【溫度對(duì)細(xì)胞膜的影響研究文獻(xiàn)綜述4100字】

溫度對(duì)細(xì)胞膜的影響研究文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u4218溫度對(duì)細(xì)胞膜的影響 1129711溫度對(duì)生物細(xì)胞膜質(zhì)含量和飽和度的影響 149122溫度對(duì)生物細(xì)胞膜蛋白種類(lèi)和含量的影響 2258023溫度對(duì)細(xì)胞膜內(nèi)抗氧化保護(hù)酶的影響 2320444溫度對(duì)生物細(xì)胞膜內(nèi)熱激蛋白的關(guān)系 362405溫度對(duì)細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響 3138015.1溫度對(duì)正常細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響 3315715.2溫度對(duì)腫瘤細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響 4摘要：細(xì)胞膜作為細(xì)胞和細(xì)胞器與環(huán)境隔離的主要界面，對(duì)生物體正常生理功能發(fā)揮重要作用，而溫度的變化會(huì)明顯對(duì)患者細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致其對(duì)維持生命體正常功能產(chǎn)生一定的作用，因而當(dāng)前有必要增加溫度對(duì)細(xì)胞膜影響的研究，從而對(duì)其機(jī)制進(jìn)行探討，以為生物體正常功能受溫度影響的具體方式進(jìn)行明確，更好的指導(dǎo)臨床。關(guān)鍵詞：溫度；細(xì)胞膜；綜述細(xì)胞結(jié)構(gòu)尤其是膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與生命的耐熱性密切相關(guān)。細(xì)胞膜作為與環(huán)境隔離的細(xì)胞和細(xì)胞器之間的界面結(jié)構(gòu)，是應(yīng)激過(guò)程中最初的直接受體，不僅接收和傳遞相應(yīng)的環(huán)境信息，還對(duì)應(yīng)激作出反應(yīng)，對(duì)生物體正常生理生化過(guò)程的穩(wěn)定充當(dāng)著關(guān)鍵功能[1]。溫度變化可直接使細(xì)胞脂膜的溫度特異相發(fā)生變化，由流動(dòng)相變成凝固相，引起細(xì)胞的裂解。因此，細(xì)胞膜的熱穩(wěn)定性可以反映出抵抗高溫的能力[2]。生命體在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中往往會(huì)受到各種非生物因子的脅迫，最近幾年由于工業(yè)生產(chǎn)和汽車(chē)尾氣排放的增多，導(dǎo)致空氣中的二氧化碳?xì)怏w的逐漸增加，使氣溫呈逐年升高的趨勢(shì)，因此在各種非生物脅迫中，高溫脅迫對(duì)生命體的生長(zhǎng)發(fā)育的制約也越來(lái)越嚴(yán)重。1溫度對(duì)生物細(xì)胞膜質(zhì)含量和飽和度的影響生物細(xì)胞膜脂類(lèi)的主要成分是磷脂，它是構(gòu)成細(xì)胞的骨架。因此磷脂含量的高低與細(xì)胞膜的熱穩(wěn)定性有關(guān)。磷脂含量的降低可能有利于減輕由于細(xì)胞體積縮小而引起的物理脅迫或?qū)δそY(jié)構(gòu)的致密作用。這些變化有利于維持膨壓及增強(qiáng)組織的物質(zhì)運(yùn)輸能力[3]。膜脂的飽和度會(huì)因?yàn)樯锬蜔嵝宰兓a(chǎn)生一定變化，因?yàn)闇囟群苋菀滓鹉ぶ幸恍┎伙柡椭舅岚l(fā)生改變，從而被破壞。許多研究證實(shí)，膜脂中飽和脂肪酸含量越高，生物耐熱性越強(qiáng)。李心群[4]通過(guò)基因修飾使不飽和脂肪酸水平下降的小鼠細(xì)胞在高溫下存活時(shí)間更長(zhǎng)，Rast?dterK[5]比較了耐熱小麥品種和熱敏感小麥品種中膜脂中飽和脂肪酸的含量，發(fā)現(xiàn)耐熱小麥中膜脂的飽和度更高。2溫度對(duì)生物細(xì)胞膜蛋白種類(lèi)和含量的影響有研究認(rèn)為生物電解質(zhì)滲漏量隨著高溫脅迫而逐漸增加的原因主要在于高溫使蛋白質(zhì)移動(dòng)的幅度增大，結(jié)合強(qiáng)度加強(qiáng)，但溫度過(guò)高時(shí)，生物膜疏水鍵斷裂，導(dǎo)致膜蛋白變性、膜脂分子液化、膜通透性改變、細(xì)胞損傷和生物細(xì)胞內(nèi)電解質(zhì)滲漏。