分子病理學(xué)緒論

1、分子病理學(xué)緒論分子病理學(xué)緒論P(yáng)athologyWhat are the specific changes in function and structure that characterize each disease? Level A. Naked eye level: gross changes in diseased organs.- Organ pathologyLevel B. Light microscopic level: in histological and cytological level. - Cellular pathology Level C. Electron-m

2、icroscopic(EM) level: in the ultrastructure (cellular organelles).- Ultrastructural pathologyLevel D. Molecular level: inspect aberrant in DNA, RNA, and protein.- Molecular Pathology Level E. Computer network - Information on pathology PathologyWhat are the specific病理學(xué)的發(fā)展歷程器官病理學(xué) 1761年 意大利Padua大學(xué)的Mar

3、gani醫(yī)生通過大量尸檢，詳細(xì)記錄肉眼變化，提出器官病理學(xué)概念。病理學(xué)的發(fā)展歷程器官病理學(xué)細(xì)胞病理學(xué) 19世紀(jì)中葉，應(yīng)用光學(xué)顯微鏡研究正常和病變細(xì)胞的形態(tài)變化，德國病理學(xué)家Virchow創(chuàng)立了細(xì)胞病理學(xué)，其巨著在1858年出版，至今仍產(chǎn)生影響。病理學(xué)的發(fā)展歷程細(xì)胞病理學(xué)病理學(xué)的發(fā)展歷程超微病理學(xué) 用電子顯微鏡觀察病變細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)變化。病理學(xué)的發(fā)展歷程超微病理學(xué)病理學(xué)的發(fā)展歷程分子病理學(xué)(molecular pathology) 是在蛋白質(zhì)和核酸水平，應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)研究疾病發(fā)生發(fā)展過程中的一個病理學(xué)分支學(xué)科。病理學(xué)的發(fā)展歷程分子病理學(xué)(molecular pathology)病理學(xué)的通常人

4、們將所有的生物分子分為兩類:1. 水、無機(jī)鹽、碳水化合物和寡核苷酸等的小分子，分子量一般小于500D; 2. 生物大分子，體內(nèi)最重要的生物大分子即蛋白質(zhì)和核酸，它們是生命體結(jié)構(gòu)和功能的核心物質(zhì)。 通常人們將所有的生物分子分為兩類: 分子生物學(xué)的核心內(nèi)容： 是通過對蛋白質(zhì)和核酸等生物大分子的結(jié)構(gòu)、功能及其相互作用等規(guī)律的研究來闡明生命的分子基礎(chǔ)，從而探索生命和疾病乃至生與死的奧秘。分子生物學(xué)的核心內(nèi)容：病理學(xué)與分子病理學(xué)的任務(wù)分子病理學(xué)任務(wù) 在研究生命現(xiàn)象的分子基礎(chǔ)上，探索疾病狀態(tài)及其愈復(fù)過程中出現(xiàn)的細(xì)胞生物學(xué)與分子生物學(xué)現(xiàn)象。解釋以前不能解釋的病理現(xiàn)象。病理學(xué)與分子病理學(xué)的任務(wù)分子病理學(xué)任務(wù)病

5、理學(xué)與分子病理學(xué)的任務(wù)病理學(xué)任務(wù) （1）研究疾病的原因（病因?qū)W） （2）探索疾病的發(fā)生機(jī)制 （3）描述疾病發(fā)生發(fā)展過程中可見的形態(tài)學(xué)研究 （4）揭示各種疾病所引起的功能異常病理學(xué)與分子病理學(xué)的任務(wù)病理學(xué)任務(wù)瘋牛病 克羅伊茨費(fèi)爾德雅各布氏癥（簡稱克雅氏癥） 即牛腦海綿狀病，1986年11月將該病定名為BSE，首次在英國報刊上報道。 隨后由于英國BSE感染牛或肉骨粉的出口，將該病傳給其他國家。至2001年1月，已有英國、愛爾蘭、葡萄牙、瑞士、法國、比利時、丹麥、德國、盧森堡、荷蘭、西班牙、列支敦士登、意大利、加拿大、日本等15個國家發(fā)生過BSE。阿曼、?？颂m群島等國家僅在進(jìn)口牛中發(fā)生過BSE。曾認(rèn)

6、為是由慢性病毒感染所致的傳染性疾病。典型臨床癥狀為出現(xiàn)癡呆或神經(jīng)錯亂，視覺模糊，平衡障礙，肌肉收縮等。病人最終因精神錯亂而死亡。 瘋牛病 克羅伊茨費(fèi)爾德雅各布氏癥（簡稱克雅氏癥） 朊病毒（Piron）的發(fā)現(xiàn) 最早是由美國加州大學(xué)Prusiner等提出的，在此之前，它曾經(jīng)有許多不同的名稱，如非尋常病毒、慢病毒、傳染性大腦樣變等，多年來的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，它是一組至今不能查到任何核酸，對各種理化作用具有很強(qiáng)抵抗力，傳染性極強(qiáng)，分子量在2.7萬3萬的蛋白質(zhì)顆粒，它是能在人和動物中引起可傳染性腦病(TSE)的一個特殊的病因。認(rèn)為瘋牛病是神經(jīng)元膜上正常胞質(zhì)的朊蛋白發(fā)生異常而導(dǎo)致的一種播散性海綿狀腦病。

7、朊病毒（Piron）的發(fā)現(xiàn) 最早是由美國加州大學(xué)Prusin分子病理學(xué)發(fā)展趨勢病因?qū)W研究中的分子問題 在基因水平上探討疾病原因。單基因遺傳?。杭词沟膯位蜻z傳病也不僅僅存在單一基因的損傷。 家族性高膽固醇血癥涉及LDL-R、LDL、APOE、APOA、APOB等多種基因。多基因多因素疾?。禾悄虿　⒕穹至寻Y、哮喘病、風(fēng)濕病、惡性腫瘤、關(guān)節(jié)炎、腦血管病、高血壓、冠心病等。分子病理學(xué)發(fā)展趨勢病因?qū)W研究中的分子問題 分子病理學(xué)發(fā)展趨勢發(fā)病機(jī)制研究中的分子問題 阿爾茨海默?。ˋlzheimers disease,AD)的基因定位已獲成功，為揭示遺傳性AD發(fā)病機(jī)制及治療奠定了基礎(chǔ)。遺傳性高血壓腎素血管緊

8、張素系統(tǒng)（RAS）肝癌發(fā)現(xiàn)肝癌細(xì)胞整合有HBV-DNA（乙肝病毒DNA），乙肝與肝癌關(guān)系密切遺傳性腎臟疾病（Alport）X染色體上COL4A5基因突變所致分子病理學(xué)發(fā)展趨勢發(fā)病機(jī)制研究中的分子問題分子病理學(xué)發(fā)展趨勢病理學(xué)診斷中的分子問題 通過基因突變的檢測、基因連續(xù)分析、mRNA 的檢測、核酸分子雜交及PCR等技術(shù)，對遺傳性疾病、傳染性疾病、病毒性疾病、細(xì)菌性疾病、寄生蟲疾病和腫瘤進(jìn)行檢測診斷。分子病理學(xué)發(fā)展趨勢病理學(xué)診斷中的分子問題分子病理學(xué)發(fā)展趨勢疾病治療及治療后反應(yīng)的分子問題（1）基因治療 基因修飾轉(zhuǎn)移到某個細(xì)胞 達(dá)到治療的目的（2）預(yù)測藥物治療效果 人體內(nèi)有6000余種基因與藥物的吸

