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文档简介

1/1胞吞介导的细胞吞噬作用第一部分胞吞机制概述 2第二部分胞吞在细胞吞噬中的作用 5第三部分胞吞过程分子机制 9第四部分胞吞与信号转导 13第五部分胞吞与细胞凋亡 16第六部分胞吞在免疫应答中的功能 20第七部分胞吞调节的病理生理学 24第八部分胞吞研究的应用前景 27

第一部分胞吞机制概述

胞吞(Endocytosis)是细胞摄取外界物质的重要方式,其中胞吞介导的细胞吞噬作用(Phagocytosis)是指细胞主动摄取并消化大分子物质、颗粒或细胞的过程。本文将概述胞吞机制的各个方面,包括胞吞的类型、过程、调控机制以及相关疾病。

一、胞吞的类型

胞吞主要分为三类:吞噬(Phagocytosis)、胞饮(Pinocytosis)和受体介导的胞吞(Receptor-mediatedEndocytosis)。

1.吞噬:吞噬是指细胞摄取较大颗粒物质的过程,如细菌、细胞碎片等。根据吞噬对象的不同,可分为胞饮吞噬和颗粒吞噬。

2.胞饮:胞饮是指细胞摄取液体或溶质小滴的过程,如细胞外液、营养物质等。

3.受体介导的胞吞:受体介导的胞吞是指细胞通过特定受体识别并结合外界物质,进而将其摄取到细胞内部的过程。这类胞吞主要包括内吞和受体胞吞。

二、胞吞的过程

胞吞过程涉及多个阶段,主要包括识别、附着、内吞、运输和降解。

1.识别:细胞通过表面受体识别并结合外界物质,如病原体、营养物质等。

2.附着:细胞质膜上的受体与外界物质结合后,通过信号转导途径激活相关蛋白,使细胞质膜与外界物质形成紧密接触。

3.内吞:细胞质膜与外界物质形成紧密接触后,通过膜融合、囊泡形成等方式将外界物质包裹成内吞小泡。

4.运输:内吞小泡与细胞质膜分离,通过微管和微丝等细胞骨架蛋白的引导,运输至细胞内特定部位。

5.降解:内吞小泡与溶酶体融合,外界物质被溶酶体中的水解酶降解,释放出有用的营养物质或细胞废物。

三、胞吞的调控机制

1.信号转导途径:细胞表面受体与外界物质结合后,激活信号转导途径,进而调控胞吞过程。

2.G蛋白偶联受体(GPCR):GPCR是胞吞过程中重要的信号转导分子,参与调节细胞内第二信使水平。

3.磷脂酰肌醇(PI)途径:PI途径是胞吞过程中的关键调控途径,通过调控PI3激酶和PI4,5-PIP2水平,影响胞吞过程。

4.磷脂酰肌醇聚糖(GPI):GPI是细胞膜上的一种糖脂,参与胞吞过程中细胞质膜的稳定和融合。

四、相关疾病

1.胞吞缺陷病:由于胞吞过程中相关基因突变或缺陷,导致细胞无法有效摄取外界物质,如尼曼-皮克病、戈谢病等。

2.免疫系统疾病:胞吞在免疫系统中发挥重要作用,如吞噬细胞功能异常可导致自身免疫性疾病。

3.肿瘤:肿瘤细胞通过胞吞摄取营养物质和生长因子,以支持肿瘤的生长和转移。

总之,胞吞介导的细胞吞噬作用是细胞摄取外界物质的重要方式,涉及多个阶段和调控机制。深入了解胞吞机制有助于揭示相关疾病的发生机制,为疾病治疗提供理论依据。第二部分胞吞在细胞吞噬中的作用

胞吞(Endocytosis)是细胞摄取外界物质的一种重要方式,通过将细胞外的物质包裹在细胞膜的凹陷处,形成囊泡,并最终将其运送到细胞内部进行处理或代谢。在细胞吞噬作用(Phagocytosis)中,胞吞起着至关重要的作用,是机体抵御病原体侵袭、清除细胞内异常物质和维持组织稳态的重要机制。本文将从胞吞的机制、胞吞在细胞吞噬中的作用及其调控等方面进行阐述。

一、胞吞的机制

胞吞分为两种类型:受体介导的胞吞(Receptor-mediatedendocytosis)和非受体介导的胞吞(Non-receptor-mediatedendocytosis)。受体介导的胞吞主要涉及内吞小泡的形成和内吞过程的调控。非受体介导的胞吞则通过细胞膜上的一些特殊蛋白来实现。

