细胞的一生与临床遗传病

王琳嘉

（牡丹江市第一高级中学，黑龙江 牡丹江 157021）

1 细胞的生命活动基础

细胞是生物体结构和生命活动的基本单位。生物界除了病毒，几乎所有的动物和植物，都是由细胞构成的。

1.1 细胞生命活动的意义

细胞是动物、植物、细菌、真菌的基本生命单位，是生物界中不可缺少的重要组成部分。任何生命活动都是以细胞为单位进行的，宏观行为是与细胞的微观行为相对应的。细胞是有机体生长与发育的基础，具有独立的、有序的自控代谢体系，是代谢与功能的基本单位。同时细胞也是遗传的基本结构单位，具有遗传的全能性。生物体的任何生命活动都是由细胞具体来完成和实现的。

1.2 细胞生命活动的能量供应和能量产生

在动植物细胞中，能为细胞的生命活动提供能量的结构是细胞质基质和线粒体。细胞呼吸是细胞获取能量的重要途径，细胞呼吸分为有氧呼吸和无氧呼吸。有氧呼吸分为三个阶段：第一阶段，在细胞质基质中进行，葡萄糖在酶的催化作用下分解为丙酮酸和还原性氢，并释放少量能量；第二阶段，在线粒体基质中进行，丙酮酸与水，在酶的催化下生成二氧化碳和还原性氢，并释放少量能量；第三阶段，在线粒体内膜上进行，一、二阶段的还原性氢与氧气生成水，并释放大量能量。无氧呼吸分两个阶段，这两个阶段都是在细胞质基质中进行，是不彻底的氧化分解，释放出少量能量。所以在动植物细胞中，能为细胞的生命活动提供能量的结构是细胞质基质和线粒体，是通过有氧呼吸和无氧呼吸来实现的。而线粒体是细胞有氧呼吸、产生和提供能量的主要场所。

1.3 组成细胞的重要物质

核算与蛋白质是细胞中最为重要的两种物质。DNA在细胞核内进行复制转录，转录形成的mRNA在核糖体内翻译成多肽，然后通过内质网和高尔基体的加工形成具有一定空间结构的蛋白质。

2 细胞的生命历程与遗传

每个细胞都是一个独立的个体，具备分化为其他细胞的能力，即全能性。但它们组成一个整体时，在某种协调员如激素的运作下，又各司其职，具有协同性和统一性。它们的存在是按照群体的规则办事的结果，生物的生命活动又是细胞按照生存法则协调统一的结果。

2.1 细胞的分裂

细胞分裂是细胞生命历程中的重要环节，主要包括有丝分裂和减数分裂两种方式。

有丝分裂是真核生物进行细胞分裂的主要方式，分裂过程分为间期、前期、中期、后期和末期几个阶段。间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的形成，前期核膜核仁消失出现纺锤体和染色体，中期染色体排列在赤道板上便于观察，后期姐妹染色单体分开分别移向细胞两级，末期核膜核仁重新出现，染色体纺锤体消失。细胞有丝分裂的重要意义，是将亲代细胞的染色体经过复制以后，平均分配到两个子细胞中去。由于染色体上有遗传物质，因而在生物的亲代和子代之间保持了遗传性状的稳定性。

减数分裂是有性生殖的个体在形成生殖细胞过程中发生的一种特殊分裂方式，是在进行有性生殖的生物中导致生殖母细胞中染色体数目减半的分裂过程。它是有丝分裂的一种变形，仅发生在生命周期某一阶段，分为减数第一次分裂前的间期，减数第一次分裂和减数第二次分裂。减数第一次分裂前的间期主要进行DNA的复制和有关蛋白质的合成。减数第一次分裂前期同源染色体联会出现四分体，中期染色体排列在赤道板上，后期同源染色体分离，非同源染色体自由组合。减数第二次分裂没有DNA 复制而细胞继续分裂导致二倍体变成单倍体，对于卵原细胞会产生一个卵细胞和三个极体，对于精原细胞会产生四个精细胞。但不同于有丝分裂和无丝分裂，它是进行有性生殖的生物性母细胞成熟、形成配子的过程中出现的一种特殊分裂方式。受精时雌雄配子结合，恢复亲代染色体数，从而保持物种染色体数的恒定。

2.2 细胞的衰老、凋亡和坏死

同新陈代谢一样，细胞衰老是细胞生命活动的客观规律，细胞衰老时分裂分化能力和机体功能下降。多细胞生物体内的细胞总是在不断更新着，总有一部分细胞处于衰老或走向死亡的状态。然而从总体上看，个体衰老的过程也是组成个体的细胞普遍衰老的过程。细胞衰老的特征有：①细胞水分减少，新陈代谢减慢；②细胞内有些酶的活性降低，例如人的生发层细胞内酪氨酸酶活性降低，易产生白发；③细胞内色素积累，如老年斑；④细胞呼吸速度减慢，核增大；⑤膜通透性改变，物质运输功能降低等。