9、收、代謝、排泄和作用有關(guān)，檢測其中某些基因在用藥以后的變化，可以判定病人對治療的反應(yīng)以指導(dǎo)正確用藥，實(shí)現(xiàn)個體化治療。 分子病理學(xué)發(fā)展趨勢疾病治療及治療后反應(yīng)的分子問題第二節(jié) 細(xì)胞核、遺傳物質(zhì)分子病理學(xué) 一、細(xì)胞核與遺傳物質(zhì) （一）細(xì)胞核有核膜包圍的細(xì)胞核是真核細(xì)胞區(qū)別于原核細(xì)胞的最主要特征，在光鏡下細(xì)胞核中可見核仁結(jié)構(gòu)。由真核細(xì)胞組成的生物稱為真核生物，包括單細(xì)胞生物（如酵母）、原生生物、動植物及人類等。 第二節(jié) 細(xì)胞核、遺傳物質(zhì)分子病理學(xué) 一、細(xì)胞核與遺傳物質(zhì) （二）細(xì)胞核與遺傳信息儲存結(jié)構(gòu) 真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在結(jié)構(gòu)上存在很大差異。真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在基因組（genome）組成上的差異主要有

10、三個方面：1.真核細(xì)胞含有更多的DNA，DNA是遺傳信息的攜帶者，所以，真核細(xì)胞比原核細(xì)胞蘊(yùn)藏著更多的遺傳信息。此外，真核細(xì)胞的DNA不成環(huán)狀，而呈線狀并被包裝成高度凝集的染色質(zhì)結(jié)構(gòu)；2.真核細(xì)胞的細(xì)胞器也含DNA，在線粒體中含有少量的DNA,可編碼線粒體tRNA、rRNA和組成線粒體的少數(shù)蛋白；（二）細(xì)胞核與遺傳信息儲存結(jié)構(gòu)3.原核細(xì)胞的mRNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)翻譯同時進(jìn)行，即邊轉(zhuǎn)錄邊翻譯，無需對mRNA進(jìn)行加工。但真核細(xì)胞的mRNA在合成之后，必須在細(xì)胞核內(nèi)經(jīng)過剪接加工，然后運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞漿中翻譯成蛋白，即DNA在細(xì)胞核中，儲存遺傳信息的DNA是以與蛋白質(zhì)結(jié)合形式存在，并被包裝成為高度有序的染色質(zhì)

11、結(jié)構(gòu)。真核細(xì)胞轉(zhuǎn)錄與翻譯分開進(jìn)行。3.原核細(xì)胞的mRNA轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)翻譯同時進(jìn)行，即邊轉(zhuǎn)錄邊翻(引自WWW.DXY.cn)(引自WWW.DXY.cn)(引自WWW.DXY.cn)(引自WWW.DXY.cn)二、細(xì)胞核與疾病 （一）基因病人類疾病的發(fā)生發(fā)展直接和間接地與基因密切相關(guān)。因此，可以認(rèn)為人類的疾病都是基因病。正因?yàn)槿绱?，人們一直不遺余力地尋找某基因和某疾病的對應(yīng)關(guān)系。 （二）分子病二、細(xì)胞核與疾病 （一）基因病基因病可分為三大類：1.單基因病：由單個基因缺陷引發(fā)。常遵循經(jīng)典孟德爾遺傳定律：一些表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳，如短指、馬凡氏征、眼瞼下垂征等。有些表現(xiàn)為常染色體隱性遺傳，如白化病、

12、先天聾啞等。還有一些致病基因位于性染色體上，呈現(xiàn)性連鎖遺傳，如紅綠色盲。 基因病可分為三大類：短指癥 短指癥（Brachydactyly）又名短趾癥，是一種常染色體顯性遺傳病。實(shí)際上“短指癥”并不真的指手指、腳趾而是指跖骨短小甚至消失，所以此病全名為先天性第四蹠骨短小癥。A-1型短指癥發(fā)病與于2號染色體長臂上的IHH基因有關(guān)，一般以第四跖骨短小者居多，也偶有發(fā)第一跖骨短小癥等?；疾≌咭哉Ｈ俗藙葑呗罚谒孽殴莿t容易受累。 短指癥 短指癥（Brachydactyly）又名短趾癥，是一馬凡氏征Dietz等（1991）通過家族的連鎖分析，將本病基因定位于15q15q21.3。在人體很多組織如心內(nèi)膜、

13、心瓣膜、大血管、骨骼等處，均有硫酸軟骨素A或C等黏多糖堆積，從而影響了彈力纖維和其他結(jié)締組織纖維的結(jié)構(gòu)和功能，使相應(yīng)的器官發(fā)育不良及出現(xiàn)功能異常。病人尿中羥脯氨酸排泄量增高，血中黏蛋白和黏多糖也增高。（1）身材瘦高，四肢細(xì)長，尤其是前臂和大腿 （2）蜘蛛指/趾樣改變 （3）頭顱骨病變頭長、面窄、凸腭；頭顱指數(shù)75.9；雙眼距過寬或過窄、下頜長；齒列不齊、缺智齒等；雙耳前伸或下垂，耳輪菲薄，形似老人。 （4）胸、脊椎畸形改變 馬凡氏征Dietz等（1991）通過家族的連鎖分析，將本病基分子病理學(xué)緒論白化病 白化病是由于酪氨酸酶缺乏或功能減退引起的一種皮膚及附屬器官黑色素缺乏或合成障礙所導(dǎo)致的遺傳

14、性白斑病。患者視網(wǎng)膜無色素，虹膜和瞳孔呈現(xiàn)淡粉色，怕光。白化病屬于家族遺傳性疾病，為常染色體隱性遺傳，常發(fā)生于近親結(jié)婚的人群中。眼白化病為X連鎖隱性遺傳，是由母親所攜帶的白化病基因傳給兒子時才患病，傳給女兒一般不患病。白化病 白化病是由于酪氨酸酶缺乏或功能減退引起的一2多基因?。荷婕岸鄠€基因缺損。缺損基因之間可有相互作用，也可能有主次之分，也可能受環(huán)境的影響,并常出現(xiàn)家族傾向。 屬于復(fù)雜遺傳?。╟omplex genetic disease） 如糖尿病、心血管疾病、各種腫瘤等。 與簡單的單基因疾病相比,復(fù)雜性狀疾病的形成,是許多微效基因的加和作用。在這些不同基因構(gòu)成的遺傳背景中,可能存在主要易

15、感性基因(majorgene)。 除此之外,基因是否發(fā)揮作用和基因作用的最終結(jié)果(表型),還要受環(huán)境因素的制約。 2多基因?。荷婕岸鄠€基因缺損。缺損基因之間可有相互作用，也因此,如果要闡明這類疾病的發(fā)病機(jī)制,需要解決兩個問題: （1）定位克隆疾病易感性基因（2）尋找影響這些基因表達(dá)的表觀遺傳修飾因子如DNA甲基化等和環(huán)境因素絕大多數(shù)疾病的發(fā)生是眾多微效的、低外顯率的易感基因相互作用以及它們與環(huán)境因素相互作用的綜合結(jié)果。鑒定疾病易感基因，目前有關(guān)的主要理論為：每種疾病都存在相對應(yīng)的一組變異等位基因（包括多態(tài)性），而且這些基因變異在人類祖先或某些人群祖先就發(fā)生了。因此，采用高通量技術(shù)，結(jié)合遺傳分析

16、方法，有可能從疾病患者基因組中一個個地找出相應(yīng)的變異等位基因。 因此,如果要闡明這類疾病的發(fā)病機(jī)制,需要解決兩個問題: 疾病相關(guān)基因定位和克隆的常用方法定位克隆候選基因關(guān)聯(lián)分析。 以序列標(biāo)記（突變、微衛(wèi)星、SNP等）為篩查標(biāo)記，根據(jù)疾病患者組與匹配對照組出現(xiàn)頻率的顯著性差異，從候選基因中篩出易感基因。這是目前最常用的方法。疾病相關(guān)基因定位和克隆的常用方法 疾病相關(guān)基因定位和克隆的常用方法： 單倍型（haplotype）關(guān)聯(lián)分析 據(jù)新近單倍型作圖（haplotype mapping）結(jié)果表明，人類基因組中含有12萬個單倍型域（haplotype block），每個域平均長度為25kb,加起來正好

