细胞生物学研究进展范文
时间:2023-12-27 17:56:35
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篇1
与临床病理学相比,肿瘤分子生物学标记为肿瘤生物学行为的分析、治疗方式的选择、临床预后的判断提供了更客观、更丰富的信息,全文就目前国内外对膀胱移行细胞癌分子生物学标记物的研究概况作一综述。
【关键词】 膀胱移行细胞癌 标志物 分子生物学 免疫学
膀胱移行细胞癌(TCC)的主要特征有多中心性和易复发性,肿瘤细胞易于种植转移,临床上仅根据肿瘤病理判断预后较为困难。鉴于此,目前对其分子生物学标记物的研究愈来愈多,如p53、p21、Ki67、bcl?鄄2等。已有多篇文献报道分析了相关分子生物学标记物与泌尿系统上皮肿瘤的病理分级、临床分期、复发及生存率的关系,为诊断肿瘤、制定正确的治疗方案及判断预后等提供重要的信息,本文就目前已报道的分子生物学标记物作一综述。
1 癌基因与抑癌基因
1.1 p53
p53的突变或丢失在膀胱癌的检出率为50%~60%,Migaldi等[1]分析不同年龄膀胱癌患者的p53表达,发现p53异常表达在小于45岁的膀胱癌患者更为常见。大量研究表明,p53的改变与膀胱癌的分期、分级、侵袭性有关,但其是否与膀胱癌的复发及生存率相关仍有争议。Yeniyol等[2]采用免疫组化检测48例膀胱移行细胞癌标本中p53的表达,p53异常表达在不同临床分期和病理分级间差异显著,但未发现p53阳性组与阴性组肿瘤复发率和死亡率有明显差异。Stavropoulos(n=58)和Ong(n=64)等[3]也得出类似的结论。但另有多篇文献报道,p53与膀胱癌的复发率和死亡率显著相关。Sanchez等[4]报道复发的膀胱癌(n=47)p53的异常表达明显高于未复发者,p53的异常表达与膀胱癌的进展和生存率相关。Wolf等报道p53异常表达与pT1G3膀胱癌(n=30)的预后关系密切。
p53突变可能与膀胱原位癌(CIS)的生物学行为有关,导致CIS的侵袭性增加,Shariat等[5]检测47例膀胱CIS的p53及其中39例标本的p21表达,p53/p21联合分析显示出与肿瘤的复发、进展及生存率之间密切的相关性,p53(+)/p21(+)患者肿瘤复发进展和死亡的危险程度远大于p53(+)/p21(-)或p53(-)/p21(-)者。
1.2 p21
关于p21与膀胱癌的报道结果并不统一,Chatterjee等[6]检测p53、p21、pRb在164例TCC标本中的表达,结果显示p53、p21、pRb可作为判断TCC复发率和5年生存率的独立因子,三者联合分析显示出与TCC预后之间良好的相关性。Kuczyk MA等也认为p21WAF/CIP1可以作为判断膀胱癌生存率的独立预后因子。Liukkonen等[7]检测207例膀胱癌(pTa~pT1)标本中p21WAF1/CIP1和细胞周期素D1的表达,平均随访4.9年,分析其与肿瘤分期、分级、细胞增殖率(MIB?鄄1指数)、p53、bcl?鄄2、生存率的关系。结果只有MIB?鄄1指数与无瘤生存率显著相关(P=0.03),肿瘤复发率只与肿瘤分级(P=0.002)和细胞周期素D1的表达相关(P=0.04),提示p21WAF1/CIP1与其他因子相比预后作用较小,有关p21WAF1/CIP1在判断膀胱癌预后中的意义有待进一步阐明。
1.3 p16 /CDKN2A
Hitchings等[8]检测78例TCC 标本(pTa~pT1) p53、p16、pRb的表达,多因素分析显示任何两者的改变与肿瘤的进展密切相关,p53和 p16同时表达异常者肿瘤的进展可能性增加14.45 倍,提示p53和 p16可用来判断pTa~pT1期膀胱肿瘤的进展情况。Benedict等发现肿瘤标本中p16/CDKN2A的表达与Rb的表达呈负相关,Rb强染色的标本罕见p16阳性染色,同时,伴染色体9p21的杂合丢失的肿瘤p16/CDKN2A失表达,Rb强表达。Primdahl等发现初诊即为浸润型膀胱癌p16/CDKN2A的表达显著低于继发于Ta 或T1的浸润期肿瘤,有关进一步解释尚待研究。
1.4 Rb
Sanchez Zalabardo D等[4]随访47例浸润型膀胱癌患者,发现Rb表达异常的患者肿瘤进展速度、复发率显著升高。Sunanda等检测164例TCC标本pRb的表达,得出结论pRb可作为判断TCC复发和生存率的独立预后因子。另有报道对45例T1期膀胱肿瘤患者随访发现Rb基因的丢失与pRb的异常表达明显导致患者无瘤生存率降低,此外,多篇文献报道Rb在与p21、p16、Ki67、p53等联合判断膀胱癌预后时表现出良好的相关性,可作为较理想预后因子。
2 细胞增殖相关指标
细胞核相关抗原(Ki67)是增殖性细胞核的标记物,可通过单克隆抗体MIB?鄄1检测,其在判断膀胱癌预后中的重要意义被越来越多的作者证实。Migaldi等发现老年患者膀胱癌标本MIB?鄄1指数高于年轻者,并且与膀胱癌复发率、生存率密切相关[9]。Nakopoulou等(n=94)、Saika等(n=203)、Santos等(n=159)也研究发现Ki67是膀胱癌良好的独立预后因子。
Frank等[10]选取伴区域淋巴结转移的尿道膀胱肿瘤139例,手术切除肿瘤并行化疗,随访分析p53和MIB?鄄1在判断肿瘤预后及化疗疗效中的作用,结果并未发现p53和MIB?鄄1与该类肿瘤患者的预后具有显著性相关,但MIB?鄄1指数与肿瘤的化疗疗效呈显著负相关,提示MIB?鄄1可以作为判断膀胱癌化疗疗效的指标,指导临床治疗。同样,Matsumoto等对62例膀胱移行细胞癌(pT1G3~pT4M0)标本进行类似研究,平均随访34个月,发现Ki67的表达与肿瘤化疗完全缓解率显著性相关,能较好地判断疗效。
3 细胞凋亡相关指标
3.1 bcl?鄄2/bax
bcl?鄄2被认为是抑制细胞凋亡的重要的原癌基因。bcl?鄄2、bax属于凋亡调控基因bcl?鄄2 基因家族, 分别能够阻遏和促进凋亡, bax?鄄bax同源二聚体促进凋亡,bcl?鄄2?鄄bax异聚体阻遏凋亡,突变的p53蛋白可起到与bcl?鄄2蛋白类似的作用,并抑制bax基因的转录,进而抑制凋亡。
Uchida T等观察到119例膀胱癌患者中p53的表达与肿瘤分期分级相关,bcl?鄄2表达与肿瘤临床病理特征无关,但p53和bcl?鄄2同时过表达提示不良预后[11]。Wolf、Gazzaniga等也证实bcl?鄄2的表达与肿瘤复发率和无瘤生存率明显相关。但 Asci R等[12]报道年龄小于40岁患者TCC细胞浆bcl?鄄2和p53的表达分别为54%、37%,与肿瘤的进展无明显相关。同样,Fraile、Stavropoulos等报道bcl?鄄2的表达与膀胱癌的分期、分级及复发率无明显相关,提示有关bcl?鄄2的作用仍需进一步研究。
3.2 Fas/FasL
Fas与FasL都是跨膜蛋白,分别属于TNF受体和TNF家族,T淋巴细胞和NK细胞的活化可导致细胞表面FasL被激活,与Fas结合,使表达Fas的细胞发生凋亡。Lee SH等检测37例膀胱癌标本,Fas/FasL的高表达达到92%。Lee等报道43例膀胱肿瘤标本28%有Fas基因的突变。目前对血液中可溶性Fas (sFas)和可溶性FasL (sFasL)研究较多,Mizutani等[13]报道sFas或sFasL的升高预示Ta期膀胱癌患者早期复发的可能,sFas或sFasL可作为判断Ta期膀胱癌复况的预后因子。
4 血管形成因子
4.1 VEGF
与大多数实体瘤一样,膀胱癌的形成也具有血管形成依赖性,与血管内皮生长因子VEGF关系密切。Vasilios等[14]研究VEGF和低氧诱导因子(HIF?鄄1α)之间的关系及两者在TCC中的预后意义,结果显示HIF?鄄1α与肿瘤病理分级显著相关,VEGF和微血管密度(MVD)与肿瘤分级和临床分期显著相关。HIF?鄄1α与VEGF和MVD显著相关,提示VEGF和HIF?鄄1α的升高刺激血管生成,导致肿瘤预后不良。同样,Santos(n=66)也报道VEGF可作为判断膀胱上皮肿瘤的预后因子。
4.2 血栓黏合素?鄄1
血栓黏合素?鄄1(TSP?鄄1) 是细胞外基质中的一种糖蛋白,分子量为430kD。TSP?鄄1被认为是惟一抑制肿瘤血管形成的物质。Grossfeld等[15]分析了163例TCC标本TSP?鄄1、p53的表达与TCC复发生存率之间的关系,TSP?鄄1表达与TCC复发 (P=0.009)和生存率(P=0.023) 显著相关,低表达TSP?鄄1患者肿瘤复发率增高,生存率降低。
5 生长因子及受体
5.1 EGFR
EGFR在众多上皮肿瘤中有较高的阳性表达,Colquhoun等[16]综述了近年来有关EGFR与膀胱癌的研究,得出结论EGFR的表达与膀胱癌的分期、分级、复发率、无瘤生存率明显相关,EGFR过表达提示肿瘤预后不佳,使用抑制EGFR活性的物质如ZD 1839等可望成为临床治疗膀胱癌等的新手段。
5.2 TGFα
TGFα在膀胱癌中的表达显著高于正常膀胱组织,Ravery等报道43例膀胱癌中60%存在TGFα高表达,且与肿瘤死亡率显著相关。Ravery等分析28例早期膀胱肿瘤TGFα?鄄mRNA的表达,随访两年发现其与肿瘤复发显著相关,对判断早期膀胱肿瘤的预后有重要价值。Thogersen等则报道TGFα与EGFR的表达相关,但与患者生存率无明显相关,其在判断膀胱癌预后中的作用有待研究。
6 细胞外基质与细胞黏附分子
6.1 MMPs
Hara等[17]分析51例表浅TCC中MMP?鄄2、MMP?鄄9、膜型MMP?鄄1 (MT1?鄄MMP)与肿瘤复发率间的关系,复发组MMP?鄄9的表达是未复发组的2.5倍,未发现MMP?鄄2、MT1?鄄MMP表达的差异,MMP?鄄9高表达组无瘤生存率显著低于正常表达组。同样,Ozdemir等检测60例膀胱癌MMP?鄄1,MMP?鄄2,MMP?鄄9的表达,发现只有MMP?鄄9的表达与肿瘤的分期分级相关。Papathoma等报道随着尿路上皮肿瘤分级和浸润程度的升高,MMP?鄄9和MMP?鄄2表达显著升高,但两者与肿瘤的复发率无明显相关,提示其在判断膀胱癌转移和预后中的意义仍有待研究。
6.2 E?鄄钙黏蛋白
E?鄄钙黏蛋白的表达与肿瘤分化、癌细胞侵袭能力及转移可能相关。Shahrokh等检测53例膀胱CIS标本E?鄄钙黏蛋白的表达,随访131个月,多因素分析表明E?鄄钙黏蛋白是与CIS复发、进展、无瘤生存率显著相关的独立因素,提示E?鄄钙黏蛋白异常表达的肿瘤侵袭性高,需要早期彻底治疗。Rao等分析细胞支架蛋白-肌动蛋白(Gelsolin)和E?鄄钙黏蛋白在判断膀胱癌预后中的意义,结果示Gelsolin与膀胱癌进展和复发密切相关,但未发现E?鄄钙黏蛋白在判断膀胱癌预后中的显著意义,其在判断膀胱癌预后中的意义还有待明确。
与临床病理学相比,肿瘤分子生物学标记为肿瘤生物学行为的分析、治疗方式的选择、临床预后的判断提供了更客观、更丰富的信息,深入研究此类标记十分必要。目前对泌尿系统上皮肿瘤分子生物学标记物的研究虽已取得进展,但除了对个别标记物Rb、Ki67的意见较为统一外,对绝大多数标记物在肿瘤中的表达分布及预后价值仍存在争议,目前的文献报道多存在样本量小的问题,缺少大规模研究的支持,再加上免疫组化法检测蛋白受抗体选择、阳性结果判断、手工操作等外在因素影响的问题,导致研究结果之间缺乏可比性或对同类研究对象得出相反的结论,因此需要将实验方法标准化以提高研究的可靠性和可重复性。此外,由于肿瘤的进展和转移是涉及多种分子机制的极其复杂的过程,仅凭对单一预后指标的评估不能全面准确地反映肿瘤的恶性潜能,肿瘤免疫标记物最终的临床应用可能是多个指标的综合评估。
参考文献
[1] Migaldi M, Rossi G, Maiorana A, et al. Superficial papillary urothelial carcinomas in young and elderly patients: a comparative study[J]. BJU Int, 2004, 94(3): 311-316.
