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雷帕霉素 雷帕霉素支架是进口还是国产

mammalian target of rapamycin是什么意思

这是一基因,该基因表达雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin, mTOR),可以对细胞的生长的增殖起调节作用,在信号传导中是一个重要的信号。1和2因为接头蛋白的不同还引起下游功能的不同。

op和hp是什么

OP主要病理特征为肺泡内、肺泡管、呼吸性细支气管至终末细支气管腔内有肉芽组织形成,包含成纤维细胞、肌成纤维细胞和松散的连接基质。OP常继发于其他因素,如感染、药物、肿瘤、结缔组织病、胃食管反流引起的微吸入或有毒气体的吸入等。很多药物可引起OP,影像学表现常为单一或多发实变影,2012年法国COTTIN等[4]在总结隐源性OP(cryptogenic organizing pneumonia,COP)时,列举了引起OP的部分药物,并提及了”药物引起的呼吸系统疾病”的网站(),其对引起OP的药物进行了总结,列举了114类。其中,抗肿瘤药物是最常见的引起OP的药物之一。本文搜索了近年国内外抗肿瘤药物诱导的OP的文献,就此进行综述。

1 引起OP的抗肿瘤药物

已报道的引起OP的药物有100多种,如抗肿瘤药物、抗风湿类药物、胺碘酮、干扰素、美沙拉嗪[5]、β受体阻滞剂、拉莫三嗪[6]等。其中抗肿瘤药物是最常见的引起OP的药物。抗肿瘤药物在杀灭肿瘤细胞的同时,易造成正常组织的损害,其中肺是经常累及的器官之一,而所致ILD的常见表型是OP,并逐渐开始受到重视。然而,抗肿瘤治疗中鉴别DIOP是相对困难的,主要由于多个化疗药物联合治疗,有时还伴随放疗,且常包含多种OP致病因素,例如吸烟、感染、微吸入等,另外,肿瘤本身也可引起OP。在诱导OP的抗肿瘤药物中,传统的化疗药物、分子靶向药物、免疫治疗药物以及一些尚处于临床试验中的抗癌新药等均可能引起OP,详见表1。

Table 1 Classification of anticancer drugs inducing organizing pneumonia

1.1 化疗药物

传统化疗药物种类繁多,已有大量引起肺损害的药物毒副作用的报道,部分药物可引起OP。

博来霉素[8]可引起OP,少数可导致急性纤维素性OP。博来霉素是用于诱导小鼠肺纤维化使用最广泛的药物[9]。博来霉素引起OP的机制尚不明确,但部分研究表明,活性氧产生、诱导DNA损伤、抑制新的DNA合成[10,11,12]等可能与药物诱导肺损伤有关,而使用抗氧化剂可以抑制博来霉素诱导的肺损伤。

核苷酸类似物主要是模仿嘌呤、嘧啶等代谢物,可干扰DNA合成的细胞代谢途径,用于治疗白血病、卵巢癌、乳腺癌等。阿扎胞苷、吉西他滨、地西他滨均是胞嘧啶类似物,国外先后报道了3例阿扎胞苷引起的OP[13,14,15],均由病理活检证实,也有地西他滨[16]引起OP的个案报道。其致病机制尚不清楚,在吉西他滨相关研究中发现促炎分子释放增强,后期可能损害肺血管并驱动肺部炎症激活。

消化道肿瘤治疗中最常用的化疗方案是FOLFOX(奥沙利铂、5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙)或FOLFIRI(伊立替康、5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙),其中5-氟尿嘧啶、亚叶酸钙在过去几十年的应用中没有引发OP的报道,多项研究表明最可能引起OP的是奥沙利铂[17,18]或伊立替康[19,20]。铂类药物作用机制是抑制DNA合成和修复,减少转录,也可通过增加细胞内自由基的浓度引起肺损伤[21]。伊立替康是拓扑异构酶抑制剂,拓扑异构酶参与催化DNA骨架断裂和重新结合,而抑制拓扑异构酶可使DNA修复受抑制,诱导肿瘤细胞死亡,但正常肺泡上皮细胞可能也会受到附带损伤。另外,伊立替康治疗间质性肺炎患者支气管肺泡灌洗液中显示淋巴细胞占优势,免疫系统在伊立替康诱导OP的发生、发展中可能也起着重要作用。

硼替佐米是蛋白酶体抑制剂,可抑制肿瘤抑制蛋白的降解,从而延长其抗肿瘤作用时间,使细胞周期停滞,诱导细胞凋亡。VANDEIX等[22]首次报道了经病理检查证实的硼替佐米诱导OP的案例,研究显示硼替佐米引起OP的机制可能是由于NF-κB通路失调、炎症级联反应激活所致。

1.2 靶向治疗

针对小分子靶点的药物中,哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)抑制剂是OP的常见致病药物。依维莫司可选择性地抑制mTOR从而起到抗肿瘤作用,在多种恶性肿瘤(如肾细胞癌、胰腺神经内分泌肿瘤、乳腺癌)和Waldenstrom巨球蛋白血症的治疗中广泛应用。依维莫司治疗后出现DIILD的比例是20%~58%[23,24],而影像学上OP表型占比最大,高达70%~78%。也有病理检查证实依维莫司导致OP的相关个案报道[25,26]。mTOR抑制剂是胞内磷脂酰肌醇激酶(PI3K)相关激酶,其作用机制是选择性地磷酸化蛋白质中的丝氨酸或苏氨酸残基,从而调节细胞。依维莫司诱导OP的机制可能是免疫介导的[27],患者CD4/CD8比值增高。

在许多实体瘤中,酪氨酸激酶受体突变及下游信号通路起到驱动癌基因的作用。酪氨酸激酶抑制剂(TKI)包括表皮生长因子受体(EGFR)、间变性淋巴瘤激酶(ALK)、MET、ROS等多个靶点,如EGFR靶标吉非替尼,ALK靶标克唑替尼、塞来替尼等。西妥昔单抗是EGFR靶向的单克隆抗体,用于治疗头颈部鳞状细胞癌和结肠转移癌、肺转移癌,可诱导OP[28],其机制可能与EGFR靶标有关,抑制EGFR可降低肺泡上皮细胞的增殖和再生能力。西妥昔单抗还能下调细胞外基质的基质金属蛋白酶和血管内皮生长因子(VEGF)表达[29],从而损害肺的生理重塑功能,刺激异常修复。ALK抑制剂用于治疗ALK基因重排的非小细胞肺癌,一项单中心回顾性研究[30]发现12.5%的患者在应用ALK抑制剂药物治疗后出现肺损伤,其中86%的患者CT表现为OP,机制可能与TKI的治疗作用相关,TKI可以使肿瘤细胞中被抑制的免疫反应再次激活[31],而这可能影响正常上皮细胞稳态。

利妥昔单抗结合CD20,用于治疗淋巴瘤、慢性淋巴细胞白血病以及自身免疫性疾病。少数案例报道了利妥昔单抗相关DIOP[32],其机制尚不清楚,但已有研究表明该药物可引起补体级联反应激活、B淋巴细胞清除、促炎因子〔肿瘤坏死因子α(TNF-α)、干扰素γ、白介素类〕释放[33]。

1.3 免疫治疗

免疫检查点抑制剂是肿瘤免疫治疗的药物,细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4(CTLA-4)抑制剂、程序性细胞死亡受体1(PD-1)抑制剂及其配体PD-L1抑制剂是近期用于黑色素瘤、肺癌、霍奇金淋巴瘤的新型单克隆抗体。但随之而来的免疫相关并发症也不断被发现。已有CTLA-4、PD-1或PD-L1单抗治疗肿瘤后出现OP的案例报道[34,35]。在免疫检查点抑制剂治疗中,DIOP的机制可能涉及免疫应答的过度激活[36],如T淋巴细胞、CD4细胞、CD8细胞的浸润,其自身免疫反应可能导致全身多个系统疾病,其中也包括OP。PD-1抑制剂与其他免疫检查点抑制剂(PD-L1或CTLA-4)联用时,肺损害发生率可能会更高,可能与联合治疗时免疫应答加倍强化相关。肺癌合并特发性肺纤维化(IPF)的患者应用nivolumab后可出现OP[37]。nivolumab相关OP常发生在开始治疗后2周[38],也有27个月后出现OP的病例[39]。有研究总结144例nivolumab相关ILD患者的临床表型,47.2%的患者CT表型为OP,且最常见[40]。NISHINO等[41]总结170例使用nivolumab的患者,20例出现间质性肺炎,其中13例为OP。PD-L1抑制剂durvalumab还可引起弥散性微小结节型OP(MNOP)[42],影像学表现为多发微小结节影。

