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细胞状态与疾病防空（第2页）

E0、I0分别表示内源亢进因子、保守因子；ES、IS分别表示外源亢进因子、保守因子。内源因子E0和I0可考虑为相应的基因、内源活性物质和来自结构（如膜系统等）及其变化的效应等；外源因子Es、Is可考虑为相应的外加理化因素。

不过，这里提出的所有公式，只表示细胞状态变化的规律，只能用来对细胞状态进行推理和分析，不能用于计算。

实际上，真实的细胞状态公式应该是多维的，本文之所以用二维公式表示细胞状态因子之间的关系，主要是为了用尽可能简单的方式说明复杂问题。但理解细胞状态时决不应停留在这样的水平。关于E、I因子，其构成、类型和表达方式是十分广泛和复杂的，它们二者之间存在的关系更是极其复杂，其中包括平衡、互补、增效，乃至相互抑制等。它们与D因子之间的作用关系也是很复杂的。

3细胞状态的变化规律与调控

真实的细胞状态变化，并不像图1所示的那样简单，而是遵循一个海豚图式的分布，即：细胞状态的范围局限于一个海豚样子的图里（图3）。图1所展示的线性关系，只是展示了细胞状态转变的大致方向。在海豚图中：胚性细胞及受精卵，位于海豚的腹部。位于海豚的腹部的细胞，既有分裂能力又能为生物自身的调节能力所控制。随着生物的发育，生物体中走向海豚图两极的细胞会越来越多，即走向两种性质的衰败——头部的亢进型衰败、尾部的保守型衰败。当E、I两类因子的水平都增高时，细胞的状态就会向海豚图的中部移动，细胞的分裂能力增强。当D因子水平增高时，绝大多数细胞会走向衰老或死亡。但当D因子的积累发生在进化能力强的细胞中时，细胞为活下来就会开启促进细胞分裂的基因而移动到海豚背部的状态位。被开启的基因，可以是E0、I0两类因子，但因要与D因子形成平衡多为E0类因子。移动到海豚背部的细胞，其分裂能力大幅度增强，成为强分裂型的类型。细胞一旦成了强分裂型，就会变得难以被生物自身调节机制所控制，进而形成肿瘤。但是，按照公式（3）所示的规律，合理地调控S值及E、I因子的水平并清除D因子，包括借助使用-E、-I、-D因子等，则可以使细胞状态朝海豚的中部和腹部（即健康、年轻的状态）移动。

图3。不同状态细胞的海豚图式分布。生命活动中，细胞状态的变化规律不是线性的，而是形成一种海豚图式的分布。亢进型衰败细胞（Db）、保守型衰败细胞（Da）位于海豚头部和尾部（即两极），胚性细胞（Se）位于海豚腹部，强分裂型细胞（Sc）位于海豚背部。依照细胞状态公式进行分析，细胞的S值越偏离1，衰败程度越高，越不利于分裂；移向海豚图两极的细胞不再分裂；细胞的S值越接近于1越利于分裂，而且分子、分母的数值（即相应的细胞状态因子水平）与细胞的分裂能力有关，分子、分母的数值越低，细胞越靠近海豚腹部，分裂能力越容易被生物的自身机制控制，分子、分母的数值越大，细胞的位置越靠近海豚背部，其分裂能力越不容易被控制。

所谓细胞状态调控，既包括对细胞自身状态的调控，也包括转变细胞群的组成。

笔者依据对细胞状态研究，成功解决了植物组织及细胞培养不可预见、无法推理的问题，并将植物培养基的主要成分及培养条件的主要因素等进行了Es、Is、D因子的定性与分类。离体培养体系中，人为可控性最强的因素是培养基的种类、培养基的成分和培养条件。培养基的作用并不仅是向培养物提供营养，从营养学角度来看，各种植物培养基的配方，无论其成分的种类还是数量水平，都能满足培养物的需求，不同培养基之间的差异，更主要的是反映了对培养物细胞状态的不同调控效应。多种植物组织及细胞培养的试验结果表明，生长素扮演的是促使细胞进入亢进状态的因子——常表现为促进细胞分裂，细胞分裂素扮演的是促使细胞进入保守状态的因子——多表现为抑制细胞分裂；氮源除了供给培养物以氮素营养外，还原态氮表现为有利于细胞分裂，硝态氮则表现为不利于细胞分裂；光照具有类似于细胞分裂素的效应；低温的作用总体上是减慢细胞分裂的速度，但由于低温下各种生化过程受抑制的程度不同，经过一定时间后就会造成内源物质比率的不同，从而又以内源物质的方式发生作用[1、2]。因此，生长素、还原态氮可列为ES因子类物质，细胞分裂素、硝态氮可列为IS因子类物质，那些对细胞有害的有机物、无机物等可列为D因子类物质。根据这些认识，基本上就可以对植物组织及细胞培养进行自如的调控。

个别情况下，上述结论可能会有些出入，比如NH+4，一般情况下会对细胞膜产生毒害作用，当培养对象为单细胞时，特别是对于那些对NH+4很敏感的细胞类型，不宜用NH+4做ES因子类物质，而应用有机还原态氮。再如NO3-，有些水稻基因型在用硝态氮做氮源的培养基上，细胞分裂不但不会受抑制，反而会表现得很旺盛，这可能与培养物有较强的硝酸还原能力有关。硝态氮之所以被列为IS因子，主要是由于它不能被直接利用，而在将其还原为铵态氮时，硝酸还原过程成了一种限制因素。类似的情况在碳源上也有发生，如有些培养物用单糖（如葡萄糖）做碳源比用双糖（如蔗糖）长得好，可能就是因为将双糖分解为单糖的过程成了一种限制因素。