1.受体介导的胞吞

受体介导的胞吞主要涉及以下步骤:

(1)识别和结合:细胞膜表面存在特异性受体,与外界物质结合后,将信号传递到细胞内部。

(2)信号转导:受体结合外界物质后,通过信号转导途径激活下游分子,如GTP酶等,促进内吞小泡的形成。

(3)内吞小泡的形成:激活的GTP酶使细胞膜形成凹陷,最终包裹外界物质形成内吞小泡。

(4)内吞小泡的运输:内吞小泡通过膜骨架蛋白的介导,向细胞内部运输。

(5)内吞小泡的融合和降解:内吞小泡与溶酶体融合,外界物质被降解并释放到细胞内部。

2.非受体介导的胞吞

非受体介导的胞吞主要通过以下步骤实现:

(1)细胞膜形变:细胞膜在特定刺激下发生形变,形成凹陷。

(2)形成内吞小泡:凹陷继续发展,最终形成内吞小泡。

(3)内吞小泡的运输:内吞小泡通过膜骨架蛋白的介导,向细胞内部运输。

(4)内吞小泡的融合和降解:内吞小泡与溶酶体融合,外界物质被降解并释放到细胞内部。

二、胞吞在细胞吞噬中的作用

1.抗感染作用

胞吞在细胞吞噬过程中起到关键作用,能够识别和吞噬病原体,如细菌、病毒等。吞噬细胞通过胞吞作用将病原体包裹在内吞小泡中,然后将其运送到溶酶体进行降解。据研究,单核细胞吞噬金黄色葡萄球菌的能力与胞吞作用密切相关。

2.清除细胞内异常物质

细胞在代谢过程中会产生一些异常物质,如蛋白质聚集体、脂质等。胞吞作用能够将这些异常物质包裹在内吞小泡中,然后将其运送到溶酶体进行降解,从而维持细胞内环境稳定。

3.维持组织稳态

细胞吞噬作用在维持组织稳态方面具有重要意义。如清除衰老细胞、凋亡细胞等,从而保持组织结构的完整性。

三、胞吞的调控

1.受体表达调控

细胞表面受体的表达水平直接影响胞吞作用。受体表达上调可增强胞吞作用,受体表达下调则减弱胞吞作用。

2.内吞小泡形成调控

GTP酶等分子的活性调控内吞小泡的形成。活性增强可促进内吞小泡形成,活性减弱则抑制内吞小泡形成。

3.内吞小泡运输调控

膜骨架蛋白的活性调控内吞小泡的运输。活性增强可加速内吞小泡运输,活性减弱则减缓内吞小泡运输。

总之,胞吞在细胞吞噬中发挥着重要作用。深入研究胞吞的机制、作用及其调控,有助于揭示细胞吞噬的奥秘,为疾病诊断和治疗提供理论依据。第三部分胞吞过程分子机制

细胞吞噬作用是一种重要的细胞内吞机制,在病原体清除、细胞内物质转运以及细胞间的信号传递等方面发挥着重要作用。其中,胞吞介导的细胞吞噬作用是细胞吞噬作用的一种重要形式。本文将简要介绍胞吞介导的细胞吞噬作用的分子机制。

一、胞吞介导的细胞吞噬作用概述

胞吞介导的细胞吞噬作用是指细胞通过胞吞作用将外部物质(如病原体、细胞碎片等)包裹在由细胞膜内陷形成的囊泡中,然后将其转运至细胞内部进行降解或利用的过程。该过程涉及多个分子以及信号分子的协同作用。

二、胞吞介导的细胞吞噬作用分子机制

1.识别与结合

胞吞介导的细胞吞噬作用首先需要细胞识别并与之结合。在这个过程中,细胞表面的受体与被吞噬物质相互作用,形成受体-配体复合物。例如,吞噬素受体(CD91)可以识别并结合病原体表面的脂多糖(LPS),从而启动胞吞作用。

2.内陷与形成吞噬体

受体-配体复合物形成后,细胞膜逐渐内陷,形成吞噬体。这一过程涉及多个分子,包括:

(1)RAB家族蛋白:RAB蛋白是细胞内信号转导分子,它们通过调节GTP酶活性来控制细胞器之间的相互作用。在胞吞过程中,RAB蛋白参与细胞膜的内陷和囊泡的形成。例如,RAB5和RAB4蛋白在内陷初期发挥作用,而RAB7和RAB11蛋白则在囊泡成熟过程中发挥重要作用。