[2] Yeniyol CO, Suelozgen T, Vardar E, et al. The relation of mutant p53 accumulation in transitional cell carcinoma of bladder with pathological stage, grade, recurrence and survival[J]. Int Urol Nephrol, 2001, 33(3): 473-478.
[3] Ong TA, Peh SC, Goh KS, et al. P53 protein expression in transitional cell carcinoma of the bladder?鄄experience of the university of Malaya Medical Centre[J]. Asian J Surg, 2003, 26(1): 31-36.
[4] Sanchez Zalabardo D, Rosell Costa D, Fernandez Montero JM, et al. Prognostic value of p53, Ki67, and Rb protein in infiltrating bladder tumors[J]. Actas Urol Esp, 2002, 26(2): 98-103.
[5] Shariat SF, Kim J, Raptidis G, et al. Association of p53 and p21 expression with clinical outcome in patients with carcinoma in situ of the urinary bladder[J]. Urology, 2003, 61(6): 1140-1145.
[6] Chatterjee SJ, Datar R, Youssefzadeh D, et al. Combined effects of p53, p21, and pRb expression in the progression of bladder transitional cell carcinoma[J]. J Clin Oncol, 2004, 22(6):1007-1013.
[7] Liukkonen T, Lipponen P, Raitanen M, et al. Evaluation of p21WAF1/CIP1 and cyclin D1 expression in the progression of superficial bladder cancer[J]. Urol Res, 2000, 28(5): 285-292.
[8] Hitchings AW, Kumar M, Jordan S, et al. Prediction of progression in pTa and pT1 bladder carcinomas with p53, p16 and pRb[J]. Br J Cancer, 2004, 91(3): 552-557.
[9] Duggan B, Williamson K. Molecular markers for predicting recurrence, progression and outcomes of bladder cancer (do the poster boys need new posters?) [J]. Curr Opin Urol, 2004, 14(5): 277-286.
[10] Frank I, Cheville JC, Blute ML, et al. Prognostic value of p53 and MIB?鄄1 in transitional cell carcinoma of the urinary bladder with regional lymph node involvement[J]. Cancer, 2004, 101(8): 1803-1808.
[11] Uchida T, Minei S, Gao JP, et al. Clinical significance of p53, MDM2 and bcl?鄄2 expression in transitional cell carcinoma of the bladder[J]. Oncol Rep, 2002, 9(2): 253-259.
[12] Asci R, Yildiz L, Sarikaya S, et al. p53 and bcl?鄄2 overexpression as associated risk factors in patients 40 years old or less with transitional cell carcinoma of the bladder[J]. Urol Int, 2001, 67(1): 34-40.
[13] Mizutani Y, Yoshida O, Ukimura O, et al. Prognostic significance of a combination of soluble fas and soluble fas ligand in the serum of patients with Ta bladder cancer[J]. Cancer Biother Radiopharm, 2004, 17(5): 563-567.
[14] Theodoropoulos VE, Lazaris ACh, Sofras F, et al. Hypoxiainducible factor 1α expression correlates with angiogenesis and unfavorable prognosis in bladder cancer[J]. Eur Urol, 2004, 46(2):200-208.
[15] Kausch I, Bohle A. Molecular aspects of bladder cancer.Ⅲ. Prognostic markers of bladder cancer[J]. Eur Urol, 2002, 41(1): 15-29.
篇2
【关键词】细胞生物学;教学模式;
【前言】细胞生物学是生命科学中既基础又前沿的一门学科,它是我国基础学科发展规划中的四大基础学科之一[1]。细胞生物学是生命科学各个分支学科在细胞层次上的交汇,它从显微、亚显微和分子水平对细胞的各种生命活动开展研究,进而探讨人体细胞结构、功能、发生、发展、衰老和死亡的生命活动规律及发病机理,是高等医学院校的核心主干课程之一。
进入21世纪以来,细胞生物学的研究发展迅猛,新知识、新方法、新成果层出不穷,传统的以教师为主的课堂教学模式已无法满足新形势下培养高素质人才的要求[2]。如何在有限的课堂教学学时内,切实提高教学质量与效果,让学生在完整系统地掌握细胞生物学基础知识的同时,及时了解细胞生物学的最新研究进展及其在临床医学中的应用,是目前亟待解决的问题。因此,对现有的教学手段和方法进行优化与改革,探索出符合时代要求的新的细胞生物学教学模式势在必行。
1、高等医学院校细胞生物学的教学现况
目前,大多数医学院校的细胞生物学理论教学存在两个主要问题:一是学时少,二是内容繁杂、抽象、枯燥且知识点琐碎。作为医学基础的必修课程,我校的细胞生物学安排在大学一年级的第二学期,理论授课采用大班(130人左右)传统的讲授式教学法(LectureBasedLearning,LBL),即以教师为中心,以系统授课为导向的教学方法,这一方式虽可以系统讲解基础知识,但不利于学生自主学习能力的培养[3-4]。而病例教学法(CaseBasedLearning,CBL)是以典型病例为先导,将临床与相关基础问题相结合,以学生为主体的启发式教学方法[5-6]。这种教学方式虽能克服LBL的不足,提高学生的学习主动性和积极性,但是否适合在超过百人的大班授课过程中实施,仍有待商榷。针对我校现存的细胞生物学的教学现状,我们采用CBL与LBL相结合的教学方法,以期探索出适合我校的切实可行的细胞生物学教学模式。
2、引入临床案例,提高学生的学习兴趣
我校临床医疗专业的细胞生物学理论教学只有28学时,学时相对紧张,因此我们在授课方式上采用灵活多变的教学模式。对于教材中理论性较强,通俗易懂的知识,仍采用传统的LBL方式讲授,而对于一些难点、重点且与临床结合紧密的知识点则采用CBL模式。在CBL教学过程中,案例的选择与问题的设计是关键。教师在备课过程中,搜集与授课章节密切相关的常见病例,查阅文献资料,对病例进行适当的修改和补充,进而编写成教学病例,并设计相关问题。例如在讲授细胞膜物质运输时,引入“家族性高胆固醇血症”,引导学生学习受体介导的胞吞作用;利用“矽肺”病例,讲解溶酶体膜稳定性的重要;通过囊性纤维化(CysticFibrosis,CF)病例分析,引导学生学习蛋白质在内质网腔中正确折叠的重要性。CBL改变了传统的教师讲、学生听的教学模式,学生成为案例分析和课堂讨论环节中的主体。学生通过学习、研究案例来掌握基础理论知识,变抽象为具体,而不再是死记硬背单一的知识点,这充分调动了学生学习的主观能动性,提高了学生的逻辑推理能力,同时也促进了其分析问题、解决问题能力的逐步提升,对学生综合素质的培养及日后从事临床工作颇有益处。
3、多媒体教学和网络学习相结合
医学细胞生物学的某些理论知识相对抽象、晦涩,因此在以LBL为主进行授课时,PPT课件的制作至关重要。我们力求在每一章节的授课过程中将图片、动画与视频相结合,图文并茂,充分调动学生的学习兴趣,从不同的角度吸引学生的注意力。在充分利用多媒体这一教学手段的同时,我们还利用学校覆盖全面的无线网络,将教学过程延展到校园的每一个角落。目前,我校的细胞生物学已成功获批辽宁省精品资源共享课,课程建设已顺利完成。因此,教师可以将教学网站提供给学生,方便学生及时查阅PPT课件、课后自测习题、拓展学习等教学相关资料。同时,我们的SPOC网络教学平台也于2018年3月建设完成并投入使用,该平台的应用进一步夯实了网络教学基础,也在一定程度上解决了课堂教学学时紧张的问题。另外,我们还建立了细胞生物学教研室的教学公众号,定期推送细胞生物学研究的最新进展,课后教师和学生还可以利用微信群和QQ群进行交流与学习的互动。
4、优化理论教学内容,拓展研究型课堂
作为医学基础课程,细胞生物学与生物化学、生理学等其他课程的内容有部分的重叠和交叉,为了避免不必要的重复,保证细胞生物学与其他课程知识的紧密衔接,教研室与相关课程的授课教师进行沟通,删减医学细胞生物学与其他学科的部分重复内容,合理安排教学章节。同时,在教学过程中有选择地补充了与本课程密切相关的科研进展,引导学生利用课外时间查阅相关文献,了解本学科最新的相关研究进展,逐步深化、拓展研究型教学,提高他们自主学习的积极性和主动性。
5、反馈与评价
在2017年、2018年学期末课程结束后,我们连续两年分别在2016级和2017级临床医学专业的260名学生中发放调查问卷,对教学过程和教学效果进行评价。问卷发放260份,收回有效问卷254份,有效回收率为97.7%。通过对问卷进行整理分析,得出以下调查结果:95.8%的学生认为开设细胞生物学课程非常必要或有必要;95.5%的学生认为非常必要或有必要建立网络教学平台;98%的学生认为在教学中介绍临床相关知识非常必要或有必要;97.4%的学生认为非常必要或有必要在教学中介绍相关的研究进展和热点问题;87.7%的学生喜欢并接受CBL与LBL相结合的教学模式,其中有92%的学生认为这种教学模式可以充分激发自己的学习兴趣,但有21.4%的学生认为这种教学模式在对基础知识的系统掌握和理解方面无显着促进作用;87%的学生认为CBL与LBL相结合的教学模式可以明显提高或提高自学能力在调查中,学生还结合自己的体验对细胞生物学的教学提出了一些建议和意见,也在一定程度上反映了我们在教学方面存在的不足和问题。
综合分析调查结果和学生提出的合理化建议、意见,我们将采取下列改进措施:由于授课对象是大一学生,学生相关的专业知识储备不足,因此在选择课堂教学案例时,应尽量选择典型而浅显的病例,并请教临床的医生,进行更为准确的描述,重新撰写案例分析,结合实际教学情况完善教学案例素材;课堂教学及时补充与案例相关的知识点,逐步提升学生自主学习的主动性和积极性;进一步完善网络教学平台建设,并配备专业人员进行平台监管,真正实现师生时时互动,充分发挥网络资源的空间延展性。
总之,教无定法,因材施教。教学工作就是一个不断优化的过程。在与学生的交流和互动过程中,我们将不断总结反思,探索前行,选择真正适合学生的教学模式,不断完善教学过程,切实提高教学质量,培养学生成为符合时展需要的新型医学人才。
【生物博士论文参考文献】
[1]付燕燕,陈彦,吴健,等.医学细胞生物学实验教学改革的几点思考[J].基础医学教育,2015,17(2):135-136.
[2]杨利艳,王祎玲,马娜.细胞生物学研究性教学模式的探索与实践[J].教学研究,2013,36(6):65-67,77.
[3]刘鸿业.CBL联合LBL教学模式在普通外科护理学教学中的应用[J].卫生职业教育,2015,33(2):85-86.