17、覆蓋整個基因組，而每個域最多橫跨1個目標(biāo)基因。因此，可以單倍型域?yàn)榘袠?biāo)，進(jìn)行全基因組掃描，尋找與疾病易感性相關(guān)的單倍型域，找到了單倍型域，也就找到了相應(yīng)的易感基因。 疾病相關(guān)基因定位和克隆的常用方法：人類基因組單體型圖（Haplotype map, 以下簡稱HapMap）計劃是人類基因組研究領(lǐng)域的第二個重大戰(zhàn)略目標(biāo)。其主要內(nèi)容是對亞、非、歐裔全基因組中DNA序列上的多態(tài)位點(diǎn)進(jìn)行測定和分析，由此構(gòu)建出整合了人類遺傳多態(tài)信息的每條染色體的“單體型圖”。 人類基因組單體型圖（Haplotype map, 以下簡稱H單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，簡稱SN

18、P）是指在基因組水平上由單個核苷酸的變異而引起的DNA序列多態(tài)性,頻率大于1%。SNPs在人類基因組中廣泛存在,并通常以二等位基因的形式出現(xiàn),便于進(jìn)行大規(guī)模和高通量分析,因此是繼限制性酶切長度多態(tài)性(RFLP)和微衛(wèi)星之后的第三代遺傳標(biāo)記。單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polySNP最大程度地代表了不同個體之間的遺傳差異，因而成為研究復(fù)雜疾病、藥物敏感性及人類進(jìn)化的重要標(biāo)記。至今在人類基因組中已有五百多萬個SNP位點(diǎn)被確定。如果每一個對群體或個體的研究項(xiàng)目都要對所有樣品中即使是基因組中的一部分序列的每一個SNP位點(diǎn)進(jìn)行檢測、鑒定，其費(fèi)用將是極為驚人的昂貴。由此，在人類基因

19、組計劃協(xié)作組基礎(chǔ)上建立的“HapMap計劃”國際協(xié)作組提出了人類基因組研究的第二個戰(zhàn)略任務(wù)，即再次以多國分擔(dān)合作的形式，共同構(gòu)建整合了人類全基因組遺傳與變異信息的單體型圖。 SNP最大程度地代表了不同個體之間的遺傳差異，因而成為研究復(fù)HapMap的科學(xué)基礎(chǔ)是染色體上的SNP的“板塊”（block）結(jié)構(gòu)。SNPs在一段染色體上是成組遺傳的，在DNA上構(gòu)成無形的區(qū)域-“板塊”。每個板塊在進(jìn)化上非常保守，在多世代的傳遞中沒有或極少發(fā)生DNA重組，其SNPs的構(gòu)成在單個染色體上的模式，即單體型（Haplotype，圖1）。不同個體的DNA序列上的差異因而可以準(zhǔn)確的用SNP的始祖板塊或單體型表示。Hap

20、Map的科學(xué)基礎(chǔ)是染色體上的SNP的“板塊”（bloc 特別是，對于一種單體型來說，只需幾個位點(diǎn)作為其標(biāo)簽（tag）SNPs，便可知道整個單體型的模式。 因而在檢測上只要對幾個標(biāo)簽SNPs而無需對所有的位點(diǎn)進(jìn)行檢定，便可確定一個“板塊”的單體型。 對不同族群SNP單體型的研究還表明，人類基因組中的每一板塊或單體型一般只有幾種類型。 由此繪出揭示人類遺傳多態(tài)信息的“單體型圖”，從全基因組規(guī)模大大簡化以后的SNP分型研究，為疾病相關(guān)的遺傳多態(tài)研究提供SNP標(biāo)簽位點(diǎn)。 特別是，對于一種單體型來說，只需幾個位點(diǎn)作為圖 單體型圖示意。a 一段DNA上的SNP位點(diǎn)：來自4個不同個體的相同染色體區(qū)域的一段D

21、NA的大部分序列完全相同，但有3個位點(diǎn)表現(xiàn)出差異。每個SNP有兩個可能的等位位點(diǎn)（alleles），第一個SNP的可能等位位點(diǎn)是C和T。b 單體型：一個Haplotypes由臨近的一系列SNP等位位點(diǎn)組成，圖中顯示從一個6000 bp DNA片斷上檢定出的20個SNPs的排布類型，包括a中的3個位點(diǎn)（第二排箭頭），大多數(shù)人群的染色體均顯示有Haplotypes 1-4。c 標(biāo)簽SNPs：只要檢定分型20個SNPs中的3個，就足以確定這一段序列的單體型。例如，如果測出一個染色體的3個標(biāo)簽SNPs是A - T C，則這一序列是單體型1。（轉(zhuǎn)引自The International HapMap Co

22、nsortium. The International HapMap Project, Figure 1. Nature, 2003；426） 圖 單體型圖示意。通過表型與全基因組SNPs圖譜的相關(guān)研究,理論上可將人類的任何表型、功能、對任何疾病的易感性加以定位,從而對疾病遺傳機(jī)制的闡明做出重要貢獻(xiàn)。然而，即使找到了疾病易感基因和特異性分子表型，也不等于闡明了疾病發(fā)生發(fā)展的分子作用機(jī)理。最終闡明機(jī)理尚需進(jìn)一步搞清楚：該疾病易感基因涉及哪些信號傳導(dǎo)通路？這些信號傳導(dǎo)通路之間如何發(fā)生作用和影響？疾病易感基因在這些信號傳導(dǎo)通路內(nèi)是如何發(fā)揮作用及是否與信號傳導(dǎo)通路之外的分子發(fā)生作用？ 通過表型與全基因

23、組SNPs圖譜的相關(guān)研究,理論上可將人類的任分子病理學(xué)緒論分子病理學(xué)緒論分子病理學(xué)緒論分子病理學(xué)緒論什么是HapMap?什么是HapMap?HapMap是人類基因組中常見遺傳多態(tài)位點(diǎn)的目錄，它描述了這些變異的形式、在DNA上存在的位置、在同一群體內(nèi)部和不同人群間的分布狀況。HapMap計劃并不是利用HapMap中的信息來建立特定的遺傳變異與某一疾病之間的聯(lián)系，而是為其他研究者提供相關(guān)信息使之能夠?qū)⑦z傳多態(tài)位點(diǎn)和特定疾病風(fēng)險聯(lián)系起來，從而為預(yù)防、診斷和治療疾病提供新的方法。HapMap是人類基因組中常見遺傳多態(tài)位點(diǎn)的目錄，它描述了這我們細(xì)胞中的DNA是由四種基本化學(xué)“構(gòu)件”腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶

24、（T）、胞嘧啶（C）和鳥嘌呤（G）所組成的長鏈。人類細(xì)胞中的23對染色體就是由多于60億個這種化學(xué)單位排列而成。（見“/dnaftb/上的遺傳學(xué)基本知識”）。這些遺傳序列包含的信息可以影響我們的身體性狀、罹患疾病的可能性以及身體對遇到的外界物質(zhì)的反應(yīng)。我們細(xì)胞中的DNA是由四種基本化學(xué)“構(gòu)件”腺嘌呤（A）、不同人的遺傳序列極為相似。若比較兩個人的染色體，他們的DNA序列上可以連續(xù)數(shù)百個核甘酸都是相同的。然而，平均約每1200個堿基就會有一個核甘酸的不同（圖1）。在一個位點(diǎn)上某人是A，另一個人卻有可能是G；或者某人在特定的位點(diǎn)上多出或者缺失一些堿基或DNA片段。染色體上每一個不同的“拼寫”被稱作

