腫瘤微環(huán)境與細胞生態(tài)學導論

前言

20世紀下半葉開始的科技大爆炸以信息科技和生物科技為核心，兩個核心的結(jié)合產(chǎn)生了系統(tǒng)生物學。科技大爆炸的邊緣，傳統(tǒng)生物學的發(fā)展通過生態(tài)學向社會科學逼近，一個新而古老的領域——細胞社會學與細胞生態(tài)學正在形成，從另一個側(cè)面闡明生命活動復雜體系的本質(zhì)和應用前景。2l世紀對生命科學的綜合研究將對醫(yī)學的理論研究和臨床實踐產(chǎn)生重大的影響，可能在選擇醫(yī)學的一些神奇療法中有所突破（如針灸和經(jīng)絡）。生命是一定條件下物質(zhì)存在的一種形式。恩格斯概括了19世紀生物學和化學的研究成果，提出生命是蛋白體存在的形式，新陳代謝是生命的特征的論斷，與現(xiàn)代生命科學的觀點一致。原始的蛋白體（核酸與蛋白質(zhì)）在海洋中產(chǎn)生，經(jīng)歷了漫長的地質(zhì)年代進化形成了當今的生物大干世界。隨著環(huán)境的變化，舊的物種消失，新的物種形成。從生命起源開始，生物體與其環(huán)境密切相關，與生物體直接接觸的環(huán)境一微環(huán)境起了決定性作用。水中的蛋白體容易受外界因素沖擊破壞，包繞一層外膜的蛋白體就安全、穩(wěn)定多了，膜內(nèi)就是蛋白體的微環(huán)境，與無膜的蛋白體相比有明顯的生存優(yōu)勢，經(jīng)過自然選擇進化成原核細胞。DNA是遺傳基因的載體，如果再有一層膜保護就更有利于種族的生存、繁衍，更具生存優(yōu)勢，于是經(jīng)自然選擇形成了真核細胞，核膜內(nèi)部成了遺傳物質(zhì)的微環(huán)境。微環(huán)境與生物個體是密不可分的，不僅微生物如此，人類也一樣，人類只有在宇航服、太空艙、空間站這類微環(huán)境中才能脫離地球表面生存。生態(tài)學是研究生物體與其環(huán)境相互作用的學科，即將生物與其環(huán)境視為一個系統(tǒng)（生態(tài)系統(tǒng)），加上生物種系的進化歷程，成為時間和空間上宏大的研究領域，涵蓋了從遠古的生命起源到當今所有生物及其環(huán)境。達爾文歷經(jīng)數(shù)十年的觀察、綜合和分析得出了生物進化的基本規(guī)律。近半個多世紀以來經(jīng)濟高速增長，工農(nóng)業(yè)廢棄物和生活垃圾污染了環(huán)境，嚴重破壞了地球的生態(tài)平衡，影響人類子孫后代的生存和健康，生態(tài)學受到發(fā)達國家有識之士的高度重視。生態(tài)學觀點和研究方法滲透到生命科學的其他學科中。多細胞生物是以細胞社會作為整體生存的，隨著生物進化，環(huán)境與機體的關系也復雜化：呼吸道和消化道的形成產(chǎn)生了機體內(nèi)的外環(huán)境；血液循環(huán)和體液成為細胞生存的內(nèi)環(huán)境。與普通生態(tài)學中的大環(huán)境、小環(huán)境概念不同，這里所指的環(huán)境是微觀的，即現(xiàn)代醫(yī)學生物學文獻所述的微環(huán)境。

內(nèi)容概要

近十多年來針對腫瘤微環(huán)境的治療策略取得很大進展，腫瘤微環(huán)境的作用機制成為研究熱點。編者結(jié)合自己的工作將近年來腫瘤微環(huán)境和干細胞的研究和應用從不同角度進行了深入、系統(tǒng)的介紹，并從生態(tài)學觀點予以評述和思考。不僅介紹了基本資料和最新進展，還介紹了編者近年來相關的研究結(jié)果。    本書適用于從事腫瘤和血液學臨床、科研、教學的中、高級工作者；由于本書探討正在形成中的細胞生態(tài)學，也適用于從事其他相關生命科學領域的科研和教學人員參考；對于研究生和高年級本科生則介紹了一個似陌生又熟悉的領域，對于拓寬思路、綜合運用學到的知識有獨到之處。