1.4 其他试验新药

一项对Ⅳ期肿瘤使用最新抗肿瘤药物的Ⅰ期临床试验结果显示,2 499例患者中2.4%发生DIILD(影像学诊断),其中OP表型占26.7%[7]。新药根据机制不同可分为抗体药物偶联物、胞内磷脂酰肌醇激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)/mTOR抑制剂、表观遗传学药物、DNA修复缺陷抑制剂及其他。抗体药物偶联物中91.7%的间质损害呈DIOP表现,其他类型的新药也有少数DIOP表现。

总体来说,不同抗肿瘤药物DIOP的机制有所不同,主要分为:(1)药物本身细胞毒性[43];(2)代谢时游离氧自由基[44]直接或间接造成肺损伤;(3)免疫系统异常激活。抗肿瘤化疗药物诱导DNA损伤、氧化应激、细胞衰老和死亡,杀灭肿瘤细胞[45]的同时也会损伤正常肺上皮细胞。衰老及死亡细胞的沉积,使肺暴露于受损的生理修复机制中,从而进一步加重肺损伤。

2 DIOP的临床表现

抗肿瘤药物诱导的OP症状常是非特异性的,最常见的症状是呼吸困难和干咳,有时也可出现发热、胸痛。部分患者无症状,仅在肿瘤治疗随访复查CT时发现OP[36]。美国国家癌症研究所为了使治疗相关不良事件的术语标准化,对药物治疗后不良反应肺炎症状进行分级[46],1级轻度:无症状,仅影像学表现;2级中度:有症状,但不影响日常活动;3级重度:有症状,影响日常活动或者需要吸氧;4级有生命威胁或者不能自理:有生命危险,或者需要机械通气支持;5级致命:死亡。

3 DIOP的影像学及病理特点

DIOP尚无明确的影像学检查及病理检查标准,可参考COP标准。OP在高分辨薄层CT(HRCT)上表现为多发斑片状实变影或者结节影,以胸膜下分布为主,也可表现为支气管血管束分布,需与感染、血管炎、结节病、肺泡癌、淋巴瘤、嗜酸性肺炎、NSIP相鉴别。在抗肿瘤治疗中,需要特别注意与肿瘤本身进展或者出现新的转移灶鉴别,这需要有经验的放射科医师、呼吸病学医师(包含1名肺癌专家及1名间质病专家)共同判断CT结果,得出结论。最常见的DIOP影像学表现是单侧或双侧实变影,散在分布,下肺最常累及,可伴空气支气管征;实变周围可见轻度支气管扩张,有时伴网状阴影;对于非典型表现,如支气管血管束分布的小结节影,需要有经验的影像科专家判断;磨玻璃衰减也是一大特征;反晕征、带状影也是特征性改变,典型影像表现见图1,图2,图3,图4。

Figure 1

Figure 1 CT after 21 days of azacitidine use:consolidation of adjacent pleura with surrounding ground-glass shadow and bronchial inflation sign

Figure 2

Figure 2 CT after 4 weeks of everolimus use:central bronchial consolidation with bilateral extensive slight reticular shadow and septal thickening

Figure 3

Figure 3 CT after nivolumab use for 4 months:multiple consolidations in the periphery of the middle and lower lung and subpleural

Figure 4

Figure 4 Another patient’s CT after using nivolumab for 4 months:multiple consolidations predominantly in the periphery and under the pleura

当影像学表现不典型、无法诊断时,可以考虑进一步行病理学检查以明确诊断。然而在怀疑药物引起的肺损伤患者中,行组织病理检查的仅占少数[48],主要手段有支气管镜下穿刺活检、CT引导下穿刺活检、胸腔镜下肺部分切除。OP病理上主要特征是细支气管、肺泡管、肺泡的腔内机化栓子形成,呈斑块状分布,不破坏肺部结构,时相一致,可伴轻度的慢性间质性炎症,Ⅱ型肺泡上皮化生,肺泡巨噬细胞增多。与COP不同,DIOP病理上常合并OP以外的其他特征,如肺部急性损伤或肉芽肿性病变。以下列举部分药物引起的肺组织病理表现(图5,图6,图7)。

Figure 5

Figure 5 Azacitidine,CT-guided needle biopsy pathology:organizing pneumonia,chronic non-specific inflammation with macrophages

Figure 6

Figure 6 Everolimus,pulmonary cuneiectomy histopathology:organizing pneumonia,with features of acute lung injury

Figure 7

Figure 7 Pembrolizumab,pathology of lung biopsy under bronchoscopy:organizing pneumonia,thickening of the alveolar compartment,mild chronic inflammation

4 DIOP的鉴别诊断

DIOP的鉴别主要分为两个思路,分别为药物诱导的其他肺损害(ILD的其他亚型、非ILD表型)和其他原因导致的OP。

4.1 其他亚型的DIILD

药物也可引起其他类型ILD,ILD在症状上均可表现为干咳和呼吸困难,主要有HP、NSIP、急性间质性肺炎-成人呼吸窘迫综合征(acute interstitial pneumonia-adult respiratory distress syndrome,AIP-ARDS)、结节样肉芽肿表型[36],各类型之间的鉴别需从临床表现、影像学及病理检查多方面综合考量,建议通过多学科讨论(multidisciplinary discussion,MDD)来诊断[3]。(1)HP:影像学表现为弥漫性小叶中央型磨玻璃结节,多为上叶分布,可伴空气潴留。病理检查可见细支气管中心分布形成不良的肉芽肿。药物诱导的HP表型仍需评估暴露及职业史,以除外过敏原暴露的HP。(2)NSIP:影像学最常表现为磨玻璃及网状混浊影,下叶为著;病变相对对称,时相一致;临床特征表现为后叶及下叶的”胸膜下保留”(周围有网格影但近胸膜处正常)。病理学表现为时相一致的间质炎症和纤维化,可分为纤维化型NSIP和细胞型NSIP。(3)AIP-ARDS:影像学表现为弥漫性磨玻璃影或实变影,累及肺的大部分甚至全肺,下叶为著,也可见部分小叶正常。病理学表现为弥漫性肺泡损伤,后期机化期可表现为弥漫性分布、疏松的结缔组织致肺泡壁增厚及肺泡上皮增生。AIP和ARDS在组织学上难以区分,因此归于一类描述。这一类型的DIILD常预后不佳。(4)结节样肉芽肿反应:在黑色素瘤患者免疫治疗中,报道了类似结节病表现的病例[50],病理学表现为非干酪性肉芽肿形成,影像学表现为纵隔及肺门淋巴结肿大、淋巴管周围分布的肺结节,以上肺分布为主。

多米尼克·达戈斯蒂诺

多米尼克·达戈斯蒂诺

DOMINIC D’AGOSTINO

多米尼克·达戈斯蒂诺博士是南佛罗里达大学莫尔萨尼医学院分子药理学和生理学系副教授,人机认知研究所(IHMC)高级研究员。他能在禁食7天后做10次硬举230公斤的动作。

多米尼克力大如牛,他还是彼得·阿蒂亚博士的好友。我的医学博士朋友阿蒂亚穷尽毕生精力探求身体运动机能的极限。多米尼克的实验室的主要研究目标是开发、测试代谢疗法及药物,包括引发营养性酮症和治疗性酮症的生酮饮食法,酮酯和酮补充剂,以及低毒代谢类药物。他的大部分工作与代谢治疗和营养疗法有关,目的是使人体能在极端环境下依然有优异的表现和强大的适应力。他的研究得到了美国海军研究办公室、美国国防部以及各类私人机构和基金会的支持。

灵兽:海狸

一些鲜为人知的事实

• 1995年左右,多米把托尼·罗宾斯的《激发个人潜能》(Personal Power)一书的音频资料作为礼物送给了他所有的大学生举重小伙伴。

几年后,其中两人与他联系,感谢他改变了他们的生活。

• 在第一次邀请多米参加我的播客节目之后,全美的全食超市中,所有的Wild Planet牌沙丁鱼罐头销售一空。

前言

这篇文章可能是一份为数不多的,可以挽救你的性命、改变你的生活的资料。至少,它的确改变了我的生活。就其本身而言,它可以作为酮病百科大全的初级简化读本。虽然我们已经见识过了各种各样的节食法,但酮补充和节食真的不一样——它无须限制熏咸肉或全脂奶油的摄入。为了便于阅读,我为外行的读者略微简化了其中的一些概念。我将自己目前采用的养生法也写在这里了。

