細胞生長
| 細胞生物學 |
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簡介
[編輯]細胞生長（Cell Growth）是指細胞體積、質量或數量的增加過程，是細胞生命周期中的一個重要環節。它不僅涉及細胞的內部代謝活動，還包括與外界環境的相互作用。細胞生長是生物體從胚胎發育到成體，以及在組織修復、再生和免疫應答中不可或缺的過程。
分類
[編輯]根據生長方式的不同，細胞生長可分為以下幾類：
體積性生長（Hypertrophy）
[編輯]體積性生長指的是細胞在不分裂的情況下，通過合成蛋白質、增加細胞器數量等方式，導致個體體積擴大。例如，成人的心肌細胞和骨骼肌細胞在運動訓練或病理狀態下可發生此類生長。
數目性生長（Hyperplasia）
[編輯]數目性生長是通過細胞分裂（主要是有絲分裂）實現的細胞數量增加。這種增長在胚胎發育、免疫細胞增殖、肝臟再生等生理過程中常見，也可能出現在某些病理情況下，如癌症。
不對稱生長（Asymmetric growth）
[編輯]在某些特化細胞，如幹細胞，細胞分裂可能產生兩個命運不同的子細胞，一個繼續維持乾性，另一個則進入分化路徑，體現了生長和分化的協調。
細胞周期與生長
[編輯]細胞生長與細胞周期密切相關，特別是在以下階段：
- G1期（第一生長期）：細胞開始合成蛋白質、RNA和各類細胞器，為後續的DNA複製做準備。
- S期（DNA合成期）：儘管主要任務是複製DNA，但此階段細胞體積也有一定增長。
- G2期（第二生長期）：細胞繼續增長，檢測DNA是否完整，並為進入M期做準備。
分子機制
[編輯]細胞生長的分子機制涉及複雜的信號轉導網絡，包括但不限於：
mTOR通路
[編輯]mTOR（哺乳動物雷帕黴素靶蛋白）是細胞生長的中心調節因子。它感應營養、能量狀態、生長因子等信號，調控蛋白質合成、自噬抑制和代謝重編程。[1]
PI3K/AKT通路
[編輯]該通路通常與mTOR協同工作，受到胰島素、IGF-1等激素的調節，促進細胞存活和生長。[2]
MAPK/ERK通路
[編輯]該通路常因外界刺激（如EGF、PDGF）而激活，調控基因表達和細胞周期進展。[3]
影響因素
[編輯]細胞生長受多種因素影響：
- 營養與能量供應：細胞生長需要碳源、氮源、磷等基本營養，以及ATP支持的合成反應。
- 氧氣與pH環境：過低的氧氣或酸性環境會抑制代謝酶活性，影響生長。
- 激素與生長因子：如胰島素樣生長因子（IGF）、表皮生長因子（EGF）、促紅血球生成素（EPO）等。
- 基因調控：如c-Myc、Cyclin D促進生長，而p53、Rb蛋白等則發揮抑制功能。
異常與疾病
[編輯]腫瘤
[編輯]當細胞生長與分裂的調控機制被破壞，細胞可能發生無限增殖，最終形成腫瘤。癌症本質上是細胞生長和死亡平衡的失控。
營養不良與發育遲緩
[編輯]在營養嚴重不足或激素缺乏（如生長激素缺乏症）情況下，細胞生長能力下降，導致器官發育不全或矮小症。
肥大性病變
[編輯]某些疾病中，如高血壓引起的心肌肥厚，表現為體積性生長的過度反應，最終可能導致器官功能下降。
實驗研究
[編輯]研究細胞生長的方法包括：
應用與前沿
[編輯]- 腫瘤治療：靶向抑制細胞生長通路（如mTOR抑制劑）是癌症治療新策略；
- 組織工程與再生醫學：在體外調控幹細胞的生長是構建人工組織的關鍵；
- 農業改良：調控植物細胞的生長速率可提升作物產量。