書籍目錄

前言緒論 對細胞生態(tài)學若干問題的思索  第一節(jié) 細胞培養(yǎng)的生態(tài)學原理    一、體外培養(yǎng)細胞的生態(tài)學    二、體外培養(yǎng)細胞遵循生態(tài)學的普遍規(guī)律  第二節(jié) 機體作為生態(tài)系統(tǒng)的思考    一、體內(nèi)微環(huán)境對細胞的影響    二、程序性細胞死亡和細胞衰退的細胞生態(tài)學意義    三、從肥胖癥看人類的進化    四、微環(huán)境的“氣候”——分子生態(tài)學狀態(tài)    五、飲食與免疫的生態(tài)學觀    六、上皮細胞內(nèi)淋巴細胞及其意義  第三節(jié) 細胞生態(tài)學的細胞社會學原則    一、微環(huán)境與干細胞，不僅是“土壤和種子”，而且是細胞社會的生態(tài)學    二、細胞是生命的基本單位，社會是生命生存斗爭的高級機制    三、社會的生態(tài)學原理    四、細胞社會的結(jié)構(gòu)和分類  第四節(jié) 微環(huán)境的變化——衰老、炎癥和腫瘤    一、免疫衰退    二、作為炎癥的老年相關病——動脈粥樣硬化  第五節(jié) 細胞社會的經(jīng)濟問題    一、代謝供求的細胞經(jīng)濟學調(diào)節(jié)    二、細胞社會的進化與細胞經(jīng)濟體系    三、細胞自噬和凋亡的細胞經(jīng)濟學意義    四、劑量補償與性別決定  第六節(jié) 溫度的細胞生態(tài)學意義    一、細胞生物學中的自組織概念    二、細胞極性和組織的組織性與細胞癌變    三、溫度是干細胞n維生態(tài)位中的重要一維  第七節(jié) 干細胞的細胞社會作用    一、干細胞維護細胞社會的平衡和穩(wěn)定    二、干細胞的細胞社會應變作用——創(chuàng)傷修復可塑性與細胞功能豐余性    三、干細胞是細胞社會的“骨干”，決定組織、器官的性狀  第八節(jié) 細胞微環(huán)境與健康    一、線粒體能量轉(zhuǎn)換效率與可塑性    二、溫度適應的機制  主要參考文獻第一篇 干細胞與微環(huán)境  第一章 干細胞生物學與微環(huán)境的組成　　第一節(jié)　干細胞及其生物學意義   　 一、胚胎干細胞和成體干細胞    　二、微環(huán)境細胞成分的干細胞——問充質(zhì)干細胞    　三、器官、組織的成體干細胞    　四、誘導的多能干細胞及細胞間轉(zhuǎn)換　  第二節(jié)　微環(huán)境的含義和組成 　   一、微環(huán)境的含義及細胞微環(huán)境的調(diào)節(jié)  　  二、微環(huán)境的細胞成分   　 三、微環(huán)境的非細胞成分    　四、微環(huán)境與機體內(nèi)環(huán)境的全身一體化    　五、細胞膜隧道納米管及其作用和意義　  第三節(jié)　微環(huán)境對干細胞的影響 　   一、干細胞巢和干細胞生態(tài)位  　  二、供體細胞白血病的啟示  主要參考文獻　第二章　黏附分子在腫瘤微環(huán)境中的作用  　第一節(jié)　細胞一微環(huán)境的連接與黏附分子   　 一、微環(huán)境中基質(zhì)大分子與細胞的連接    　二、黏附分子的概念、種類及結(jié)構(gòu)    　三、黏附分子介導的微環(huán)境參與的細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導通路　  第二節(jié)　黏附分子介導的微環(huán)境對細胞的調(diào)節(jié) 　   一、黏附分子介導的微環(huán)境對細胞極化、細胞不對稱分裂及細胞運動的調(diào)節(jié)  　  二、黏附分子介導的微環(huán)境對細胞生長、增殖及分化的調(diào)節(jié)   　 三、黏附分子介導的微環(huán)境對細胞凋亡及衰老的作用　  第三節(jié)　黏附分子介導的微環(huán)境改變在腫瘤中的作用 　   一、黏附分子在腫瘤中的異常表達及其機制  　  二、黏附分子介導的微環(huán)境改變對腫瘤發(fā)生的作用   　 三、腫瘤發(fā)生引起的微環(huán)境改變及黏附分子在微環(huán)境改變中的作用　  第四節(jié)　黏附分子介導的造血微環(huán)境改變在血液腫瘤中的作用 　   一、黏附分子介導的造血微環(huán)境對正常造血的調(diào)節(jié)  　  二、造血微環(huán)境中的黏附分子異常在血液腫瘤中的作用  主要參考文獻　第三章　雙向細胞間通訊  第四章 成纖維細胞在微環(huán)境中的作用  第五章 微循環(huán)和腫瘤的血管新生第二篇 腫瘤、炎癥與微環(huán)境  第六章 腫瘤的起源和演化  第七章 腫瘤和炎癥微環(huán)境的免疫狀態(tài)  第八章 腫瘤微環(huán)境中的樹突狀細胞  第九章 溶血磷脂在腫瘤中的作用  第十章 表觀遺傳學改變與腫瘤發(fā)生  第十一章 炎癥與腫瘤  第十二章 以腫瘤干細胞及其微環(huán)境為靶標的抗腫瘤治療  第十三章 白血病的微環(huán)境  第十四章 造血干細胞移植中的若干細胞生態(tài)學問題

