Artículos académicos sobre biología celular
Los organismos celulares se refieren a todos los organismos con estructuras celulares. Este es un artículo académico sobre biología celular que compilé para todos, solo como referencia. Artículo académico sobre biología celular Parte 1
Actividad biológica de las citocinas
Palabras clave: citocinas
Las citocinas tienen una gama muy amplia de actividades biológicas, incluida la promoción de la proliferación y diferenciación de las células diana, la mejora de los efectos antiinfecciosos y de destrucción celular, la promoción o inhibición de la expresión de otras citocinas y moléculas de la superficie de la membrana y la promoción del proceso inflamatorio. Afecta el metabolismo celular, etc.
1. Reguladores de las células inmunes
Existen relaciones regulatorias intrincadas entre las células inmunes, y las citoquinas son moléculas de información esenciales que transmiten esta señal regulatoria. Por ejemplo, entre las células T-B, las células T producen IL-2, 4, 5, 6, 10, 13, el interferón \alpha y otras citoquinas estimulan la diferenciación, proliferación y producción de anticuerpos de las células B y las células B pueden regular la IL-12; Actividad de las células TH1 y actividad de las células TC. Entre los monocitos macrófagos y los linfocitos, los primeros producen IL-1, 6, 8, 10, interferón?, TNF-? y otras citocinas para promover o inhibir las funciones de las células T, B y NK; mientras que los linfocitos producen IL-2, 6, 10, el interferón \alpha , el GM-CSF, el factor inhibidor de la migración de macrófagos (MIF) y otras citocinas regulan la función de los macrófagos monocitos. Muchas células inmunitarias también pueden autorregular la función de monocitos y macrófagos secretando la producción de citocinas. Muchas células inmunitarias también pueden producir efectos autorreguladores al secretar citocinas. Por ejemplo, la IL-2 producida por las células T puede estimular la expresión de los receptores de IL-2 en las células T y una mayor secreción de IL-2 por las células TH1 inhibe la producción de citoquinas por parte de las células TH2 mediante la producción de interferón. Las células TH2 inhiben la producción de citoquinas de las células TH1 a través de IL-10, IL-4 e IL-13. Al estudiar la regulación de las citocinas en la red inmunitaria, podemos comprender mejor el mecanismo regulador completo del sistema inmunitario y ayudar a guiar la aplicación de las citocinas como modificadores de la respuesta biológica (¿modificador de la respuesta biológica? BRM) en el tratamiento clínico de enfermedades inmunitarias. Figura 4-1 La relación entre las citoquinas y TH1 y TH2 (omitido)
2. Moléculas efectoras inmunes
Ejercen efectos inmunes en las células inmunes contra los antígenos (especialmente los antígenos celulares) Las citocinas son una de las moléculas efectoras importantes. Por ejemplo, el TNF? y el TNF? pueden causar directamente la apoptosis de las células tumorales, romper el ADN de las células tumorales y hacer que las células se encojan y mueran, y por tanto el interferón ?, puede interferir con la replicación de varios virus en las células. prevenir la propagación de virus puede actuar directamente sobre ciertas células de leucemia mieloide, haciendo que se diferencien en monocitos y pierdan sus características de proliferación maligna. También hay algunas citocinas que ejercen sus funciones activando células efectoras, como la IL-2 y la IL-12, que estimulan la actividad tumoral de las células NK y las células TC. En comparación con otras moléculas efectoras inmunitarias, como los anticuerpos y el complemento, la función efectora inmunitaria de las citocinas desempeña un papel importante en la infección antitumoral, antiparasitaria intracelular, el rechazo de trasplantes y otras funciones.
3. Estimuladores de células hematopoyéticas
En el largo camino de diferenciación y desarrollo desde células madre hematopoyéticas pluripotentes hasta células inmunes maduras, casi todas las etapas requieren la participación de citocinas. El estudio inicial de las células madre hematopoyéticas comenzó con un medio semisólido en agar blando. En este medio, una gran cantidad de células de progenie producidas por la diferenciación y proliferación de células madre hematopoyéticas formaron grupos de células, llamadas colonias, porque no podían difundirse. Algunas citoquinas de células madre estimuladas pueden estimular significativamente el número y tamaño de estas colonias y, por lo tanto, se denominan factores estimulantes de colonias (LCR). Tienen diferentes nombres según el tipo de células hematopoyéticas que estimulan, como GM-CSF, G-CSF, M-CSF, multi-CSF (IL-3), etc. Las investigaciones actuales muestran que el LCR y la IL-3 actúan sobre las células hematopoyéticas de granulocitos, el M-CSF actúa sobre las células hematopoyéticas monocíticas, además, la Epo actúa sobre las células hematopoyéticas eritroides, la IL-7 actúa sobre las células hematopoyéticas linfoides, la IL-6. actúa sobre las células hematopoyéticas megacarióticas, etc. Esto forma una enorme red de control de citocinas en el sistema hematopoyético.