基本内容

生酮饮食:一种模拟禁食机理的高脂饮食法。在生酮饮食中,人的大脑和身体会逐渐开始利用酮类食物(来自储存或新吸收的脂肪)获取能量,而不是依靠血糖(葡萄糖)获取能量——这种状态被称作酮症。这种饮食法最初是用来治疗患有癫痫病的儿童的,但现在衍生出了许多变种,包括阿特金斯饮食法。你可以通过禁食、节食、摄入酮类补充剂,或者将几种方式结合起来,从而达到酮症状态。

如何知道自己进入了酮症状态?最可靠的办法是利用雅培公司(Abbott)制造的一种叫Precision Xtra的设备。它可以测出人体的血糖水平和血液中的β–羟基丁酸(BHB)含量。一旦测量结果在0.5mmol以上,你就可以认为自己进入了轻微酮症的状态。一般当数值升至1mmol或更高时,我就会开始感觉到自己的头脑变得愈发清晰起来。

参考信息:多米将有关生酮饮食的信息,包括常见问题回答、饮食计划以及更多信息,都分享在了ketogeni-diet-resource.com这个网站中。

“为了健康长寿,我愿意把酮症从轻度升至中度,让测量结果保持在1~3mmol之间。”

酮症状态或补充酮的优势

减脂塑体

有说服力的抗癌效果

提高用氧效率:多米处在深酮状态时屏息能坚持的时间是平时的2倍(由2分钟增加到4分钟)。该效果在我身上也有所体现。一般来说,在酮代谢情况下,人们可以从一个氧分子中获得更多的能量。这就是为什么一些优秀的自行车运动员会服用酮类药物。此外,它还能帮助你更快地适应高海拔环境。

保持或增加力量:在一项包含12个受试者的研究中,多米证明了,就连顶级举重运动员也能在适应了酮类药物两周之后保持或提升力量、成绩。服用酮类药物期间,人体会消耗70%~80%来自脂肪[通过中链甘油三酯(MCT)和椰子油补充]的热量,前提是将糖类物质摄入量限制在每天22~25克以内。酮类物质具有抗分解代谢、节约蛋白质和抗炎作用。

治疗莱姆病(由扁虱叮咬引发的具有麻疹、发烧等症状的一种传染性疾病):(警告:以下是个人经验,并非双盲实验的结果。)如果所有其他的治疗手段都失败了,你可以尝试通过节食进入深酮状态(对我来说标志是仪器测量结果达到3~6mmol),然后持续服用一周的限制热量的酮类食物,如此便极有可能彻底消除莱姆病的症状。这是我首次服用抗生素之后唯一起效的方法。而且这一疗法给我带来了极佳的“副作用”:我的思维能力和思维清晰度提高了大约10倍。我认为这与线粒体的“修复”和酮类物质的抗炎作用有关。一年多过去了,莱姆病的症状没有复发,尽管我不得不在90%的时间里一直遵守不含酮类物质的低碳饮食法。

为什么要节食?

多米曾与自己的同事、波士顿大学的托马斯·塞弗里德博士讨论过有关治疗性“清洗节食”的想法。按照多米的说法:“在没有患上癌症的前提下,每年进行1~3次治疗性节食就可以清除你体内可能存在的所有癌症前期细胞。”

对于超过40岁的人来说,癌症是4种致命性疾病之一,并且致死率达到了80%。因此,清洗节食看起来是一种明智的选择。

还有证据表明(此处就跳过那些科学细节),节食三天或更长时间有助于刺激干细胞再生,从而有效地“重启”身体免疫系统。多米建议每年进行2~3次、每次5天的清洗节食。

多米曾尝试过为期7天的节食,当时他正在南佛罗里达大学讲学。第7天,在他走进教室时,他的身体血糖值在35~45mg/dL,酮类值为5mmol左右。讲课结束后,在正式结束节食之前,他又去了一趟健身房,做了10次230公斤的硬举,又做了一次265公斤的硬举。多米是受到乔治·卡希尔的启发进行自己第一次为期7天的节食的。卡希尔是哈佛医学院的一名研究员,他曾做过一项有趣的研究,该研究结果在1970年发表。在这项研究中,他帮助人们完成了40天的节食。

节食并不必然会让人感到痛苦和虚弱。事实上,合理的节食能产生相当积极的效果,但首先让我们看一下如何做。

我的节食故事

我第一次进行长时间节食其实是无奈之举。莱姆病把我折磨得不像人样,在将近9个月的时间里,我大概只剩下10%的智力了。我的身体关节疼痛难忍,每5~10分钟就不得不下一次床。我的短期记忆力也每况愈下,已经恶化到了开始忘记好朋友名字的地步了。输入性治疗(包括药物、静脉注射治疗等)似乎没有效果,因此我决定撤掉所有的输入性治疗,包括食物。我为此做了功课,找到了美国评价最高的节食诊所,然后就直奔过去。

第一次尝试7天节食让我非常痛苦。在诊所里,我们也有自己的食宿标准,但会受到医生的严格监督。病人只允许喝蒸馏水。病人被禁止使用自来水、牙膏,甚至连洗澡都不允许。出于对病人负责的考虑,病人也不被允许锻炼或离开诊所。从第三天、第四天开始,我的下背部疼到了极点,只能像个婴儿一样蜷缩在床上。医生告诉我这是身体正在“排毒”的表现,但我实在无法忍受,便要求验血。结果显示,下背部疼痛的原因在于:超高的尿酸值正在不停地“捶打”我的肾脏。由于我不能去健身(连快步走都不行),因此进入酮症状态需要花费极长的时间。我的身体在分解肌肉组织,而肝脏会将其转化成葡萄糖,顺便产生尿酸。最主要的是,由于病人只能喝蒸馏水,因此几乎所有的节食者(大约有40人)都因为电解质耗竭和由此引发的胆碱能反应(比如在想睡觉时出现心跳过速的症状)而无法入睡。然而我也发现了节食带来的额外好处:几天后,我长期的皮肤问题消失了,慢性关节痛也没有了。

第7天早晨醒来后,我发现我的防护牙托里都是血。我一直在做梦吃草莓酥饼(这不是开玩笑),结果因为在梦里嚼得太用力,把牙龈弄裂了。真是受够了!

于是,我自主决定结束这次节食,开始吃红烧猪肉(这违背了医生的指令),并得出了两个结论:节食非常有意思,但我不会再尝试它了。

别着急下结论……你在使用什么样的节食方法?

在过去的两年时间里,我做了大量的节食实验,当然,我参照的是正经的科学指导,而不是什么封建迷信(比方说在结束节食时必须吃剁碎的卷心菜和甜菜之类的)。我现在的目标是每个月进行一次为期3天的节食,每个季度进行一次5~7天的节食。我还想每年进行一次14~30天的节食,但事实证明这种节食的后续恢复工作太麻烦了。

到目前为止我尝试过的最长时间的节食为期10天。在这次节食过程中,我每周补充3次维生素C和高压氧(2.4个大气压×60分钟),每2~3天使用双能X线骨密度扫描仪(DEXA)检测一次体脂含量,每次睡觉醒来时服用大约1.5克的支链氨基酸补充剂,在训练中服用大约3克的支链氨基酸补充剂。经过10天的节食之后,我的肌肉量丝毫没有减少。相对的,在之前那次为期7天的节食中,我减少了将近12磅的肌肉。

是什么导致了这种差异呢?

首先,在这次节食期间,我每天都会服用微量的支链氨基酸补充剂并摄入热量在300~500卡路里的纯脂肪。

其次,为了防止肌肉萎缩,我总在第一时间补充酮类物质。现在我不再每隔3~4天补充一次,而是每过24小时就补充一次。你补充酮类物质的频率越高,你就能越快地进入酮症状态。(原因似乎是生物性的“肌肉记忆力”同单羧酸转运蛋白和其他我不知道的事物存在关联。)节食很关键,这就是为什么约翰斯·霍普金斯在对患有耐药性癫痫的儿童采用酮类药物治疗方案时需要患者在开始阶段节食。

下面是我针对自身情况制订的每个月从周四晚饭开始到周日晚饭结束的为期3天的节食治疗方案:

在周三和周四计划好周五要打的电话。确定你准备如何利用4小时的手机通话时间以保证工作效率的方案。这一点很重要。

在周四晚上6点左右吃一顿低碳水化合物的晚餐。

在周五、周六和周日上午,尽可能晚点儿起床。其目的是让睡眠替你打发掉一些工作。

醒来之后马上服用酮类补充剂或中链甘油三酯(MCT)补充剂,一天之中服用3次,时间间隔为3~4小时。我主要服用的补充剂是KetoCaNa酮类补充剂和辛酸(C8),比如脑辛烷油。酮类补充剂可以帮助你的身体“填补空白”——在头1~3天的时间里,你可能会出现因碳水化合物短缺引发的各种症状。一旦进入了深度酮症状态,开始消耗身体脂肪,这些酮类补充剂就可以省去了。

