細(xì)胞的一生與臨床遺傳病

王琳嘉

（牡丹江市第一高級(jí)中學(xué)，黑龍江 牡丹江 157021）

1 細(xì)胞的生命活動(dòng)基礎(chǔ)

細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和生命活動(dòng)的基本單位。生物界除了病毒，幾乎所有的動(dòng)物和植物，都是由細(xì)胞構(gòu)成的。

1.1 細(xì)胞生命活動(dòng)的意義

細(xì)胞是動(dòng)物、植物、細(xì)菌、真菌的基本生命單位，是生物界中不可缺少的重要組成部分。任何生命活動(dòng)都是以細(xì)胞為單位進(jìn)行的，宏觀行為是與細(xì)胞的微觀行為相對(duì)應(yīng)的。細(xì)胞是有機(jī)體生長(zhǎng)與發(fā)育的基礎(chǔ)，具有獨(dú)立的、有序的自控代謝體系，是代謝與功能的基本單位。同時(shí)細(xì)胞也是遺傳的基本結(jié)構(gòu)單位，具有遺傳的全能性。生物體的任何生命活動(dòng)都是由細(xì)胞具體來(lái)完成和實(shí)現(xiàn)的。

1.2 細(xì)胞生命活動(dòng)的能量供應(yīng)和能量產(chǎn)生

在動(dòng)植物細(xì)胞中，能為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量的結(jié)構(gòu)是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體。細(xì)胞呼吸是細(xì)胞獲取能量的重要途徑，細(xì)胞呼吸分為有氧呼吸和無(wú)氧呼吸。有氧呼吸分為三個(gè)階段：第一階段，在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，葡萄糖在酶的催化作用下分解為丙酮酸和還原性氫，并釋放少量能量；第二階段，在線粒體基質(zhì)中進(jìn)行，丙酮酸與水，在酶的催化下生成二氧化碳和還原性氫，并釋放少量能量；第三階段，在線粒體內(nèi)膜上進(jìn)行，一、二階段的還原性氫與氧氣生成水，并釋放大量能量。無(wú)氧呼吸分兩個(gè)階段，這兩個(gè)階段都是在細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)中進(jìn)行，是不徹底的氧化分解，釋放出少量能量。所以在動(dòng)植物細(xì)胞中，能為細(xì)胞的生命活動(dòng)提供能量的結(jié)構(gòu)是細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)和線粒體，是通過(guò)有氧呼吸和無(wú)氧呼吸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而線粒體是細(xì)胞有氧呼吸、產(chǎn)生和提供能量的主要場(chǎng)所。

1.3 組成細(xì)胞的重要物質(zhì)

核算與蛋白質(zhì)是細(xì)胞中最為重要的兩種物質(zhì)。DNA在細(xì)胞核內(nèi)進(jìn)行復(fù)制轉(zhuǎn)錄，轉(zhuǎn)錄形成的mRNA在核糖體內(nèi)翻譯成多肽，然后通過(guò)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和高爾基體的加工形成具有一定空間結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)。

2 細(xì)胞的生命歷程與遺傳

每個(gè)細(xì)胞都是一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，具備分化為其他細(xì)胞的能力，即全能性。但它們組成一個(gè)整體時(shí)，在某種協(xié)調(diào)員如激素的運(yùn)作下，又各司其職，具有協(xié)同性和統(tǒng)一性。它們的存在是按照群體的規(guī)則辦事的結(jié)果，生物的生命活動(dòng)又是細(xì)胞按照生存法則協(xié)調(diào)統(tǒng)一的結(jié)果。

