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细胞骨架与疾病

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CONTENTS

01

细胞骨架基础结构

02

骨架异常致病机制

03

典型疾病关联分析

04

诊断技术应用

05

靶向治疗策略

06

研究前沿方向

01

细胞骨架基础结构

微管/微丝/中间纤维组成

微管

由α和β两种类型的微管蛋白亚基组成，形成长而空的中空管状结构，参与细胞形态的维持和细胞内物质的运输。

微丝

中间纤维

由肌动蛋白分子螺旋状聚合而成，直径约为7nm，在细胞内形成支撑结构，参与细胞运动、分裂和分化等过程。

结构最为复杂的一种骨架纤维，广泛存在于真核细胞中，对细胞骨架的维持起到重要作用，浓盐溶液与非离子性去垢剂处理可以使细胞内其余大部分的细胞骨架消失，唯独保留中间纤维。

1

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3

动态组装与解聚机制

通过微管蛋白亚基的聚合和解聚实现微管的快速生长和缩短，参与细胞形态变化和细胞内物质运输等过程。

微管的动态组装

微丝的动态组装

中间纤维的动态组装

通过肌动蛋白分子的聚合和解聚实现微丝的动态组装和去组装，参与细胞运动、分裂和分化等过程。

中间纤维的组装和解聚过程相对较为缓慢，但在细胞应激、分裂等特定条件下，中间纤维可以迅速重排，以维持细胞的完整性。

细胞形态维持功能

微管在细胞形态维持中的作用

中间纤维在细胞形态维持中的作用

微丝在细胞形态维持中的作用

微管形成的网络结构可以支撑细胞的形态，同时参与细胞内物质的运输和细胞器的定位。

微丝形成的支撑结构可以维持细胞的形态和稳定性，同时参与细胞运动、分裂和分化等过程。

中间纤维的强度和韧性可以维持细胞的形态和稳定性，特别是在细胞受到机械应力或化学刺激时，中间纤维可以迅速重排，以维持细胞的完整性。

02

骨架异常致病机制

结构完整性破坏

骨架蛋白变异

细胞骨架蛋白基因发生突变，导致骨架蛋白结构异常，使得细胞骨架的稳定性受到影响。

01

骨架蛋白降解

细胞内蛋白酶活性异常增高，导致细胞骨架蛋白被降解，细胞骨架结构受到破坏。

02

骨架蛋白合成障碍

由于基因突变或代谢异常，导致细胞骨架蛋白合成受阻，细胞骨架无法维持正常结构。

03

物质运输功能紊乱

细胞骨架在细胞物质运输中起着重要作用，骨架结构异常会影响细胞内物质的正常运输。

细胞内运输受阻

细胞骨架参与胞吞和胞吐过程，骨架结构异常会影响细胞对物质的摄取和排出。

胞吞和胞吐异常

细胞骨架参与维持细胞极性，骨架结构异常会导致细胞极性紊乱，影响细胞物质运输方向。

细胞极性维持障碍

细胞骨架在细胞信号传导中起着重要作用，骨架结构异常会影响信号分子的正常传递。

细胞信号传导受阻

信号分子无法正常传递

细胞骨架参与形成信号通路，骨架结构异常会导致信号通路受阻，影响细胞对信号的响应。

信号通路受阻

细胞骨架为信号分子提供锚定位点，骨架结构异常会影响信号分子的锚定，进而影响信号传导。

信号分子锚定障碍

03

典型疾病关联分析

阿尔茨海默病（Tau蛋白异常）

神经元丢失

Tau蛋白病变导致神经元死亡，大脑皮层萎缩。

03

Tau蛋白异常聚集形成神经纤维缠结，影响神经元正常功能。

02

神经纤维缠结

Tau蛋白过度磷酸化

导致神经元骨架结构破坏，神经元死亡。

01

癌症转移（伪足形成调控）

癌细胞伪足形成

癌细胞通过伪足形成实现迁移和侵袭，进而扩散和转移。

01

细胞骨架重塑

癌细胞在迁移过程中需要不断重塑细胞骨架，适应环境变化。

02

抗凋亡能力增强

癌细胞通过调节细胞骨架相关蛋白，增强抗凋亡能力，逃避机体免疫监视。

03

遗传性骨架病通常由基因突变导致骨架蛋白结构或功能异常。

基因突变导致骨架蛋白缺陷

骨架蛋白缺陷导致细胞形态异常，影响细胞正常功能。

细胞形态异常

多数遗传性骨架病为常染色体显性遗传，少数为隐性遗传或X连锁遗传。

疾病遗传模式

遗传性骨架病（基因突变）

04

诊断技术应用

免疫荧光标记检测

利用荧光素标记抗体，与细胞骨架相关抗原结合，形成抗原-抗体复合物，在荧光显微镜下观察。

荧光抗体技术

具有专一性强、灵敏度高、实用性好等优点，可用于检测细胞骨架中的蛋白质、酶、激素等生物活性化合物。

荧光免疫检测技术

电镜超微结构观察

通过电子束穿透样品，观察细胞骨架的超微结构，如微管、微丝等。

透射电镜观察

通过电子束扫描样品表面，获得细胞骨架的三维形态和表面结构信息。

扫描电镜观察

01

02

生物力学特性分析

01

细胞力学性能测试

利用细胞力学仪器测量细胞骨架的弹性常数、粘弹性等力学性能，了解细胞骨架的机械特性。

02

细胞运动能力分析

通过细胞运动实验，观察细胞骨架在细胞运动中的作用，以及不同疾病状态下细胞运动能力的变化。

05

靶向治疗策略

微管稳定剂能够抑制微管的解聚，使细胞停留在有丝分裂期，从而抑制肿瘤细胞的生长和分裂。

紫杉醇、多西他赛等，已被广泛应用于临床肿瘤治疗。

疗效确切，