章節(jié)摘錄

插圖：對于人類社會有眾多的社會科學進行專門研究；對于細胞社會雖然積累了大量資料，但是，對其本質(zhì)的認識仍未超越一個半世紀前Virchow的描述。20世中下葉雖然不斷有人發(fā)表細胞社會學的論文或?qū)Ｖ?，作為形成學科必需的理論體系尚待建立。但是細胞社會學的基本觀點——“機體是細胞社會”已被廣泛接受，細胞社會的基本規(guī)則和運行機制正在鄰近學科的研究進展中逐步闡明，相信在不久的將來會有細胞社會學的相關理論體系形成.細胞社會隨著生物進化而進化，不同生物的細胞社會不同。通常單細胞生物沒有社會性，細菌被膜是形成細胞社會的雛形，真正的細胞社會從多細胞生物開始，隨著生物的進化呈多樣性，但是有共性。例如，從細胞社會形成的初級階段開始就形成了細胞社會的制約機制——細胞凋亡。即使是只由1000個細胞構(gòu)成的線蟲，也已經(jīng)具有所有多細胞生物都有的細胞凋亡機制，根據(jù)形態(tài)發(fā)育的需要一部分細胞必須剔除（否則只是細胞團塊），通過程序性細胞死亡機制將這些細胞拆除，其組成成分作為構(gòu)建其他組織的原材料或能源再利用，類似于人類社會對組織機構(gòu)的改革和改造。多細胞生物的細胞有明顯的類別，不同類別的細胞構(gòu)成組織、器官在細胞社會中起不同的作用.近二十多年的研究進展表明不同細胞表面抗原表達的組合是細胞類別的標志，眾所周知的ABO血型是不同個體（不同細胞社會）的標志；組織相容性抗原（HLA）則是同一細胞社會中不同類別細胞的標志，從這些標志還能檢測出該細胞在細胞社會中的功能等級，如干細胞、祖細胞、終末分化細胞等。動物細胞的嚴格分類和分化是動物細胞社會正常運行的基礎。為了保證動物的快速反應，出現(xiàn)了中樞神經(jīng)系統(tǒng)等快速信號轉(zhuǎn)導機制，逐漸形成高度中央集權(quán)的細胞社會。植物的細胞社會機制與動物明顯不同，尤其是出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)后的動物差別更大。植物沒有拒捕和逃避能力，往往被動物吃掉或損傷部分植株，在進化過程中以構(gòu)件生物的形式，憑借旺盛的組織再生能力延續(xù)物種的生存和繁衍。所以植物的細胞社會不是中央集權(quán)式的，植物組織有很強的自主性，所以能夠用一塊植物組織在燒瓶里培育出一顆植株，即憑借植物細胞的基因組和植物組織培養(yǎng)基和培養(yǎng)箱提供的生態(tài)環(huán)境就能生長發(fā)育成完整的植株；有些植物通過部分組織（插枝、塊根）即能在適宜的土地中長成植株。20世紀的細胞社會學研究以胚胎學和發(fā)育生物學為主，因為便于實驗研究。G?M?Edelman（1988）提出了“拓撲生物學”的概念，注意到（拓撲）空間位置在胚胎發(fā)育中的重要性。仔細考察細胞表面抗原分布的規(guī)律和細胞的不對稱性，應該承認細胞的（拓撲）空間位置在細胞社會的組成和行為中起作用，如干細胞的不對稱分裂是細胞分化的基礎；人體解剖位置的不對稱性對行為的影響（如“左利”）等?；チ觥㈠e構(gòu)瘤是否與細胞的（拓撲）空間位置異常有關有待深入研究。人體由天文數(shù)字數(shù)量級的細胞組成，其細胞數(shù)遠遠大于地球上的人口數(shù)。細胞組成組織和器官，其結(jié)構(gòu)和功能受控于與機體的過去、現(xiàn)在和將來密切相關的法規(guī)——人類基因組，以及按照實時的環(huán)境狀況，通過表觀遺傳學機制表達。人類基因組是人體細胞社會的憲法，由表觀遺傳學機制根據(jù)實時環(huán)境情況具體實施。

編輯推薦

《腫瘤微環(huán)境與細胞生態(tài)學導論》是現(xiàn)代生物技術(shù)前沿叢書之一《細胞通訊與疾病》的后續(xù)與拓展?！赌[瘤微環(huán)境與細胞生態(tài)學導論》的編者均為中國醫(yī)學科學院血液學研究所、血液病醫(yī)院、實驗血液學國家重點實驗室相關專業(yè)的專家。《腫瘤微環(huán)境與細胞生態(tài)學導論》是近期正在從事相關研究的專家對相關課題研究現(xiàn)況的綜合，加上編者的工作經(jīng)驗、體會和看法，收集了至2008年初的微環(huán)境和干細胞研究的相關資料，包括微小RNA、細胞膜納米管道和誘導性胚胎干細胞等最近期的研究進展。

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