2.1 細(xì)胞的分裂

細(xì)胞分裂是細(xì)胞生命歷程中的重要環(huán)節(jié)，主要包括有絲分裂和減數(shù)分裂兩種方式。

有絲分裂是真核生物進(jìn)行細(xì)胞分裂的主要方式，分裂過(guò)程分為間期、前期、中期、后期和末期幾個(gè)階段。間期主要進(jìn)行DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的形成，前期核膜核仁消失出現(xiàn)紡錘體和染色體，中期染色體排列在赤道板上便于觀察，后期姐妹染色單體分開(kāi)分別移向細(xì)胞兩級(jí)，末期核膜核仁重新出現(xiàn)，染色體紡錘體消失。細(xì)胞有絲分裂的重要意義，是將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過(guò)復(fù)制以后，平均分配到兩個(gè)子細(xì)胞中去。由于染色體上有遺傳物質(zhì)，因而在生物的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。

減數(shù)分裂是有性生殖的個(gè)體在形成生殖細(xì)胞過(guò)程中發(fā)生的一種特殊分裂方式，是在進(jìn)行有性生殖的生物中導(dǎo)致生殖母細(xì)胞中染色體數(shù)目減半的分裂過(guò)程。它是有絲分裂的一種變形，僅發(fā)生在生命周期某一階段，分為減數(shù)第一次分裂前的間期，減數(shù)第一次分裂和減數(shù)第二次分裂。減數(shù)第一次分裂前的間期主要進(jìn)行DNA的復(fù)制和有關(guān)蛋白質(zhì)的合成。減數(shù)第一次分裂前期同源染色體聯(lián)會(huì)出現(xiàn)四分體，中期染色體排列在赤道板上，后期同源染色體分離，非同源染色體自由組合。減數(shù)第二次分裂沒(méi)有DNA 復(fù)制而細(xì)胞繼續(xù)分裂導(dǎo)致二倍體變成單倍體，對(duì)于卵原細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生一個(gè)卵細(xì)胞和三個(gè)極體，對(duì)于精原細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生四個(gè)精細(xì)胞。但不同于有絲分裂和無(wú)絲分裂，它是進(jìn)行有性生殖的生物性母細(xì)胞成熟、形成配子的過(guò)程中出現(xiàn)的一種特殊分裂方式。受精時(shí)雌雄配子結(jié)合，恢復(fù)親代染色體數(shù)，從而保持物種染色體數(shù)的恒定。

2.2 細(xì)胞的衰老、凋亡和壞死

同新陳代謝一樣，細(xì)胞衰老是細(xì)胞生命活動(dòng)的客觀規(guī)律，細(xì)胞衰老時(shí)分裂分化能力和機(jī)體功能下降。多細(xì)胞生物體內(nèi)的細(xì)胞總是在不斷更新著，總有一部分細(xì)胞處于衰老或走向死亡的狀態(tài)。然而從總體上看，個(gè)體衰老的過(guò)程也是組成個(gè)體的細(xì)胞普遍衰老的過(guò)程。細(xì)胞衰老的特征有：①細(xì)胞水分減少，新陳代謝減慢；②細(xì)胞內(nèi)有些酶的活性降低，例如人的生發(fā)層細(xì)胞內(nèi)酪氨酸酶活性降低，易產(chǎn)生白發(fā)；③細(xì)胞內(nèi)色素積累，如老年斑；④細(xì)胞呼吸速度減慢，核增大；⑤膜通透性改變，物質(zhì)運(yùn)輸功能降低等。

細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)地、由基因決定的自行結(jié)束細(xì)胞的生命的過(guò)程，是一種正常的自然生理過(guò)程，是由遺傳機(jī)制決定的程序性死亡，如蝌蚪尾消失。它對(duì)于多細(xì)胞生物體的正常發(fā)育，維持內(nèi)部環(huán)境的穩(wěn)定以及抵御外界因素干擾具有非常關(guān)鍵作用。一般認(rèn)為程序性細(xì)胞衰老凋亡是一種利他性、生理性細(xì)胞死亡，即局部、個(gè)別的死亡有利于整體或種群的存活。細(xì)胞凋亡時(shí)的形態(tài)特征是：①細(xì)胞變成圓球狀、細(xì)胞外膜鼓起成腔泡，細(xì)胞核膜和細(xì)胞的一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)破裂，細(xì)胞核內(nèi)的染色體DNA被酶切成斷片；②當(dāng)細(xì)胞破裂成碎片之前細(xì)胞膜不破裂，細(xì)胞內(nèi)容物沒(méi)有泄漏出來(lái)，不引起炎癥反應(yīng)；③細(xì)胞碎片被周圍的活細(xì)胞吞噬，而不是被專職的巨噬細(xì)胞清除。