4细胞状态观点对衰老与癌变的解释

依据公式（3）和海豚图所示的规律可知，生物的一切悲剧都是由于D因子的积累制造的。D因子效应，多形成于生物体内难以排解的有害物质。这些物质，有的是在发育过程中从外部摄取的，有的是自身代谢产生的。在生物的某些特殊器官或组织内（如植物的生长点、形成层部分）和新生生物体内，D因子类物质很少，可忽略不计。D因子类物质的逐渐累积导致了细胞和生物的衰老，其在单位时间内的累积量和速度与细胞及生物的状态质量和寿命呈反比。D因子类物质的积累，一般是导致细胞、组织的衰老或死亡。但当D因子物质在生物体内积聚，而相应部位的细胞又有较高的活力和较强的进化能力时，这些细胞为了生存下来就须发生增强分裂能力的变异，即通过分裂稀释衰败物质，使之处于较低的水平，以维持活细胞应有的细胞状态值。因此，当生物组织内的细胞具有较高的活力和较强的进化能力时，D因子类物质的积累有时会迫使一些细胞开启促进细胞分裂的基因（多属于E0因子范畴的基因）或使已表达的该类基因过量表达，导致细胞内原本平衡的E因子基因∕I因子基因表达比率失衡，并在[∑E]∕{[∑I]+[∑D]}的关系中表现分子、分母的综合水平上升，进而形成癌变。当然，癌变的发生也可以是因E0、I0两类基因都得到开启或表达水平上升所致，但由于D因子积累的作用，往往是从新的E0类基因的开启或已表达E0基因的表达水平上升开始。前不久报道的诱导型多功能干细胞（iPS）研究[3、4]，其实已经触犯了基因表达平衡的问题，由于借助反转录病毒改变了细胞的基因，若不能有效地解除反转录病毒的作用，将会给以后的工作带来巨大的“麻烦”和“隐患”。

生物体发育的基本方向是走向衰老，而衰老的根源则是由于D因子的积累所致。虽然癌变与衰老所表现的情形相反，但癌变的原因也是因为D因子的积累。其机理是：当D因子类物质增加和积累时，受其影响相关细胞就会走向衰老或死亡，细胞衰老或死亡后释放出的有害物又会被周围的细胞吸收，如此反复，很多细胞就会走向衰老或死亡，进而导致生物的衰老；在这种衰老或死亡的过程中，随着时间的推移，一旦有活力、进化能力较强的细胞进一步开启了分裂基因，就会成为癌细胞，进而形成肿瘤。若能对D因子类物质的积累加以有效的限制，就能控制细胞和生物的衰老并防止癌变的发生。若能对生物体内的D因子类物质及其效应进行有效的清除和抑制，就能在一定程度上实现返老还童。对于癌细胞，若能使其状态向海豚图的腹部或头、尾部移动，就会被扭转或控制。

多年来，动物细胞培养、动物克隆、癌症研究中遇到的许多令人困惑的难题[5-9]，均可以用细胞状态观点进行合理的解释和控制。依据细胞状态方面的理论，干细胞培养、动物克隆、抗衰老与防癌研究，以及人类保健等将会有全新的发展空间被开拓出来。

5细胞状态观点对人类生活的指导意义

虽然高等生物体要比细胞复杂得多，但二者之间有着根本的内在联系。由“细胞状态学”，上推可以推演出“生物状态学”，下推可推演出“分子状态学”。“随着生命（物）状态学的建立，我们对健康的认识、对衣食住行的认识、对环境的认识将有质的飞跃”[10]。

解析人的一生，可分为三个阶段：健康、亚健康、疾病。审视人类的生活，健康阶段主要由衣食住行管理和承担，疾病阶段主要由医疗来管理，而对于亚健康二者均应承担责任。在衣食住行中，按照与人类健康关系的密切程度排序，应该是食、住、衣、行，且所有这些均与农业有关。用“生物状态学”观点指导人类生活，应把食、住、衣、行变成调控细胞状态和生命状态的因子。在人类健康与保健方面，食物是担负首要责任的因素，应成为“第一药物”。农业的发展，应走出传统的窠臼，应把单纯为人类吃饱、吃好所做的努力扩展为：保障健康，维持健康，延长健康，压缩亚健康、疾病，乃至消灭亚健康和疾病。环境建设与评价、其他产业的设计与发展，也都应遵循“状态学”的理念而做出相应的调整。

参考文献

[1]王海波，范云六。用“对话”试验探索植物组织培养机制并建立适用性广的小麦组织培养方法。作物学报，2006，32（7）：964-971。

[2]王海波，魏景芳，葛亚新等。小麦愈伤组织状态调控及原生质体培养。中国农业科学，1996，29（6）:8-14。

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[9]MARXJ。Mutantstemcellsmayseedce，2003，301:1308-1310。

[10]王海波。未来生命科学发展应关注的方向。生命科学的思考与畅想（新观点新学说沙龙文集②），中国科学技术协会学会学术部编，香港科学技术出版公司出版，2007，p。200-207。