25、一個等位位點(diǎn)（allele），一個人染色體上的所有等位位點(diǎn)的集合就是基因型。不同人的遺傳序列極為相似。若比較兩個人的染色體，他們的DNA圖1：當(dāng)比較兩個隨機(jī)個體的7號染色體上的一段DNA序列時，在2200個核甘酸中出現(xiàn)兩個單核甘酸多態(tài)位點(diǎn)（SNPs）。 圖1：當(dāng)比較兩個隨機(jī)個體的7號染色體上的一段DNA序列時，不同個體的堿基的差別是目前最常見的遺傳多態(tài)現(xiàn)象，這些遺傳上的差別稱為單核苷酸多態(tài)性或SNPs（發(fā)音為“snips”）。國際人類基因組單體型圖計劃通過識別在人類基因組中常見的大約一千萬個SNPs的大多數(shù)，來確定人類的大部分遺傳多樣性的分子基礎(chǔ)。不同個體的堿基的差別是目前最常見的遺傳多態(tài)現(xiàn)象

26、，這些遺傳上的對遺傳學(xué)家來說，SNPs也是進(jìn)行基因定位的分子標(biāo)記。比如說基因上一個拼寫的改變會增加罹患高血壓的風(fēng)險。但是研究者們并不知道這個基因在染色體上的位置。他們可以比較高血壓患者和正常人的SNPs。如果某一個SNP在高血壓患者中很常見，就可以把這個SNP作為標(biāo)記來定位和識別與這一疾病相關(guān)的基因。對遺傳學(xué)家來說，SNPs也是進(jìn)行基因定位的分子標(biāo)記。比如說基然而，檢測人類染色體上所有的一千萬個常見SNPs的費(fèi)用極其昂貴。HapMap的構(gòu)建將使得遺傳學(xué)家可以利用SNPs及其它遺傳上的變異在染色體上的組成特點(diǎn)。一些相互鄰近的多態(tài)位點(diǎn)趨向于在一起共同遺傳。例如，對于所有那些在某一位點(diǎn)是A而不是G的

27、人來說，該位點(diǎn)周圍染色體區(qū)域上的SNPs狀況很可能是一致的。這些變異連鎖的區(qū)域就是單體型。然而，檢測人類染色體上所有的一千萬個常見SNPs的費(fèi)用極其昂圖2：HapMap的構(gòu)建分為三個步驟：（a）在多個個體的DNA樣品中鑒定單核苷酸多態(tài)性（SNPs）；（b）將群體中頻率大于1%的那些共同遺傳的相鄰SNPs組合成單體型；（c）在單體型中找出用于識別這些單體型的標(biāo)簽SNPs。通過對圖中的三個標(biāo)簽SNPs進(jìn)行基因分型，研究者可以確定每個個體擁有圖示的四個單體型中的哪一個。 圖2：HapMap的構(gòu)建分為三個步驟：在人類染色體的很多區(qū)域中，只發(fā)現(xiàn)了少數(shù)的幾種單體型 。在一個特定人群中，55的人可能擁有同一

28、種單體型，30的人可能擁有另一種單體型，8的人可能擁有第三種單體型，而其余的人可能擁有若干種稀有的單體型。HapMap計劃將鑒定來自世界不同地區(qū)的四個群體的常見單體型，以及特異識別這些單體型的標(biāo)簽SNPs。通過檢測個體的標(biāo)簽SNPs（該過程稱為基因分型）。研究者就可以鑒定一個人的單體型的集合。估計包含了大多數(shù)遺傳變異的模式信息的標(biāo)簽SNPs的數(shù)量大約是30萬至60萬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于一千萬個常見SNPs。在人類染色體的很多區(qū)域中，只發(fā)現(xiàn)了少數(shù)的幾種單體型 。在一個一旦從HapMap中獲得標(biāo)簽SNPs的信息，研究者將能利用它們來定位與重要醫(yī)學(xué)特征相關(guān)的基因。假設(shè)研究者想要找到與高血壓相關(guān)的遺傳變異，他并

29、不需要確定一個人的所有SNPs的類型，而只須對少得多的標(biāo)簽SNPs進(jìn)行基因分型就可以得到一個人的單體型的集合。研究者可以集中研究可能與疾病相關(guān)的特定候選基因，也可以縱觀整個基因組來找到與疾病相關(guān)聯(lián)的染色體區(qū)域。如果高血壓患者都傾向于具有一個特別的單體型，與該疾病相關(guān)的變異位點(diǎn)很可能就在這個單體型內(nèi)部或鄰近區(qū)域。一旦從HapMap中獲得標(biāo)簽SNPs的信息，研究者將能利用它單體型的起源 單體型的起源 人類基因組中的單體型源于人類有性生殖的分子機(jī)制和我們作為一個物種的歷史。除性細(xì)胞外，染色體在人類細(xì)胞中成對出現(xiàn)。其中一條染色體來自父方，另一條來自母方。但染色體在一代代的傳遞過程中并不是一成不變的。在

30、精子和卵細(xì)胞形成的過程中，染色體對發(fā)生重組，即一對染色體中聚集到一起并交換片段。由此產(chǎn)生的雜合染色體含有這對染色體的兩個成員的片段，并傳遞給下一代。 人類基因組中的單體型源于人類有性生殖的分子機(jī)制和我們作為一個多代之后，經(jīng)過反復(fù)的重組事件，祖先染色體的片段的原有排布在非近親結(jié)婚的人群中已被打亂。某些祖先染色體片段會在許多后代個體的DNA序列中出現(xiàn)（圖1）。這些是沒有被重組打破的區(qū)段，相互間被那些發(fā)生了重組的區(qū)域隔開。這些區(qū)段就是單體型，遺傳學(xué)家利用它可以尋找與疾病或者其它醫(yī)學(xué)上的重要特征相關(guān)的基因。 多代之后，經(jīng)過反復(fù)的重組事件，祖先染色體的片段的原有排布在非圖1：示兩個祖先染色體經(jīng)過多代的重

31、組拼接產(chǎn)生不同的子代染色體。如果祖先染色體上的一個多態(tài)位點(diǎn)（用X作為標(biāo)記）會增加罹患某種疾病的風(fēng)險，當(dāng)代的兩個遺傳了祖先染色體的帶X標(biāo)記部分的個體也會增加這種風(fēng)險。被X標(biāo)記的變異附近有許多SNPs可以用來定位此處變異。 圖1：示兩個祖先染色體經(jīng)過多代的重組拼接產(chǎn)生不同的子代染色體解剖學(xué)上的現(xiàn)代人類始祖居住于15萬年前的非洲，化石記錄和遺傳證據(jù)表明現(xiàn)在所有的人都起源于此。因?yàn)槿祟愂且粋€相對年輕的物種，任何現(xiàn)代人群的大多數(shù)變異都來自于祖先中就已經(jīng)存在的多態(tài)性。當(dāng)人類走出非洲的時候，他們帶走了部分而不是全部的祖先的遺傳多態(tài)性。因此，非洲以外的單體型可以看作是非洲單體型的子集。非洲以外的人類的單體型比

32、非洲人的單體型更長，因?yàn)榉侵奕擞懈L的歷史，也就有更多的重組來打破單體型。 解剖學(xué)上的現(xiàn)代人類始祖居住于15萬年前的非洲，化石記錄和遺傳隨著現(xiàn)代人遍布到世界各地，由于隨機(jī)性、自然選擇和其它的遺傳機(jī)制，各個地區(qū)的單體型頻率也變得不同。一個已知的單體型在不同人群中會出現(xiàn)不同的頻率，特別是那些分布廣泛而且在婚配過程中不可能發(fā)生大量DNA交換的人群。另外，DNA序列新的變化（即突變），也可以產(chǎn)生新的單體型，大多數(shù)這種新近產(chǎn)生的單體型沒有足夠的時間傳播到其他的人群和地區(qū)。 隨著現(xiàn)代人遍布到世界各地，由于隨機(jī)性、自然選擇和其它的遺傳機(jī)如何解釋倫理學(xué)問題？ 如何解釋倫理學(xué)問題？ 國際HapMap計劃引起一些