篇3
关键词:研究生;创新能力;细胞生物学
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)26-0265-02
人类社会已经步入创新不断涌现和竞争不断加剧的重要时期。在知识经济时代,科学技术创新是国家发展的决定性因素,是国家竞争力的核心,而科学技术创新离不开具有创新能力的高素质人才。高等学校担负着全面推进素质教育,培养高素质的创新型人才的历史使命,更新教育观念,深化教育改革,构建高校创新型人才培养模式成为第一要务。教育观念的更新,首要更新的是高等教育体系中庞大的师资队伍,他们是教学改革的执行者,是课堂和实验教学的组织者,是学生创新能力培养和素质提高中最有力的影响者,毕竟学生创新能力的提高是多学科、多层面长期共同努力的结果。
细胞生物学被列为生命科学的四大基础学科之一,是在生命科学领域和高等教育体系中均占有重要位置的前沿学科。医学领域的许多重大发现与细胞生物学实验技术的发展创新有着密不可分的关系,掌握细胞生物学的基本理论和实验技术对医学院校的硕士研究生培养而言意义日益突出。在医学研究生课程体系中开设的细胞生物学课程,在有助于帮助学生掌握基本技能、培养科研思维的同时,如何利用课程授课的机会,培养学生的创新能力,做好创新能力培养的关键一环,是我们当前面对的教育课题之一。我们在研究生细胞生物学教学中更有针对性地加强创新能力和实践能力的培养,在教学内容、教学方法和考核方式等方面进行改革探索,在教学改革的实践中对改革的迫切性、系统性有了更深的体会。
一、更新教育观念,加强师资队伍建设
1.教育观念更新是前提。我们在教学实践中也认识到忽视能力培养是制约创新型人才成长的主要原因,具体表现在三个方面:一是忽视实践能力的培养,按着教学计划和教科书一章一节地向学生讲授,学生熟背理论而与实践脱节。二是忽视自主能力的培养,限定领域不考虑学生的兴趣和爱好,不主张学生的自主发挥,学生理解书本但不会思考。三是忽视学生探索能力的培养,只学习已有结论和经验,忽视未知领域的大胆探索和形成结论的深入研究[1]。在实现硕士研究生创新能力培养的过程中,导师及教学团队的教学观念的更新是前提,也是基础。各指导教师的创新力的保持和对教育教学先进理念和技术的不断学习有助于保持教学的生命力。
2.师资队伍加强是保障。国务院学位委员会办公室主任、中科院院士杨玉良曾说过:“改革研究生培养机制、不断提高研究生教育质量,加速培养创新型人才,是一个复杂的系统工程,不仅要重视提高研究生本身的质量,更要重视提高研究生导师的质量。”[2]研究生和导师之间关系的满意度调查显示师生双方的总体满意度较高,但依然存在一定的问题,并认为导师的学术素质是影响研究生培养的关键因素之一[3-4]。我们的师资队伍建设目标是业务精湛、勇于创新、师德高尚、教风严谨,梯队合理。搭建技术力量雄厚的师资成为高素质创新人才培养的强有力的保障。我们在师资队伍的建设中,重引进也更重培养,引进看学历、选专业、重学缘,培养分批次、重坚持,力求优势互补;在日常工作中,我们以小型的学术报告会的形式加强交流,互助共进;在梯队建设上,看重专家教授的经验,也注意吸纳思维活跃的中青年学者;并依据多学科交叉和融合,学生的兴趣主导,确立了双导师制,并注意双师型教师的培养。
二、深化课堂改革,推行创新课堂
1.课程设置合理化。研究生课程体系的设置做到适时调整,丰富选课资源的同时,加强学生选课的自主性,充分考虑学生的个性化培养的需求。
2.优化教学内容。创新型人才培养模式改革首要是课程改革,而课程改革首先要解决的问题是教学内容的优化。研究生创新能力的培养应该是建立在知识、能力、素质的辩证统一的基础上。知识作为能力和素质的载体,是不可或缺的重要一环,研究生阶段知识的获取不应该局限于本科阶段的某一本教材的重复拓展。我们在课堂设计中集思广益,打破教材的局限,以学生兴趣为出发点,设置了十个小的专题题目,专题内容涉及细胞生物学的基本技术及其创新、前沿知识、热点领域,并充分考虑细胞生物学与医学的密切关系。如细胞通讯、细胞信号跨膜转导及其与疾病的关系,端粒、端粒酶和肿瘤的关系及其研究进展,细胞骨架与运动和神经系统疾病的关系举例(原因分析、分子细胞学调整、研究进展)等。学生既能从中巩固提炼的基本理论框架,又能获得丰富的前沿信息,在学习中还有助于科研方向的确立和科研思维的培养。
3.改革教学方法。我们在前几年的教学中留心对研究生的理论基础、能力水平和喜欢的教学模式做了问卷调查,相对于本科生研究生阶段学生的特点突出表现为:已经具有比较广泛、系统的理论知识基础,并具备一定的分析问题的能力,更向往自由的思维和互动表达。综合研究生的特点和现代教育技术的发展,我们在课堂教学中试行教学方法改革,彻底改变教师灌输知识的单一模式,更多地让学生自主学习,教师担负引导、组织实施、总结和考评的职责,更多的时候也是讨论和争论的主体之一,变师徒关系为伙伴关系。具体实施是依据学生兴趣分组,3~4人/组,组内分工协作,依据自己所选的感兴趣的专题查阅资料,开展讨论并推举一人以PPT文稿的形式图文结合在课堂上汇报讲解,同学可以自由提问,教师做针对性的点评、补充。创新的课堂组织从学生的兴趣出发保障了自主学习的效率,协作中锻炼了学生的团队意识和合作能力,课堂表达和提问互动有效地活跃了学习气氛,调动了学习的积极性,并提高了学生综述及表达能力。此种形式受到了选课学生的一致好评,也吸引了更多的研究生加入我们的学习队伍中。
4.考评手段合理化。在转变教师单向传授知识模式的同时,打破以考试分数作为衡量教育成果的唯一标准的划一呆板的考评制度。对学生学习的评价主要是课堂表现和实践实训,各占50%。课堂表现的评价中以小组汇报讲解中的综合能力表现作为主要的考评指标,并逐步完善了评分标准,简介如下:基本原理简明扼要、切中要点、通俗易懂;研究应用举例典型、兼顾多方面;重视结果分析(尽量使用图表);重视技术发展的进展和研究理论进展(突出新意)。除了陈述者有奖励分之外,课堂提问及回答者都有酌情加分,极大地调动了学生的积极性。学生课前准备、课堂提问、课后总结的学习资料都可以组织建立个人学习档案,学习档案也可作为酌情加分的因素。
三、反馈与思考
教学内容、教学方法及新的考评方法改革的突出优势在于爱护和培养学生的好奇心、求知欲,帮助学生自主学习,独立思考,保护学生的探索精神、创新思维,营造崇尚真知、追求真理的氛围,为学生的禀赋和潜能的充分开发创造一种宽松的环境。让学生感受、理解知识产生和发展的过程,培养学生的科学精神和创新思维,重视培养学生收集处理信息的能力,获取新知识的能力,分析问题和解决问题的能力,语言文字表达以及团结协作能力。
但在试行新的教学方法的同时,我们也发现了一些有待于改进的问题。在课程体系的设置中需要合理调研,依据社会、培养目标和学生主体的需求做出调整,充分适应多学科交叉融合的需求。在教学内容的优化上,学生更注重研究进展的讨论和热点文献的分析,教学内容需要每年更新,不能一成不变。在教学方法改革中,试行讨论式课堂的问题反应在四个方面:个别小组成员因自制力不强、计算机水平限制、口头表达能力欠缺等原因对所选专题的基本理论或研究进展陈述不清楚,会一定程度上影响其他同学对该专题领域的学习。在课堂汇报环节,受部分同学表达能力的影响,学生的注意力不容易集中,课堂进展的节奏会略显拖沓。在教学过程中容易出现两极分化的现象,部分学生的主动性得到了很好的发挥,综合能力得到了比较充分的锻炼,也有个别学生在混学分,并没有进行真正的自主学习。且教师对新的教学方法的理解和掌握的程度也一定程度上影响了学生的学习效果。在评价体系中,给学生公正、全面、合理的评价影响着学生的学习态度和热情,但其过程是相当烦琐的,需要教师团队比较多的精力投入,适当的激励机制能更好地配合教学改革的推进。
四、展望
创新能力是科技发展的核心动力,硕士研究生培养作为高等教育的重要一环,更需要创新能力。硕士研究生创新能力的培养需要更多体现在实践实训中,是一个循序渐进的过程,需要学校、学院、导师和学生等多个主体的重视和参与,但基础是作为硕士研究生培养的导师或导师团队中的每一位教师,都能保持教育改革的热情,及时地发现现代教育中存在的问题,并能拥有足够的改革的勇气和决心。教师的教育理念的转变和教学技术、方法的不断提高完善,才能真正推动硕士研究生创新能力的培养。
参考文献:
[1]江龙华.论基于创新型人才培养的高校教学模式改革[J].现代大学教育,2007,(5):102-105.
[2]周晋,王树叶,刘述川.医学研究生教育的发展与创新[J].西北医学教育,2007,15(5):787-789.
