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細胞生物學/細胞間信息傳遞障礙與疾病

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細胞間信息傳遞 - 細胞間信息傳遞的方式和途徑 - 細胞的信號轉導及其關鍵分子 - 細胞的主要信號轉導通路 - 細胞信號轉導通路的整合與調控 - 細胞間信息傳遞障礙與疾病
信息傳遞在細胞的正常功能與代謝中起着極其重要的作用,從受體接受信號至細胞對信號做出反應過程中的任何環節發生異常均可導致疾病的發生。闡明細胞信號轉導機制對於認識生命活動的本質具有重要的理論意義,同時也為醫學的發展帶來新的機遇和挑戰。細胞信號轉導機制的研究在醫學發展中的意義主要體現在兩個方面:首先是對疾病發病機制的深入認識;其次可為疾病的診斷和治療提供新的靶位。

受體異常與疾病[編輯]

這是一類因受體的數量或結構和功能異常引起的疾病,根據病因不同,可分為三類:

  1. 因受體基因突變,致使受體缺乏或結構異常引起遺傳性或原發性受體疾病 如非胰島素依賴性糖尿病即是一種常見的遺傳性受體疾病。遺傳因素導致胰島素受體數量減少或功能異常,使細胞對胰島素的敏感性降低,耐受力增強,由胰島素激發的細胞內信號轉導過程不能正常進行,細胞糖代謝出現障礙,最終導致糖尿病。
  2. 機體自身產生受體的抗體可導致自身免疫性受體疾病 在某些情況下,機體自身可產生受體的抗體,這些抗體與受體結合後,可封閉受體的作用,使受體功能發生改變,由此引起自身免疫性受體疾病。如重症肌無力患者體內存在抗乙醯膽鹼受體的抗體,當其與乙醯膽鹼受體結合後,降低了受體與乙醯膽鹼的結合能力,同時促使受體發生分解,細胞表面受體的數最明顯減少,與該受體相關的信號轉導過程不能正常進行,繼而出現相關疾病。
  3. 機體自身代謝紊亂引發繼發性受體疾病 這是一類因機體自身代謝紊亂,引起受體異常後產生的疾病。如肥胖可降低胰島素受體的功能,引發糖尿病;心功能不全可使心肌細胞的受體數量減少。

G蛋白與疾病[編輯]

G蛋白的α亞基上含有細菌毒素糖基化修飾位點,細菌毒素能使這些位點糖基化,引起α亞基的GTP酶活性失活或與受體結合的能力降低,導致某些疾病的發生。由霍亂弧菌所致的腹瀉即與G蛋白的異常密切相關。霍亂弧菌在腸道產生的霍亂毒素由A、B兩個亞基組成,A亞基具有ADP核酸轉移酶的活性,當霍亂毒素與腸上皮細胞表面受體結合後,A亞基穿過胞膜、插入胞內,催化NAD+中的ADP轉移至Gs的α亞基上,使其在與GTP結合後,喪失GTP酶活性,不能水解GTP為GDP,使G蛋白的α亞基與βγ複合物保持激活狀態,致使靶蛋白AC持續活化,細胞中cAMP合成顯著增加,促使C1-與HCO3-不斷進入腸腔,細胞內外滲透壓失去平衡,水大量溢入腸腔,導致急性腹瀉和脫水,如不採取緊急措施補充水和電解質,就會導致死亡。

蛋白激酶與疾病[編輯]

在B淋巴細胞和T淋巴細胞中有許多種類的酪氨酸激酶,它們在傳遞淋巴細胞特異性信號、調節機體免疫反應中起着重要的作用。這些激酶組成及數量上的變化可使淋巴細胞功能出現異常,導致免疫不全症的發生。臨床上常見的X染色體關聯免疫不全症的病因即與B淋巴細胞酪氨酸激酶的異常相關。這種患者的B淋巴細胞中含有一種稱為Brnton的酪氨酸激酶(Bruton tyrosine kinase, BTK), 因其基因的轉錄受阻或胺基酸被置換,發生先天性數量減少或組成異常,從而使幼稚的B淋巴細胞不能分化成為產生免疫球蛋白的漿細胞而致病。類似的情況也存在於T淋巴細胞中,一種非受體型酪氨酸激酶的變異可導致另一種免疫不全症的發生。另外,蛋白激酶的異常還與腫瘤的發生相關。某些腫瘤促進劑,如佛波酯作用於細胞時,因其分子結構與DAG相似但難於降解,故易在細胞內蓄積且取代DAG與PKC結合,引起PKC長期和不可逆地激活,從而刺激細胞持續增殖,最終產生 腫瘤。

信號轉導與藥物研發[編輯]

研究細胞信號轉導在疾病發生過程中的重要作用可為藥物的篩選和開發提供新的靶位,由此產生了信號轉導藥物這一概念。信號轉導分子的激動劑和抑制劑是信號轉導藥物研究的基礎,尤其是各種蛋白激酶的抑制劑已被廣泛用作母體藥物進行抗腫瘤新藥的研究中。一種信號轉導藥物是否可用於疾病的臨床治療且具有較少的副作用主要取決於兩方面:首先為它所作用的信號轉導通路在體內是否廣泛存在,如果該通路廣泛存在於各種細胞內,則其副作用很難控制;其次是藥物自身的選擇性,對信號轉導分子的選擇性越高,副作用越小。目前,已有一些信號轉導藥物用於臨床,尤其是腫瘤治療領域。例如表皮生長因子受體(EGFR)酪氨酸激酶選擇性抑制劑吉非替尼、埃克替尼及奧斯替尼等已用於肺癌患者的個體化治療。