細(xì)胞壞死是因病理而產(chǎn)生的被動(dòng)死亡，不受基因控制，對(duì)細(xì)胞生命活動(dòng)有害，如物理性或化學(xué)性的損害因子及缺氧與營(yíng)養(yǎng)不良等均能導(dǎo)致細(xì)胞壞死。壞死細(xì)胞的膜通透性增高，致使細(xì)胞腫脹，細(xì)胞器變形或腫大，早期細(xì)胞核無(wú)明顯形態(tài)學(xué)變化，最后細(xì)胞破裂。細(xì)胞裂解要釋放出內(nèi)含物，并常引起炎癥反應(yīng)；在愈合過(guò)程中常伴隨組織器官的纖維化，形成瘢痕。見(jiàn)表1。

表1 細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的區(qū)別

3 遺傳過(guò)程中的異常疾病

研究發(fā)現(xiàn)，目前與遺傳有關(guān)的疾病大致分兩類：一類是通過(guò)基因由父親或母親遺傳獲得的，還有一類是由于多種遺傳基因和多種環(huán)境因素相互作用的結(jié)果導(dǎo)致的。

3.1 哮喘

3.1.1 病因。目前認(rèn)為是一種多基因遺傳病，受遺傳因素和環(huán)境因素的雙重影響。哮喘患者親屬患病率高于群體患病率，并且親緣關(guān)系越近，患病率越高。該病的發(fā)生有許多誘發(fā)因素，如吸入塵螨、花粉、真菌、動(dòng)物毛屑或排泄物、硫酸、二氧化硫、乙二胺、青霉素、甲醛、甲酸等；感染；食用魚(yú)類、蝦蟹、蛋類、牛奶等；氣候改變；情緒激動(dòng)、緊張不安、怨怒；運(yùn)動(dòng)；有些藥物如心得安、阿司匹林類也可引起哮喘發(fā)作；同時(shí)月經(jīng)、妊娠對(duì)哮喘也有一定影響。

3.1.2 癥狀。典型的支氣管哮喘在發(fā)作前有先兆癥狀，如打噴嚏、流涕、咳嗽、胸悶等。如不及時(shí)處理，可因支氣管阻塞加重而出現(xiàn)哮喘，嚴(yán)重者可被迫采取坐位或呈端坐呼吸，干咳或咯大量白色泡沫痰，甚至出現(xiàn)紫紺等。但大多數(shù)情況下可自行或用平喘藥物等治療后緩解。某些患者在緩解數(shù)小時(shí)后可再次發(fā)作，甚至導(dǎo)致哮喘持續(xù)狀態(tài)。

3.1.3 治療。應(yīng)避免接觸各種變應(yīng)原、職業(yè)致敏物和其它非特異性刺激因素，一旦發(fā)病應(yīng)按需吸入β2激動(dòng)劑、甲基黃嘌呤和抗膽堿藥物等支氣管舒張劑，并按時(shí)吸入表面激素。嚴(yán)重時(shí)需住院治療，吸氧，化痰，靜脈補(bǔ)液使痰液稀釋，霧化吸入沙丁胺醇和異丙托溴銨溶液，靜脈滴注氨茶堿、抗生素、糖皮質(zhì)激素，糾正酸堿平衡紊亂，必要時(shí)需氣管插管和機(jī)械通氣。

3.2 肺癌

肺癌是嚴(yán)重危害人類健康的疾病，其發(fā)病率和死亡率均居全球癌癥首位。在我國(guó)，肺癌已超過(guò)癌癥死因的20%，且發(fā)病率及死亡率均迅速增長(zhǎng)。肺癌的病因有許多種，其中遺傳因素導(dǎo)致的肺癌所占的比例也非常多。