细胞凋亡是一个主动地、由基因决定的自行结束细胞的生命的过程，是一种正常的自然生理过程，是由遗传机制决定的程序性死亡，如蝌蚪尾消失。它对于多细胞生物体的正常发育，维持内部环境的稳定以及抵御外界因素干扰具有非常关键作用。一般认为程序性细胞衰老凋亡是一种利他性、生理性细胞死亡，即局部、个别的死亡有利于整体或种群的存活。细胞凋亡时的形态特征是：①细胞变成圆球状、细胞外膜鼓起成腔泡，细胞核膜和细胞的一些内部结构破裂，细胞核内的染色体DNA被酶切成断片；②当细胞破裂成碎片之前细胞膜不破裂，细胞内容物没有泄漏出来，不引起炎症反应；③细胞碎片被周围的活细胞吞噬，而不是被专职的巨噬细胞清除。

细胞坏死是因病理而产生的被动死亡，不受基因控制，对细胞生命活动有害，如物理性或化学性的损害因子及缺氧与营养不良等均能导致细胞坏死。坏死细胞的膜通透性增高，致使细胞肿胀，细胞器变形或肿大，早期细胞核无明显形态学变化，最后细胞破裂。细胞裂解要释放出内含物，并常引起炎症反应；在愈合过程中常伴随组织器官的纤维化，形成瘢痕。见表1。

表1 细胞凋亡与细胞坏死的区别

3 遗传过程中的异常疾病

研究发现，目前与遗传有关的疾病大致分两类：一类是通过基因由父亲或母亲遗传获得的，还有一类是由于多种遗传基因和多种环境因素相互作用的结果导致的。

3.1 哮喘

3.1.1 病因。目前认为是一种多基因遗传病，受遗传因素和环境因素的双重影响。哮喘患者亲属患病率高于群体患病率，并且亲缘关系越近，患病率越高。该病的发生有许多诱发因素，如吸入尘螨、花粉、真菌、动物毛屑或排泄物、硫酸、二氧化硫、乙二胺、青霉素、甲醛、甲酸等；感染；食用鱼类、虾蟹、蛋类、牛奶等；气候改变；情绪激动、紧张不安、怨怒；运动；有些药物如心得安、阿司匹林类也可引起哮喘发作；同时月经、妊娠对哮喘也有一定影响。

3.1.2 症状。典型的支气管哮喘在发作前有先兆症状，如打喷嚏、流涕、咳嗽、胸闷等。如不及时处理，可因支气管阻塞加重而出现哮喘，严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，甚至出现紫绀等。但大多数情况下可自行或用平喘药物等治疗后缓解。某些患者在缓解数小时后可再次发作，甚至导致哮喘持续状态。

3.1.3 治疗。应避免接触各种变应原、职业致敏物和其它非特异性刺激因素，一旦发病应按需吸入β2激动剂、甲基黄嘌呤和抗胆碱药物等支气管舒张剂，并按时吸入表面激素。严重时需住院治疗，吸氧，化痰，静脉补液使痰液稀释，雾化吸入沙丁胺醇和异丙托溴铵溶液，静脉滴注氨茶碱、抗生素、糖皮质激素，纠正酸碱平衡紊乱，必要时需气管插管和机械通气。

3.2 肺癌

肺癌是严重危害人类健康的疾病，其发病率和死亡率均居全球癌症首位。在我国，肺癌已超过癌症死因的20%，且发病率及死亡率均迅速增长。肺癌的病因有许多种，其中遗传因素导致的肺癌所占的比例也非常多。

3.2.1 病因。肺癌发病不仅与环境因素有关，而且遗传因素也起着重要作用。中青年人罹患肺癌的主要危险因素是遗传和吸烟。日本学者进一步就不同组织类型的发病情况进行遗传流行病学研究，发现35.8%的肺鳞癌患者有肺癌家族史，与其他人群相比有显著差别；58.3%的肺泡细胞癌的女性患者有肺癌家族史，并且她们中3/4的人双亲患有肺癌。遗传因素是女性肺癌的重要危险因素，不仅支持了肺癌的家族史增加个体患肺癌的危险性，而且也说明了女性对肺癌的遗传易感性比较高。

3.2.2 早期症状。咳嗽，多为刺激性咳嗽。咳嗽是肺癌的早期症状，其特点是以阵发性刺激性呛咳为主，有咳不净的感觉，一般无痰或只有少量白色泡沫痰，继发感染可出现脓痰；肺癌的另一警号是间断性反复少量血痰，或痰中带血丝。此外，还出现胸背痛、胸闷、发热等症状；胸闷胸痛，一般症状轻，定位模糊；气促；发热；晚期患者可出现较明显的恶病质。

3.2.3 肺癌早期治疗。早期的肺癌患者，其消化系统功能是健全的，在临床诊断后，应抓紧时间给机体补充营养，以提高身体素质，增强抵抗力，防止或延缓恶病质的出现。

针对肺癌患者咳嗽、咳血等症状，祖国医学有许多养阴润肺和止咳止血、收敛的药方和食方，例如有养阴润肺功有和食物有杏仁海蜇、百合、荸荠等，而藕节、莲子、柿子、鸭梨、山药、百合、白木耳等都有止咳、收敛止血的作用。根据民间的验方，肺癌病人还可以吃蛤蚧、龟板膏、龟肉、糯米等滋阴补养的食品。