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学时最少的维生素相关内容却是目前社区卫生院临床医师最常用的知识点(图1)。经典的三大代谢不仅常用也是临床工作者希望详细了解的知识点。社区医院最大的患者群是退休的老年患者,患者群中糖尿病发病率居高不下,所以糖代谢、脂代谢等基本原理在社区临床应用中占很大比重。其次常用的是与生理相关的水电代谢及酸碱平衡,与生理学内容有交叉与重复。癌基因与抑癌基因是医学专业工作者目前最希望了解的知识点。肿瘤的高发,肿瘤标志物检验技术在社区卫生院的普及与开展,使临床工作者迫切希望学习癌基因、抑癌基因这方面的知识,这也表明在教材编写过程中要与时俱进,及时编入最新的医学研究进展。
免疫及病原生物学知识点需求。
抗感染免疫是社区医生最常用到的知识点(图2)。社区医院处于传染病、地域性疾病、突发疫情的前沿阵地,对传染病和突发疫情早发现、早隔离、早治疗,对地域性疾病进行筛检和治疗,是其重要职责之一。而比较出乎教师意外的是即使是在农村,由于目前生活水平的稳步提高,寄生虫学这一章节临床医生并不常用,对其要求不高。抗体与补体是临床医生最希望详细了解的知识点。临床上不少检测手段都需要用到免疫学的基本概念和原理,由此免疫学的应用和技术需要做些概括性的讲解,使学生在实际工作中遇到相关问题不至于太茫然。
细胞生物学知识点需求。
细胞生物学最常用的和希望了解的知识点均集中在细胞的活动上,即细胞水平的增殖、分化、衰老、坏死和凋亡。这些知识点与肿瘤的发生、发展、转归密切相关,也与不少药物的作用机制相关。总体而言细胞生物学与基层的医学工作者并不是很密切。
课程整合初步大纲。
根据社区卫生院临床医师对生物化学、病原生物学、免疫学、细胞生物学知识点的实际应用情况和知识点的需求量,我们拟针对临床专业(社区医学方向)学生开设实用医学生命科学课程,涵盖以上学科部分知识点,力求达到在有限的学时内,传授综合性强,实用性强的知识点。
传统的课程结构将临床专业的课程分为公共基础课、专业基础课和专业课。这一模式系统性强,但各课程各自强调系统性、完整性,彼此之间缺乏联系。由于面向农村社区临床医学人才培养不要求学生有十分宽广的基础理论知识,根据够用、适度的原则,需要调整专业基础课程,如细胞生物学、分子生物学的设置。目前的趋势是社区医生的培养重点在于大力发展全科医学教育,这就要求教师在教学过程中将不同学科的知识点融会贯通,进行课程的重组,整合。江西医学院上饶分院推行面向农村社区全科医学教育改革,其专业基础课程模块中对课时进行了调整:生物化学与分子生物学占67学时(理论55+实验17学时)、病原生物学与免疫学占66学时(理论54+实验12学时)、细胞生物学占20学时(理论14+实验6学时);遗传学内容作为选修课程。目前,我校临床医学专业生物化学72学时,病原生物学与免疫学81学时,细胞生物学未开课。由此,我们在社区医学专业课程设置上,拟将这三门课程进行整合并适当增加遗传学的内容,形成一门贯穿一学年的153学时的实用医学生命科学。
从而有效避免各课程为了强调自身学科的系统性和完整性而导致课程之间内容重复,相互重复的内容可统一在某一课程中单独讲述。除了课程结构上进行改革,还要根据培养目标重新编写教学大纲和教材,删除或弱化课程中对基层社区卫生工作无太大实际意义的内容,如本次课程整合过程中,弱化生物化学相关的蛋白质空间结构、等电点等,加强三大代谢的讲授力度;即强调基本概念、生理意义等,而不是代谢步骤和调控。
同时增设代谢相关疾病的检测等临床实用操作实训课,强调农村常见病、多发病的诊断。其次,不能一刀切地取消分子生物学和遗传学课程,或者只作为选修课,而是在生物化学教学中融入这些内容,比如在蛋白代谢章节中强化分子病。有研究表明88.1%的人认为,社区医院的诊疗水平值得改进,提高社区医生的疾病诊断和大病发现能力尤为重要。
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关键词:细胞生物学;教学效果;探索
目前,我国正大力推进研究生教育综合改革,研究生教育已从规模化发展全面进入以质量为核心的内涵发展。重视课程学习、提高课程质量是保障研究生质量的重要环节,也是当前研究生教育改革的一个重点。然而,调查发现,目前研究生课程教学普遍存在一些问题,如学校对教学不够重视、教学内容不当、教学手段单一、考核方式不灵活等问题[1]。细胞生物学是研究并揭示细胞基本生命活动规律的科学。著名的细胞生物学家威尔逊(E.B.Wilson)讲到“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找”[2]。细胞研究涉及到生命科学的各个层次和领域,细胞生物学已成为生命科学的四大基础学科之一。目前,各个高校生物学研究生均开设有细胞生物学课程,但同样存在以上问题,教学效果不容乐观。为了更好地保障和提高研究生细胞生物学教学质量,笔者从课程的教学内容、教学方法和手段、课程考核方法等方面进行了一些探索与实践,取得了较好的教学效果。
一优化课程内容,融入最新科研动态
知己知彼方能百战不殆,要想教好细胞生物学这门课,必须充分掌握课程及授课对象的特点。研究生理论课的课时一般较本科生少,更加注重前沿性和综合性,生源来自不同本科院校,学生的专业理论基础和背景也稍显参差不齐。细胞生物学涉及的内容极为广泛,与多门课程内容之间有相互交叉与联系。若想在有限的课时内,适应不同生源,拓宽学生的知识面,开阔学生视野,对提高教学效果起到事半功倍的效果,必须调整和优化课程内容。
(一)调整课程内容,避免重复和遗漏
细胞生物学课程与分子生物学、微生物学、遗传学等多门课程内容之间有交叉[3]。因此,需要各门课程负责老师就各自的讲授内容进行研讨,确定核心授课内容,避免教学重复。目前,越来越多的交叉学科出现并发挥出重要作用,多学科交叉融合是高校学科发展的必然趋势。细胞生物学的生源也由单纯的生物背景转变为由生物学、化学、食品科学、材料学等多种背景。为适应不同的生源,教师需要充分掌握学生的专业基础。如在开课前设计问卷,将课程知识点细化,每个知识点都分成熟悉、了解、陌生三个级别。统计出哪些知识点是学生都熟悉的,可以简单概括讲解甚至忽略,对多数人只是了解或完全陌生的内容需要详细或重点讲解,从而避免教学遗漏。
(二)优化课程内容,增强新颖性
教学内容在很大程度上决定了学生的知识结构和能力形成,因此,教学内容的新颖性对提高教学质量有重要作用。细胞生物学是当今发展最快的基础学科之一,知识更新快,信息量增长迅速。教师应与时俱进,掌握本学科的最新发展动态,引导学生关注、跟踪科研的发展动向。可以摒弃固有教材,加大前沿领域理论、技术及相关知识的内容比例,以增强课程内容的新颖性,激发学生的学习兴趣,拓宽眼界,活跃学生的科研思维。
二丰富教学手段,引入先进教学方法
传统的教学模式是讲授式,以教为中心,注重知识的传输,忽视了学生个性和能力的培养。为了让学生能够更加积极、主动地参与到教学过程中,应采用多样化的教学方法,注重启发式、研究式、讨论式等多种教学手段的综合运用。
(一)进行专题学习
专题学习就是结合该学科发展现状,精选具有代表性的关键内容,就某项专题进行学习,引导学生讨论与思考,让学生对该问题有更全面更深入认识的教学方式。细胞生物学课程专题的选择可参考国内或国际细胞生物学会议论文集。也可以是当前领域的热点问题,如诱导多能干细胞是十年来细胞研究的一个热点,在学习细胞分化这部分内容时,即可选择多能干细胞的诱导这一专题,既有干细胞的内容与教学内容相连贯,又涉及到新的干细胞类型作为课程内容的延伸。
(二)采用双语教学
随着国际化交流的日益增多,开展双语教学已成为必然趋势,教育部也提出了在高校开展双语教学的要求,研究生阶段开展双语教学尤为需要。近年来,细胞生物学发展迅猛,重大成果不断涌现。然而,据统计细胞生物学90%以上的新发现都以英语方式报道、传播。中文版教材存在知识滞后性及新专业术语定义模糊等弊端。为了让研究生准确把握细胞生物学的前沿知识,实行双语教学势在必行。实行双语教学对教师素质有很高要求,青年教师一般具备较好的英语应用能力,丰富的知识技能储备以及充沛的精力保证,可作为重点对象进行培养。在进行双语教学的过程中,教师应注意教材的选择要合适、采取渗透式双语教学方式,循序渐进,并应加强与学生沟通,重视学生反馈,以提高学生专业英语水平,提高学生兴趣为目的,同时,又不能给学生带来过多的学业压力。
三完善考评体系,建立综合考核机制
传统的考评即为试卷考试,难以真正反映学生的学习态度,无法充分调动学生的积极性。为了让所有学生真正做到主动学习,参与到整个教学过程当中,必须摒弃传统的单一考核方式,建立新的课程综合考核体系。如实行注重多元化的考核方式,将课程考核分为3部分,分别为理论考核(占30%)、文献学习讨论(占30%)、专题汇报(占40%)。其中每部分都侧重对学生综合能力的测评。即使在理论考核部分,除了涉及基础理论知识,还要涉及最新的研究进展和科研动态,以及实验设计环节,以综合考察学生学习的深度、广度及灵活运用能力。这样的命题方法改变了传统死记硬背的考试方式,可防止学时考前临阵磨枪,临时抱佛脚,督促学生注重加强平时的理论学习。文献学习方面,要求学生之间、师生之间进行互动交流,会促使学生积极思考,能够提出问题并找到解决问题的方法,相应地学生就必须查阅大量相关文献,可考查学生检索文献和汇报文献的能力。专题汇报部分,要求学生凝练出一个科学问题,围绕专题背景、热点、难点、常规及最新研究技术方法等展开讲述。通过学生的发言情况,了解学生对专题知识的掌握情况及学生对专题活动的参与程度。
四重视教学能力,提高教师教学水平
近年来,很多高校学校定位发生变化,以建设研究型大学为发展目标,以高水平科研工作为重点中心任务,对教学工作重视不够[4]。重科研、轻教学已成为高校普遍存在的严重问题,许多教师尤其是年轻教师由于刚到工作岗位,缺乏教学经验,教学能力明显不足。对此,高校应加强青年教师教学能力培养,可以采取以下措施。
(一)举办教学基本功竞赛
一般情况下教学基本功竞赛会对选题、备课、制作课件、上课等各个环节制定严格标准,并优选教学名师做评委。通过亲历比赛过程,年轻教师能够较快的掌握教学各环节要点。有些老师可能存在某些小问题,平时自己却没有意识到,通过比赛,有经验的评委老师很容易发现,并针对性帮助其解决、改进。另外,学校应重视教学,如加大教学成果在工作考核、职称评定中的比例,以激发教师教学积极性,促进教师教学能力的快速提升。
(二)建立“老中青传帮带”机制
建立专业教研室,充分发挥老教师对青年教师的传帮带作用。鼓励青年教师先助课、多听课,多参加教学研讨活动。加强学校教学指导委员会的督导和指导作用。教学指导委员会成员一般都是学校统一组织选举的有责任心、师德高尚、专业知识渊博、教学经验特别丰富的优秀教师。教学指导委员会可以不定时去听课,或针对特定教师进行跟踪听课,可以起到一定督促作用,同时帮助他们解决教学过程中遇到的各种问题。
(三)加强网络精品课程学习
现如今网络信息日益发达,尤其是教育资源的开放共享已成为一种世界潮流。我国教育部于2003年正式启动中国精品课程建设项目,拟建成数千门覆盖各学科领域,面向本科、研究生等不同层次的精品课程,而且免费面向公众,以实现优质教学资源网络共享。如中山大学、北京大学、清华大学等知名高校都有细胞生物学的资源共享课。课程计划、重点难点、课件、课后题以及教学案例都可供免费参考和学习。
参考文献
[1]韩鹤友,候顺,郑学刚.新时期研究生课程教学改革与建设探析[J].学位与研究生教育,2016,(1):25-29.
[2]翟中和,王喜忠,丁明孝.细胞生物学[M].北京:高等教育出版社,2011.
[3]陈芸,詹建立,阿尼克孜•吾吉.提高细胞生物学教学效果的探索与思考[J].喀什大学学报,2015,37(3):82-84.
