸的脱氨基及核酸代谢,蛋氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、缬氨酸、丙酰辅酶A羧化酶(生物素酶)的作用,经琥珀酰辅酶A进入柠檬酸循环。4、其他作用,氨基甲酰转移、嘌呤合成、糖代谢、色氨酸分解等,生物素还通过其对核糖核酸的性质和合成速度的作用,而影响蛋白质的合成。5、生物素可以使肝脏鸟氨酸转甲氨酰酶活性及其mRNA丰度升高,鸟氨酸转甲氨酰酶在精氨酸代谢和尿素循环中起着很重要的作用。
二、生物素影响基因表达的作用机理
目前,已经发现生物素影响基因表达的主要途径有3条:1、生物素酰腺苷酸能够激活可溶性鸟苷酸环化酶;2、生物素能够影响细胞核因子与其他转录因子的活性;3、生物素与组蛋白结合对染色体的重组的影响。
DNA芯片研究表明,生物素对外周血液单核细胞的200多个基因表达有影响。生物素在蛋白质合成、氨基酸脱羧、嘌呤合成、氨基甲酰转移及亮氨酸和色氨酸分解代谢中起着重要作用,也是多种氨基酸转移脱羧所必需。 生物素不仅参与羧化酶代谢途径,而且影响基因表达,动物缺乏生物素将导致细胞增殖减缓,免疫功能受损和胚胎发育畸形。
1、生物素酰腺苷酸。生物素酰腺苷酸是羧化全酶合成过程中的中间产物,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过一种目前尚不清楚的作用机理对可溶性鸟苷酸环化酶进行活化。鸟酸环化酶的活化使环鸟苷酸量增加,从而刺激蛋白激酶G产生信号传导,蛋白磷酸化得到活化,使编码羧化全酶合成酶、乙酰-CoA羧化酶,丙酰-CoA羧化酶基因转录活性增强。如果生物素缺乏或羧化全酶合成酶的活性降低这些基因的转录活性将受阻碍。在大肠杆菌和其他肠道细菌中,有一族基因参与生物素的合成,生物素酰腺苷酸与生物素蛋白连接酶形成复合物,复合物结合在生物素操纵子的启动子区域,通过反馈调节抑制这些基因表达。
2、细胞核因子与其他转录因子。细胞核因子在参与调节,防止细胞死亡和胚胎发育等过程起着重要的作用。哺乳动物NF-kB、Rel家族已经有五个转录因子被克隆和测序。其作用机理:细胞未受刺激时NF-kB家族蛋白以二聚体的形式存在,单体IkBα或者IkBβ使该二聚体活性受到抑制,NF-kB与IkB结合后滞留在细胞质中,IkB激酶受到细菌、细胞因子、有丝分裂原、生长因子和激素等刺激后引发IkBs磷酸化,之后在蛋白酶体依赖性途径中降解;被释放的NF-kB二聚体移位到细胞核中,结合在基因调控区域的反应元件从而引发基因表达。
3、组蛋白的生物素酰化。染色质包括DNA、组蛋白和非组蛋白,DNA的折叠进入染色质主要由组蛋白起作用。组蛋白可以通过乙酰化、甲基化、磷酸化、泛蛋白化等共价修饰。研究发现人体细胞含有生物素酰化的组蛋白。Stanley等通过酸提取的方法在人体外周血液单核细胞细胞核中分离出了生物素酰化的组蛋白。在人体T细胞白血病细胞系、细小细胞肺癌细胞、人绒膜癌细胞和鸡红血球细胞等也发现有生物素酰化组蛋白,组蛋白的生物素酰化对细胞增殖起着很重要的作用;组蛋白的生物素酰化可以促进人体外周血液单核细胞的增殖。但与生物素酰化组蛋白相关的基因是否被激活或沉默以及生物素酰化组蛋白是否参与DNA修复尚不清楚。最近研究发现,在紫外诱导的DNA损伤的细胞中生物素酰化蛋白量较高,推测生物素酰化组蛋白可能参与DNA损伤的修复。
本文通过生物素对人体基因表达主要途径影响以及生物素是以多种酶的辅助因子形式参与人体许多的新陈代谢过程的研究,阐明了生物素是人体维持正常生理机能所不可或缺一种维生素。
参考文献