第1章 细胞与疾病的关系

第1章 细胞与疾病的关系

我们要认识细胞和疾病的关系，首先要明确细胞是生命活动的基本单位。本人认为这一定义的概括性较强，内涵也更有深度。虽然对细胞的概念可以做各种各样的理解和解释，但我认为应从以下一些角度去认识细胞作为生命活动基本单位这一概念。

(1)一切有机体都由细胞构成，细胞是构成有机体的基本单位。只有病毒是非细胞形态的生命体。

(2)细胞具有独立的、有序的自控代谢体系，细胞是代谢与功能的基本单位。在有机体一切代谢活动与执行功能的过程中，细胞呈现为一个独立的、有序的、自动控制性很强的代谢体系。

(3)细胞是有机体生长与发育的基础。一切有机体的生长与发育是以细胞的繁殖与分化为基础的，这是研究生物发育的基点。

(4)细胞是遗传的基本单位，细胞具有遗传的全能性。每一个细胞，不论低等生物或高等生物的细胞，单细胞生物或多细胞生物的细胞，结构简单或复杂的细胞，未分化或分化的细胞(除个别终末分化的细胞外)，性细胞或体细胞都包含着全套的遗传信息，即全套的基因，也就是它们具有遗传的全能性。

细胞和疾病的关系除了以上几点之外，我们还必须从细胞的生命活动当中去寻找，首先是细胞的新陈代谢，人体细胞平均每3个月其结构就要更换1次，因而细胞的代谢决定了细胞结构的完整性，代谢紊乱结构必然不完整，结构不完整功能必然消失，这样必然导致疾病，如受体病，受体是蛋白质，既是代谢的产物，又是结构功能单位，受体异常必然导致代谢异常，现在受体病已成为病理生理学中的一个时髦的名字和专用的术语。疾病和细胞的关系其次可以从细胞的结构上去认识，现在结构异常的疾病特多，如细胞膜的缺损，形成细胞膜性疾病，膜性疾病已成为病理生理学当中一个常用术语，膜性疾病最常见的是红细胞膜性疾病。又如细胞外基质的老化，形成细胞外基质疾病，近年来的研究表明，人体内的细胞外基质对生物学意义绝不是限于物理学作用和性质，而是在人体的发育、细胞的分化与移行信号的传导等生理过程和炎症、损伤与修复、免疫应答以及肿瘤转移等病理过程中具有重要的功能和作用，近年来，细胞外基质的研究已成为细胞生物学与生物学研究的热点，细胞外基质与临床疾病的关系也越来越受到人们的重视。细胞和疾病的关系还必须从细胞的遗传异常上去了解，遗传异常形成遗传性疾病，人体遗传性疾病有3000多种，遗传受损形成先天性疾病，先天性疾病占总出生人口的13％ 。细胞和疾病的关系还必须从细胞的分化上去了解，分化异

１

常形成癌症，我国每年死于癌症200万人。细胞和疾病的关系还必须从细胞的衰老和死亡上去了解，细胞的衰老使细胞代谢活力下降，细胞生存能力下降，必然易于导致疾病，细胞的死亡是正常细胞结构消失、功能异常，也必然导致疾病。细胞的凋亡和疾病的关系现在也是研究的热点，出版了不少书籍。

总之，细胞是疾病的基础，疾病中的一切问题都要在细胞中去寻找答案，寻找出一切致病的原因，疾病的过程，治病的方法，防病的措施。

第1节 细胞膜与疾病

一、细胞膜与肿瘤

1、糖蛋白改变

各种肿瘤细胞都有粘连蛋白的缺失，失去了原来正常细胞与细胞之间的粘着作用。 糖蛋白糖链的改变，使癌细胞表面唾液酸残基增加，这点与肿瘤细胞的免疫逃避现象有关。 2、糖脂改变

细胞膜上的糖脂含量相对较少，但具有重要的生理功能。例如在结肠、胃、胰腺癌和淋巴瘤细胞中，都发现有鞘糖脂组分的改变和合成肿瘤细胞自己特有的新糖脂。 3、表面降解酶的改变

肿瘤细胞表面的糖苷酶和蛋白水解酶活性增加，使细胞膜对蛋白质和糖的传送能力增强，为肿瘤细胞的分裂和增殖提供物质基础。 4、出现新抗原

某些肿瘤细胞膜表面出现原有抗原的消失或异型抗原的产生。例如，红细胞及血管内皮细胞膜的ABO抗原，如果这部分发生肿瘤以后，可以使原有的ABO抗原消失，产生异型抗原；又如，胃癌O型血患者，正常时胃粘膜表面只有单一的O型抗原，而病变后，在胃癌细胞膜表面可出现A型抗原，增加了一个单糖残基，这可能与某些糖基转移酶活性改变有关。

二、受体蛋白缺损与功能不全

某些Ⅰ型糖尿病患者是由于细胞膜表面胰岛素受体数目减少，使胰岛素不能与细胞膜受体结合产生生物学效应，导致糖尿病的发生。

重症肌无力症的病因是由于体内产生了乙酰胆碱受体的抗体，占据了乙酰胆碱受体，封闭了乙酰胆碱的作用。该抗体还可以促使乙酰胆碱受体分解，使患者的受体大大减少，导致重症肌无力症。