(2)ADP核糖聚合酶:ADP核糖聚合酶通过在细胞膜上形成多聚体结构,促进细胞膜内陷和囊泡的形成。其中,γ-链与RAB家族蛋白相互作用,共同调控细胞膜内陷。

(3)二酰甘油(DG)和磷脂酰肌醇(PI):DG和PI是细胞膜上的信号分子,它们在内陷过程中发挥重要作用。DG在细胞膜内陷过程中形成,而PI则通过调节膜流动性来促进细胞膜内陷。

3.胞吞体成熟与降解

吞噬体形成后,细胞内吞噬体通过一系列分子调控机制完成降解。这些调控机制主要包括:

(1)溶酶体与吞噬体的融合:吞噬体成熟后,需要与溶酶体融合,将细胞内物质降解。在这个过程中,溶酶体膜蛋白(如VAMP8和syntaxin17)与吞噬体膜蛋白(如VAMP7和syntaxin4)相互作用,促进两者融合。

(2)溶酶体相关分子:溶酶体相关分子在吞噬体降解过程中发挥重要作用。例如,组织蛋白酶B(cathepsinB)可通过降解吞噬体内容物来促进降解过程。

(3)pH依赖性酶活性:吞噬体进入溶酶体后,pH值降低,导致pH依赖性酶活性增加,从而加速降解过程。

4.胞吞介导的细胞吞噬作用负调控

胞吞介导的细胞吞噬作用受到多种分子的负调控,主要包括:

(1)RAS家族蛋白:RAS家族蛋白通过调节细胞膜内陷和囊泡形成,参与胞吞介导的细胞吞噬作用的负调控。

(2)Rho家族蛋白:Rho家族蛋白通过调节细胞骨架结构,影响细胞膜内陷和囊泡形成,从而实现胞吞介导的细胞吞噬作用的负调控。

(3)PI3K/AKT信号通路:PI3K/AKT信号通路在胞吞介导的细胞吞噬作用中发挥负调控作用,抑制细胞膜内陷和囊泡形成。

三、总结

胞吞介导的细胞吞噬作用是细胞内吞机制的一种重要形式,涉及多个分子和信号分子的协同作用。通过了解这些分子和信号分子的作用机制,有助于深入理解细胞吞噬作用的生物学意义,为相关疾病的治疗提供新的思路。第四部分胞吞与信号转导

胞吞(Endocytosis)作为一种重要的细胞摄取机制,不仅参与物质的摄取和运输,还在信号转导过程中发挥着关键作用。本文将从胞吞与信号转导的关系、胞吞介导的信号转导途径、胞吞介导的信号转导分子以及胞吞与信号转导的相互作用等方面进行阐述。

一、胞吞与信号转导的关系

胞吞与信号转导密切相关,二者在细胞内共同参与调控细胞的生长、分化、迁移等多种生命活动。胞吞介导的信号转导是指在细胞摄取外界信号分子后,通过信号分子的内吞作用,将信号分子导入细胞内,进而激活下游信号分子,最终调控细胞的生物学功能。

二、胞吞介导的信号转导途径

1.途经一:细胞膜上的受体介导的胞吞作用

细胞膜上的受体识别并结合信号分子后,通过胞吞作用将信号分子内吞入细胞内。例如,ERK(Extracellularsignal-regulatedkinase)信号通路中的受体RAF(RAS-associatedfamilymember)可以与EGF(Epidermalgrowthfactor)结合,通过胞吞作用将EGF内吞入细胞内,进而激活下游的ERK信号通路。

2.途经二:细胞膜上的整合素介导的胞吞作用

整合素是细胞膜上的受体,可以识别并结合细胞外基质(Extracellularmatrix,ECM)蛋白。细胞膜上的整合素与ECM蛋白结合后,通过胞吞作用将ECM蛋白内吞入细胞内,进而激活下游的信号通路。例如,整合素αvβ3可以与纤连蛋白(Fibronectin)结合,通过胞吞作用将纤连蛋白内吞入细胞内,进而激活下游的PI3K/AKT信号通路。

3.途经三:细胞膜上的非受体介导的胞吞作用

非受体介导的胞吞作用是指细胞膜上的非受体蛋白通过胞吞作用内吞信号分子。例如,细胞膜上的Src家族激酶(Src-familykinases)可以与细胞膜上的EGF受体结合,通过胞吞作用将EGF受体内吞入细胞内,进而激活下游的信号通路。

三、胞吞介导的信号转导分子

1.羧基端信号分子(C-terminalsignalingmolecules)