篇6
关键词:中药 乳腺增生 细胞凋亡 表达
Doi:10.3969/j.issn.1671-8801.2014.02.005
【中图分类号】R4 【文献标识码】A 【文章编号】1671-8801(2014)02-0005-01
细胞凋亡是在自身基因调控下,细胞自主产生程序性死亡的方式,现已成为医学及生物学的热点研究之一[1]。它涉及一系列的基因的激活、表达和调控的作用,通过这一死亡过程可使机体能够更好的适应生存环境,细胞凋亡已经成为医学领域的研究热点,通过细胞凋亡的研究可以导致疾病新疗法的出现,特别是细胞凋亡与肿瘤之间的密切关系倍受人们重视[2]。乳腺增生作为女性最为常见的疾病,占乳腺疾病的70%以上,乳腺增生与乳腺癌之间关系密切,全国肿瘤会议将非典型乳腺增生列为乳腺癌的前期病变。
1 细胞凋亡的简述
细胞凋亡的特性。细胞凋亡不同于细胞坏死,它是细胞在一系列基因的激活、表达、调控等有序作用下细胞自动死亡的过程,它不造成自体的损伤[3]。
细胞凋亡在形态学表现为早期变化为超微结构的全部连接消失,微绒毛消失,细胞密度密度增加,核质浓缩,核裂解为碎块,细胞被分割数个凋亡小体,凋亡小体被邻近细胞吞噬,凋亡小体被吞噬后快速降解。除形态学改变外,在细胞凋亡还发生许多内部的变化,包括染色质DNA的降解出现180~200bp的DN段、RNA/蛋白质大分子的合成、钙离子浓度的升高、内源性核算内切酶参与等[4]。
细胞凋亡的检测方法。随着分子生物学和细胞生物学的不断发展,对细胞凋亡研究也有了更多认识,并且针对细胞凋亡特征及机制而不断出现新的细胞凋亡检测方法[5]。目前常见的细胞凋亡检测方法主要有,细胞凋亡的形态学检测,DNA断裂/片断检测、磷脂酰丝氨酸外翻检测、线粒体膜电位检测、细胞活力检测、细胞膜通透性检测、Caspase-3等细胞凋亡相关蛋白的分析、细胞内DNA含量的分析、细胞凋亡相关mRNA水平的分析、细胞色素C定位检测等。
细胞凋亡的发生途径。细胞凋亡大致可以分为起始阶段、整合阶段和执行阶段3个阶段,其过程总结起来为:接受凋亡信号凋亡调控分子间相互作用蛋白水解酶的活化进入连续的反应过程。就细胞凋亡发生途径来说,目前可以分为死亡受体信号途径、线粒体信号途径和内质网信号途径3种[6]。
细胞凋亡的调控基因。细胞凋亡是受基因高度调控的主动死亡过程,影响细胞凋亡的基因按其表达产物作用不同可分为促进细胞凋亡和抑制细胞凋亡的基因两大类。
促进细胞凋亡的基因。p53基因是一种重要的抑癌基因,它与肿瘤的发生、发展密切相关。研究表明[7],p53基因可以诱导细胞进入G1期,抑制细胞增殖,直到DNA损伤得到修复,如修复失败,突变型p53(mt p53)就诱导细胞凋亡。Bax接到死亡信息后,由胞质移位并插入到线粒体膜中,形成Bax通道,促进细胞色素c释放并进入胞质,使Bcl-2与apaf-1分离,后者可激活Caspase,从而诱导细胞凋亡。此外,促进细胞凋亡的基因还有c-myc、Smac、Bak、Bok、Bax-xs、PUMA等。
抑制细胞凋亡的基因。Bcl-2被证实是最重要的有明显抑制细胞凋亡作用的基因[8],Bcl-2的亚细胞定位已经明确,它在不同的细胞类型可以定位于线粒体、内质网以及核膜上,并通过阻止线粒体细胞色素C的释放而发挥抗凋亡作用。IAP主要通过直接抑制Caspase或pro-caspase,阻断 caspase家族成员介导的蛋白酶级联反应,从而抑制凋亡的进程。IAP家族主要成员:survivin、livin和XIAP等。此外抑制细胞凋亡的基因还有C-myc、C-abl、Ras、V-src、Bcl-xL、Bcl-w、Mcl-1等。
2 中药干预对乳腺增生组织细胞凋亡相关蛋白表达的影响
乳腺增生占乳腺疾病的70%以上,在育龄期女性最为常见,且发病年龄呈现出低龄化趋势[9]。目前,主要采用药物及手术治疗乳腺增生。西医采用性激素类药物和碘制剂,如三苯氧胺、甲状腺激素等;中医治疗乳腺增生的药物有逍遥散、乳癖消I号等。手术只能切除局部病变,并不能起到完全根除的效果,其他部位仍可能发生或继续生长。乳腺组织的细胞凋亡在乳腺增生疾病中普遍存在,在乳腺组织的生理、病理发展过程中以及维持乳腺组织正常形态结构方面具有重要作用。近年来中药对于乳腺组织细胞凋亡的干预治疗研究在不断的进展。细胞凋亡研究对阐述发病机制具有推动作用,通过研究乳腺增生细胞凋亡表现和基因调控情况,将有助于探讨乳腺增生发生的基本规律,为寻找乳腺增生病因和阐明发病机制提供理论依据,同时也会为治疗乳腺增生和预防乳腺癌提供有力的帮助。
刘运江等[10]采用免疫组化SP法检测25例乳腺正常组织、25例乳腺腺病、35例乳腺不典型增生、13例乳腺增生恶变和12例浸润性乳腺癌的乳腺组织中的skp2和p21的表达情况发现,在乳腺正常组织、乳腺腺病中skp2和p21的表达为阴性,在乳腺不典型增生、乳腺增生恶变和浸润性乳腺癌组织中的skp2和p21的表达阳性,Skp2和 P21均为乳腺增生恶变的危险因素,结论是Skp2和 P21可作为诊断乳腺增生恶变及判断乳腺不典型增生预后的指标。
刘少杰、关健等[11,12]通过免疫组化SP检测乳腺组织中凋亡抑制蛋白survivin的表达发现,普通性导管增生、非典型性导管增生和导管内癌的survivin表达水平依次增高,浸润性乳腺癌组织survivin高表达率为53.0%。乳腺非典型性导管增生、导管内癌和浸润性癌组织的survivin表达水平高于癌旁正常乳腺组织。
张霞等[13]通过采用免疫组化SP法检测41例乳腺良性增生,20例乳腺导管内癌,91例乳腺浸润性导管癌(有淋巴结转移61例,无淋巴结转移30例),对乳腺良、恶性病变组织中livin和Smac的表达研究发现,正常乳腺、乳腺良性增生、乳腺导管内癌和乳腺浸润性导管癌组织中livin的阳性率依次增高;乳腺良性增生、乳腺导管内癌、乳腺浸润性导管癌组织中中Smac的表达下降,有淋巴结转移的乳腺浸润性导管癌组织中Smac蛋白阳性率低于无淋巴结转移组,TNM分期越高,乳腺浸润性导管癌组织中Smac蛋白阳性率越低,结论 Smac蛋白表达下降可能与乳癌的恶性发展有关。
苏莎[14]通过温阳散结法对大鼠乳腺增生病治疗的研究发现,正常乳腺Ki67、PCNA几乎无表达,Ki67和 PCNA 的表达水平随着乳腺增生-癌前病变-乳腺癌病变程度的加重而升高,通过应用温阳散结法治疗大鼠乳腺增生,Ki67和PCNA阳性表达率逐渐降低(P
王非等[15]通过消癖汤对肝郁型乳腺增生病大鼠乳腺组织PCNA、BcL-2、VEGF表达的影响发现,中药消癖汤对乳腺增生大鼠乳腺组织细胞中的PCNA、BcL-2、VEGF呈抑制作用,能够降低实验大鼠乳腺组织PCNA、BcL-2、VEGF的表达。说明消癖汤能够通过抑制大鼠乳腺组织细胞增殖诱导凋亡和抑制腺体新生血管的形成来实现抑制大鼠乳腺增生的作用。
李湘奇等[16]通过对疏肝健脾方对模型大鼠乳腺增生组织细胞增殖/凋亡的影响研究发现,疏肝健脾方能够抑制乳腺组织增生,降低 PCN A 和 Bcl - 2 的表达活性,增加 Bax的表达活性和凋亡指数,抑制乳腺组织细胞增殖,促进细胞凋亡。得出结论为疏肝健脾方能够有效治疗大鼠乳腺增生,可以降低大鼠乳腺增生组织中 PCN A 和 Bcl - 2 的表达,增加 Bax的表达,通过对大鼠乳腺增生组织细胞凋亡增殖/凋亡,阻断/逆转大鼠乳腺组织增生。
3 展望
乳腺增生严重影响到妇女的身心健康,甚至引发恶变而威协到妇女生命,且全国肿瘤会议已将非典型乳腺增生列为乳腺癌的前期病变。细胞凋亡的功能表达和维持个体正常生理过程具有重要的生物学意义,细胞凋亡可以阐明一类疾病的发病机制,也可由此产生治愈疾病的新疗法。随着我国中药对乳腺增生组织细胞凋亡的研究不断深入,使得乳腺增生组织细胞凋亡研究不断取得突破性进展。通过研究乳腺增生中细胞凋亡的基本表现、发生机理和基因调控,将有助于进一步探讨和揭示乳腺生物学的基本规律,在乳腺疾病的发生机理寻找新的治疗药物和方法人为调控细胞凋亡预防乳腺疾病的发生等方面均将具有重要的学术价值。
参考文献
[1] 阎海.细胞凋亡研究进展[J].中山大学研究生学刊(自然科学.医学版),2012,33(3):8-13
[2] 李娜,高俊岩,刘敏.细胞凋亡和肿瘤的关系研究进展[J].当代医学,2009,15(16):13-14
[3] 陈津,张如松.细胞凋亡机制概述[J].中华中医药学刊,2011,29(4):886-889
[4] 朱秀敏.细胞凋亡的形态特征与分子机制研究进展[J].中国老年学杂志,2011,31(13):2595-2597
[5] 高超,华子春.细胞凋亡检测方法新进展[J].中国细胞生物学学报,2011,33(5):564-569
[6] 焦俊霞,高维娟.细胞凋亡的信号转导机制研究进展[J].中国老年学杂志,2010(6):853-856
[7] 陆思千,贾舒婷,罗瑛.突变p53功能研究新进展与个性化的肿瘤治疗新策略[J].遗传.2011,33(6):539-548
[8] 邓亮,吴娣,洪一江,等.BCL-2家族的研究新进展[J].安徽农业科学,2012,40(7):1936-1938,2073
[9] 刘聪,岳永花,郝旭亮.乳腺增生发病机制的研究进展[J].医学综述,2012,18(5):704-706
[10] 刘运江,梁志兵,王小玲.Skp2蛋白和P21蛋白在乳腺增生恶变过程中的表达及意义[J].医学研究杂志,2008,37(11):91-94
[11] 刘少杰,裴小娟,彭伟强,等.乳腺组织中凋亡抑制蛋白Survivin的表达差异及意义[J].汕头大学医学院学报,2012,25(2):110-111
[12] 关健,陈杰,罗玉凤,等.Survivin在乳腺腺病、乳腺管状腺瘤、乳腺癌组织中的表达差异及其意义[J].癌症进展,2009,7(6):629-634
[13] 张霞,千新来,崔静,等.乳腺良、恶性病变组织中Livin和Smac的表达[J].郑州大学学报(医学版),2009,44(4):735-738
[14] 苏莎.乳腺增生细胞增殖的表达及温阳散结法治疗乳腺增生病的机理研究[D].山东中医药大学,2011
篇7
【摘要】 目的: 基于侧群(SP)细胞分选方法,初步鉴定卵巢癌干细胞(CSC) 表面标志,为临床靶向治疗卵巢癌提供靶分子。方法: 检测、分离卵巢癌细胞株A2780中的SP细胞,并对SP与NonSP细胞作细胞生物学鉴定,包括克隆形成能力、致瘤能力、耐药性、定量ATP结合框蛋白家族G2蛋白 (ABCG2)检测等;进一步用免疫磁选方法筛出ABCG2+及ABCG2-细胞,同样作上述细胞生物学鉴定,探讨ABCG2分子能否作为卵巢CSC的表面标志。结果: 卵巢癌A2780细胞株中的SP细胞在体外强克隆形成能力、裸鼠体内的高致瘤性、对化疗药物长春新碱较强耐受性及高表达ABCG2分子等生物学特性基本符合CSC的特征。ABCG2+细胞的克隆增殖能力略强于ABCG2-细胞;ABCG2+细胞的耐药性与SP细胞的耐药性一致。结论: A2780细胞株中的SP细胞基本符合CSC的生物学特征,其高表达的ABCG2分子参与维持SP细胞表型,特别是多药耐药性。ABCG2分子可作为靶向治疗CSC的靶分子,逆转肿瘤的多药耐药性。
【关键词】 侧群细胞 卵巢癌 癌干细胞 ABCG2分子 靶向治疗
Abstract: Objective To explore a target molecule for the clinical targeted therapy of ovarian cancer. Methods The SP cells and non SP cells were isolated respectively from the human ovarian cell 2780 strain by fluorescence activated cell sorting (FACS) and their biological characteristics were identified by analysis of their ability to form colonies in common media, tumorigenicity in Balb/c nude mice, and of their resistance to chemotherapeutic agents vinblastin. The expression of ABCG2 was detected with realtime quantitative RTPCR (qRTPCR). The specific ABCG2 phenotype cells were further isolated from the ovarian cell A2780 strain for the same identification as above by the monoantibody labeled with immune magnetic beads by magnetic activated cell sorting system. Results The SP cells proliferative potency, clone formation ability in the common media, the tumorigenicity in Balb/c nude mice, and resistance to vinblastin in vitro were basically coincident with characteristics of cancer stem cells(CSC). The ABCG2+cells proliferative potency and resistance to vinblastin in vitro were higher than those of the ABCG2-cells. Conclusion The SP cells in the ovarian cell 2780 strain possess the traits of ovarial CSC and expressed ABCG2 molecule maintains the SP cells phenotype, especially in multidrug resistance. The ABCG2 molecule may be responsible for target molecule of the targeted therapy of ovarian cancer and for inversion of multidrug resistance in ovarian cancer.
