细胞生物学/细胞骨架与疾病

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细胞骨架与细胞的运动 - 微管 - 微丝 - 中间纤维 - 细胞的运动 - 细胞骨架与疾病
细胞骨架对细胞的形态改变和维持、细胞内物质运输、细胞的分裂与分化等具有重要作用,是生命活动不可缺少的细胞结构,它们的异常可引起很多疾病,包括肿瘤、一些神经系统疾病和遗传性疾病等。不同细胞骨架在细胞内的特异性分布可用于对一些疑难疾病进行诊断,也可根据细胞骨架与疾病的关系来设计药物。

细胞骨架与肿瘤[编辑]

在恶性转化的细胞中,细胞常表现为细胞骨架结构的破坏和微管解聚。在肿瘤细胞的浸润转移过程中,某些细胞骨架成分的改变可增加癌细胞的运动能力。恶性肿瘤的主要特点是细胞形态发生改变,增殖快,有侵袭组织及向周围及远处转移的能力,这些特征都与微管和微丝的变化有关。在体外培养的多种人癌细胞中,免疫荧光染色显示微管和微丝发生明显改变:微管数量减少,网架紊乱甚至消失;微丝应力纤维破坏和消失,肌动蛋白发生重组,形成小体,聚集分布在细胞皮层,由于其形状为小球形或不规则,被命名以“肌动蛋白小体”、“ 皮层小体”和“面包圈”、“玫瑰花”小体等。这些细胞骨架成分的改变增加了癌细胞的运动能力。因此,微管和微丝可作为肿瘤化疗药物的作用靶点,如长春新碱、秋水仙素和细胞松弛索及其衍生物等作为有效的化疗药物可抑制细胞增殖,诱导细胞凋亡。另外,不同类型的中间纤维严格分布于不同类型的细胞中,而绝大多数肿瘤细胞通常继续表达其来源细胞特征性的中间纤维类型,即便在转移后,仍表达其原发肿瘤的中间纤维类型。因此可用于正确区分肿瘤细胞的类型及其来源,对肿瘤诊断有重要作用。

细胞骨架蛋白与神经系统疾病[编辑]

许多神经系统疾病与细胞骨架蛋白的异常表达有关,例如,在阿尔茨海默病(Alzheimer diseases, AD), 也称老年痴呆症患者的神经元中,可见到不溶性神经纤维缠结(insoluble neurofibrillary tangles, NFT)。NFT为纤维性结构,主要由高磷酸化状态的tau蛋白组成。tau蛋白是一种微管结合蛋白,过度磷酸化的tau蛋白对微管的亲和力降低,从而使微管的稳定性降低。AD患者的神经元中微管蛋白的数量并无异常,但存在微管聚集缺陷。
在肌萎缩性侧索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis, ALS)和幼稚性脊柱肌肉萎缩症(infantile spinal muscle atrophy), 神经原纤维在运动神经元胞体和轴突近端的堆积是其神经元退化的早期表现,随后运动神经元丧失,导致骨骼肌失去神经支配而萎缩,造成瘫痪,最终死亡。
此外,包括亨廷顿舞蹈病(Huntington disease, HD)在内的一组多聚谷氨酰胺疾病(polyglutamine disease)的共同特点是,细胞质内缠结含有微管蛋白和微丝聚合蛋白Slal。这些成分多与胞质内运输器有关,说明细胞骨架的损坏可能造成聚集物的形成,对细胞有毒性作用。

细胞骨架与遗传性疾病[编辑]

一些遗传性疾病的患者常有细胞骨架的异常或细胞骨架蛋白基因的突变。如人类遗传性疾病单纯性大疱性表皮松解症(epidermolysis bullosa simplex), 就是由于表皮细胞层表达的角蛋白基因突变而破坏了这类细胞的角蛋白中间纤维网,因此对机械性损伤非常敏感,即一点轻微的压挤便可使突变的基底细胞破坏,使患者的皮肤起疱。在人类或在小鼠中,凡带有这种突变基因的个体都变得很脆弱,以致死于机械创伤。此外,Wiskott Aldrich综合征(Wiskott Aldrich Syndrome, WAS)是X连锁隐性遗传的免疫缺陷疾病,临床表现有血小板减少、湿疹、反复感染,并发不同程度的细胞免疫和体液免疫缺乏。研究表明,WAS患者T淋巴细胞的细胞骨架异常,血小板和淋巴细胞变小,微绒毛数量减少,形态变小。进一步研究表明引起WAS的根源是微丝的异常。
纤毛不动综合征是一种由纤毛结构缺陷引起的常染色体隐性遗传性病,家族中的近亲婚配,可能为发病原因。除了会导致男性不育外,还会引起下列疾病:慢性支气管炎、支气管扩张、慢性鼻窦炎、中耳炎、内脏逆位等。精子鞭毛与纤毛虽然它们的长度及运动方式不同,但核心结构均是轴丝,由于轴丝结构复杂,所以其中任何一处发生异常均可引起精子鞭毛摆动及纤毛运动障碍。其中,最常见的 病理变化是动力蛋白臂异常,其次为放射辐和中心微管异常,甚至有的患者纤毛或鞭毛无中心微管或无轴丝。据统计,纤毛不动综合征占男性不育因素的l.14%。