五、培养细胞增殖动力学(Culture Cell Kinetics)
组织培养细胞是研究细胞动力学和细胞有丝分裂过程非常好的对象。当前对培养细胞的增殖过程和周期规律已有很深入的了解。
自50 年代细胞周期学说建立后,遂即形成至今仍沿用的传统概念,即细胞周期=间期(G1 期+S 期+G2 期)+M 期,可简称之为GSM 周期。在GSM 周期中的G1 期阶段,细胞可进入持续时间不定的G0 期。这一概念虽基本符合体内外细胞增殖生长的规律,但却未完全反映细胞增殖生长状态,这一概念存在着有待修饰的必要。因此本书中将按新的理解进行介绍。
按人体细胞,包括体外培养细胞,有两种基本状态:即增殖态和功能态(图1-8)。
图1-8 细胞存在形式和细胞增殖周期关系
(一)增殖态(Proliferation State)
增殖态即细胞进行增殖的状态或过程;细胞增殖或自我复制的手段为细胞有丝分裂(Mitosis)。细胞增殖的基本条件或前提为细胞质和细胞核的复制;两者是正常细胞增殖过程缺一不可的前提。只有在两者完成后,细胞才能发生分裂;而细胞有丝分裂所完成的主要是细胞质和细胞核的分配。以上三个基本过程是细胞增殖态主要的活动,三个过程有阶段性,又相互依存。
1.G1 期:
发生于上一个增殖周期的分裂期后,DNA 合成期前,故也称为细胞分裂后期,或DNA 合成前期。G1 期是细胞质复制的主要阶段,细胞进入G1 期标志细胞已进入增殖态。上一次细胞分裂后所形成的子细胞是否能进入G1 期,取决于外源生长因子(GrowthFacter)和其它增殖相关因子的调控。细胞进入G1 期后,也仍然受其它因子以及营养物质的影响。在G1 期中,能接受外界因子影响的特定阶段,称调节点(Regulation Point:RP)。近年研究证明G1 期存着不止一个RP。细胞在G 期时因营养物质缺乏和在调节因子的作用下,可导致发生阻滞,使G1 期延长;发生阻滞的G1 期,可称之为G1s(G1 in Stagnation)。因此G1 期的持续时间变化很大,短则4~6 小时,长可到几天。增殖旺盛细胞的G1 期持续时间短,衰退细胞持续时间长;培养细胞属旺盛增殖细胞群体,一般具有较短的G1 期。G1 期细胞中进行着非常复杂的分子变化过程。据此Pardee(1989)把
G1 期又分成G1a、G1b 等数个亚阶段。G1 期主要活动为细胞内的蛋白质合成、RNA 合成、多聚核蛋白体合成增多等;G1 期胞体逐渐增大,是镜下唯一可感知的变化。G1 期末细胞进入S 期前尚存在着一个调节点,越过此点后细胞才能进入S 期。