33、已有的和新提出的倫理學(xué)問題。通過初期的設(shè)計考慮以及遺傳學(xué)家與倫理學(xué)家之間持續(xù)的密切合作，項(xiàng)目已經(jīng)解釋了這些倫理問題。項(xiàng)目中用到的個體DNA樣品被標(biāo)識為男性或女性，以及來自于四個參與人群中的哪一個群體；三體家系樣品中還標(biāo)識出是來自于父親、母親還是孩子。樣品中牽涉到識別個人的信息是隱匿的，任何樣品中都沒有私人信息。另一個安全措施是每個參與人群收集到的樣品數(shù)都多于研究所需，因此無人知道某個人的DNA是否用在研究當(dāng)中。同時，捐贈者的醫(yī)學(xué)或表現(xiàn)型（phenotype）信息也不在收集范圍之內(nèi)。國際HapMap計劃引起一些已有的和新提出的倫理學(xué)問題。通過由于這些樣品不包括任何個人標(biāo)記，危及捐贈者個人隱私的風(fēng)

34、險也就降至最低。然而，因?yàn)榭梢源_定某個樣品是來自哪一個人群見“HapMap出版和介紹中關(guān)于項(xiàng)目取樣群體的指導(dǎo)方針 ”，使用HapMap進(jìn)行的研究可能會產(chǎn)生對群體的歧視。例如，研究者可能會發(fā)現(xiàn)與某種疾病高風(fēng)險相關(guān)的一個遺傳變異在某個人群中比在另一個人群中更為常見，而這個信息可能被錯誤地解釋為該人群中的每個人都有患這種疾病的高風(fēng)險，即使這種高風(fēng)險只出現(xiàn)在那些擁有這個變異的人身上，而不論這些人是否屬于這個人群。 由于這些樣品不包括任何個人標(biāo)記，危及捐贈者個人隱私的風(fēng)險也就同樣，遺傳學(xué)上的發(fā)現(xiàn)可能會破壞已有的文化或宗教傳統(tǒng)、法律狀況和政治次序。很多民族對自己的起源及其與其他民族的關(guān)系都有堅定的信仰，這

35、些信仰也許會受到使用HapMap帶來的新發(fā)現(xiàn)的挑戰(zhàn)。另外，遺傳學(xué)上的發(fā)現(xiàn)可能會與群體已經(jīng)建立的自我認(rèn)同的社會和文化方式相沖突。 同樣，遺傳學(xué)上的發(fā)現(xiàn)可能會破壞已有的文化或宗教傳統(tǒng)、法律狀況最后，這一計劃的結(jié)果可能會被錯誤解釋為象“種族”這樣的概念含有準(zhǔn)確和屬于具高度生物學(xué)意義的范疇的意味。事實(shí)上，這一項(xiàng)目得到的信息有助于闡明種族的形成很大程度上是源于社會和文化的相互作用，而與生物學(xué)的祖先僅有松散的聯(lián)系這一普遍觀點(diǎn)。 最后，這一計劃的結(jié)果可能會被錯誤解釋為象“種族”這樣的概念含這一計劃在多個方面闡述了倫理學(xué)問題。每個DNA樣品的捐贈者個人都同意參加這個項(xiàng)目，并簽署了 知情同意書 ，允許將他們的D

36、NA樣品用于除HapMap項(xiàng)目之外將來的經(jīng)過相關(guān)倫理委員會批準(zhǔn)的其他研究之中。針對各個族群的意見，知情同意書也進(jìn)行過修改并得到各自倫理委員會的批準(zhǔn)。 這一計劃在多個方面闡述了倫理學(xué)問題。每個DNA樣品的捐贈者個此外，在尋找那些已經(jīng)知道知情同意書內(nèi)容的人之前，HapMap項(xiàng)目開展社區(qū)參與活動。在參與該計劃的各個社區(qū)內(nèi)，由遺傳學(xué)家和倫理學(xué)家組成的小組向社區(qū)成員介紹項(xiàng)目內(nèi)容，和他們討論相關(guān)問題，如何采樣，如何描述這些樣品。社區(qū)參與活動在各個國家進(jìn)行的不盡相同，但多是由單獨(dú)面談、中心小組談?wù)?、社區(qū)會議和公眾調(diào)查等幾個方面組成。社區(qū)參與有助于研究者了解公眾的態(tài)度、信仰和他們所關(guān)心的問題，并對此作出反應(yīng)。

37、另一方面，社區(qū)參與有助于社區(qū)和個人了解HapMap計劃的本質(zhì)和目標(biāo)。同時，社區(qū)參與還創(chuàng)造了一種風(fēng)氣，即科研工作能夠在更開放和信任的氣氛中進(jìn)行。 此外，在尋找那些已經(jīng)知道知情同意書內(nèi)容的人之前，HapMap在每個參與項(xiàng)目的社區(qū)中，社區(qū)顧問委員會（CAG）是聯(lián)系社區(qū)與存儲樣本的Coriell研究所的紐帶，從那里社區(qū)成員可以了解他們樣品是如何使用的。由于在任何樣本中都沒有個人標(biāo)記，已無法再同捐贈者個人取得聯(lián)系以獲得他們對新的研究項(xiàng)目的同意。同樣原因，樣品捐贈者也不能將他們的樣品從儲存處撤回，盡管整個社區(qū)在同研究者進(jìn)行討論和磋商后有權(quán)決定是否從存儲處撤回該社區(qū)的所有樣品。 在每個參與項(xiàng)目的社區(qū)中，社區(qū)

38、顧問委員會（CAG）是聯(lián)系社區(qū)與HapMap項(xiàng)目本身不會發(fā)展藥物或其他商品。但是，其他研究可以利用HapMap來尋找與疾病相關(guān)的遺傳變異，并將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為用于診斷或治療的產(chǎn)品。盡管可能需要多年的時間，HapMap最終將有益于所有人類包括那些參與HapMap項(xiàng)目的社區(qū)在內(nèi)的健康。HapMap項(xiàng)目本身不會發(fā)展藥物或其他商品。知情同意書 知情同意書 由遺傳學(xué)者和倫理、法律和社會影響等領(lǐng)域涉及遺傳研究的專家組成的群體/倫理、法律和社會影響委員會（/10001685）在計劃初期階段提供了有關(guān)建議，并制定了知情同意書的模板。這個模板經(jīng)過參與尼日利亞、日本和中國取樣工作的研究者的改進(jìn)，形成了適用于當(dāng)?shù)匚幕?/p>

39、背景區(qū)域的知情同意書。完善后的知情同意書被譯成約魯巴語、日語和漢語，并得到當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)的倫理委員會的批準(zhǔn)。這一模板還同樣被修改成為用于獲得對已有的猶他州CEPH樣本捐贈者的再次同意的知情同意書，這種同意書也已獲得當(dāng)?shù)貍惱砦瘑T會的批準(zhǔn)。此外，某些地區(qū)還向預(yù)期的捐贈者附加提供了適當(dāng)?shù)奈淖纸忉尣牧稀?由遺傳學(xué)者和倫理、法律和社會影響等領(lǐng)域涉及遺傳研究的專家組成（1）定位克隆疾病易感性基因（2）尋找影響這些基因表達(dá)的表觀遺傳修飾因子如DNA甲基化等和環(huán)境因素 生物基因組以兩種形式儲存信息：遺傳學(xué)：為生命功能蛋白質(zhì)的制造提供藍(lán)圖表遺傳學(xué)（epigenetics）：主要是何時何處基因表達(dá)制造相關(guān)蛋白，確?；?/p>