梁雯[6]指出細(xì)胞膜上蛋白的熱穩(wěn)定性和膜的熱穩(wěn)定性有很大關(guān)系，細(xì)胞經(jīng)過(guò)耐熱鍛煉后膜的熱穩(wěn)定性增加主要是由于增強(qiáng)了膜上原有蛋白質(zhì)的耐熱性或者是由于在鍛煉的過(guò)程中新誘導(dǎo)合成的一些新蛋白增加了耐熱性。李龍[7]的試驗(yàn)表明高溫脅迫造成的質(zhì)膜流動(dòng)性增強(qiáng)由于激活蛋白激酶IHAMK的活性，從而使高溫信號(hào)向細(xì)胞內(nèi)傳遞增加了耐熱性。3溫度對(duì)細(xì)胞膜內(nèi)抗氧化保護(hù)酶的影響高溫脅迫時(shí)，細(xì)胞參與光合碳代謝的一些酶的活性降低，導(dǎo)致了植物所吸收的光能超過(guò)了光合碳固定所需,過(guò)剩的激發(fā)能會(huì)把電子傳遞給氧氣，生成超氧陰離子和氧自由基，所以葉綠體內(nèi)的光和電子傳遞連是體內(nèi)產(chǎn)生活性氧的主要來(lái)源，植物在長(zhǎng)期的適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程中已經(jīng)進(jìn)化出許多防御機(jī)制，例如，植物中參與活性氧清除的一些保護(hù)酶，包括過(guò)氧化氫酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、過(guò)氧化氫酶(POD)和抗壞血酸過(guò)氧化物酶(APX)，Sezgin[8]認(rèn)為高溫導(dǎo)致植物熱傷害的原因是由于熱導(dǎo)致參與抗氧化保護(hù)的一些酶的活性降低，從而使體內(nèi)的自由基的清除能力小于了產(chǎn)生能力，體內(nèi)活性氧的積累會(huì)導(dǎo)致膜上膜脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化損傷，導(dǎo)致植物中MDA含量增加和電解質(zhì)滲漏。從而使細(xì)胞喪失了正常的功能顯示出熱傷害。也有些研究者認(rèn)為，生物細(xì)胞在遭受高溫脅迫時(shí)，生物體內(nèi)的一些抗氧化保護(hù)酶類(lèi)升高、抗氧化保護(hù)能力的增強(qiáng)提高了膜的熱穩(wěn)定性，從而增加了活性氧清除能力，增強(qiáng)生物細(xì)胞耐熱性，并且在一定程度上，抗氧化保護(hù)系統(tǒng)酶的活性和膜的熱穩(wěn)定性成正相關(guān)[9]。還有一些研究者認(rèn)為，在高溫脅迫時(shí)，體內(nèi)抗氧化酶的活性有的降低有的升高不能作為耐熱性的指標(biāo)。4溫度對(duì)生物細(xì)胞膜內(nèi)熱激蛋白的關(guān)系幾乎所有的非生物脅迫均能在植物體內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生一類(lèi)大量表達(dá)并在進(jìn)化上非常保守的蛋白質(zhì)稱(chēng)作熱激蛋白(HSPs),它常常作為“分子伴侶"存在于生物體內(nèi)，熱激蛋白對(duì)脅迫下受損蛋白的修復(fù)和維持細(xì)胞的存活都有重要的作用，熱激蛋白主要參與蛋白質(zhì)的折疊和組裝，運(yùn)輸，變性蛋白質(zhì)的清除和誘導(dǎo)一些抗性相關(guān)基因的表達(dá)(比如抗氧化保護(hù)酶基因)從而減少了膜脂過(guò)氧化程度，增加了細(xì)胞膜的熱穩(wěn)定性[10]。5溫度對(duì)細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響膜流動(dòng)性是膜的一種生物物理學(xué)特性，可定量表達(dá)膜脂分子的遷移率和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)率。這些參數(shù)可以通過(guò)物理學(xué)方法剩定，如電子白旋共振。磁共振分光術(shù)、熒光雙折射以及近幾年發(fā)展起來(lái)的徼光掃播共聚焦顯徽鏡技術(shù)熒光漂白恢復(fù)術(shù)。此處本文分別對(duì)溫度影響正常細(xì)胞膜流動(dòng)性及腫瘤細(xì)胞膜流動(dòng)性進(jìn)行闡述。5.1溫度對(duì)正常細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響周楠峰[11]等通過(guò)對(duì)培養(yǎng)的健康人的成纖維細(xì)胞的研充發(fā)現(xiàn)分別在37、25、20和4℃的Hank's液中測(cè)定熒光雙折射值時(shí)，發(fā)現(xiàn)孵育混度的變化能改變雙折射值。當(dāng)溫度在4℃時(shí)，r值最高。然后隨著溫度的升高，該值開(kāi)始降低，然而，在室溫（20~25）下，涂層的折射率迅速增加。這是一些膜脂的相變溫度范圍。