3.2.1 病因。肺癌發(fā)病不僅與環(huán)境因素有關(guān)，而且遺傳因素也起著重要作用。中青年人罹患肺癌的主要危險(xiǎn)因素是遺傳和吸煙。日本學(xué)者進(jìn)一步就不同組織類型的發(fā)病情況進(jìn)行遺傳流行病學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)35.8%的肺鱗癌患者有肺癌家族史，與其他人群相比有顯著差別；58.3%的肺泡細(xì)胞癌的女性患者有肺癌家族史，并且她們中3/4的人雙親患有肺癌。遺傳因素是女性肺癌的重要危險(xiǎn)因素，不僅支持了肺癌的家族史增加個(gè)體患肺癌的危險(xiǎn)性，而且也說(shuō)明了女性對(duì)肺癌的遺傳易感性比較高。

3.2.2 早期癥狀。咳嗽，多為刺激性咳嗽?？人允欠伟┑脑缙诎Y狀，其特點(diǎn)是以陣發(fā)性刺激性嗆咳為主，有咳不凈的感覺(jué)，一般無(wú)痰或只有少量白色泡沫痰，繼發(fā)感染可出現(xiàn)膿痰；肺癌的另一警號(hào)是間斷性反復(fù)少量血痰，或痰中帶血絲。此外，還出現(xiàn)胸背痛、胸悶、發(fā)熱等癥狀；胸悶胸痛，一般癥狀輕，定位模糊；氣促；發(fā)熱；晚期患者可出現(xiàn)較明顯的惡病質(zhì)。

3.2.3 肺癌早期治療。早期的肺癌患者，其消化系統(tǒng)功能是健全的，在臨床診斷后，應(yīng)抓緊時(shí)間給機(jī)體補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)，以提高身體素質(zhì)，增強(qiáng)抵抗力，防止或延緩惡病質(zhì)的出現(xiàn)。

針對(duì)肺癌患者咳嗽、咳血等癥狀，祖國(guó)醫(yī)學(xué)有許多養(yǎng)陰潤(rùn)肺和止咳止血、收斂的藥方和食方，例如有養(yǎng)陰潤(rùn)肺功有和食物有杏仁海蜇、百合、荸薺等，而藕節(jié)、蓮子、柿子、鴨梨、山藥、百合、白木耳等都有止咳、收斂止血的作用。根據(jù)民間的驗(yàn)方，肺癌病人還可以吃蛤蚧、龜板膏、龜肉、糯米等滋陰補(bǔ)養(yǎng)的食品。

3.3 貓叫綜合癥

貓叫綜合癥是一種典型的遺傳病，由于患者嬰兒時(shí)有貓叫樣的啼哭，故而得名。

3.3.1 病因。是由于患者第5號(hào)染色體短臂缺失而導(dǎo)致的；許多環(huán)境因素也能夠引起染色體斷裂，如接觸大量粘合劑、油漆或一定劑量的射線；尤其在懷孕前后更能對(duì)胎兒造成危害；另外病毒感染也是一個(gè)嚴(yán)重的誘發(fā)因素。

3.3.2 癥狀和表現(xiàn)。其原因在于患兒的喉部發(fā)育不良或未分化所致，發(fā)病率約為1/50000，女患者多于男患者。最為常見(jiàn)的異常表現(xiàn)：智能發(fā)育低下，成人患者的智力水平一般僅具同齡正常人的l/5；童年期肌張力過(guò)低，到成年期則轉(zhuǎn)變?yōu)榧埩^(guò)高；臉呈圓形，“滿月?tīng)睢保粌裳劬嚯x過(guò)寬；外眼角往下傾斜等等。這些特征大多也是童年期較明顯，隨著年齡增大可能消失。

臨床表現(xiàn)為：出生時(shí)哭聲小，體重輕，小頭，小顏，小喉頭，內(nèi)眥贅皮，最突出的是新生兒哭聲似貓叫，其智力遲鈍，斜視，眼距寬，先天心臟病，高腭弓，掌紋異常，指甲過(guò)長(zhǎng)等。