40、在需要時能及時激活和在不需要時及時關(guān)閉。(在基因組中除了DNA和RNA序列以外，還有許多調(diào)控基因的信息，它們雖然本身不改變基因的序列，但是可以通過基因修飾，蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)、DNA和其它分子的相互作用，而影響和調(diào)節(jié)遺傳的基因的功能和特性，并且通過細(xì)胞分裂和增殖周期影響遺傳的一門新興學(xué)科)。（1）定位克隆疾病易感性基因（1）定位克隆疾病易感性基因（2）尋找影響這些基因表達(dá)的表觀遺傳修飾因子如DNA甲基化等和環(huán)境因素表遺傳學(xué)不涉及DNA序列的改變，但其基因組修飾作用在細(xì)胞分裂過程中可遺傳給子細(xì)胞。表遺傳學(xué)作用，指由于基因（組 ）的修飾作用（甲基化）和組蛋白的修飾作用（甲基化、磷酸化或乙?；龋┧禄?/p>

41、因表達(dá)作用譜的改變。所以表遺傳作用并不改變基因序列和遺傳密碼，只改變基因表達(dá)方式和強(qiáng)度，屬基因表達(dá)調(diào)控范疇。表遺傳學(xué)現(xiàn)象廣泛地存在于各種生物中,而DNA甲基化作用引起基因轉(zhuǎn)錄沉默是表遺傳現(xiàn)象形成的重要機(jī)制。（1）定位克隆疾病易感性基因幾乎所有疾病的發(fā)生都與基因表達(dá)調(diào)控失常有關(guān)。如腫瘤中存在的表遺傳改變主要包括普遍性低甲基化、個別基因的低甲基化、區(qū)域性CpG島的高甲基化以及印記丟失。（哺乳動物某些組織和細(xì)胞中,控制某一表型的一對等位基因由于親源不同而差異性表達(dá),即機(jī)體只表達(dá)來自親本一方的等位基因,而與其自身性別無關(guān)。這就稱為基因組印記(genomicimprinting)。其中父(母)系等位基因

42、不表達(dá)者,就稱為父(母)系印跡。它是等位基因排斥作用的一種形式,是通過某種特異的基因修飾機(jī)制來特異地抑制另一父系或母系等位基因表達(dá)。它不遵守孟德爾遺傳規(guī)律）。幾乎所有疾病的發(fā)生都與基因表達(dá)調(diào)控失常有關(guān)。如腫瘤中存在的表3.獲得性基因病：由微生物感染引起，多數(shù)不會遺傳，如肝炎、艾滋病等傳染性疾病。 3.獲得性基因?。阂腋沃虏C(jī)制 ：HBV感染肝細(xì)胞HBsAg HBsAb復(fù)合物沉著于血管壁及關(guān)節(jié)腔 引起發(fā)熱、皮疹和關(guān)節(jié)痛 產(chǎn)生抗肝細(xì)胞膜自身抗體形成免疫復(fù)合物 肝細(xì)胞損傷 NK,T乙肝致病機(jī)制 ：HBV感染肝細(xì)胞HBsAg HBsAb復(fù)合物HIVenv基因 p160 gp120 gp41 gag-p

43、ol基因 p51 p66 gag基因 p18基質(zhì)蛋白 p24衣殼蛋白 p7核衣殼蛋白 CD4 結(jié)合 誘導(dǎo)CD4CTL 導(dǎo)致細(xì)胞融合 HIV可通過多種機(jī)制誘導(dǎo)CD4T細(xì)胞凋亡 CD8CTL也可針對HIV感染細(xì)胞產(chǎn)生應(yīng)答和胞毒效應(yīng) 艾滋病 ：HIVenv基因 p160 gp120 gp41 gag-（一）基因?。ǘ┓肿硬?分子病是指由于基因突變，使蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)或合成的量異常，直接引起機(jī)體功能障礙的一類疾病，它包括血紅蛋白病、血漿蛋白病、受體病、膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白病、結(jié)構(gòu)蛋白缺陷病、免疫球蛋白缺陷病等。 （一）基因病（二）分子病 蛋白質(zhì)分子的合成是由基因控制的，是由DNA分子上的堿基序列決定的。如果D

44、NA分子的堿基序列或調(diào)控元件發(fā)生改變，那么由它所控制合成的蛋白質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)和合成數(shù)量也就發(fā)生相應(yīng)的變化，從而形成突變蛋白。由此可能引起相應(yīng)蛋白功能的減弱或喪失，如珠蛋白生成障礙性貧血；也可出現(xiàn)功能增強(qiáng)的突變蛋白；甚至形成新特征的突變蛋白，如鐮形紅細(xì)胞貧血（鏈基因突變形成突變血紅蛋白HbS）。（二）分子病第三節(jié) 細(xì)胞器分子病理學(xué) 一、線粒體分子病理學(xué)線粒體是細(xì)胞的氧化中心和動力站。線粒體基因組由16569bp組成的呈閉環(huán)雙鏈結(jié)構(gòu)，分為控制區(qū)和基因編碼區(qū)。第三節(jié) 細(xì)胞器分子病理學(xué) 一、線粒體分子病理學(xué)第三節(jié) 細(xì)胞器分子病理學(xué) 一、線粒體分子病理學(xué)人類mtDNA在此區(qū)間存在著大量的堿基差異,具有很高

45、的序列多態(tài)性。由于它的無重組遺傳和堿基的高突變頻率,對群體遺傳學(xué)、分子進(jìn)化、人類生態(tài)學(xué)、考古學(xué)、法醫(yī)學(xué)以及病理學(xué)研究都具有重要意義。通過對線粒體基因限制性內(nèi)切酶片段長度分析或控制區(qū)的序列對比并建立地理特異性的單體群，從而有助于疾病的研究。編碼區(qū)包括2種rRNA 基因、22種tRNA基因和13種多肽編碼基因（細(xì)胞色素氧化酶、亞基,NADH 脫氫酶的7 個亞基,細(xì)胞色素b 以及ATP 酶6 、8 亞基）。 第三節(jié) 細(xì)胞器分子病理學(xué) 一、線粒體分子病理學(xué)（一）其主要特點(diǎn)有：1.多拷貝數(shù)：每一個細(xì)胞中含有約成百上千個拷貝。2.異質(zhì)性：同一細(xì)胞或同一個體內(nèi)存在兩個或兩個以上的mtDNA亞群! 它包括點(diǎn)異

46、質(zhì)性和長度異質(zhì)性。3.突變率高： 由于mtDNA裸露，突變率較核DNA 高10倍。4.不均等的有絲分裂分離：可導(dǎo)致突變mtDNA的比例在子代細(xì)胞中可能會發(fā)生變化，從而有可能影響表型隨之發(fā)生改變。5. 閾值效應(yīng)：突變mtDNA達(dá)到一定的比例，才會導(dǎo)致病變發(fā)生。6. 母系遺傳 （一）其主要特點(diǎn)有：7.不同mtDNA突變可導(dǎo)致相同疾病，而同一突變也可引起不同表型。8.突變相加效應(yīng)：多種突變中可觀察到兩個以上突變的協(xié)同致病作用。9.年齡效應(yīng)：突變的發(fā)生和積聚隨年齡增長而增多。10.核背景作用：線粒體的DNA和RNA合成的聚合酶都是由細(xì)胞核基因組編碼的，氧化磷酸化系統(tǒng)的組裝和維護(hù)亦需要核DNA和mtDN