在星期五(如果有必要,包括星期六)摄入一些咖啡因,准备散步。醒来30分钟以后再出门。我一般会从冰箱里取出一公升凉水或一瓶Smartwater矿泉水,加入少许不含糖的纯柠檬汁来安抚我的味蕾,再加入少许食盐以预防疼痛和肌肉痉挛,然后再拿着它出门。我会一边散步一边打电话一边小口喝水(也可以一边收听播客节目)。等水喝完之后,重新装满或者再买一瓶,加入少许食盐,然后继续散步继续喝。这是轻快的漫步,不是激烈运动,关键在于持续地补水。我的一些朋友喜欢跑步或进行高强度的力量训练。这样做不会加强节食的效果,原因我就不再赘述了。我对他们说:“要尝试轻快的漫步,大量补水,持续这么做3~4小时。我敢肯定,这样做的话,你第二天早上的酮类值就会达到0.7mmol。”结果其中一位朋友照着我说的做了之后,在第二天早上给我发来短信说:“天啊,太神奇了,0.7mmol。”

在节食的每一天,你都可以随意食用自己喜欢的酮类食物或脂肪(如加入椰子油的茶或咖啡,最多可以加入4勺)。我通常在节食期间的每天下午奖励一下自己,喝上一杯加入少许椰子奶油的冰咖啡。说句实话,有时候我会直接来一包海苔片——太奢侈了!

周日晚上,节食就结束了,你可以开始大快朵颐了。对于为期14天或更长时间的节食,你需要仔细考虑如何开斋。但对于为期3天的节食,我认为节食结束后吃什么东西都影响不大。我就曾经吃过牛排、沙拉和油腻的墨西哥卷饼。从进化论的角度来说,要一个饥肠辘辘的家伙找一些细碎的卷心菜或类似的玩意儿来充饥是没有道理的,找到什么吃什么就可以了。

一旦进入酮症状态,如何在不节食的前提下保持住这种状态?

简短来说就是:每天吃大量的脂肪[食用量=体重(公斤)×1.5~2.5克],尽可能不摄入任何碳水化合物,以及摄入适量的蛋白质[食用量=体重(公斤)×1~1.5克]。我们一会儿就来看一下多米的经典食谱,但首先你要注意下面这关键的几点:

高蛋白和低脂肪的饮食没有作用。肝脏会把多余的氨基酸转化成葡萄糖,从而终止生酮作用继续生效。你需要让摄入的卡路里总量的70%~85%来自脂肪。

但这并不意味着你必须一直吃肋眼牛排。一块儿鸡胸肉就足以让你结束酮症状态,但把鸡胸肉切碎,同绿叶蔬菜拌在一起,加入大量橄榄油、羊奶酪,佐以某种防弹咖啡[1](随便举个例子),这样就可以让你保持酮症状态。酮类饮食的难题之一就是如何摄入足够的保持酮症状态所需要的脂肪量。大致来说,你需要让摄入的卡路里总量的70%~85%来自脂肪。多米没有试图把“脂肪炸弹”融入所有食物(如果反复食用油腻的牛排、鸡蛋和奶酪,谁都会吃腻),而是采用了在正餐之间喝脂肪(比如用椰浆而不用水来冲咖啡)的方式。

多米发现奶制品会引发血脂代谢问题(如会增加低密度脂蛋白胆固醇),因而他开始尽量减少奶油和奶酪之类食物的摄入。我也有同样的体会,虽然吃大量的奶酪来保持酮症状态很简单。可以考虑喝椰浆。对多米而言,只要其他血液指标没有出现异常(比如C型反应性蛋白含量升高,高密度脂蛋白胆固醇降低),他并不担心低密度脂蛋白胆固醇升高的问题。多米是这么说的:“我最关心的事情是甘油三酸酯。如果甘油三酸酯升高,那就表明身体还没有适应酮类饮食。有些人在限制卡路里摄入的情况下也会出现甘油三酸酯升高的问题。如果你发生了这种情况,这就表明酮类饮食不适合你……这不是一种放之四海而皆准的饮食方式。”

* * *

前面这些内容都是开场白。下面就是多米的食谱。请记住,他的体重大约是100公斤,因此下面的食谱是根据他的体重制订的。

早餐

• 4个鸡蛋(用奶油和椰子油一起煮的)

• 1罐满溢着橄榄油的沙丁鱼罐头

• 半罐牡蛎罐头(Crown Prince牌的,其标签上注明了罐头中的碳水化合物来自不含血糖的浮游植物)

• 一些芦笋或其他蔬菜

午餐

代替正式的午餐,多米会在一天时间里摄入大量的中链甘油三酯(MCT)补充剂,主要是MCT营养液。他还会用半块黄油和1~2勺MCT营养粉制作一壶咖啡,在一天的时间里时不时喝上几口,总量大约相当于3杯咖啡。

晚餐

“我所学到的一招是在晚餐(这是我一天的主餐)前来上一碗汤,通常是西蓝花奶油汤或者蘑菇奶油汤。我会用高纯度的椰浆代替乳制奶油。我会(加上一些水)稀释一下,这样卡路里就不会那么高了。吃完这个之后,我想吃的食物数量就差不多减半了。”

多米的晚餐一直是某种大盘沙拉,通常包括:

• 混合在一起的绿色蔬菜和菠菜

• 特级初榨橄榄油

• 洋蓟

• 牛油果

• 中链甘油三酯油

• 少量帕玛森乳酪或者羊奶酪

• 适量的鸡肉、牛肉或鱼肉,总量大约50克。如果当天进行过训练,他就会挑选脂肪含量较高的食物,把沙拉中的蛋白质含量增加到70~80克。

除了沙拉之外,多米还会用奶油和椰浆做一些其他的蔬菜,比如球芽甘蓝、芦笋和羽衣甘蓝等。他把蔬菜看作“脂肪缓释系统”。

酮类冰激凌的配方

多米的“冰激凌”配方里大约含有100克脂肪,或者900千卡的酮类物质。如果你的饮食中脂肪含量不足,这种冰激凌可以予以弥补(记住每天摄取的卡路里总量中来自脂肪的贡献比例要达到70%~85%!)

• 2杯酸奶油或者不加糖的椰子油(不是椰子汁)

• 1勺黑巧克力可可粉

• 1~2捏少量海盐(我最喜欢的是片状的海盐)

• 1~2捏少量肉桂

• 少许甜叶菊(多米买了大量有机甜叶菊)

• 可选配料:如果多米一天都没有食用碳水化合物,或者已经进行过训练,他会再加上1/3~1/2杯蓝莓

把上述原料全部放入浓厚的奶油冻里搅拌均匀,然后放入冰箱冷冻,直到混合物冻得像一般的冰激凌一样结实。在你将其取出准备开吃的时候,你可以直接食用或者在上面加上额外的配料:

• 用多脂奶油(最好是全脂奶油)和少许甜叶菊制成生奶油。

• 撒上一勺加热过的椰子油(特别是在你的这个“冰激凌”里有蓝莓的时候),然后搅拌。这能使冰激凌产生脆巧克力片那样的口感。

按照多米的体重100公斤来算,他在进行酮类饮食时大约需要每天摄入300克的脂肪。上面这种甜点可以帮助他解决脂肪摄入不足的问题,同时其本身也很美味可口。多米的太太并没有采用酮类饮食法,但就连她也喜欢这种甜点。

给素食主义者的建议

“MRM功能蛋白质——这个系列产品中的巧克力摩卡非常棒。如果你取大约一勺摩卡粉,将其与椰浆混合,加入半个牛油果,再倒入一些中链甘油三酯油,比如辛酸,那么你将得到一杯理想的酮类奶昔,其70%的卡路里来自脂肪,20%的卡路里来自蛋白质,10%的卡路里来自碳水化合物。”

首选补充品

• MCT营养粉和椰浆营养粉。

• 骨头汤(每周2~3次)。

• 艾地苯醌。“这是我会在坐飞机或集中训练前服用的另外一种补充剂(服用量为400毫克)。我把艾地苯醌当作辅酶Q10的替代品。它更容易吸收,也更容易到达线粒体,就像是一种线粒体抗氧化剂。”

• 每天摄入镁元素。“柠檬酸镁、氯化镁和甘氨酸镁……过去每当我开始酮类饮食的时候,就会出现肌肉痉挛的症状。现在补充了镁之后,这个问题再没有出现过了……如果只能选一种镁元素补充品,那我会选柠檬酸镁粉。”