在不同環(huán)境溫度下培養(yǎng)的人真皮成纖維細(xì)胞和尿路上皮-肌原纖維中，培養(yǎng)細(xì)胞的生長(zhǎng)溫度確實(shí)可以改變r(jià)值，細(xì)胞也可以部分調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的變化，使得在體內(nèi)時(shí)的雙折射有所不同，且不同溫度中所孵育的這類(lèi)細(xì)胞也會(huì)存在明顯差異。轉(zhuǎn)基因和未轉(zhuǎn)化的小鼠腦細(xì)胞的雙折射值相似，但低于人類(lèi)成纖維細(xì)胞。即使是同一類(lèi)型的膜，膜在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)以不同的運(yùn)動(dòng)性對(duì)環(huán)境溫度表面的運(yùn)動(dòng)適應(yīng)性的變化稱(chēng)為細(xì)胞的各向同性。但在未對(duì)鼠成纖維紙胞的r值測(cè)定前、不能排除不同物種的同一類(lèi)型的細(xì)胞膜流動(dòng)性動(dòng)性不同的可能。膜疏水性適應(yīng)環(huán)境溫度表面的長(zhǎng)期持續(xù)變化，稱(chēng)為細(xì)胞等粘性適應(yīng)。這種變化見(jiàn)于使冬眠中的動(dòng)物和魚(yú)適應(yīng)周?chē)乃疁?。此外，這種變化也可以在人類(lèi)暴露皮膚區(qū)域的男性生殖腺中觀察到。在原核生物及一些溫暖動(dòng)物中，這種適應(yīng)受到膜脂組成成分的影響。當(dāng)前來(lái)說(shuō)，對(duì)于人類(lèi)培養(yǎng)細(xì)胞的溫度適應(yīng)知之甚少。頓珠次仁等[12]也用健康人的成纖維細(xì)胞作材料，研究了培養(yǎng)溫度對(duì)薄而純的脂質(zhì)膜的影響。用的方法是熒光衰折射法。結(jié)果表明，人成纖維細(xì)胞通過(guò)改變脂質(zhì)膜深非分極區(qū)域的流動(dòng)性，可以適應(yīng)30℃的低濕度，但整個(gè)細(xì)胞沒(méi)有這種現(xiàn)象。在4攝氏度。除部分脂肪酸組成變化外，細(xì)胞其他膜脂質(zhì)成分未見(jiàn)適應(yīng)變化。人成纖維細(xì)胞通常在37℃培養(yǎng)，但可以在30~40℃(或更高)持續(xù)增殖。但是，如果溫度低于28℃，細(xì)胞就會(huì)停止增殖?；罴?xì)胞可以持續(xù)維持其重要功能。此前的研究表明，精細(xì)跑步可以適應(yīng)于因改變脂質(zhì)組成而引起的膜流動(dòng)性變化。在一定范圍內(nèi)，以飽和脂肪酸為代價(jià)，可以在整個(gè)細(xì)胞脂質(zhì)的脂肪酸組成中觀察到這種適應(yīng)性變化。使多元不飽和脂肪酸量增加的現(xiàn)象，在冷適應(yīng)金魚(yú)中也早有發(fā)現(xiàn)。但是，在細(xì)胞培養(yǎng)的前三天內(nèi)還有相關(guān)的研究。在任何溫度下，都不會(huì)發(fā)生由溫度引起的熒光光復(fù)折射的變化，也就是膜流動(dòng)性的變化。5.2溫度對(duì)腫瘤細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響細(xì)胞膜流動(dòng)性受質(zhì)膜成分的影響，進(jìn)而影響質(zhì)膜的功能。崔香菊[13]認(rèn)為，流動(dòng)性腫瘤細(xì)胞如腹水肝癌細(xì)胞的膜流動(dòng)性則比其相應(yīng)的正常細(xì)胞高；而實(shí)體癌細(xì)胞（如肝細(xì)胞流動(dòng)性）的膜流動(dòng)性比其相應(yīng)正常細(xì)胞低。而溫度（高溫或低溫）常往往會(huì)引起膜成分的變化。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)延長(zhǎng)鼠大腦細(xì)胞的孵育導(dǎo)致熒光雙折射值的增加。而被部分抑制的轉(zhuǎn)化細(xì)胞的雙折射值卻進(jìn)一步降低了，這既往發(fā)現(xiàn)的關(guān)于惡性腫瘤的高膜流動(dòng)性一致。腫瘤的溫?zé)崽幚砜稍谶_(dá)到一定溫度后通過(guò)改變細(xì)胞質(zhì)膜引起細(xì)胞代謝紊亂，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[14]。竇京嬌等[15]研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤瘙細(xì)胞經(jīng)溫?zé)嶙饔脮r(shí)，膜流動(dòng)性較常溫而言會(huì)出現(xiàn)明顯改變，39℃與4℃作用相似，加溫時(shí)間對(duì)膜流動(dòng)性影響較小。