47、A的協(xié)調(diào)，因此mtDNA 遺傳系統(tǒng)只有依靠核基因所合成的大量多肽類物質(zhì)的協(xié)調(diào)才能發(fā)揮作用。個體核遺傳背景對mtDNA突變的形成、表達(dá)和組織特異性有明顯影響。 7.不同mtDNA突變可導(dǎo)致相同疾病，而同一突變也可引起不同圖222 線粒體分子結(jié)構(gòu)模式圖（參照Medical Genetics,張國紅修改繪制） 圖222 線粒體分子結(jié)構(gòu)模式圖（參照Medical Gen（二）常見的線粒體疾病及其分子病理學(xué)研究線粒體疾病主要是指由于mtDNA缺陷和核DNA缺陷所導(dǎo)致的一類疾病。腫瘤組織中mtDNA無論是數(shù)量還是結(jié)構(gòu)都發(fā)生了改變，在不同來源的正常組織的線粒體中mtDNA的含量都比較接近，平均1mg線粒體蛋

48、白含0.2-0.5ug mtDNA.但在腫瘤組織中mtDNA的含量明顯增加。 （二）常見的線粒體疾病及其分子病理學(xué)研究線粒體DNA缺陷主要是指mtDNA突變，其突變方式分為兩類：（1）點(diǎn)突變：包括錯意突變（突變導(dǎo)致編碼氨基酸順序的改變）和生物合成突變（突變發(fā)生在編碼tRNA的基因上，表型呈異質(zhì)性）。（2）缺失-重排突變：點(diǎn)突變使mtDNA雙鏈分離機(jī)會增加，進(jìn)一步發(fā)生缺失重排突變。線粒體DNA缺陷主要是指mtDNA突變，其突變方式分為兩類：線粒體DNA缺陷主要是指mtDNA突變，其突變方式分為兩類：mtDNA突變與腫瘤關(guān)系密切, 研究顯示D310區(qū)是位于D環(huán)區(qū)303-315np 的polyC 序

49、列,是實(shí)體瘤的突變熱點(diǎn),其突變形式多為單堿基插入或缺失?？谇话?、宮頸癌、膀胱癌、乳腺癌及子宮內(nèi)膜癌中均存在D310區(qū)突變。也有研究顯示不同組織發(fā)生的腫瘤mtDNA 突變位點(diǎn)存在差異。由于腫瘤組織中mtDNA的拷貝數(shù)遠(yuǎn)比核DNA的拷貝數(shù)要多，其檢測的敏感性也要比核DNA高。因此從體液中提取mtDNA進(jìn)行體外聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增，來檢測mtDNA突變的位點(diǎn)，對于腫瘤的早期診斷具有很大的意義。 線粒體DNA缺陷主要是指mtDNA突變，其突變方式分為兩類：二、細(xì)胞骨架分子病理學(xué) (一) 細(xì)胞骨架正常結(jié)構(gòu)與功能細(xì)胞骨架（cytoskeleton）是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)橫越在細(xì)胞核和質(zhì)膜內(nèi)側(cè)面的一種纖維狀蛋白基質(zhì)，細(xì)胞骨

50、架由微管（microtubule）、微絲（microfilament）及中間絲（intermediate filament）組成，分別由不同的蛋白單體組裝而成。 二、細(xì)胞骨架分子病理學(xué) 1.微管 微管為中空的直管狀結(jié)構(gòu)，外徑約22nm，內(nèi)徑約15nm.其管壁由13根原纖維(protofilament)縱向包圍而成，原纖維由微管蛋白（tubulin）組成。其功能具有：構(gòu)成細(xì)胞的網(wǎng)狀支架，維持細(xì)胞形態(tài)；固定與支持細(xì)胞器的位置；參與細(xì)胞的收縮與偽足運(yùn)動，是纖毛和鞭毛等細(xì)胞運(yùn)動器官的基本構(gòu)成成分；微管在細(xì)胞內(nèi)可能起著運(yùn)輸大分子顆粒的微循環(huán)系統(tǒng)的作用；參與細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo) 1.微管 微管為中空的直管狀結(jié)構(gòu)

51、，外徑約22nm，內(nèi)徑約1顯示細(xì)胞核和微管(引自www.DXY.cn)顯示細(xì)胞核和微管(引自www.DXY.cn)2.中間絲 中間絲直徑7-11nm,單根或成束分布于細(xì)胞質(zhì)中,常形成精細(xì)發(fā)達(dá)的纖維網(wǎng)絡(luò),其外與細(xì)胞膜及細(xì)胞外基質(zhì)相連,其內(nèi)與核纖層有直接的聯(lián)系。其功能賦予細(xì)胞強(qiáng)大的機(jī)械強(qiáng)度,維持細(xì)胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)與功能。3.微絲 微絲直徑約6nm,為肌動蛋白(actin)亞單位組成的螺旋狀纖維.肌動蛋白的分子量約43kD,其立體結(jié)構(gòu)由兩個結(jié)構(gòu)域(domain)組成,兩個結(jié)構(gòu)域之間有腺苷酸(ATP或ADP)和二價陽離子(Ca2+、Mg2+或Sr2+)的結(jié)合位點(diǎn)。 2.中間絲 中間絲直徑7-11nm,單根

52、或成束分布于細(xì)胞質(zhì)顯示細(xì)胞核和肌動蛋白 (引自www.DXY.cn）顯示細(xì)胞核和肌動蛋白 (引自www.DXY.cn）細(xì)胞核和微絲顯示細(xì)胞核和微絲(引自www.DXY.cn）細(xì)胞核和微絲顯示細(xì)胞核和微絲(引自www.DXY.cn）（二）細(xì)胞骨架分子病理學(xué) 1.細(xì)胞骨架與腫瘤細(xì)胞骨架在細(xì)胞的生命過程中充當(dāng)重要角色,細(xì)胞惡變時細(xì)胞骨架異常的結(jié)構(gòu)和功能是導(dǎo)致腫瘤失控的重要因素.（1）腫瘤細(xì)胞內(nèi)的微絲 腫瘤細(xì)胞內(nèi)微絲束減少,并常出現(xiàn)成片的肌動蛋白凝聚小體。微絲的組裝和分布發(fā)生異常，似與腫瘤細(xì)胞的生長與增殖失控有關(guān),但其因果關(guān)系尚不清楚。（2）細(xì)胞內(nèi)的微管 腫瘤細(xì)胞中的微管數(shù)僅為正常細(xì)胞內(nèi)微管數(shù)的二分之

53、一.對比觀察人食管癌細(xì)胞和正常食管上皮細(xì)胞微管在細(xì)胞周期內(nèi)的變化發(fā)現(xiàn)：癌細(xì)胞微管的變化主要發(fā)生在間期,而在分裂期,紡錘體微管與正常細(xì)胞相同。（3）腫瘤細(xì)胞內(nèi)的中間絲 活體內(nèi)腫瘤細(xì)胞的中間絲的形態(tài)、超微結(jié)構(gòu)和免疫學(xué)特征均與正常細(xì)胞表現(xiàn)相同，僅在化學(xué)組成上有所改變。 （二）細(xì)胞骨架分子病理學(xué) 2.細(xì)胞骨架與衰老衰老機(jī)體內(nèi)各種細(xì)胞的特征主要表現(xiàn)為功能低下。衰老的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞內(nèi)肌動蛋白微絲較年輕小鼠同種細(xì)胞內(nèi)微絲數(shù)量減少。衰老動物神經(jīng)元中的微管數(shù)目也明顯減少。 2.細(xì)胞骨架與衰老3.細(xì)胞骨架與神經(jīng)系統(tǒng)疾病阿爾茨海默(Alzheimer disease,AD)患者的神經(jīng)元中可見到大量損傷的神經(jīng)原纖維

