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细胞动力学简介

细胞动力学研究细胞在增殖周期中动态变化的规律。正常细胞与白血病细胞的增殖特性不同,这为化疗提供了理论基础。

细胞周期

细胞从一次分裂到下一次分裂的各个时相构成细胞周期。在细胞周期中,细胞内发生了一系列有序而复杂的变化,完成遗传物质的复制并平均分配,最终产生两个子代细胞。细胞周期分为有丝分裂期(M期)和分裂间期,后者又分为G1、S及G2期。细胞周期受多种周期素调节以保证细胞的正常生长分化。

  1. G1期:细胞有丝分裂结束至DNA复制前的时期为G1期。G1期早期特称为G0期,期间细胞不发生增殖,G1晚期合成DNA复制所需前体物质、能量及酶等。
  2. S期:即DNA合成期,此期DNA进行复制,与此同时合成组蛋白,进行中心粒复制,DNA含量由二倍体变为四倍体。
  3. G2期:DNA复制完成至有丝分裂开始前的时期为G2期。在G2期内,中心粒复制完成形成中心体,同时合成有丝分裂所需微管微丝及RNA。
  4. M期:即有丝分裂期,此期细胞染色体形成并分裂,最终形成两个子代细胞。

细胞生长分数(growth fraction)和倍增时间与化疗的关系

细胞分裂后,只有部分细胞进入下一细胞周期,其余部分则处于休眠状态,即所谓G0期细胞。一般而言,处于细胞增殖周期内细胞对于化疗药物敏感,而G0期细胞多对化疗药物不敏感。细胞生长分数即指处于细胞周期内细胞占整个细胞群的比例。细胞倍增时间顾名思义即细胞数量增加一倍所需时间,这往往与生长分数呈负相关。细胞倍增时间受细胞增殖周期时间和凋亡率等多种因素影响,一般而言,生长分数大和倍增时间短的肿瘤对化疗药物比较敏感,反之,生长分数小和倍增时间长的肿瘤对化疗药物较不敏感。

白血病细胞的周期及增殖特点

细胞完成一个细胞周期所需时间为细胞周期时间。研究发现,绝大多数急性白血病及慢性髓系白血病细胞的周期时间较正常造血细胞为长。化疗正是基于此特点,根据不同类型细胞增殖周期时间不同设定不同化疗间歇,确保正常造血细胞恢复造血而白血病细胞尚未恢复生长,从而经过多次化疗白血病细胞不断被杀灭。

细胞增殖多呈指数级生长,但体内肿瘤细胞生长并非依恒定常数进行生长。受血供、营养及细胞凋亡状态等多种因素影响,肿瘤细胞的生长速率随肿瘤细胞数量增多而减慢,更多细胞进入G0期,导致细胞生长分数减小,因此肿瘤负荷大、晚期肿瘤对化疗多不敏感。同时多数化疗药物呈一级动力学模式杀灭细胞,即按比例而非绝对数量杀伤肿瘤细胞,因此化疗应选在肿瘤早期进行,以争取最佳疗效。

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