强:中间丝没有极性,微丝、微管的极性,极性具有什么特殊功能吗?
梦:是的,极性使微丝和微管可以被磁约束,可以按照磁场的指示运动,在细胞的有丝分裂过程中具有重要的作用。当细胞进入分裂时期,核膜崩解,微丝和微管可以在磁场的引导下进入核仁,捕获染色体的微管和动粒,向两极拉动。而中间纤维主要维持细胞的稳定,基本不参与细胞分裂的动作。
强:微丝、微管是如何控制细胞分裂的?
梦:细胞分裂从中心体开始的,纺锤体微管的组装与解聚是细胞分裂的核心事件。微丝与微管在细胞分裂中形成动态骨架网络,微管主导核分裂:通过纺锤体精确分离染色体,确保遗传物质均等分配;微丝主导胞质分裂:通过收缩环实现细胞质分割,完成细胞一分为二。微管通过纺锤体施加“推-拉”力,确保染色体正确分离;微丝通过收缩环产生 “向心拉力”,完成胞质分裂。微管负责运输染色体、参与核膜重建的膜泡等“大件”物质;微丝通过肌球蛋白运输小分子复合物或细胞器,确保子细胞获得均衡的细胞质成分。肿瘤细胞和癌症细胞是纤维气虚形成的,微丝和微管缺失使细胞分裂不能平均分配,使分裂后的物质产生差异。
强:您在肿瘤和癌症的形成过程中讲过,细胞与细胞间质连接构成整体,细胞与细胞通过桥粒、半桥粒相连,细胞膜通过黏着斑与细胞质连接。当黏着斑断开,细胞内部具有了自主性,成为肿瘤细胞,但细胞还不能移动;当桥粒、半桥粒断开,细胞就拥有了独立自主性,成为癌细胞,在细胞间质的束缚下还不能移动;当细胞间质的连接也断开,癌细胞彻底放飞自我而扩散。在这个过程中,细胞内的微丝、微管和中间丝是如何作用的?
梦:在细胞内部桥粒和半桥粒与中间纤维的角蛋白连接,黏着斑与中间丝的波形蛋白和微丝连接,微管不与桥粒、半桥粒和黏着斑直接连接。所以桥粒、半桥粒断开时,细胞内角蛋白必然是罪魁祸首;而黏着斑断开时,波形蛋白是元凶,微丝的肌动蛋白是帮凶。知道问题所在,下医就可以按图索骥,寻找修复细胞的方法。
强:微管为什么不与细胞膜直接连接?
梦:我们知道细胞膜具有流动性,细胞之间的连接方式是动态黏附,无论细胞间质、桥粒、半桥粒还是黏着斑的连接都是动态变化的,连接粘附作用一直在更新,不断建立新的连接,同时解除旧的连接。这一过程就像“岗位轮换制”,对细胞的迁移、增殖、分化、信号传导以及组织形态发生和修复至关重要。整合素是动态连接中的关键分子,整合素有两种形态,其“曲构态”与细胞间质弱磁引力低而断开旧连接,是失活态;其“直构态”的亲和力高形成新连接,是激活态。微管上携带解聚因子,当接近桥粒和黏着斑时,通过内吞回收整合素,使连接断开;当微管的解聚因子长期受到抑制,使黏着斑过度稳定,细胞迁移被阻断,则加剧细胞的老化和损伤。在细胞外也存在影响整合素的蛋白酶,触发黏着斑解聚。在动态粘附中,过度粘附和过度解聚都是有害的,只有连接与解聚达成平衡才是健康,在生命中平衡无处不在。所谓“动则生、静则死”。
强:微丝和中间丝是如何适应动态粘附的?
梦:微丝的肌动蛋白聚合驱动伪足伸展,与黏着斑组装形成新的连接;肌球蛋白收缩产生张力,促进黏着斑成熟或解聚,如果微丝的张力不足则黏着斑自发降解。中间丝依靠角蛋白与桥粒和黏着斑连接,如果角蛋白丝增强细胞-细胞的黏附,会影响黏着斑的动态平衡;如果角蛋白丝太弱,又会与黏着斑解聚。
强:感觉动态粘附真是“麻烦”,如何才能保持平衡呢?
梦:动态粘附确实麻烦,粘附不足就会发生肿瘤和癌症,粘附过度就会损伤或老化,横竖都是个死。动态粘附受“张力稳态”影响,细胞间的张力来源于2个方面,一是细胞的流动性同步,二是纤维的强度同步。
强:什么是细胞的流动性同步?
梦:细胞同步性就是相邻细胞的流动性是否相同。当细胞之间的流动速度相同,那么细胞之间就是相对静止的,彼此之间没有张力;否则流动性快的细胞对周围产生拉力,流动性慢的细胞被周边拖曳,快慢都会对其他细胞产生张力。细胞膜在张力的作用下发生扭曲变形,使细胞内容物泄露,形成过敏反应。
强:什么是纤维的强度同步?
梦:在动态粘附中,由细胞间质、细胞膜、桥粒、半桥粒、黏着斑、微丝、中间丝等在动态粘附中形成共轭体系,需要体系内的纤维强度保持一致,这样体系才能互相制约,共同对抗流动性失衡的变化。当细胞间质和细胞内的所有纤维强度都是稳定的,若某处细胞产生了影响细胞流动性的因素,共轭体系会发挥合力作用可以抵御危害,将或快或慢的细胞流动性拉回到正常范围,保持体系的张力稳态。整体纤维高强度是健康状态,免疫力高