• 支链氨基酸(BCAAS)。其中,亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸按照2∶1∶1的比例混合,亮氨酸在这个配方中是最主要的支链氨基酸。“亮氨酸是一种可以作用于雷帕霉素靶点蛋白(mTOR,一种有益于人体的蛋白)的强大的激活剂。对于短期训练来说,激活骨骼肌中的雷帕霉素靶点蛋白非常重要。我在训练前和训练中都会使用这种产品。”

• 酮类运动食品KetoCaNa和KetoForce。

• Pruvit KETO//OS,一种乳脂状的酮类补充食品,味道超棒。

• Kegenix,更像是一种味道更浓烈的碳酸饮料。

Pruvit和Kegenix两种酮类补充食品都是在多米实验室研发出的专利BHB+ MCT补充剂的基础上生产的,专利归他任职的大学所有。

更多有关节食和癌症治疗的内容

多米说:“化疗前节食应当是肿瘤治疗必须包含的一个阶段。”他又补充说道:“从本质上说,节食可以减缓(甚至阻止)细胞快速分化,引发‘能源危机’,让癌细胞对化疗和放疗失去抵抗力。”有很多研究结果证实了这一说法。

我的一个朋友患有晚期睾丸癌,现在他已经痊愈了。同期进行化疗的其他病人在化疗后需要卧床2~3天,但他在化疗前节食了3天,在化疗后的第二天上午就跑了16公里。就像上面提到的那样,节食使得癌细胞对化疗变得敏感,并且帮助正常细胞抵制了化疗毒性。这种方法并非对所有病人都适用,尤其是那些病情极端恶化的癌症患者(已经出现肌肉萎缩症状的病人),但对很多患者有效。

对发生恶性病变的病人来说,某些选择性受体调节剂(SARMs)是有帮助的。服用选择性受体调节剂的目的是激发睾丸激素(以及其他合成代谢类固醇)的组织生成能力,同时避免产生雄激素(二次激素增加)。多米也在研究支链氨基酸的使用方法。通过在适用于老鼠的酮类饮食中增加支链氨基酸的含量,他把携带癌细胞老鼠的存活率提高了大约50%。而且,就像他预期的那样,这些动物能够保持它们的体重。

在一次研究中,多米、塞弗里德博士和其他科学家针对患有严重转移性脑癌的老鼠尝试了结合补充酮类物质和高压氧治疗的治疗方案,结果是,他们把老鼠的平均存活时间从原来的31.2天(普通饮食组的结果)提高到了55.5天。关于高压氧治疗方案的具体操作,多米的方式是在周一、周三和周五每天进行60分钟、2.5个大气压的治疗。把增压和减压过程计算在内,每次治疗时间持续大约90分钟。

即使在最糟糕的情况下——比如病人已经插管了,生命随时可能结束,我们仍然可以尝试补充酮类物质,同时辅以静脉注射葡萄糖的治疗方案。因为人们已经证明,外源性酮类物质具有明显的抑制肿瘤生长或缩小肿瘤的作用,即使在治疗过程中病人摄入了碳水化合物。对我来说,最后这半句话尤为重要。

如果你认为酮类饮食太过烦琐,那你也可以把酮类补充品拿出来,挖一勺融入水中,然后大口喝下去就可以了。

在癌症晚期阶段要做的5件事

如果多米被诊断出患上绝症,比如晚期恶性胶质瘤(一种恶性脑瘤),那么他会做下面这5件事。

多米的一些同事反对“标准化”的治疗方案,比如化疗。根据以往的资料,多米认为这些治疗方案在有些情况下还是有道理的,特别是对于睾丸癌、白血病、淋巴癌以及Ⅰ期和Ⅱ期的乳腺癌而言。除此之外,他认为,“采用目前已知的化疗手段来治疗癌症几乎没有什么效果”。

多米选择的5件事似乎有所重叠,也就是说当一起实践它们的时候会出现增效作用,总数会大于各个部分的和,即1 + 1 + 1 + 1 + 1 = 10,而不是等于5。

酮类饮食:以此作为基本疗法。这是基础。

间歇性禁食:只在每天4小时的最佳工作时间内吃一顿饭。

每天补充2~4次酮类食物:他的目标是通过上面提到的两个方法,把自己的BHB水平从1mmol提高到2mmol,超出基准线。换句话说,如果采取阿特金斯饮食计划,一天只吃一顿饭,那么其体内BHB的水平大概会在1.5mmol,而在此基础上,他会补充酮类食物,使其增长到2.5~3.5mmol。最简单的方法是食用MCT营养粉。将各种方法结合起来,你就能“接近士兵的酮值标准”。与营养液相比,MCT营养粉可以把你的忍耐力提高2~3倍,因此你可以多食用一些营养粉。

二甲双胍:他会滴定每天的用量(刚开始比较低,然后慢慢增加)直到感觉胃肠道不适(腹泻或反流),然后再慢慢降低用量。这能让他得到自己的阈值上线。对大多数人来说,这个上限值在每天1500~3000克这个区间内。

二氯乙酸(DCA):出于一些尚未完全弄清楚的原因,在某些情况下,对正常细胞相对无害的一定剂量的二氯乙酸能够杀死癌细胞。多米一开始采用每公斤体重10毫克的剂量(他的体重是100公斤),然后逐渐增加,最终达到不超过每公斤体重50毫克的水平。在剂量到了这个水平时,你就会感受到外周神经病变[硫胺素(维生素B1)可以抑制神经病变]的症状。临床试验采用的剂量大约是每公斤体重20毫克。服用二氯乙酸对所有饮食方案似乎都是适用的,包括高碳水化合物的饮食。

我曾经向另外一位我信任的医学博士提过同样的问题:“如果你处于脑瘤晚期阶段,你会怎么做?”我没有告诉他多米的回答。下面就是这位医学博士的匿名回答。

假如我患上恶性脑瘤,我会这样做:

1.不做放射性治疗;

2.采用限制卡路里的酮类饮食,同时食用外源性BHB;

3.每天服用2~2.5克的二甲双胍;

4.服用二氯乙酸;

5.采用高压氧治疗方案;

6.定期采用适量雷帕霉素

7. 定期检查肿瘤,看一下免疫检查点抑制剂(checkpoint inhibitor,一种免疫疗法)是否有效。

但我不确定自己能否向所有人推荐这些做法。

*多米推荐的书

托马斯·塞弗里德的《癌症》(Cancer):这是多米要求自己所有的学生必须读的一本书。

特拉维斯·克里斯托弗森的《真相大白》(Tripping Over the Truth):在过去一年多的时间里,多米将此书作为礼物送给了七八个人。

弗朗西斯·柯林斯的《上帝的语言:科学家的信仰》(The Language of God)。

*多米推荐的视频

阿莱西奥·法萨诺的演讲视频:“人体的肠道和拉斯维加斯的运作方式不一样:肠道产生的废物不会留在肠道内。”

*多米希望在全美推广的一个点子

酮宠圣殿(KPS):该组织将由Epigenix基金会资助成立,致力于救助处于癌症晚期、难以治愈的狗狗们。他们的目标不是为快死去的狗狗提供临终关怀。当然,他们关心、关爱这些动物,但他们做的事并不是将狗狗从它们的主人身边带走,而是为狗狗们提供开创性的、和人类同等级别的、以代谢为基础的癌症治疗方法。

[1] 防弹咖啡指加入椰子油、黄油或奶油的黑咖啡。——编者注

长生不老有可能实现吗

长生不老不可能实现。

古人就曾经告诉我们天地万物,皆有定数,而在近代的科学家也不断的探索自然奥秘,最后发现宇宙有自己的规则,生命同样也有自己的规律,任何一切都逃不过生和死,唯一不同的仅仅的是寿命的长度罢了,人类最多也不过是百岁左右;

但是有些动物则能活几百年,甚至是几千年,有些树更是有上万年的年龄,而到了宇宙中的恒星,则有可能达到几百亿年的寿命,但不能永生。

扩展资料:

长生的第一次实践:

随着人类的进步和发展,到了秦朝时期,长生才第一次获得实践。

出于对至高无上的权力和享受不尽的荣华富贵的贪婪,秦始皇对获得长生梦寐以求。为了实现自己的不死的梦想,秦始皇果真派了徐福率领上千名童男童女,去东海为他寻求不死仙药。结果,不死仙药没有取得,徐福等人也消失得无影无踪。

后来,有个方士说能为秦始皇炼制不死丹药,秦始皇信以为真,花了大量人力物力请方士为自己炼制不死仙药,结果,秦始皇被骗,方士被杀。秦始皇追求长生的事最终以失败而告终。

受到秦始皇的影响,汉武帝也重蹈了覆辙,他派人用铜修建了高三十丈,周长为一丈七的承露盘,据说用此承露盘接收来的承露混合玉屑服用可以实现人的长生。同样的结果,汉武帝也以失败而告终。

mTORCI是什么?

mTORC1

mTOR (mammalian target of rapamycin)

是哺乳动物雷帕霉素靶蛋白.是肿瘤治疗的一个重要靶点.

mTOR在生物体上以两种复合物的形式存在,即mTORC1和mTORC2.