Los defectos en ciertas citocinas pueden provocar defectos en las células correspondientes. Por ejemplo, la aparición de anemia renal en pacientes es causada por defectos en la producción de Epo por los riñones. Debido a esto, el uso de Epo para tratar esta enfermedad ha logrado grandes resultados. buenos resultados. En la actualidad, una variedad de citocinas que estimulan la hematopoyesis se han utilizado con éxito en enfermedades sanguíneas clínicas y tienen muy buenas perspectivas de desarrollo.
4. Promotores de la respuesta inflamatoria
La inflamación es un proceso de reacción patológica del cuerpo ante estímulos externos. Los síntomas son enrojecimiento local, hinchazón, calor y dolor. gran cantidad de Infiltración local de células inflamatorias como granulocitos y macrófagos y necrosis tisular. En este proceso, algunas citoquinas juegan un papel promotor importante, como IL-1, IL-6, IL-8, TNF?, etc., que. puede promover La agregación y activación de células inflamatorias y la liberación de mediadores inflamatorios pueden estimular directamente el centro de la fiebre y causar fiebre sistémica. También puede atraer neutrófilos al sitio inflamatorio y agravar los síntomas inflamatorios. Cuando aumentan los niveles de las citocinas mencionadas anteriormente, la inyección de ciertas citocinas en animales puede inducir directamente ciertos fenómenos inflamatorios. Estos experimentos demuestran plenamente el importante papel de las citocinas en el proceso inflamatorio. Se pueden usar inhibidores de citocinas para tratar enfermedades inflamatorias. Por ejemplo, el antagonista del receptor de IL-1 (¿antagonista del receptor de IL-1? IL-lra) y los anticuerpos anti-TNF? .
5. Otras
Además de participar en las funciones efectoras reguladoras del sistema inmunológico, muchas citocinas también participan en algunas funciones del sistema no inmunológico. Por ejemplo, la IL-8 puede promover la formación de nuevos vasos sanguíneos; el M-CSF puede reducir el colesterol en sangre; la IL-1 puede estimular el crecimiento de osteoclastos y condrocitos; la IL-6 puede promover la producción de proteínas de fase aguda en las células del hígado. Estos efectos proporcionan nueva evidencia de la regulación mutua entre el sistema inmunológico y otros sistemas. Trabajo académico sobre biología celular Parte 2
Mecanismo biológico molecular del envejecimiento celular
Resumen: El envejecimiento celular es el proceso de envejecimiento de las células después de que se desarrollan hasta la madurez durante su vida. Cambios crónicos, progresivos y degenerativos en la morfología y función que ocurren con el tiempo. La senescencia celular es el resultado de la interacción simultánea de genes y el medio ambiente, y es una ley objetiva del proceso de las actividades de la vida celular. Con el fin de estudiar el mecanismo biológico molecular de la senescencia celular, este artículo realiza una investigación al respecto.
Palabras clave: envejecimiento celular; biología molecular; investigación de mecanismos
El envejecimiento y la muerte celular y el envejecimiento y la muerte individuales son dos conceptos diferentes. El envejecimiento individual no significa el envejecimiento de todas las células, sino. el envejecimiento de las células está estrechamente relacionado con el envejecimiento de los individuos. La senescencia celular es la base del envejecimiento individual, y el envejecimiento individual es el proceso y resultado del envejecimiento celular general.
La senescencia celular es el fenómeno de deterioro funcional que se produce en condiciones ambientales normales y tiende gradualmente a la muerte. El envejecimiento es una ley universal de la vida. Como unidad básica de los organismos biológicos, las células renacen, envejecen y mueren constantemente. La gran mayoría de las células de los organismos vivos pasan por varias etapas, como proliferación, diferenciación, envejecimiento y muerte. Se puede observar que el envejecimiento y la muerte celular también son fenómenos normales de la vida. Sabemos que las células de los organismos vivos envejecen y mueren todo el tiempo y, al mismo tiempo, proliferan nuevas células para reemplazarlas.