Key words:side population cells; ovarian cancer; cancer stem cells; ABCG2 molecule; target therapy
卵巢癌是女性生殖器官常见肿瘤,发病率在妇科恶性肿瘤中列居第三,但其致死率却为各类妇科肿瘤之首[1],因此,探索治疗卵巢癌的新途径,已成为进一步提高卵巢癌患者生存率的关键。随着干细胞(stem cells, SC)研究的深入,人们发现肿瘤是一种SC疾病。许多证据表明,大多数的肿瘤组织中存在着具有SC特征的“起始肿瘤细胞”(tumor initial cells, TIC),称为癌干细胞(cancer stem cells, CSC),其是肿瘤增长、耐药及复发的根源[2]。分离与鉴定是CSC研究的第一步,由于CSC缺乏已知的统一特异性标记,分离和鉴定成为CSC研究的难点。本研究主要通过侧群(side population,SP)细胞分选结合ATP结合框蛋白家族G2蛋白(ATPbinding cassette G2, ABCG2)等方法初步研究卵巢CSC,其中SP细胞是指可将荧光染料Hoechst33342泵出细胞外、表现弱荧光信号的细胞群,占总体细胞的很少部分[3]。在缺乏显著CSC分子标记的情况下,SP细胞的筛选分析可以作为CSC鉴定的一种实用而简易的重要方法[4]。
1 材料与方法
1.1 动物及细胞株
Balb/c系的4~6周雌性裸鼠,购于上海动物模式中心。人卵巢癌细胞株A2780购于南京中医药大学,于加10%新生小牛血清的1640培养液中,在37 ℃、5%CO2环境下培养。
1.2 实验方法
1.2.1 A2780细胞中SP/NonSP细胞流式检测和分选实验
取对数生长期的单层培养细胞,制成单个细胞悬液,实验组加入Hoechst33342至终浓度5 μg·ml-1,对照组再加入Verapamil至终浓度50 μg·ml-1,37 ℃水浴90 min,重悬于冰冷的含2%小牛血清的PBS中,上流式细胞分选仪(fluorescenceactivated cell sorting, FACS)检测。以355 nm UV激发光源、610 nm双色短通反射滤镜、450 nm和675 nm边缘长通滤片分别检测散射光蓝光及红光部分,线性模式采集信号,将细胞中荧光信号分为两个部分,以Hoechst 红点为X轴,Hoechst 蓝点为Y轴作二维散点图,将低Hoechst 红点及低Hoechst 蓝点且对照组缺失的区域设定为SP细胞的“门” [5],将只加入Hoechst33342的实验组细胞分选出SP细胞及NonSP细胞。
1.2.2 克隆(集落)形成实验
1.2.2.1 平皿克隆形成实验
将分选的SP及NonSP细胞悬液按每皿含100个细胞接种于培养皿中。在37 ℃、5%CO2环境下培养。当培养皿中出现肉眼可见的克隆时终止培养,甲醇固定,姬姆萨染液染色后计数,用肉眼直接计数克隆数,或在显微镜下计数大于50个细胞的克隆数。按公式“克隆形成率=克隆数/接种细胞数×100%”计算克隆形成率。
1.2.2.2 软琼脂克隆形成实验
24孔培养板中每孔分别浇入含0.5%低熔点琼脂的底层琼脂0.8 ml以及含0.3%琼脂和一定细胞密度(分别含有100个细胞)的上层琼脂0.8 ml,置于室温使琼脂凝固。在37 ℃、5%CO2及饱和湿度环境下静止培养。第10天镜下计数直径大于75 μm或含50个细胞以上的克隆,并计算克隆形成率。
1.2.3 裸鼠体内致瘤实验
1.2.3.1 SP/NonSP细胞裸鼠体内致瘤实验
4~6周龄Balb/c系雌裸鼠随机分为SP细胞组及NonSP细胞组,每组3只裸鼠,背部皮下注射对应的细胞悬液100 μl 5×104个细胞,随后监测各组小鼠肿瘤生长时间。
1.2.3.2 ABCG2+/ABCG2-细胞裸鼠体内致瘤实验
4~6周龄Balb/c系雌性裸鼠随机分为ABCG2+细胞组及ABCG2-细胞组,每组6只,背部皮下注射对应的细胞悬液100 μl 5×104个细胞,随后监测各组小鼠肿瘤生长时间。
1.2.4 MTT法检测SP和NonSP细胞对长春新碱耐受性
取分选得到的SP/NonSP细胞接种于96孔板,实验组加入浓度为10 μg·ml-1的长春新碱溶液10 μl至终浓度0.5 μg·ml-1, 培养72 h后 MTT法检测细胞的存活率。
1.2.5 实时荧光定量PCR检测SP/NonSP细胞ABCG2基因表达
检测ABCG2:PCR上游引物5′GGCAGATGCCTT
CTTCGTTATGATG3′,下游引物5′TGGTTGTGAGATT
GACCAACAGACC3′。 检测βactin:PCR上游引物5′GGACTTCGAGCAAGAGATGG3′,下游引物5′AGC
ACTGTGTTGGCGTACAG3′。
反应体系置入ABI 7300 RealTime PCR仪按如下程序进行PCR扩增:94 ℃预变性4 min,进入3步循环(94 ℃30 s,57 ℃30 s,72 ℃35 s,共45个循环),在3步循环中的每个反应循环结束时,RealTime PCR仪记录SYBRGreenⅠ释放的荧光。以逆转录合成样品的cDNA产物作为模板,按相同的反应体系进行目的基因ABCG2和内参βactin的Real TimePCR扩增反应,并以ddH2O为模板设阴性对照,电脑采集每个循环的数值。使用7300 System SDS Software进行数据分析和统计学处理。
1.2.6 利用免疫磁选技术分离获取ABCG2+表型细胞
制备A2780单细胞悬液,每107 个细胞加20 μl一抗,混匀后6~12 ℃孵育10~15 min。每107个细胞再加20 μl磁珠二抗,混匀后6~12 ℃孵育15 min或冰育20~30 min。然后用1000 μl缓冲液洗涤细胞两次以去除多余的抗体,每107个细胞重悬于100 μl Buffer中过柱,在磁场力的作用下,未能标记上ABCG2分子抗体的细胞不会在磁场中停留,用1500 μl Buffer冲洗柱子。收集阴性细胞培养,移开分离柱收集阳性细胞。
1.2.7 ABCG2+/ABCG2-/经抗体孵育ABCG2+细胞对长春新碱耐受性
取分选得到的ABCG2+/ABCG2-,接种于96孔板,实验组加入浓度为10 μg·ml-1的长春新碱溶液10 μl至终浓度0.5 μg·ml-1,经抗体孵育ABCG2+细胞组同时加入ABCG2单抗2 μl·孔-1,培养72 h后MTT法检测细胞的存活率。
2 结 果
2.1 SP/NonSP细胞流式检测、分选及细胞生物学功能的鉴定
FACS检测出A2780 细胞中的SP细胞比例约为2.6%(B值2.7%减去A值0.1%,图1)。将图1B中门区域的细胞分选下来,分选所得的SP/NonSP细胞分别行相关的细胞生物学鉴定。克隆形成实验是测定单个细胞增殖能力的有效方法之一[6],常见的方法有平板克隆(图2A)和软琼脂克隆(图2B)形成实验。本实验显示,SP细胞的平板克隆率及软琼脂克隆率均明显高于NonSP细胞(图2C),两者差异有统计学意义(P<0.01)。在软琼脂克隆实验中SP细胞多为克隆球形式存在,而NonSP细胞则很难形成克隆球,多以散在细胞存在(图2B)。裸鼠体内致瘤实验中,2周内SP细胞组2只裸鼠长出了肿瘤(2/3),NonSP细胞组在8周后仍无肿瘤生长(0/3),余鼠在10周后均无肿瘤生长(图2D)。 SP/NonSP细胞对长春新碱耐受性实验中,0.5 μg·ml-1浓度长春新碱作用于这两种细胞72 h,用MTT法检测发现,对SP细胞的生长抑制作用不明显,其存活率约为81%,而对NonSP细胞的抑制作用明显,其存活率仅为37%,差异有统计学意义(P<0.01,图3)。用定量RTPCR检测SP细胞与NonSP细胞ABCG2表达量,结果显示,SP细胞约是NonSP细胞的5.8倍(图4)。
2.2 A2780细胞中ABCG2+/ABCG2-细胞生物学鉴定
首先利用免疫磁珠分离技术获取A2780细胞中的ABCG2+表型细胞,1×107 个A2780 细胞可得到约2×105个ABCG2+细胞,即A2780细胞中ABCG2+表型细胞占2%左右,其含量与SP细胞的比例相似。将分选所得的ABCG2+/ABCG2-细胞行相关的细胞生物学特性鉴定,在细胞体外克隆形成实验中,ABCG2+细胞在平板克隆率及软琼脂克隆率均略高于ABCG2-细胞(图5),但差异无统计学意义(P>0.05)。在裸鼠体内致瘤实验中, ABCG2+细胞组在细胞接种后5周时6只裸鼠中2只长出了肉眼可见的肿瘤(2/6), ABCG2-细胞组在细胞接种后第5周时6只裸鼠中1只长出了肉眼可见的肿瘤(1/6),其余鼠在接种后10周始终没有肿瘤的生长,两组间差异无统计学意义。分别将A2780细胞株分选的ABCG2+/ABCG2-、ABCG2+加抗体孵育的各组细胞进行长春新碱耐受性比较,发现药物对ABCG2+细胞的生长抑制不明显,其细胞存活率约为79%,而对ABCG2-细胞组的生长抑制明显,其细胞存活率仅为35%,对ABCG2+细胞且加入抗ABCG2抗体共同培养组的细胞生长抑制也很明显,其细胞存活率约为38%,较未加抗体组明显下降,反映了ABCG2分子可能介导了细胞对药物的耐受(图6)。
3 讨 论
分离与鉴定是CSC研究的第一步,由于多数CSC缺乏明确的特异性标记,分离和鉴定成为CSC研究的难点。目前,从形态学上很难区分CSC与肿瘤细胞间的差异,只能用功能学方法即从其自我更新能力和分化潜力来鉴定CSC。分离CSC主要有:SP细胞分选、无血清培养富集干细胞及通过CSC表面特异性标志筛选3种方法[7]。其中SP细胞是1996年Goodell等[3]在用Hoechst33342染色法研究全骨髓时,发现有极少一部分细胞可以将进入细胞核的荧光染料排出胞外,在荧光显微镜下观察或流式细胞仪检测时表现为不着色,他们将这类细胞命名为“SP”细胞,将这种表型命名为“SP表型”,该表型细胞还表达干细胞标志 Sca1+ Linneg/low。现发现SP细胞广泛存在于多种生物的多种正常组织中,并同时存在于多种肿瘤细胞系及肿瘤组织中[89]。随着对SP细胞研究的深入,发现SP细胞的功能与正常干细胞相似,如SP细胞可发生不对称分裂、进行自我更新等[10]。多项研究表明,部分肿瘤(乳腺癌、前列腺癌、脑胶质瘤等)中SP细胞具有CSC特性,即表达干细胞相关表面标志,具有自我更新、强致瘤能力和高表达转运蛋白ABCG2[11]等。研究显示,在卵巢癌细胞中存在致瘤性较强的SP细胞[1213],因此,我们利用SP细胞与干细胞、CSC具有许多共性的特点来探讨SP细胞分选法能否作为卵巢CSC分离鉴定的有效方法,并以此为基础初步研究卵巢CSC表面特异性标志。本研究的结果显示,卵巢癌A2780细胞株中的确有SP细胞存在,虽然仅占很少部分(约2.6%),但其较强的克隆形成能力、致瘤能力、耐药性及ABCG2基因表达显示,SP细胞的生物学特性基本符合CSC 的特征。本研究使用实时荧光定量PCR检测结果显示,SP细胞中ABCG2分子的表达量明显高于NonSP细胞,因此我们推测ABCG2分子可能是卵巢CSC表面的一个特异性分子标志。ABCG2分子属ATP结合框转运体(ATPbinding cassette transporter, ABC)家族所介导的肿瘤细胞多重耐药分子家族中的一种,属跨膜药物转运蛋白,是抗肿瘤药物难以发挥效应的关键耐药蛋白[1417]。本研究发现,ABCG2+细胞的体外克隆能力及裸鼠体内致瘤能力仅略高于ABCG2-细胞,差异无统计学意义,说明ABCG2分子的高表达与卵巢CSC的强细胞增殖能力无明显关系,维持卵巢CSC高增殖能力的特性可能还有其它分子参与,如其它干细胞标志等还需进一步研究。而ABCG2+细胞对化疗药物的耐受能力则明显高于ABCG2-细胞,且ABCG2+细胞加入ABCG2单克隆抗体孵育后能使ABCG2+细胞对化疗药物的耐受性明显降低,说明ABCG2分子是参与维持卵巢癌细胞多药耐药性的一个主要分子标志。
综上所述,卵巢癌A2780细胞株中的SP细胞符合CSC的特性,分离SP细胞能够富集卵巢CSC,这为下一步研究CSC的特异性标记奠定了基础,并为开展对卵巢CSC药物防治,尤其是为有效的靶向治疗等研究提供了科学的实验依据。
参考文献
[1]ALVERO A B,CHEN R,FU H H,et al.Molecular phenotyping of human ovarian cancer stem cells unravels the mechanisms for repair and chemoresistance[J].Cell Cycle,2009,8:158166.