目前研究较多的是mTORC1复合物.

细胞生物学

细胞的基本共性:1,相似的化学组成,各细胞的基本构成元素都是C, H, O, N, P,S,等几种,这些元素所形成的氨基酸,核苷酸,脂质和糖类是构成细胞的基本构件。

                                2,脂-蛋白体系的生物膜

                                3,相同的遗传装置

                                4,一分为二的分裂方式

整个生物界最基本的类群包括3个域:原核生物界,古核生物界,真核生物界。

与真核细胞相比,原核细胞的基因组很小,仅为10^6~10^7 bp,大部分原核细胞的主要遗传物质仅为一个环装DNA。

最小最简单的细胞–支原体,支原体能寄生于细胞内繁殖,因此是细胞培养中常见又难以去除的污染源。

革兰氏阳性和阴性菌细胞壁如下图

青霉素的抑菌作用主要通过抑制肽聚糖的合成,从而抑制细胞壁的形成阳性菌因此对青霉素敏感,反之,阴性菌因肽聚糖含量极少,对青霉素不敏感。

细菌细胞质膜:选择性交换物质,细胞质膜内侧含有电子传递与氧化磷酸化的酶系,可以进行有氧呼吸,细胞质膜内侧含有一些酶,与核糖体共同执行合成向外分泌蛋白质的功能。细胞质膜还含有细胞色谱酶与合成细胞壁成分的酶。因此,细胞质膜可以完成内质网,高尔基体和线粒体所承担的大部分工作。此外,细菌细胞膜外侧有受体蛋白,参与细菌对周围环境的应答反应。

中膜体又称间体或质膜体,由细胞膜内陷形成的囊泡状,管状,包层状膜结构,每个细胞内有一个或数个中膜体,其功能尚不明确。

人们延用了真核细胞的染色体概念,也把细菌的核区DNA称为染色体,实际上它没有真正的染色体结构。

细菌细胞核外DNA,细菌细胞中,除核区DNA外,还存在可自主复制的质粒。

细菌细胞的核糖体:核糖体充满于细胞中,少部分附着在细胞膜内侧,合成运输到胞外的蛋白。

细菌细胞内生孢子:很多革兰氏阳性菌处于不利环境或耗尽营养时,容易形成内生孢子,又称芽孢,是对不良环境有抵抗力的休眠体。

细菌细胞的增殖及其调控:DnaA蛋白是复制起点(OriC)的结合蛋白,大约10个DnaA蛋白携带ATP结合于OriC, ATP 水解促使此处富含AT碱基对的区域解链,开启DNA复制。

古细菌又称古核生物,常发现于极端特殊环境。

一,生物膜系统

二,遗传信息传递与表达调控

核小体盘绕与折叠成紧密程度不同的常染色质与异染色质,细胞分裂阶段又进一步包装成染色体。核仁主要是转录rRNA与核糖体亚单位装配的场所。

三,细胞骨架系统

细胞骨架系统是由一系列特异的结构蛋白装配而成的网架系统,对细胞形态与内部结构的合理排布起支架作用。细胞骨架可分为胞质骨架与核骨架。胞质骨架主要由微丝,微管与中等纤维等构成。

核骨架包括核纤层( nuclear lamina)与核基质( nuclear matrix)。核纤层的成分是核纤层蛋白,核基质的成分比较复杂。它们与基因表达,染色质构建与排布有关。

细胞的大小及其影响因素:

细胞的尺寸取决于核糖体的活性,因为蛋白质的量由核糖体来决定。

从果蝇到哺乳动物的各种生物,都有一套几乎完全相同的信号网络来调控细胞的大小。哺乳动物中这一网络的中心叫mTOR              ( mammalian target of rapamycin)的蛋白激酶,因其能被雷帕霉素( rapamycin)抑制而得名,果蝇等生物中也存在同源蛋白质TOR。在小鼠或果蝇中,该蛋白质的失活会导致细胞体积变小。

细胞外部氨基酸,葡萄糖等营养物质,以及胰岛素等生长因子—活化—mTOR(或TOR)

活化的mTOR有两个功能:活化核糖体蛋白S6( rpS6)的激酶( S6K),导致rpS6磷酸化,从而可能加强核糖体的翻译效率,因而使细胞增大。活化的mTOR将翻译抑制因子    4E-BP 磷酸化,解除其对翻译起始因子4E的抑制。增强蛋白质的翻译,促使蛋白质积累。

细胞大小的决定是复杂的,还受到其他多种因素的影响。如DNA含量越大,核糖体越多,因而翻译的蛋白质越多,细胞就越大。

原核细胞与真核细胞的比较:

植物细胞与动物细胞的比较:

植物细胞特有结构:细胞壁,液泡,叶绿体。

非细胞生物——病毒:

病毒很小

遗传载体多样性

彻底的寄生性

病毒以复制和装配的方式进行增殖

病毒在细胞内繁殖:

病毒识别和入侵细胞,病毒表面蛋白质与细胞表面特异受体相互作用,病毒与细胞发生特异性的吸附。动物病毒进入细胞的方式有两种:一是细胞以主动胞饮的方式使病毒进入,二是某些有囊膜的病毒,通过其囊膜与细胞质膜融合呃呃呃方式进入细胞,如HIV,或通过胞饮进入细胞,然后与胞饮囊泡的膜融合进入细胞质中。噬菌体侵染细菌时仅将其核酸注入细胞。植物病毒难以穿越坚韧的细胞壁,常常借住于昆虫进食过程侵染植物细胞。

细胞生物学研究方法

研究特异DNA,RNA片段或蛋白质所常用的Southern杂交,Northern杂交和蛋白免疫印迹等。

光学显微镜:

普通复式光学显微镜,相差显微镜和微分干涉显微镜,荧光显微镜,激光扫描共焦显微镜

电子显微镜:

电镜制样技术:超薄切片技术,负染色技术,冷冻蚀刻技术,电镜三维重构与低温电镜技术。

扫描隧道显微镜

细胞及其组分的分析方法:

超离心技术分离细胞组分:密度剃度离心是将要分离的细胞组分小心地铺放在含有密度逐渐增加的,高溶解性的惰性物质(如蔗糖)形成的密度梯度溶液表面,通过重力或离心力的作用使样品中不同组分以不同的沉降率沉降。各组分的沉降率与它们的大小形状有关,通常以沉降系数表示。

速度沉降主要用于分离密度相近而大小不一的细胞组分。

等密度沉降用于分离不同密度的细胞组分。

细胞成分的细胞化学显示方法:                            为了测定蛋白质,核酸,多糖和脂质等细胞组分通常利用一些显色剂与所检测物质中一些特殊集团特异性结合的特征。

福尔根反应可以特异显示呈紫红色的DNA的分布。其原理是:酸水解可以去除RNA,仅保留DNA,并去除DNA上嘌呤脱氧核糖核苷键的嘌呤。使脱氧核糖的醛基暴露。所暴露的自由醛基与希夫试剂反应呈紫红色。

PAS反应则利用过碘酸氧化作用生成醛基,醛基与碱性品红反应产生紫红色化合物,用于确定多糖的存在。

四氧化锇与不饱和脂肪酸反应呈黑色,用以证明脂滴的存在。苏丹Ⅲ(深红色)染色则通过扩散进入脂滴中,使脂滴着色。

蛋白质检测方法:米伦反应,氮汞试剂与组织中的蛋白质侧链上的酪氨酸残基反应,形成红色沉淀。重氮反应中,氢氧化重氮与酪氨酸,色氨酸和组氨酸起反应形成有色复合物。蛋白质中的-SH基可用形成硫醇盐共价键的试剂进行检测。

由于大多数固定剂对酶都有失活或钝化作用,所以,在进行细胞中某种酶的定性研究时,样品制备常采用冰冻切片,或以冷丙酮,甲醛进行短时间固定,以尽量保持酶的活性。

特异蛋白抗原的定位与定性:

免疫荧光与免疫电镜是最常见的研究细胞内蛋白质分子定位的重要技术。对蛋白质组分进行体外分析定性通常采用免疫印迹,放射免疫沉淀和蛋白质芯片,质谱分析等技术。

1,免疫荧光技术就是将免疫学方法(抗原-抗体特异结合)与荧光标记技术相结合用于研究特异蛋白抗原在细胞内分布的方法。包括直接和间接免疫荧光技术两种。

2,免疫电镜技术:

免疫电镜技术可分为免疫铁蛋白技术,免疫酶标技术与免疫胶体金技术,其主要区别是与抗体结合的标志物不同。

细胞内特异核酸的定位与定性:

细胞内特异核酸( DNA或RNA)的定性与定位的研究,通常采用原位杂交技术。用标记的核酸探针通过分子杂交确定特异核苷酸序列在染色体上或在细胞中位置的方法称为原位杂交。

定量细胞化学分析与细胞分选技术:

流式细胞术可定量地测定某一细胞中的DNA,RNA或某一特异的标记蛋白的含量,以及细胞群体中上述成分含量不同的细胞的数量,它还可将某一特异染色的细胞从数以万计的细胞群体中分离出来,以及将DNA含量不同的中期染色体分离出来,甚至可用于细胞的分选。

细胞培养与细胞工程:

动物细胞培养,原代培养细胞一般传至10代左右就传不下去了,细胞生长出现停滞,大部分细胞衰老死亡。极少数细胞度过危机,又可传代40~50代次,传至50代以后又出现危机。

植物细胞培养:单倍体细胞培养,用花药在人工培养基上进行培养。可以从小孢子(雄性生殖细胞)直接发育成胚状体,然后长成单倍体植株。或者通过愈伤组织诱导分化。

原生质体培养,一般用植物的体细胞,先用纤维素酶处理去掉细胞壁,去壁的细胞称为原生质体。原生质体可以在无菌培养基中生长分裂。

细胞融合与单克隆抗体技术:

两个或多个细胞融合为一个双核或者多核细胞的现象称为细胞融合。介导动物细胞融合常用的促融剂有灭活的病毒或化学物质(如聚乙二醇,PEG);植物细胞融合时,要先用纤维素去掉细胞壁,然后才便于原生质体融合。20世纪80年代又挡发明了电融合技术(electronfusion method)。将悬浮细胞在低压交流电场中聚集成串珠状细胞群,或对相互接触的单层培养细胞,再施加高压电脉冲处理使其融合。

基因型相同的细胞融合称为同核体,基因型不同的融合后称为异核体。

B淋巴细胞杂交瘤技术用于制备单克隆抗体(monoclonal antibody)

制备过程:将小鼠骨髓瘤细胞与经绵阳红细胞免疫过的小鼠脾细胞( B淋巴细胞)在聚乙二醇或灭活的病毒介导下发生融合。由于骨髓瘤细胞缺乏TK或HGPRT,在含氨基蝶呤的培养液内不能成活。只有融合细胞才能在HAT(次黄嘌呤,氨基蝶呤和胸腺嘧啶核苷)的培养液内通过旁路合成核酸而得以生存。通过HAT选择培养和细胞克隆,可以获得大量分泌单克隆抗体的杂交瘤细胞株。

为了探明核质相互作用的机制,科学家们创建了细胞拆合技术。所谓细胞拆合技术就是把细胞核与细胞质分离开来,然后把不同来源的胞质体(cytoplast)和核体( karyoplast)相互组合,形成核质杂交细胞。

细胞拆合可以分为物理法和化学法两种类型。物理法就是用机械方法或短波光把细胞核去掉或使之失活,然后用微吸管吸取其他细胞的核,注入去核的细胞质中,组成新的杂交细胞。这种核移植必须用显微操纵仪进行操作。化学法是用细胞松弛B (cytochalasin B)处理细胞,细胞出现排核现象,再结合离心技术,将细胞拆分为核体和胞质体两部分。显微操作技术是在显微镜下,用显微操作装置对细胞进行解剖和向核内注入基因。

荧光漂白恢复技术(fluorescence photobleaching recovery, FPR)技术是使用亲脂性或亲水性的荧光分子,如荧光素,绿色荧光蛋白等与蛋白或脂质藕联,用于检测所标记分子在活体细胞表面或细胞内部的运动及其迁移速率。FPR技术的原理是:利用高能激光束照射细胞的某一特定区域,使该区域内标记的荧光分子发生不可逆的淬灭,这一区域称光漂白( photobleaching)区。随后,由于细胞中脂质分子或蛋白质分子的运动,周围非漂白区的荧光强度逐渐恢复到原有水平。这一过程称为荧光恢复。荧光恢复的速度在很大程度上反映荧光标记蛋白或脂质在细胞中运动速率。

单分子技术与细胞生命活动的研究:

与生命科学相关的单分子技术是在细胞内实时观测单一生物分子运动规律的技术。

酵母双杂交技术:

酵母双杂交技术( yeast two-hybrid system)是一种利用单细胞真核生物酵母在体内分析蛋白质-蛋白质相互作用的系统。细胞基因转录起始需要转录激活因子的参与,转录激活因子一般由两个或两个以上相互独立的结构域构成,即DNA结合域( DNA binding domain, DB)和转录激活域( activation domain, AD)。前者可以识别DNA上特异转录调控序列并与之结合;后者可与其他成分作用形成转录复合体,从而启动它所调节基因的转录。如果要证明蛋白A是否与蛋白B在细胞内相互作用,则可分别制备DB与蛋白A的融合蛋白(又称”诱饵”,bait),以及AD与蛋白B的融合蛋白(又称猎物,prey)。如果蛋白A与蛋白B在细胞内相互结合,则可形成与转录激活因子类似的具有DB和AD结构域的复合物,从而启动报告基因的表达。反之,则报告基因不表达。

荧光共振能量转移技术:

荧光共振能量转移(fluorescence resonance energy transfer, FRET)技术是用来检测活细胞内两种蛋白质分子是否直接相互作用的重要手段。其基本原理是:在一定波长的激发光照射下,只有携带发光集团A的供体分子可被激发出波长为A的荧光,而同一激发光不能激发携带发光集团B的受体分子发出波长为B的荧光。然而,当供体所发出的荧光光谱A与受体上的发光集团的吸收光谱相互重叠,并且两个发光集团之间距离小到一定程度时,就会发生不同程度的能量转移,即受体分子的发光集团吸收了供体所发出的荧光,结果受体分子放出了波长为B的荧光,这种现象称为FRET现象。如下图:

如果两个蛋白质分子的距离在10nm之内,就可能发生FRET现象,由此认为这两个蛋白质存在着直接的相互作用。

放射自显影技术:

利用放射性同位素的电离射线对乳胶(含AgBr或AgCl)的感光作用,对细胞内生物大分子进行定性,定位与半定量研究的一种细胞化学技术。对细胞或生物体内生物大分子进行动态研究和追踪(pulse-chase)是这一技术独具的特征。放射自显影技术包括两个主要步骤:即同位素标记的生物大分子前体的掺入和细胞内同位素所在位置的显示。

生物信息学( bioinformatics)

细胞生物学常用模式生物:大肠杆菌,酵母,线虫,果蝇,斑马鱼,小鼠,拟南芥

突变体制备:DNA和RNA两个水平制备,从RNA水平主要是RNA干扰技术。RNAi技术是指利用一段特异的双链RNA或单链反义RNA通过注射,转染或转基因的方法导入到细胞或模式生物体中,这样的RNA可以启动一套信号通路来最终降解与这段RNA对应的,通常是包含这段序列的mRNA,使该mRNA无法翻译成相关的蛋白质。

基因敲除(knock out)是在DNA水平制备突变体的一种方法。通常DNA水平突变体的制备方法有三种(以果蝇为例):化学诱变法(给果蝇喂食化学诱变剂,造成随机的点突变或者DNA片段丢失),P因子介导的突变(利用转座子的转座特性及转座子的移动过程中可以带走部分基因组DNA序列的特性)和基于同源重组的定点突变。

蛋白质组学技术:

1,双向凝胶电泳

双相凝胶电泳的第一相是等电聚焦( IEF)电泳,采用pH梯度,根据蛋白质等电点不同进行分离。第二相是SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳( SDS-PAGE),根据蛋白质相对分子质量大小进行分离。

2,色谱技术

3,质谱

4,蛋白质芯片

5,生物信息学

细胞质膜(plasma membrane)曾称细胞膜( cell membrane)。真核细胞,细胞内的膜系统与细胞质膜统称为生物膜

流动镶嵌模型主要强调:1,膜的流动性 2,膜蛋白分布的不对称性,有的分布于膜表面 ,有的嵌入或横跨脂双分子层。

近些年提出的脂筏模型 ( lipid raft model)是对膜流动性的新的理解。该模型认为甘油磷脂为主体的生物膜上,胆固醇,鞘磷脂等富集区域形成相对有序的脂相,如同漂浮在脂双层上的”脂筏”一样载着执行某些特定生物学功能的各种膜蛋白。脂筏最初可能是在高尔基体上形成,最终转移到细胞质膜上。有些脂筏可以在不同程度上与膜下细胞骨架蛋白交联。据推测,一个直径100nm的脂筏可载有600个蛋白质分子