3.3 猫叫综合症

猫叫综合症是一种典型的遗传病，由于患者婴儿时有猫叫样的啼哭，故而得名。

3.3.1 病因。是由于患者第5号染色体短臂缺失而导致的；许多环境因素也能够引起染色体断裂，如接触大量粘合剂、油漆或一定剂量的射线；尤其在怀孕前后更能对胎儿造成危害；另外病毒感染也是一个严重的诱发因素。

3.3.2 症状和表现。其原因在于患儿的喉部发育不良或未分化所致，发病率约为1/50000，女患者多于男患者。最为常见的异常表现：智能发育低下，成人患者的智力水平一般仅具同龄正常人的l/5；童年期肌张力过低，到成年期则转变为肌张力过高；脸呈圆形，“满月状”；两眼距离过宽；外眼角往下倾斜等等。这些特征大多也是童年期较明显，随着年龄增大可能消失。

临床表现为：出生时哭声小，体重轻，小头，小颜，小喉头，内眦赘皮，最突出的是新生儿哭声似猫叫，其智力迟钝，斜视，眼距宽，先天心脏病，高腭弓，掌纹异常，指甲过长等。

3.3.3 治疗。目前，该病在医学界还没有治疗措施，只能通过一些辅助治疗和护理对病情进行适当缓解和改善。

4 基因治疗的未来展望

4.1 遗传病的预防

在择偶时应避免与患同种遗传性疾病的人恋爱，防止同种遗传病人相互婚配。因为这类患者之间婚配，其子代患与其父母同种遗传病的机会将显著增加。如原发性高血压、动脉粥样硬化、糖尿病、先天性心脏病、重症肌无力、脊柱裂、唇裂、先天性髋关节脱位、先天性哮喘、先天性聋哑和高度近视等病。如两个原发性高血压病患者婚配，其后代患原发性高血压病的机率将高达47%以上。避免近亲结婚，因近亲结婚的子代隐性遗传病的发病率也会显著高于一般人群。研究结果表明，多种严重疾病患者生育的后代，患遗传性疾病的可能性亦会增加。患病毒性肝炎、肺结核、性病和其它一些严重器质性疾病的患者，也不应急于结婚。

在生育方面要选好受孕时机。夫妻双方的年龄要适当。女方超过35岁，子代患先天性愚型的机会可增加10倍左右；男方的年龄最好不要超过50岁。注意受孕时男女双方身体所处的“外环境”，如当时正与有毒有害物质密切接触（如正接受放射线治疗或正喷洒农药等），或正在应用某种对胚胎可造成损害的药物，都不能马上受孕。避开有害的外环境一段时间后方可怀孕。连续发生两次以上的自然流产，应进行染色体检查，确定是否与遗传因素有关，由医生决定是否再次受孕。上一胎是畸胎的妇女，再次生育之前必须经过医生全面检查，弄清畸胎的原因，再决定是否妊娠。

4.2 基因治疗

基因治疗是指将外源基因导入患者细胞内并有效地适度表达，以达到治疗疾病的目的。

基因治疗可以是直接修复、补偿缺陷基因，或抑制某些基因的过度表达，也可间接增强机体的免疫功能，或利用外源基因对病变细胞特异性杀伤等。基因治疗的方法有：基因增补、基因替换、基因修复、基因失活和免疫调节等。目前基因增补是最常用的基因疗法，基因替换和基因修复是最理想的基因疗法。

基因治疗是近10年来发展起来的新型医疗技术，有广阔的研究、应用和开发前景。但是它还需要解决许多基础研究和技术方面的问题，才能具有真正的实用价值。总而言之，基因治疗技术还在不断发展，随着分子生物学、分子遗传学和临床医学等学科的深入发展，基因治疗技术将会日益走向成熟。一旦基因治疗成为现实，必将给医学世界带来深刻的变化，给广大患者带来福音。

[1] 邓耀祖,屈 伸.医学分子细胞生物学[M].北京科学出版社,2002.423.

[2] 龚丽明,林世杰,王忠明.肿瘤的自杀基因治疗研究进展[J].肿瘤防治杂志,2004.11(5)∶593-542.

[3] 向 宇,涂 冰.基因治疗及其临床应用[J].卫生职业教育Vol.23,2005,№.15.

[4] 杨桂萍,崔秀华,张 艳,潜谈疾病的基因诊断与基因治疗[J].综述与进展.中国医疗前沿.2010年6月.第5卷.第12期.

[5] 白 燕,周庆元.支气管哮喘治疗新策略[J].医学综述.2008年12月第14卷第23期.

[6] 胡春松,洪均言.基因治疗的安全性、有效性和稳定性原则[J].中华实验血液学杂志,2004.12(3)∶392-396.