[2]BURKERT J,WRIGHT N A,ALISON M R,et al.Stem cells and cancer: an intimate relationship[J].J Pathol,2006,209:287297.
[3]GOODELL M A,BROSE K,PARADIS G,et al.Isolation and functional properties of murine hematopoietic stem cells that are replicating in vivo[J].J Exp Med,1996,183:17971806.
[4]李雅婷,胡卫华,窦骏.SP细胞研究进展[J].生物技术通讯,2008,19:430431.
[5]CHALLEN G A,LITTLE M H.A side order of stem cells: the SP phenotype[J].Stem Cells,2006,24:312.
[6]DOU J,PAN M,WEN P,et al.Isolation and identification of cancer stemlike cells from murine melanoma cell lines[J].Cell Mol Immunol,2007,4(6):467472.
[7]NEETHAN A L,YOHEI S.The biology of cancer stem cells [J].Annu Rev Cell Dev Biol,2007,23:675699.
[8]MOSHAVER B,van RHENEN A,KELDER A,et al.Identification of a small subpopulation of candidate leukemiainitiating cells in the side population of patients with acute myeloid leukemia[J].Stem Cells,2008,26(12):30593067.
[9]SUNG J M,CHO H J,YI H,et al.Characterization of a stem cell population in lung cancer A549 cells[J].Biochem & Biophys Res Commun,2008,371(1):163167.
[10]HARRIS M A,YANG H,LOW B E,et al.Cancer stem cells are enriched in the side population cells in a mouse model of glioma[J].Cancer Res,2008,68(24):1005110059.
[11]KARLA P K,EARLA R,BODDU S H,et al.Molecular expression and functional evidence of a drug efflux pump (BCRP) in human corneal epithelial cells[J].Curr Eye Res,2009,34(1):19.
[12]ZHANG S,BALCH C,CHAN M W,et al.Identification and characterization of ovarian cancerinitiating cells from primary human tumors[J].Cancer Res,2008,68(11):43114320.
[13]SZOTEK P P,PIERETTIVANMARCKE R,MASIAKOS P T,et al.Ovarian cancer side population defines cells with stem celllike characteristics and Mullerian inhibiting substance responsiveness[J].Proc Natl Acad Sci USA,2006,103:1115411159.
[14]NICOLAZZO J A,KATNENI K.Drug transport across the bloodbrain barrier and the impact of breast cancer resistance protein (ABCG2)[J].Curr Top Med Chem,2009,9(1):130147.
[15]HULS M,RUSSEL F G,MSSEREEUW R.The role of ATP binding cassette transporters in tissue defense and organ regeneration[J].J Pharmacolo Exp Ther,2009,1:39.
篇8
摘要:概述了植物细胞分化的模式系统———管状分子分化实验系统的建立以及基于该系统的管状分子分化的生理学、细胞学、生物化学和分子生物学等方面的研究进展,并对今后的研究方向进行了展望。
关键词:百日草;次生细胞壁;细胞分化;管状分子
管状分子(TraehearyElements,TEs)是维管植物木质部内导管和管胞的总称,皆为长柱状细胞,次生壁木质化,成熟后均缺乏原生质体,其功能是输导水分、矿质元素和机械支持作用。导管和管胞差别是,管胞无穿孔,管胞间壁仅有具缘纹孔,借以实现物质转运;而导管分子间的某些区域具有穿孔,多个导管分子通过末端的穿孔连接形成一个长的管道,即导管,与管胞相比,其输导能力大大增强。管状分子来源于形成层,由形成层细胞经过细胞扩增、次生壁沉积、胞内物质自溶、形成端壁穿孔等步骤而形成。管状分子分化已被作为植物细胞分化的模式系统,在形态结构、生化和分子组成、发育及生理功能上都具有明显的特点,是植物解剖学、发育生物学和细胞生物学的研究热点之一。多年来,各国学者建立了整体实验系统和离体实验系统,对管状分子的形态解剖学、生理学以及分子机制进行了一定的研究。其中,百日草(ZinniaelegansJacq.)叶肉细胞离体培养系统是目前分化效果最好的实验系统,人们利用该系统开创性地研究了离体条件下管状分子分化的基本过程,并对管状分子分化的细胞学、生理学、生物化学和分子生物学进行了卓有成效的研究。笔者拟对30多年来人们利用百日草叶肉细胞离体培养系统的研究成果进行概述,为进一步阐明管状分子分化机制提供基础。
1离体实验系统的建立
因为管状分子形态随着分化进程而发生显著变化,其中包括环纹、螺纹和网纹次生细胞壁(SCW)的形成以及自溶作用。所以,管状分子分化被认为是植物细胞分化的模式系统。然而,大多数早期关于分化的研究,采用的是多细胞系统,这样的系统包含几种作为起始材料的细胞类型,为追踪单个细胞分化过程带来了困难。Kohlenbach和Schmidt发现,以机械法分离的单个百日草叶肉细胞可直接分化为管状分子,这促使Fukuda和Komamine在此基础上,建立了一个有效的、高频分化的实验系统。该系统已被全世界许多实验室广泛应用,有时根据特定情况仅仅对一些细节进行了修改。用液体介质浸渍百日草叶片,研磨后,以小网眼筛过滤,液体介质反复漂洗悬浮液,分离得到单个叶肉细胞。要注意:(1)材料要适当。取幼苗第一对叶,而非成年植物最嫩的叶片。(2)条件要适当。旋转培养转速为10r/min,0.3~0.4mol/L山梨醇调节渗透压,生长调节剂为0.1mg/La-萘乙酸(NAA)和1mg/L6-苄基腺嘌呤(6-BA),起始细胞浓度为(0.4~3.8)×108细胞/L。这样,几乎30%分离叶肉细胞,在适当的离体培养条件下,可半同步地分化为管状分子。
2细胞学、生理学和生物化学方面的研究
百日草实验系统的建立促进了管状分子分化诸多方面的研究。初步的细胞学和生理学研究表明,细胞分裂不是管状分子分化的前提条件,而一些DNA合成在分化中发挥重要作用;以肌动蛋白依赖的微管重组,限定了次生细胞壁的特有格局;分化过程是动态的,细胞变化表现在次生细胞壁沉积前细胞器数量的增加,次生细胞壁沉积开始不久次生细胞壁木质化启动,原生质体逐渐自溶,初生壁非木质化部分的局部水解,分化过程终止。另外,百日草系统已清晰地证明,管状分子分化受植物激素诸如生长素、细胞分裂素、油菜素内酯、赤霉素、一氧化氮、乙烯、信号肽(例如CLE肽、木质素、植物磺肽素)的调控;另外,大量生化和免疫学研究,揭示了细胞壁成分诸如纤维素、木聚糖、木质素和其他次生壁特有分子的变化,以及自溶过程中的各种事件,诸如蛋白质和核酸的降解等。
3相关基因的鉴定与描述
人们也用分子生物学方法,进一步分析了百日草实验系统中管状分子分化的分子机制。运用同源克隆法(例如,核酸酶ZEN1,肉桂醇脱氢酶和过氧物酶,b-微管蛋白,油菜素内酯合成酶和Rho/RacsmallGTPases),差示筛选法(例如,分化标记,管状分子分化相关的(TED)2-4(Tra-chearyElementDifferentiation-related(TED)2-4),果胶裂解酶),消减杂交法(例如,核糖核酸酶及分化标记、蛋白酶和木质素合成酶)、全面的转录组分析微阵列和cDNA-AFLP,分别鉴定了许多与编码管状分子特定事件相关蛋白质的cDNA,和限定管状分子分化特定阶段的标记蛋白。因为百日草转化方法尚不稳定,所以其分离基因的功能分析受到很大制约(例如,果胶裂解酶ZePel,TED4,过氧物酶ZPO-C)。然而,最近,通过基因枪法和电穿孔转染法,瞬间将基因或双链RNAs导入百日草细胞,成功地描述了其他基因的功能,这可能为管状分子分化相关基因功能的分析提供了有益的线索。
4其他植物的研究
在利用百日草实验系统,研究管状分子分化调控的基础上,建立了拟南芥人工培养细胞的管状分子分化系统,该系统在油菜素内酯调控下,有30%~50%继代细胞分化为管状分子。后续的基因芯片分析表明,多数拟南芥基因在管状分子分化期间特异表达,这些基因包括编码植物特定NAC-do-main转录因子VND1-7的基因家族,借以最终揭示长久以来寻找的管状分子分化的转录开关。在某些植物和人工培养细胞中,VND基因被作为管状分子异常分化的有效诱导物。
5待解决的问题和未来研究展望
管状分子分化百日草叶肉细胞离体实验系统的研究在草本植物中广泛展开。该系统为诱导和促进管状分子分化的研究建立了有效的平台,并获得了一些关键基因和调节因子,初步揭示了管状分子分化的机制,为在单细胞水平上认识细胞分化和转分化途径、分化过程影响因素提供了可能,但复杂、精确的分子机制的构建仍需进一步研究。
(1)管状分子分化具有复杂的时空特异性,调控网络综合而庞大,虽然生长素和细胞分裂素是管状分子分化的基本调节激素,已有学者对2者进行了大量研究并取得一定的成果,但是其他激素诸如赤霉素、乙烯、脱落酸、油菜素内酯等作用效果研究资料极少,所以,植物激素作用机制的研究尚未明确。
(2)管状分子分化是植物细胞凋亡的典型例子,成熟的管状分子丧失了细胞核和细胞内容物,成为死的、中空的管状细胞。目前对管状分子细胞凋亡的信号转导途径知之甚少,需要进一步探索。
(3)以草本植物百日草,甚至拟南芥为材料得到的管状分子分化的初步机制,是否适合木本植物,尚需验证。
(4)虽然百日草系统较为成熟,管状分子分化率和同步性较高,但随着研究的深入,仍需进一步改进和优化游离单细胞的离体培养方法,摸索分化的最佳条件,提高分化率和同步性。
篇9
【关键词】 鼻息肉;致病因素;研究进展