3.3.3 治療。目前，該病在醫(yī)學(xué)界還沒(méi)有治療措施，只能通過(guò)一些輔助治療和護(hù)理對(duì)病情進(jìn)行適當(dāng)緩解和改善。

4 基因治療的未來(lái)展望

4.1 遺傳病的預(yù)防

在擇偶時(shí)應(yīng)避免與患同種遺傳性疾病的人戀愛(ài)，防止同種遺傳病人相互婚配。因?yàn)檫@類患者之間婚配，其子代患與其父母同種遺傳病的機(jī)會(huì)將顯著增加。如原發(fā)性高血壓、動(dòng)脈粥樣硬化、糖尿病、先天性心臟病、重癥肌無(wú)力、脊柱裂、唇裂、先天性髖關(guān)節(jié)脫位、先天性哮喘、先天性聾啞和高度近視等病。如兩個(gè)原發(fā)性高血壓病患者婚配，其后代患原發(fā)性高血壓病的機(jī)率將高達(dá)47%以上。避免近親結(jié)婚，因近親結(jié)婚的子代隱性遺傳病的發(fā)病率也會(huì)顯著高于一般人群。研究結(jié)果表明，多種嚴(yán)重疾病患者生育的后代，患遺傳性疾病的可能性亦會(huì)增加?；疾《拘愿窝住⒎谓Y(jié)核、性病和其它一些嚴(yán)重器質(zhì)性疾病的患者，也不應(yīng)急于結(jié)婚。

在生育方面要選好受孕時(shí)機(jī)。夫妻雙方的年齡要適當(dāng)。女方超過(guò)35歲，子代患先天性愚型的機(jī)會(huì)可增加10倍左右；男方的年齡最好不要超過(guò)50歲。注意受孕時(shí)男女雙方身體所處的“外環(huán)境”，如當(dāng)時(shí)正與有毒有害物質(zhì)密切接觸（如正接受放射線治療或正噴灑農(nóng)藥等），或正在應(yīng)用某種對(duì)胚胎可造成損害的藥物，都不能馬上受孕。避開(kāi)有害的外環(huán)境一段時(shí)間后方可懷孕。連續(xù)發(fā)生兩次以上的自然流產(chǎn)，應(yīng)進(jìn)行染色體檢查，確定是否與遺傳因素有關(guān)，由醫(yī)生決定是否再次受孕。上一胎是畸胎的婦女，再次生育之前必須經(jīng)過(guò)醫(yī)生全面檢查，弄清畸胎的原因，再?zèng)Q定是否妊娠。

4.2 基因治療

基因治療是指將外源基因?qū)牖颊呒?xì)胞內(nèi)并有效地適度表達(dá)，以達(dá)到治療疾病的目的。

基因治療可以是直接修復(fù)、補(bǔ)償缺陷基因，或抑制某些基因的過(guò)度表達(dá)，也可間接增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，或利用外源基因?qū)Σ∽兗?xì)胞特異性殺傷等?；蛑委煹姆椒ㄓ校夯蛟鲅a(bǔ)、基因替換、基因修復(fù)、基因失活和免疫調(diào)節(jié)等。目前基因增補(bǔ)是最常用的基因療法，基因替換和基因修復(fù)是最理想的基因療法。

基因治療是近10年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型醫(yī)療技術(shù)，有廣闊的研究、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)前景。但是它還需要解決許多基礎(chǔ)研究和技術(shù)方面的問(wèn)題，才能具有真正的實(shí)用價(jià)值?？偠灾?，基因治療技術(shù)還在不斷發(fā)展，隨著分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等學(xué)科的深入發(fā)展，基因治療技術(shù)將會(huì)日益走向成熟。一旦基因治療成為現(xiàn)實(shí)，必將給醫(yī)學(xué)世界帶來(lái)深刻的變化，給廣大患者帶來(lái)福音。

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