El envejecimiento es un proceso. La duración de este proceso es la vida útil de las células, varía según el tipo de tejido y también se ve afectada por las condiciones ambientales. Las células somáticas de los animales superiores tienen un número máximo de capacidades de proliferación (divisiones). Una vez que el número de divisiones celulares alcanza este número, morirán. El número máximo de divisiones celulares en diferentes animales es diferente, y en las células humanas es de 50 a 60 veces mayor. En términos generales, el número máximo de divisiones celulares es proporcional a la esperanza de vida media de un animal. A través del estudio de la senescencia celular, podemos comprender ciertas leyes del envejecimiento, lo cual es de gran importancia para comprender el envejecimiento y, en última instancia, encontrar formas de retrasar o retrasar el envejecimiento. El problema de la senescencia celular no es sólo una cuestión biológica importante, sino también una cuestión social importante. A medida que la ciencia siga dilucidando el proceso de envejecimiento, la esperanza de vida media de los seres humanos seguirá ampliándose. Sin embargo, también habrá problemas correspondientes con el envejecimiento de la sociedad y la creciente incidencia de enfermedades respiratorias, enfermedades cardiovasculares, enfermedades cerebrovasculares, cáncer, artritis y otras enfermedades de las personas mayores.
Por lo tanto, el estudio del envejecimiento es un tema importante en las futuras investigaciones en ciencias de la vida.
1 Características del envejecimiento celular
La investigación científica muestra que el núcleo, el citoplasma y la membrana celular de las células que envejecen tienen cambios obvios: ① El agua en la célula disminuye, el volumen se vuelve más pequeño, y la velocidad del metabolismo disminuye; ② la actividad de las enzimas intracelulares disminuye; ③ se acumulan pigmentos en las células; ④ la respiración intracelular se ralentiza, el tamaño del núcleo aumenta, la membrana nuclear se pliega, la cromatina se reduce y el color se intensifica. La cantidad de mitocondrias disminuye y el volumen aumenta; ⑤La función de permeabilidad de la membrana celular cambia, lo que reduce la función de transporte de material. Cambios morfológicos En términos generales, diversas estructuras de las células envejecidas muestran cambios degenerativos.
Los cambios morfológicos de las células senescentes incluyen: ① Núcleo: agrandamiento, tinción profunda e inclusiones en el núcleo; ② Cromatina: condensación, picnosis, fragmentación y disolución; ③ Membrana plasmática: aumento de la viscosidad, movilidad reducida; ④ Citoplasma: acumulación de pigmento, formación de vacuolas; ⑤ Mitocondrias: número reducido, aumento de volumen; ⑥ Cuerpo de Golgi: fragmentación; ⑦ Cuerpos de Nissl: desaparición;
2 Cambios a nivel molecular
① En general, la replicación y transcripción del ADN se inhiben durante el envejecimiento celular, pero también hay genes individuales que se activan anormalmente, se pierde el ADN telomérico, y se pierde ADN mitocondrial, oxidación, fragmentación, eliminación y entrecruzamiento del ADN, y reducción de la metilación ② Se reduce el contenido de ARNm y ARNt ③ Se reduce el contenido de proteínas y las proteínas intracelulares sufren reacciones de modificación; glicosilación, carbamilación y desaminación, lo que conduce a una disminución de la estabilidad, antigenicidad y digestibilidad de las proteínas. Los radicales libres hacen que los péptidos proteicos se rompan, se entrecrucen y se desnaturalicen. El aminoácido cambia de zurdo a diestro; ④El centro activo de la molécula de enzima se oxida, los iones metálicos Ca2+, Zn2+, Mg2+, Fe2+, etc. se pierden y la estructura secundaria, la solubilidad y el punto isoeléctrico de el cambio de la molécula de enzima. El efecto general es la inactivación de la enzima; ⑤ Los ácidos grasos insaturados se oxidan, provocando reticulación entre los lípidos de la membrana o con las lipoproteínas y reduciendo la fluidez de la membrana.
3 Causas del envejecimiento celular
Hasta ahora, la naturaleza de la senescencia celular no se ha aclarado completamente y es difícil dar una definición clara que solo pueda resumirse a partir de ella. diferentes perspectivas basadas en la connotación existente. La senescencia celular es la acumulación de errores debido a la falta de reparación completa de varios componentes celulares después de haber sido dañados por el ambiente interno y externo, lo que lleva a la senescencia celular. Según las diferentes interpretaciones de los factores principales y dominantes que causan los "errores", se pueden dividir en diferentes teorías, cada una de las cuales tiene su propia base teórica y evidencia experimental [1].
3.1 La escuela del error tiene las siguientes siete teorías, incluida la teoría de la acumulación de desechos metabólicos, la teoría del entrecruzamiento de macromoléculas, la teoría de los radicales libres, la teoría de la mutación somática, la teoría de la reparación del daño del ADN, la teoría de los telómeros y el entrecruzamiento natural. de biomoléculas. Las más importantes son la teoría de los radicales libres y la teoría de los telómeros.
