細胞生物學/細胞核與疾病

細胞核 - 核膜 - 染色質與染色體 - 核仁 - 核基質 - 細胞核的功能 - 細胞核與疾病
細胞核是細胞生命活動的控制樞紐，細胞核的結構和功能受損，將導致嚴重的後果，常會引起細胞生長、增殖、分化等的異常，從而導致疾病的產生。

細胞核結構異常與疾病

細胞核內遺傳物質改變將導致遺傳病，根據遺傳物質改變的不同，可分為染色體病和基因病。染色體異常可以表現為染色體的數目異常，也可表現為染色體的結構異常。由染色體數目和結構異常所引起的疾病稱染色體病(chromosomal disease)。常見的染色體病有： 21三體症候群、先天性睪丸發育不全症候群等。由於染色體病往往涉及許多基因，所以常表現為複雜的症候群。而由基因突變引起的疾病稱為基因病，包括單基因病、多基因病。常見的單基因病有：短指、遺傳性舞蹈症、先天性聾啞、白化病、色盲、血友病等。而少年型糖尿病、哮喘、冠心病、原發性高血壓、精神分裂症等則屬於多基因病。還有一些疾病，與細胞核形態結構的改變密切相關。

腫瘤細胞核異常

與正常細胞相比，腫瘤細胞增殖、生長旺盛，代謝活動活躍，其細胞核的形態結構有很多的異常。在腫瘤細胞中，細胞核通常較大，核質比增高。核的形狀表現為：拉長、邊緣呈鋸齒狀、凹陷、長芽、分葉及彎月形等畸形。在骨髓瘤細胞中，甚至出現僅細胞核分裂但細胞質不分裂而形成的雙核細胞（四倍體）。
腫瘤細胞的核膜增厚且呈不規則狀，可出現小泡、小裂狀突起。核孔的數目在腫瘤細胞中往往增加。腫瘤細胞核仁大而數目較多，常規染色的腫瘤細胞中核仁深染。這是由於這些核仁的形態變化反映了腫瘤細胞活躍的RNA代謝的變化。
惡性腫瘤細胞的組蛋白磷酸化程度升高，磷酸化可以改變組蛋白中的賴氨酸所帶的電荷，降低組蛋白與DNA的結合，從而有利於轉錄的進行。
腫瘤細胞的染色質沿核的周邊分布並呈粗顆粒或團塊狀，分布不均勻。當染色質形成染色體時，可出現正常或異常的有絲分裂相。腫瘤組織的有絲分裂相數目一般是增多的，據此可診斷某些類型的惡性腫瘤。
染色體異常被認為是腫瘤的特徵之一，很多的腫瘤細胞都有染色體畸變。染色體的變化是腫瘤早期診斷的客觀指標，在醫學上具有一定的意義。

核纖層蛋白異常與早衰

在人類早老征患者的表皮細胞中，電鏡觀察發現核纖層增厚的現象。核纖層不僅能穩定核膜結構，而且與異染色質組裝、基因的轉錄以及DNA複製等密切相關。核纖層主要由兩類蛋白組成：A型核纖層蛋白和B型核纖層蛋白。A型核纖層蛋白主要包括Lamin A和Lamin C，B型核纖層蛋白主要包括Lamin Bl和Lamin B2。當編碼核纖層的基因發生突變，可以直接引起細胞核纖層的損傷，造成細胞衰老，也將引發機體一系列與衰老相關的退行性病變。Lamin A及其結合蛋白的突變將影響核膜蛋白的定位和功能，或影響基因組的穩定性，導致早老的發生。人類早老征患者Lamin A合成障礙，有毒性的Lamin A前體的累積，人類正常年老細胞中同樣存在Lamin A減少。

核轉運異常與疾病

雄激素受體(androgen receptor, AR)在男性第二性徵的發育及前列腺的生長過程中起著重要的作用，其核定位對個體正常的生理狀態非常重要。在胞質中Import α通過識別AR上的核定位信號(NLS), 並與其結合，然後再與Import β結合，AR-Import α-Import β複合體通過核孔複合體進細胞核，然後將AR釋放。AR或AR的NLS位點的突變（如：Lys630、Lys632、Lys633)會嚴重影響AR與Import α的結合，導致AR不能正常入核。AR或者AR的NLS位點的突變體造成的AR 異常，其亞細胞定位明顯與前列腺癌以及雄激素不敏感症相關。

端粒異常與疾病

研究發現高血壓患者內皮細胞中端粒長度存在異常。對體外高血壓動物模型研究發現，血管平滑肌細胞的端粒消耗加速，由此可能對血管平滑肌細胞增殖與凋亡失衡產生影響。在非胰島素依賴性糖尿病人的白細胞中也出現端粒長度縮短的現象，因此有人推測一些與年齡老化相關疾病（如高血壓、糖尿病、動脈粥樣硬化和惡性腫瘤等）的發生機制可能與年齡增加導致的端粒磨損加速、長度縮短相關，端粒的這些異常增加了疾病等位基因雜合性丟失的機率及染色體基因型的不穩定，使發病風險升高。