目前对生物膜结构的认识可归纳如下:

1,具有极性头部和非极性尾部的磷脂分子在水相中具有自发形成封闭的膜系统的性质,磷脂分子以疏水性尾部相对,极性头部朝水相形成脂双分子层,每层磷脂分子称为一层小叶( leaflet)。

2,蛋白质分子以不同的方式镶嵌在脂双层分子中或结合在其表面,蛋白质的类型,蛋白质分布的不对称性及其与脂分子的协同作用赋予生物膜各自的特性与功能。

3,生物膜可看成是蛋白质在双层脂分子中的二维溶液。然而膜蛋白与膜脂之间,膜蛋白与膜蛋白之间及其与膜两侧其他生物大分子的复杂的相互作用,在不同程度上限制了膜蛋白和膜脂的流动性。同时也形成了赖以完成多种膜功能的脂筏,纤毛和微绒毛等结构。

4,在细胞生长和分裂等整个生命活动中,生物膜在三维空间上可出现弯曲,折叠,延伸等改变,处于不断地动态变化中。从而保证了诸如细胞运动,细胞增殖等代谢活动的进行。

膜脂:主要包括甘油磷脂(glycerophosphatide),鞘脂(sphingolipid)和固醇( sterol)三种基本类型。生物膜上还有少量的糖脂( glycolipid),鉴于绝大多数的糖脂都属于鞘氨醇的衍生物,因此,目前人们多将糖脂归于鞘脂质。

1,甘油磷脂

甘油磷脂构成了脂膜的基本成分,占整个脂膜的50%以上。甘油磷脂为3-磷酸甘油的衍生物,包括磷脂酰胆碱(卵磷脂,phosphatidylserine , PS),磷脂酰乙醇胺(phosphatidylethanolamine, PE)和磷脂酰肌醇( phosphatidylinositol, PI)等,主要在内质网上合成。组成生物膜的甘油磷脂分子主要特征是:1,具有一个与磷酸基团相结合的极性头和两个非极性的尾(脂肪酸链),但存在于线粒体内膜和某些细菌脂膜上的心磷脂除外,它具有4个非极性的尾部。2,脂肪酸碳链为偶数,多数碳链由16或18个碳原子组成。3,除饱和脂肪酸外,常常还含有1~2个双键的不饱和脂肪酸。

2,鞘脂

3,固醇

胆固醇及其类似物统称为固醇,它是一类含有4个闭环的碳氢化合物,其亲水的头部为一个羟基,是一种分子刚性很强的两性化合物。

膜蛋白:

根据膜蛋白分离的难易程度及其与脂分子的结合方式,膜蛋白可分为3种基本类型:外在膜蛋白(extrinsic membrane protein)或称外周膜蛋白(peripheral membrane protein),内在膜蛋白或称整合膜蛋白(intergral membrane protein),脂锚定膜蛋白( lipid anchored protein)。

外在膜蛋白为水溶性蛋白质,靠离子键或其他较弱的键与膜表面的膜蛋白分子或膜脂分子结合,因此只要改变溶液的离子强度甚至提高温度就可以从膜上分离下来,但膜结构并不被破坏。磷脂酶就是其中一例。它也是蛇毒的活性成分。

脂锚定膜蛋白是通过与之共价相连的脂分子(脂肪酸或糖脂)插入膜的脂双分子中,而锚定在细胞质膜上,其水溶性的蛋白质部分位于脂双层外。

内在膜蛋白与膜结合比较紧密,只有用去垢剂处理使膜崩解后才可分离出来。内在膜蛋白占整个膜蛋白的70%~80%,据估计人类基因中,1/4~1/3基因编码的蛋白质为内在膜蛋白。

内在膜蛋白与膜脂结合的方式:

目前所了解的内在膜蛋白均为跨膜蛋白,跨膜蛋白在结构上可分为:胞质外结构域,跨膜结构域和胞质内结构域等3个组成部分。它与膜结合的主要方式有:

1,膜蛋白的跨膜结构域与脂双层分子的疏水核心相互作用,这是内在膜蛋白与膜脂结合的最主要和最基本的结合方式。

2,跨膜结构域两端携带正电荷的氨基酸残基,如精氨酸,赖氨酸等与磷脂分子带负电的极性头部形成离子键,或带负电的氨基酸残基通过Ca2+,Mg2+等阳离子与带负电的磷脂极性头部相互作用。

3,某些膜蛋白通过自身在胞质一侧的半胱氨酸残基共价结合到脂肪酸分子上,后者插入脂双层中进一步加强膜蛋白与脂双层的结合力。

去垢剂( detergent)是一端亲水,一段疏水的两性小分子,是分离与研究膜蛋白的常用试剂。去垢剂可以插入膜脂,与膜脂或膜蛋白的跨膜结构域等疏水部位结合,形成可溶性的颗粒。去垢剂分为离子型去垢剂和非离子型去垢剂两种类型。常用的离子型去垢剂如十二烷基硫酸钠( SDS)具有带电荷的基团,其分子式如下:

SDS可使细胞膜崩解,与膜蛋白疏水部分结合并使其与膜分离,高浓度的SDS还可以破坏蛋白质中的离子键和氢键等非共价键,甚至改变蛋白质亲水部分的构象。这一特性常用于蛋白质成分分析的SDS凝胶电泳。由于SDS对蛋白质的作用较为剧烈,可引起蛋白质变性,因此在纯化膜蛋白时,特别是为获得有生物活性膜蛋白时,常常采用不带电荷的非离子去垢剂。

常用的非离子去垢剂Triton X-100分子式如下:

非离子去垢剂也可使细胞膜崩解,但对蛋白质的作用比较温和,它不仅用于膜蛋白的分离纯化,也用于除去细胞的膜系统,以便对细胞骨架蛋白和其他蛋白质进行研究。

膜脂的流动性主要指脂分子的侧向运动,它在很大程度上是由脂分子本身的性质决定的,一般来说,脂肪酸链越短,不饱和程度越高,膜脂的流动性越大(猜想植物油和动物油,手动滑稽)

膜蛋白的流动性

膜脂和膜蛋白运动速率的检测

荧光漂白恢复技术( FPR)是研究膜蛋白或膜脂流动性的基本实验技术之一。

膜脂和膜蛋白在生物膜上呈不对称分布,糖蛋白和糖脂的糖基部分均位于细胞质膜的外侧。

为了便于研究个了解细胞质膜以及其他生物膜的不对称性,人们将细胞质的各个膜面命名如下:与细胞外环境接触的膜面称质膜的细胞外表面(extrocytoplasmic surface, ES),这一层脂分子和膜蛋白称细胞膜的外小叶( out leaf),与细胞质基质接触的膜面称质膜的原生质表面(protoplasmic surface, PS)。

膜蛋白的不对称性

细胞质膜相关的膜骨架

细胞质膜特别是膜蛋白常常与膜下结构(主要是细胞骨架系统)相互联系,协同作用,并形成细胞表面的某些特化结构以完成特定的功能。这些特化结构包括膜骨架( membrane associated cytoskeleton),鞭毛和纤毛,微绒毛及细胞的变形足等,分别与细胞形态的维持,细胞运动,细胞的物质交换和信息传递等功能有关。

膜骨架:膜骨架是指细胞质膜下与膜蛋白相连的由纤维蛋白组成的网架结构,它从力学上参与维持细胞质膜的形状并协助质膜完成多种生理功能。

红细胞质膜蛋白及膜骨架

SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳分析血影的蛋白质成分显示:红细胞膜蛋白主要包括血影蛋白或称血膜肽(spectrin),锚蛋白( ankyrin),带3蛋白,带4.1蛋白,带4.2蛋白和肌动蛋白( actin),此外还有一些血型糖蛋白(glycoprotein)。

膜骨架蛋白主要成分包括血影蛋白,肌动蛋白,锚蛋白和带4.1蛋白等。

细胞质膜的基本功能

1,为细胞的生命活动提供相对稳定的内环境

2,选择性的物质运输

3,提供细胞识别位点,并完成细胞内外信息跨膜传导

4,为多种酶提供结合位点,使酶促反应高效而有序地进行

5,介导细胞与细胞,细胞与胞外基质之间的连接

6,质膜参与形成具有不同功能的细胞表面特化结构

7,膜蛋白的异常与某些遗传病,恶性肿瘤,自身免疫病甚至神经退行性疾病相关,很多膜蛋白可作为疾病治疗的药物靶标。

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