3.1.1 Teoría de los radicales libres Los radicales libres son un tipo de átomos o grupos funcionales que contienen electrones desapareados que se forman instantáneamente y son ubicuos en los sistemas biológicos. Hay muchos tipos y cantidades, y son intermediarios de estados de transición extremadamente activos. Las células normales tienen sistemas de defensa que eliminan los radicales libres, incluidos sistemas enzimáticos y no enzimáticos. Los primeros incluyen: superóxido dismutasa (SOD), catalasa (CAT), glutatión peroxidasa (GSH-PX) y los sistemas no enzimáticos incluyen vitamina E, quinonas y otros aceptores de electrones. El cuerpo proporciona energía para las actividades vitales de las células de los tejidos a través de reacciones de oxidación biológica y, al mismo tiempo, durante este proceso también se produce una gran cantidad de radicales libres activos. Los radicales libres son químicamente activos y pueden atacar macromoléculas como el ADN, las proteínas y los lípidos en los organismos, causando daños como rotura del ADN, entrecruzamiento e hidroxilación de bases. Los experimentos muestran que la OH8dG (8-hidroxi-2?-desoxiguanosina) en el ADN aumenta con la edad. OH8dG pierde completamente su especificidad de emparejamiento de bases. No solo se lee mal OH8dG, sino que también se copia mal la citosina adyacente. Una gran cantidad de experimentos han demostrado que una mayor actividad de la superóxido dismutasa y de las enzimas antioxidantes puede retrasar el envejecimiento del cuerpo. Sohal et al. (1994, 1995) introdujeron genes de superóxido dismutasa y catalasa en Drosophila, de modo que la cepa transgénica tenía una copia más de estos dos genes enzimáticos que el tipo salvaje. Como resultado, la actividad enzimática en la cepa transgénica aumentó significativamente. La edad media y la esperanza de vida máxima han aumentado.
La teoría de los radicales libres propuesta por académicos británicos cree que los radicales libres atacan las macromoléculas de la vida y causan daño tisular y celular, lo que es la causa fundamental del envejecimiento del cuerpo y una causa importante de enfermedades malignas como tumores. Los radicales libres son moléculas de oxígeno con electrones desapareados que deambulan por el cuerpo y dañan las células y tejidos con los que entran en contacto hasta encontrar vitamina C, vitamina E, betacaroteno, OPC (proantocianidinas) y similares. neutralizarlo o ser capturado por algunas enzimas producidas por el cuerpo (como la SOD). Los radicales libres pueden dañar el colágeno y otros tejidos conectivos, interferir con importantes procesos fisiológicos y provocar mutaciones en el ADN de las células. Además, también puede provocar la destrucción y reducción de las células del tejido de los órganos [2]. Por ejemplo, la reducción significativa en el número de células neuronales es otra razón importante para la disminución de la capacidad sensorial y de la memoria, la lentitud de movimiento y la discapacidad intelectual en las personas mayores. La destrucción o reducción de las células del tejido de los órganos se debe principalmente a mutaciones de genes libres que cambian la transmisión de información genética, provocando errores en la síntesis de proteínas y enzimas y una reducción de la actividad enzimática. La acumulación de estos provoca el envejecimiento y la muerte de las células de los tejidos de los órganos.
Los ácidos grasos insaturados de la membrana biológica son susceptibles al ataque de los radicales libres y sufren peroxidación que tiene un impacto importante en el envejecimiento. Los radicales libres aceleran el proceso de envejecimiento de las células atacando los lípidos[3]. Los radicales libres actúan sobre el sistema inmunológico o dañan los linfocitos, provocando un debilitamiento de las funciones inmunes celulares y humorales en los ancianos, así como una reducción del reconocimiento inmunológico y enfermedades autoinmunes.
3.1.2 Teoría de los telómeros Hay telómeros en ambos extremos de los cromosomas. Cuando las células se dividen muchas veces, los telómeros se extienden hacia adentro y el ADN normal se daña.
3.2 La escuela de genética cree que el envejecimiento es un proceso de evolución natural determinado por la genética. Todas las células tienen programas internos predeterminados que determinan su esperanza de vida, y la esperanza de vida de las células determina las diferencias en la esperanza de vida de las especies, mientras que los factores externos sólo pueden marcarlas. La esperanza de vida de las células varía dentro de un rango limitado.
Referencias:
[1] Guo Qi, Li Yusen, Chen Qiang, et al. Mecanismo molecular de la desoxinucleotidida de sodio contra la senescencia de las células del riñón humano [J Chinese Gerontology Journal, 2013]. , 33(15): 3688-3690.
[2] Hu Yuping, Wu Jianping. La relación entre el envejecimiento celular y los genes relacionados [J Chinese and Foreign Health Abstracts, 2012, 09(14). : 35 -37.
[3] Kong Desong, Wei Donghua, Zhang Feng, et al. Avances de la investigación sobre el papel de la senescencia celular y los mecanismos relacionados en el proceso de fibrosis hepática [J]. de Farmacología y Toxicología, 2012, 26(05): 688-691.