54、,它們由成對的螺旋狀中間絲組成,并含有過度磷酸化的tau蛋白，孤立的微管蛋白與結(jié)合的微管蛋白均可以過度磷酸化的方式與其他配體結(jié)合形成穩(wěn)定的tau蛋白。 3.細(xì)胞骨架與神經(jīng)系統(tǒng)疾病4.中間絲蛋白基因突變引起的遺傳病 表-1 中間絲蛋白基因突變與遺傳病 疾病 涉及細(xì)胞 種屬突變基因EBS上皮基底層人類、小鼠x5，k14EBS伴肌營養(yǎng)不良上皮基底層人類plectinEBS伴感覺神經(jīng)元退行性變上皮基底層、背根神經(jīng)節(jié)小鼠bpag1EHK、EPPK上皮基底層人類、小鼠k1、k10、k2e、k9先天性甲肥厚甲、毛發(fā)人類k6、k16、k17白色海綿痣食管、口腔上皮人類k4、k13串珠形發(fā)毛發(fā)人類角質(zhì)蛋白 hb

55、6慢性肝炎、隱原性肝硬化肝人類、小鼠k18大腸上皮增生結(jié)腸小鼠k8運(yùn)動神經(jīng)元疾病運(yùn)動神經(jīng)元小鼠nf-1引自李玉林主編分子病理學(xué)第七章（李一雷教授編寫）人民衛(wèi)生出版社2002EBS: 單純性大泡性表皮松懈癥( epidermolysis bullosa simplex, EBS)EHK：表皮松懈性角化過度癥(epidermolytic hyperkeratosis, EHK)EPPK：表皮松懈性掌趾角化病。（epidermolytic palmoplantar keratoderma, EPPK） 4.中間絲蛋白基因突變引起的遺傳病 表-1 中間絲蛋白基因第四節(jié) 生物膜及其分子病理學(xué) 一、生物膜

56、結(jié)構(gòu)生物膜（biological membrane），包括細(xì)胞膜及真核細(xì)胞的內(nèi)膜系統(tǒng)，形成膜性結(jié)構(gòu)或細(xì)胞器。其基本結(jié)構(gòu)是脂質(zhì)雙分子層，蛋白質(zhì)分子嵌合在脂質(zhì)雙分子層中，即電鏡下的內(nèi)外兩層致密的深色帶和中間層的淺色帶，膜厚度在810nm之間。這些膜性結(jié)構(gòu)或細(xì)胞器均含有其特殊的酶系或蛋白質(zhì)，在細(xì)胞內(nèi)各自獨(dú)立地執(zhí)行其功能。以下主要以細(xì)胞膜為例來介紹生物膜的分子病理學(xué)。 第四節(jié) 生物膜及其分子病理學(xué) 一、生物膜結(jié)構(gòu)二、細(xì)胞膜分子病理學(xué) 細(xì)胞膜是包圍在細(xì)胞外表面的一層界膜，又稱質(zhì)膜（plasma membrane）。組成細(xì)胞膜的化學(xué)成分有膜脂、膜蛋白、膜糖類。細(xì)胞膜的形成使生命體具有更大的相對獨(dú)立性，并由

57、此獲得一個相對穩(wěn)定的內(nèi)環(huán)境；細(xì)胞膜且具有高度選擇性的半透膜，并且能進(jìn)行物質(zhì)的主動運(yùn)輸，控制營養(yǎng)物質(zhì)的進(jìn)入和廢物的排出；還是接受外界信號的感受器，使細(xì)胞能對環(huán)境變化產(chǎn)生適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。 二、細(xì)胞膜分子病理學(xué) 細(xì)胞膜是包圍在細(xì)胞外表面的一層界膜，又圖22-3 細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)模式圖（引自basic histology,張國紅編譯） 圖22-3 細(xì)胞膜分子結(jié)構(gòu)模式圖（引自basic histo二、細(xì)胞膜的分子病理學(xué)1.細(xì)胞膜與腫瘤瘤細(xì)胞膜表面糖鏈短缺不全：瘤細(xì)胞表面糖基轉(zhuǎn)移酶活性降低，而糖苷水解酶活性增強(qiáng)，細(xì)胞外被的糖鏈不能接觸延伸，失去接觸抑制和密度依賴性生長調(diào)節(jié)，導(dǎo)致增殖失控。二、細(xì)胞膜的分子病理學(xué)1

58、.細(xì)胞膜與腫瘤二、細(xì)胞膜的分子病理學(xué)1.細(xì)胞膜與腫瘤蛋白改變：各種腫瘤細(xì)胞都有粘連蛋白的缺失，失去原來正常細(xì)胞與細(xì)胞之間的粘著作用，這樣腫瘤細(xì)胞彼此之間的粘著性和親和力降低，使腫瘤細(xì)胞易于脫落，浸潤病灶周圍組織或者通過血液和淋巴液轉(zhuǎn)移到其他部位； 腫瘤細(xì)胞糖蛋白的糖鏈發(fā)生改變，表現(xiàn)為糖蛋白出現(xiàn)唾液酸化，使癌細(xì)胞表面唾液酸殘基增加，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞免疫逃避現(xiàn)象的發(fā)生；動物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞還可以合成新的糖蛋白，掩蓋其主要組織相容性抗原。 二、細(xì)胞膜的分子病理學(xué)1.細(xì)胞膜與腫瘤糖脂改變：腫瘤細(xì)胞糖脂的改變主要是糖鏈縮短及糖基缺失所造成的，可能與酶的活化或抑制有關(guān)。表面降解酶的改變：腫瘤細(xì)胞表面的糖苷酶和

59、蛋白水解酶活性增加，使細(xì)胞膜對蛋白質(zhì)和糖的傳送能力增強(qiáng)，為腫瘤細(xì)胞的分裂和增殖提供物資基礎(chǔ)。癌基因表達(dá)產(chǎn)物增多及細(xì)胞表面出現(xiàn)異常的抗原和受體：消化道腫瘤細(xì)胞表面可出現(xiàn)癌胚抗原（CEA），腎上腺皮質(zhì)癌細(xì)胞出現(xiàn)正常細(xì)胞表面沒有的受體。人鱗癌細(xì)胞表面表皮生長因子（EGF）受體比正常細(xì)胞高50倍以上，另外腫瘤細(xì)胞表面凝集素受體含量增加。 糖脂改變：腫瘤細(xì)胞糖脂的改變主要是糖鏈縮短及糖基缺失所造成腫瘤細(xì)胞連接異常:腫瘤細(xì)胞連接數(shù)目減少，間隙連接通訊中斷，緊密連接喪失或解體，改變細(xì)胞側(cè)壁的通透性；膜下微絲數(shù)減少，排列無規(guī)則，粘著連接松散，使細(xì)胞和結(jié)締組織脫離。多數(shù)腫瘤細(xì)胞出現(xiàn)有氧酵解：有氧條件下的反巴斯特

60、效應(yīng)使細(xì)胞膜的糖吸收量增加，受體介導(dǎo)胞吞作用加快，而且腺苷酸環(huán)化酶活性下降，信號跨膜轉(zhuǎn)導(dǎo)受阻，細(xì)胞代謝紊亂。 腫瘤細(xì)胞連接異常:腫瘤細(xì)胞連接數(shù)目減少，間隙連接通訊中斷，2. 細(xì)胞膜與遺傳性疾病細(xì)胞膜受體蛋白異常與遺傳性疾?。喝缭跓o丙種球蛋白血癥患者的B淋巴細(xì)胞膜上,缺少作為抗原受體的免疫球蛋白；家族性高膽固醇血癥的發(fā)病機(jī)制包括LDL受體缺陷、受體對LDL連接部位的缺失或受體有被小窩的缺失。細(xì)胞膜載體蛋白異常與遺傳性疾病：如胱氨酸尿癥為遺傳性疾病，其機(jī)制是細(xì)胞膜上缺少胱氨酸載體蛋白。 2. 細(xì)胞膜與遺傳性疾病3. 細(xì)胞膜與細(xì)胞的衰老細(xì)胞膜上的微絨毛數(shù)目增加：以補(bǔ)償細(xì)胞衰老時細(xì)胞間聯(lián)系能力衰退。細(xì)