羧基端信号分子是指胞吞过程中,细胞膜上的信号分子与胞吞囊泡膜融合后,释放到胞吞囊泡中的信号分子。例如,EGF受体、整合素等。

2.磷脂酰肌醇(Phosphatidylinositides)

磷脂酰肌醇是细胞膜上的脂质,通过胞吞作用进入细胞内,激活下游的信号通路。例如,磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)和Ras蛋白家族。

3.磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(Phosphatidylinositide-4,5-bisphosphate,PIP2)

PIP2是细胞膜上的关键脂质,通过胞吞作用进入细胞内,激活下游的信号通路。例如,PI3K/AKT信号通路。

四、胞吞与信号转导的相互作用

1.胞吞调节信号转导

胞吞可以调节信号转导的强弱和稳定性。例如,EGF受体通过胞吞作用内吞入细胞内后,可以降低EGF受体的活性,从而抑制下游的信号通路。

2.信号转导调节胞吞

信号转导分子可以调控胞吞的活性。例如,Ras蛋白家族可以激活PI3K/AKT信号通路,进而调控胞吞的活性。

总之,胞吞介导的细胞吞噬作用在信号转导过程中发挥着重要作用。深入了解胞吞与信号转导的关系,有助于揭示细胞内信号传递的分子机制,为疾病的诊断和治疗提供新的思路。第五部分胞吞与细胞凋亡

胞吞介导的细胞吞噬作用是细胞生物学领域中的一个重要研究课题。细胞吞噬作用是指细胞通过膜包裹、内化以及降解外来物质的过程。其中,胞吞与细胞凋亡的关系日益受到广泛关注。本文将简要介绍胞吞与细胞凋亡之间的联系,包括细胞凋亡过程中胞吞的作用机制、胞吞介导的细胞凋亡途径以及相关研究进展。

一、细胞凋亡过程中胞吞的作用机制

1.胞吞与细胞凋亡的关联性

细胞凋亡是细胞程序性死亡的一种形式,对维持生物体的稳态具有重要意义。在细胞凋亡过程中,胞吞作用发挥重要作用。研究表明,胞吞介导的细胞吞噬作用可以清除细胞内的异常物质,调节细胞内环境,从而影响细胞凋亡的发生。

2.胞吞作用与细胞凋亡的分子机制

(1)细胞表面死亡受体介导的胞吞:在细胞凋亡过程中,细胞表面死亡受体与配体结合后,通过募集下游信号分子激活胞吞作用。如TNF受体家族、Fas受体等,通过招募FADD、TRADD等下游分子,进而激活下游信号通路,诱导细胞凋亡。

(2)细胞内死亡信号介导的胞吞:细胞内死亡信号如caspase-8、caspase-3等,通过激活下游分子,如Bax、Bid等,从而促使细胞骨架结构发生变化,引发胞吞作用。

二、胞吞介导的细胞凋亡途径

1.线粒体途径

线粒体是细胞凋亡的重要调控中心。胞吞作用在细胞凋亡过程中,可以通过以下途径影响线粒体途径:

(1)清除线粒体膜间隙的异常物质:胞吞作用能够清除线粒体膜间隙内的异常物质,如自由基、活性氧等,从而减少对线粒体的损伤。

(2)激活线粒体通透性转换孔(MPTP):胞吞作用可以通过激活MPTP,导致线粒体膜电位下降,进而引发细胞凋亡。

2.内质网途径

内质网是蛋白质折叠和修饰的重要场所。胞吞作用在内质网途径中发挥重要作用:

(1)清除内质网应激:胞吞作用可以清除内质网应激源,如未折叠蛋白质等,从而减轻内质网应激对细胞的影响。

(2)诱导内质网应激:在某些情况下,胞吞作用可以诱导内质网应激,进而激活细胞凋亡。

三、研究进展

近年来,关于胞吞介导的细胞凋亡的研究取得了显著进展。以下列举部分研究进展:

1.胞吞与肿瘤细胞凋亡

研究发现,肿瘤细胞在凋亡过程中,胞吞作用可以清除异常蛋白质,调节细胞内环境,从而影响肿瘤细胞的凋亡。

2.胞吞与神经退行性疾病

神经退行性疾病如阿尔茨海默病、帕金森病等,与细胞凋亡密切相关。研究表明,胞吞作用在神经退行性疾病的发生发展中发挥重要作用。

3.胞吞与病毒感染

病毒感染过程中,胞吞作用可以清除病毒颗粒,调节细胞内环境,从而影响病毒感染和细胞凋亡。

总之,胞吞介导的细胞吞噬作用在细胞凋亡过程中具有重要作用。深入了解胞吞与细胞凋亡之间的关系,有助于揭示细胞生物学领域的奥秘,为疾病治疗提供新的思路。第六部分胞吞在免疫应答中的功能