２

三、物质运输紊乱

胱氨酸尿症患者的尿液中含有大量的胱氨酸。当尿液的pH值下降时，胱氨酸沉淀形成结石。这是一种遗传性疾病，其病因是细胞膜上相应的载体蛋白缺陷，造成转运功能降低所致。

肾性糖尿病是由于肾小管上皮细胞膜中转运糖类的载体蛋白缺失而致，也是一种遗传病。

四、细胞膜脂肪酸与心血管疾病

细胞膜脂肪酸作为细胞膜上的重要组成部分,在保持细胞的正常生理功能和维持细胞的形态方面具有重要的作用。细胞膜脂肪酸成分改变可导致膜流动性、膜受体性能、超氧化物歧化酶活性及基因调控等方面的变化。除与高脂血症有关外,还与其他心血管疾病的发生、发展有密切关系。 1、膜脂肪酸与高脂血症

高脂血症时,血胆固醇、甘油三酯增加,细胞膜胆固醇含量也随之增加,同时膜脂肪酸构成改变,表现为不饱和脂肪酸比例减少、而SFA（饱和脂肪酸）增多,导致膜流动性降低,并出现一系列的细胞功能障碍。

Kempaiah等发现,阿托伐他汀治疗的2型高脂血症患者,RBC膜脂质等得到恢复,同时恢复RBC的血液流变学特性,部分逆转RBC膜的功能异常。Miwa等研究认为氟伐他汀能够明显减少RBC膜上3,5,7,2胆固醇烯含量,而3,5,7,2胆固醇烯是由活性氧簇造成的细胞膜磷脂氧化破坏所致,其水平可直接反映细胞膜氧化应激的程度。Seres等观察到高脂血症时,中性粒细胞氧爆发导致超氧阴离子和白三烯C4(LTC4)增多引起细胞膜的过氧化,而氟伐他汀可以抑制细胞膜的过氧化,系因恢复了部分膜结构和信号转导过程的结果。这些研究证实他汀类药物治疗不仅降低血中的胆固醇含量,同时恢复细胞膜上的脂质组成,进而恢复受损的细胞功能,例如血管上皮细胞的功能,从而降低了高脂血症的动脉粥样硬化的危险性。

治疗高脂血症的目的不仅使血液中高胆固醇、甘油三酯降下来,而是以改变细胞膜的脂肪酸成分及含量,从而使受损的细胞功能得到恢复,进而达到相关的治疗目的。在高脂饲料诱导家兔高脂血症时,钙拮抗剂氨氯地平可以降低RBC膜脂质成分如总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL2C),维护RBC膜流动性,恢复膜胆固醇与磷脂的正常比例。 2、膜脂肪酸与心肌病

Fiaccavento等研究发现,δ-sarcoglycan基因缺失性心肌病仓鼠通过给予富含ALA(α-亚麻酸)饮食治疗后,其平均存活天数明显长于标准饮食组,这是因为ALA能够保持质膜和线

３

粒体膜的完整性,从而保持细胞和细胞外基质的完整性和信号传递功能,保持心肌的结构和功能,减缓心肌的纤维化。 3、膜脂肪酸与冠心病

膜脂肪酸构成改变导致的内皮细胞功能异常在冠心病的发生与发展中起重要作用。许多资料提示通过不饱和脂肪酸的摄入,改善细胞膜脂肪酸的构成,增加内皮细胞膜不饱和脂肪酸的含量,可以改善内皮细胞功能,抵御动脉粥样硬化的形成。

内皮细胞膜连接酶的活性被认为对脂肪酸环境特别敏感,膜连接酶Na+-K+-ATPase活性增强能够加强血管的收缩功能,而ω-3 PUFAs（多不饱和脂肪酸）可通过改变细胞膜脂肪酸构成,从而改变细胞膜的流动性和通透性,抑制它的活性。 4、膜脂肪酸与高血压

高血压病目前被认为是一种“膜疾病”,膜脂肪酸变化与高血压也有一定关联。有学者发现高血压病患者RBC膜花生四烯酸和亚油酸比例较对照组显著升高。Miyajima等研究显示高血压病患者补充EPA（二十碳五烯酸）8 周后,收缩压明显下降,且其RBC膜EPA含量增加,胞浆内Na+浓度下降,提示EPA可能通过改变膜钠转运系统的活性而降低血压。另外,Wang等发现应用DHA（二十二碳六烯酸）预处理培养内皮细胞可下调由肿瘤坏死因子诱导的内皮细胞P选择素的表达和中性粒细胞向内皮细胞的黏附。补充EPA在增加培养内皮细胞膜磷脂EPA和降低其花生四烯酸含量的同时,降低了由氧化低密度脂蛋白诱导的单核细胞向人内皮细胞的黏附。

5、膜脂肪酸与心律失常

心肌细胞膜脂肪酸构成改变导致的膜离子通道蛋白功能变化,被认为是膜脂肪酸改变与心律失常的纽带。不少临床研究观察到ω-3 PUFAs的应用可增加心肌梗死患者的心率变异性(HRV)。同时发现患者血小板中的ω-3 PUFAs含量也增加。患者粒细胞膜的ω-3 PUFAs含量越高,其HRV越高。

Leaf等的研究表明, 鱼油中的ω-3 PUFAs可以通过稳定心肌细胞膜电位和调节细胞膜上电压依赖性快钠通道和L-型钙通道来预防致死性心律失常的发生。Biscione等观察40例患者,在不停用其他药物的情况下,每天给予1gω-3 PUFAs 治疗4 个月,然后停药观察4 个月。通过植入性的双腔起搏器记录快速型房性心律失常(atrial tachyarrhythmia,AT)-房颤的事件发生次数和AT所占全天总心率的比例,这些患者治疗前AT的次数为444 ±1161,治疗过程中降为181 ±436,减少了59 %(P =0.037),而AT占全天总心率的比例由3.89 %降至1.06 %,降低了67 %(P =0.029);停药后其AT的事件发生复又上升至552 ±1717 (P =0.065),而AT的

４