在43℃作用下，薄膜流動(dòng)性明顯增加，并隨加熱時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng):其效果100分鐘后最為明顯，冷卻后緩慢恢復(fù)。正常紅細(xì)胞膜流動(dòng)性也在加熱后增加，但小于腫瘤細(xì)胞。冷卻后，各溫度組明顯恢復(fù)，各組48h后恢復(fù)正常，這可能與腫瘤細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)和組成有關(guān)，如腫瘤細(xì)胞膜中低膽固醇含量和高卵磷脂比，可導(dǎo)致較高的膜流動(dòng)性。還有報(bào)道認(rèn)為腫瘤細(xì)胞質(zhì)膜的結(jié)構(gòu)在常溫下較正常細(xì)胞更趨向于真液態(tài)，質(zhì)膜在常溫下往往比正常細(xì)胞更易流動(dòng)，轉(zhuǎn)變溫度一般比正常細(xì)胞低43左右[16]。這與細(xì)胞膜發(fā)生相變有關(guān)。在相變溫度以下，細(xì)胞可以調(diào)節(jié)膜酯鏈的長(zhǎng)度和飽和度，以保持膜流動(dòng)性和其他性能的相對(duì)穩(wěn)定性高于相變溫度，薄的運(yùn)行膜發(fā)生相變，增加膜流對(duì)膜的粘附蛋白質(zhì)和糖脂結(jié)構(gòu)松散、移位，甚至解離。。參考文獻(xiàn)：[1]李歐,付真真,劉康妮,等.血小板細(xì)胞膜色譜構(gòu)建及柱溫研究[J].中國(guó)藥學(xué)雜志,2020,55(15):1289-1294.[2]張愛(ài)靜,李琳瓊,王鵬杰,等.熱脅迫對(duì)大腸桿菌細(xì)胞膜和膜蛋白的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,53(05):1046-1057.[3]MatraiAA,VargaG,TanczosB,BarathB,VargaA,HorvathL,BereczkyZ,DeakA,NemethN.Invitroeffectsoftemperatureonredbloodcelldeformabilityandmembranestabilityinhumanandvariousvertebratespecies[J].ClinHemorheolMicrocirc.2021,78(3):291-300.[4]李心群,李金亭,許文.細(xì)胞膜表面異位表達(dá)熱休克蛋白70的CD4~+T細(xì)胞誘導(dǎo)EAE小鼠保護(hù)性免疫作用[J].中國(guó)生物制品學(xué)雜志,2019,32(07):750-754.[5]Rast?dterK,WurmDJ,SpadiutO,etal.TheCellMembraneofSulfolobusspp.-HomeoviscousAdaptionandBiotechnologicalApplications[J].IntJMolSci.2020,21(11):3935.[6]梁雯,趙冰,黃文梅.熱鍛煉對(duì)杜鵑花耐熱性的影響[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào),2018,35(02):284-290.[7]李龍,宋凡.細(xì)胞膜間的波動(dòng)力[J].力學(xué)進(jìn)展,2018,48(00):438-460.[8]SezginE,KaiserHJ,BaumgartT,etal.Elucidatingmembranestructureandproteinbehaviorusinggiantplasmamembranevesicles.NatProtoc.2012,7(6):1042-1051.[9]李蕾.量熱法和微灌流法研究細(xì)胞膜的滲透特性[D].合肥工業(yè)大學(xué),2017.[10]朱素民.試析小麥耐熱性鑒定及熱激蛋白基因的克隆與表達(dá)[J].農(nóng)民致富之友,2015,(06):111.[11]周楠峰,周新麗,楊云.微流控技術(shù)在細(xì)胞低溫保存中的應(yīng)用[A].上海市制冷學(xué)會(huì).上海市制冷學(xué)會(huì)2013年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C].上海市制冷學(xué)會(huì):上海市制冷學(xué)會(huì),2013:632-636..[12]頓珠次仁.Cu跨入人紅細(xì)胞膜的動(dòng)力學(xué)研究[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)血液學(xué)雜志,2014,22(06):1707-1