鼻息肉是由于鼻黏膜长期炎性反应所引起的组织水肿,是耳鼻喉科常见的疾病,其发生与发展与全身疾病相关。鼻息肉多来源于中鼻道窦口,鼻道复合体与筛窦,高度水肿的鼻黏膜常经由中鼻道、窦口向鼻腔内膨出下垂,从而形成鼻息肉,由于其病因具有多元性且术后易于复发,是目前鼻科疾病中较为棘手的问题。近年来,随着免疫学、细胞生物学、分子生物学等学科研究的进展使鼻息肉在致病因素研究方面取得了较大的进展[1]。目前临床上普遍认为该病多因素共同作用下黏膜慢性持续性炎症所引起的,相关致病因素在其发生与发展过程中有着至关重要的作用。现根据相关资料对鼻息肉致病因素做一综述,进一步探讨其研究进展。
1 感染性因素
目前临床研究领域对鼻息肉的发生机制多认为是由多种致病因素作用,导致黏膜的持续炎性反应,不同患者的致病因素也不尽相同。感染性因素是指由细菌、真菌、病毒等引起黏膜的慢性持续性炎症,其始终是鼻息肉发病机制研究的重点。国内外许多学者在研究鼻息肉发病机制时纷纷提出了金葡萄菌肠毒素不能够促使淋巴细胞与嗜酸粒细胞的大量聚集和黏膜浸润,分析可能是导致鼻息肉发生的原始因素[2]。部分报道中还指出,在接近50%的鼻息肉患者组织标本中发现了金葡萄菌肠毒素,在正常人的组织标本中则未发现。大量临床研究表明,鼻息肉的发生与发展与机体抗感染免疫因素有密切关系,在鼻息肉患者中Tool样受体2与TLR-4均呈现高表达,进一步证明了感染性因素在鼻息肉发生过程中的重要性[3]与此同时,感染性因素在鼻息肉发病中的重要地位从呼吸道感染患者鼻息肉发病较高这一点也可以得到佐证
2 变态反应因素
在现阶段的临床研究中,认为EOS浸润是大多数鼻息肉患者病理组织学表现的重要特点之一,传统学术观点认为,变态反应因素在鼻息肉的发生及发展中起到了关键作用。然而仍有研究表明以EOS浸润为主要病理组织学表现的鼻息肉患者,与局部IgE增高和过敏疾病史的关系并不密切。在青年及儿童鼻息肉患者中合并特应性鼻炎、外源性哮喘、枯草热等存在确定变应原的病例并不多见,而在中年内源性哮喘患者中鼻息肉却比较常见,因此,有部分学者认为鼻息肉在非特应性疾病患者中的高发病率说明了鼻息肉患者组织中EOS增多与变态反应并无密切联系,可能是同时发生,并不具备因果关系。王鸿等研究中指出慢性鼻窦炎鼻息肉患者中大多数患者伴有不同程度的变应性症状及体征,部分患者合并变应性鼻炎,少数患者合并支气管哮喘。研究发现在存在既往手术史的慢性鼻窦炎鼻息肉患者中,38.3%的患者鼻息肉的发生与变态反应因素有关。此外,在慢性鼻窦炎鼻息肉合并变应性鼻炎的患者中,58.7%的患者存在前期手术史[4]。进一步说明了在鼻息肉的发生及发展中,变态反应因素虽然不能全面揭示鼻息肉的发生机制,但变应性因素却与鼻息肉的发生、发展,以及术后复发有着十分密切的联系
3 过敏性因素
在目前的临床研究中过敏因素也被认为是鼻息肉发生的潜在因素之一,关于鼻息肉发病机制的大量研究认为鼻息肉的发生与局部微环境中以EOS为主的炎性细胞因子与细胞因子调控自身延续所行程的慢性炎症性肿块。许多研究表明鼻黏膜局部所发生的由TGE介导引起的变态反应,能够释放出大量白三烯、组胺及炎性细胞趋化因子,导致病变周围局部血管扩张、水肿、渗出增加、腺体增生等病理组织学变化。目前也有研究提示,变应性鼻炎尤其是长期变应性鼻炎可能促进鼻窦炎鼻息肉的发生和发展进程。分析其作用机制与过敏性因素导致的窦口鼻道复合体区域的鼻粘膜和鼻窦黏膜持续肿胀有关[5]。还有研究表明,过敏性鼻炎患者的鼻息肉根蒂部与其他部位想比较,可分泌大量活化的炎性细胞因子,分析这也与鼻息肉的发病机制和术后复发紧密相关[6]。
4 相关细胞因子
目前许多学者认为,炎症中的多种细胞因子的高表达是鼻息肉发生发展中的重要环节。因此,对于相关细胞因子与鼻息肉之间关系的深入探讨,能够帮助我们更好的了解鼻息肉的发生与复发机制。已有研究表明,参与鼻息肉发生和发展进程的相关细胞因子多达上百种,不同细胞因子对鼻息肉的产生都呈现出特定的作用,但众多细胞因子中,哪一种细胞因子最为重要,现阶段临床研究领域仍未形成统一说法,普遍认为鼻息肉的形成是各种细胞因子协同作用所导致的[7]。近年来,临床研究较多的细胞因子主要有嗜酸性粒细胞、白细胞介素8、干扰素γ、Th2型主要细胞因子、核因子-κB、血管内皮生长因子。上述细胞因子均为免疫细胞所产生的小分子蛋白质,具有调节细胞的重要功能,其增殖与分化在机体防御中起到重要作用[8]。
目前许多研究表明细胞因子的高表达与鼻息肉的发展进程有一定联系,嗜酸性粒细胞及淋巴细胞作为上述细胞因子的主要来源,嗜酸性粒细胞对变应原所引起的炎性反应和致炎因子的作用极为重要。当嗜酸性粒细胞在组织中被激活,能够黏附于血管内皮细胞壁,穿过皮层渗透到组织间隙,同时释放出大量的白三烯、碱性蛋白和嗜酸性粒细胞阳离子蛋白等过氧化酶及活性物质,这些物质对于鼻息肉的致病原、寄生物、周围组织均可发挥出毒性作用和破坏作用,从而增加了血管的渗透性及超氧化物调节的组织破坏,造成上皮组织损伤,因此嗜酸性粒细胞也是炎症进程中的关键因素之一
参考文献
[1] 陈玉:抗体芯片分析炎性细胞因子在复发性鼻息肉中的表达[J].中南大学学报(医学版),2009,34(10):1086-1089.
[2] RostkowskaNadolskaB,etal.Diversityof nasalpolyps inmicroarray technology research[J].OtolaryngolPo,2008,62(3):261-266.
[3] RostkowskaNadolskaB,etal.Amicroarray studyofgene expression profiles in nasal polyps.AurisNasus Larynx,2010.
[4] 王鸿.慢性鼻窦炎鼻息肉与变应性因素相关性的探讨[J].中华耳鼻喉科杂志,2005,40(3):168-171.
[5] 滕霞娟:鼻息肉的组织细胞学变化和形成机制探讨[J].上海第二医科大学学报,2001,21(2):165-167.
[6] 赵邻兰:变应性真菌性鼻窦炎研究进展[J].耳鼻咽喉头颈外科,2002,(9):1842-1871.
篇10
【摘要】16S rRNA分析的实验技术为微生物生态学的研究提供了新的研究方法,因此越来越多的学者利用16S rRNA进行各种实验的研究并取得了骄人的成绩。本文对16S rRNA基因的获得做一简单介绍,重点介绍16S rRNA基因的应用。16S rRNA在细菌菌种鉴定、环境保护、疾病诊断等方面都取得了很好的研究进展,不久的将来16S rRNA基因将会为人类做出更大的贡献。
【关键词】16S rRNA;菌种鉴定;疾病诊断;环境保护
前 言
随着遗传学、分子生物学、细胞生物学等学科的迅速发展,越来越多的新方法和新技术被应用于分子水平研究领域。在这样的背景下,16S rRNA基因的研究无论在广度和深度上都取得了显著的成就,16S rRNA基因技术的应用在微生物多样性、微生物种群分析、重要基因的发现、以及遗传物质在微生物之间或微生物与非生物环境之间相互关系等方面均做出了巨大的贡献,并开辟了微生物生态学研究新的领域。关于16S rRNA基因方面的综合性论述尚未见报道,本文将为该领域的进一步研究提供必要的综合信息。
1 16S rRNA基因的简介:细菌rRNA按沉降系数分为3种,分别为5S、16S和23S rRNA。其中位于原核细胞核糖体小亚基上的16S rRNA长约1540bp,结构和碱基排列复杂度适中,较易于进行序列测定和分析比较。16S rDNA是细菌染色体上编码16S rRNA相对应的DNA序列,存在于所有细菌染色体基因中,它的内部结构由保守区及可变区两部分组成,因此可用PCR扩增其相应的rDN断,来快速、灵敏地检测样品中是否存在某些细菌或致病菌,或进行细菌多样性分析。
2 16S rRNA基因在细菌菌种鉴定中的应用:1977年C.Woese通过对各种生物的rRNA进行分析,认为16S rRNA基因及其类似的rRNA基因序列作为生物系统发育指标最为合适,提出了可将自然界的生命分为细菌、古菌和真核生物三域(domain),揭示了各生物之间的系统发育关系,使微生物学进入到成熟时期,因此许多研究采用测16S rRNA基因部分序列的方法进行多样性分析。Funke等测定从人体分离到的棒杆菌依赖补体细胞毒性Ⅰ组及其类似棒杆菌的16S rRNA序列,通过对这些序列的比较发现这两个棒杆菌组都属于放线菌属,再结合其它的分子实验结果及以前的生化试验结果,提出其为放线菌一个新种,即钮氏放线菌。Gaydos等通过对肺炎衣原体的1554bp 16S rRNA序列与鹦鹉热衣原体及砂眼衣原体的16S rRNA序列进行同源性比较并绘制了系统进化树,发现肺炎衣原体与后二者的同源性分别为96%和94%,证实了以前根据其它方法研究所得出的结论,同时说明从遗传进化角度来看,肺炎衣原体与鹦鹉热衣原体的进化关系比与砂眼衣原体的关系更近。
随着大部分细菌的16S rRNA序列的获得以及核酸扩增16S rRNA序列测定自动化分析系统的问世,必将引起细菌分类的一次重大变革,它可以使人们进一步了解细菌的进化关系,从而产生以16S rRNA序列分析为主体的所有细菌的系统发育树。
3 16S rRNA基因在疾病的诊断方面的应用:目前,几乎所有病原菌的16S rRNA基因测序均已完成,因此被选为细菌病原体PCR扩增部分或全部序列的目标。16S rRNA序列分析为基础的细菌检测法在目前识别异常细菌引起的疾病上扮演着重要的角色。Relman等利用16S rRNA 序列中的保守区段设计了寡核苷酸引物,用来扩增杆菌性血管瘤病人的靶DNA序列。他们还发现现在具有一定病症的病人的组织污染物中已发现有细菌形成,但并没有培养出致病菌。近几年,人欧利希氏病、肠原性脂肪代谢障和少菌性骨髓炎的致病因子也是通过PCR扩增 16S rRNA 进行序列分析发现的;同样,疏螺旋体的不同区域分离物根据此法也已被鉴定。
由于细菌种间16S rRNA基因序列间隔区在长度、序列上具有相对多变性,所以利用保守区的基因作为引物,对间隔区进行克隆和分析,就能为病原微生物的各菌株、种、属的鉴定、分型提供依据。该检测技术目前已被成功的运用到了病原菌的种、属以及家族种类的鉴定中。
4 16S rRNA基因在环境的保护中的应用:16S rRNA序列分析随着微生物核糖体数据库日益完善已应用于海洋、湖泊、土壤、大气等环境微生物多样性分析。不少学者利用16S rRNA基因序列分析技术研究了多种环境的微生物多样性,并得到了一些有意义的结果。如Glovanoni等研究了Sargasso海洋中浮游细菌的遗传多样性,因此提高了海洋微生物中致病菌的检测速度,对于提高海产品质量,维护人类身体健康有重要的实际意义;Tanner等发现不同污染物对细菌群落多样性有显著的作用;Oureas等发现农业土壤微生物群落显著生理活性差异及其多样性;Nuble等发现氧化光能利用菌群落16S rRNA基因的丰度与其形态型显著相关。吴春笃教授等对镇江城市污水中微生物的16S rRNA进行检测,发现污水中细菌16S rRNA基因主要来自变形细菌(proteobacte-ria)的各亚族,占总检序列的86.3%,还有脱铁杆菌门(Deferribacteres)、厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等类群,该发现为制定治理城市污水生物性污染的措施提供了科学依据。随着各种学科的不断发展和学科间的交叉应用16S rRNA基因将会在环境保护中发挥更大的作用。
参考文献
[1] 刘文强,贾玉萍,赵宏坤. 16S rRNA在细菌分类鉴定研究中的应用[J]. 动物医学进展,2006,27(11):15-18.
[2] 王凤兰,王晓东. 分子微生物生态学技术在中国油田开发中的应用[J]. 应用与环境生物学报,2007,13(4):597-600.