胞吞介导的细胞吞噬作用是一种细胞摄取外界物质的重要方式,它在免疫应答中扮演着至关重要的角色。以下是对胞吞在免疫应答中功能的详细介绍。

胞吞是细胞膜通过囊泡形成将外界物质包裹进入细胞内部的过程。根据摄取物质的大小、类型和来源,胞吞可分为吞噬作用、胞饮作用和受体介导的内吞作用。在免疫应答中,胞吞作用尤为显著,主要体现在以下几个方面:

1.免疫细胞对病原体的吞噬作用

免疫细胞如巨噬细胞、中性粒细胞和树突状细胞等,通过胞吞作用摄取病原体。这一过程分为三个阶段:识别、吞噬和消化。

(1)识别:免疫细胞表面的特异性受体与病原体表面的抗原分子结合,启动胞吞过程。

(2)吞噬:免疫细胞通过胞吞作用将病原体包裹成吞噬泡,将其摄入细胞内部。

(3)消化:吞噬泡与溶酶体融合,溶酶体内的酶类将病原体分解,从而清除病原体。

研究表明,胞吞作用在免疫细胞对病原体的吞噬过程中起着关键作用。例如,巨噬细胞在吞噬病原体时,胞吞作用效率与病原体大小、表面特性等因素密切相关。一项研究发现,巨噬细胞对细菌的吞噬效率随着细菌大小的减小而提高。

2.抗原呈递作用

抗原呈递是免疫应答的启动环节。胞吞作用在抗原呈递过程中发挥着重要作用。

(1)抗原摄取:免疫细胞通过胞吞作用摄取抗原,如蛋白质、多糖等。

(2)抗原处理:抗原被摄取后,免疫细胞将其处理成小分子抗原肽。

(3)抗原呈递:处理后的抗原肽与MHC分子结合,形成抗原-MHC分子复合物,通过胞吐作用释放到细胞外,被T细胞识别。

研究表明,胞吞作用在抗原呈递过程中的效率与抗原类型、免疫细胞类型等因素有关。一项研究发现,巨噬细胞对蛋白质抗原的胞吞效率高于多糖抗原。

3.免疫调节作用

胞吞作用在免疫调节过程中也发挥着重要作用。

(1)免疫抑制:胞吞作用可以清除免疫反应过程中的炎症因子,从而抑制免疫反应。

(2)免疫激活:胞吞作用可以摄取特定的免疫调节分子,如细胞因子,进而激活或抑制免疫反应。

研究表明,胞吞作用在免疫调节过程中的作用与免疫细胞类型、环境因素等因素有关。一项研究发现,T细胞在受到抗原刺激时,胞吞作用可以调节细胞因子的产生。

4.免疫记忆作用

免疫记忆是机体对特定抗原产生的免疫应答。胞吞作用在免疫记忆过程中也发挥着重要作用。

(1)抗原摄取:免疫细胞通过胞吞作用摄取抗原,形成记忆细胞。

(2)记忆细胞分化:记忆细胞在抗原再次刺激时,通过胞吞作用产生效应细胞,如B细胞和T细胞。

(3)免疫应答:效应细胞通过胞吞作用清除抗原,实现免疫记忆。

研究表明,胞吞作用在免疫记忆过程中起着关键作用。一项研究发现,记忆B细胞在抗原再次刺激时,胞吞作用效率与初次免疫应答相比有显著提高。

总之,胞吞作用在免疫应答中具有重要作用。通过胞吞作用,免疫细胞可以摄取和清除病原体,呈递抗原,调节免疫反应,以及形成免疫记忆。这些过程对于维持机体免疫稳态具有重要意义。随着对胞吞作用研究的深入,我们将更好地了解其在免疫应答中的作用,为免疫疾病的治疗提供新的思路。第七部分胞吞调节的病理生理学

胞吞介导的细胞吞噬作用在生理和病理生理学中扮演着不可或缺的角色。在生理学层面,胞吞作用负责清除细胞外环境中的病原体、凋亡细胞碎片以及代谢废物等。而在病理生理学中,胞吞调节的异常与多种疾病的发生、发展和转归密切相关。本文将简要介绍胞吞调节的病理生理学及其相关疾病。

一、胞吞调节的病理生理学概述

胞吞调节异常主要涉及以下方面:

1.胞吞调控分子异常

细胞内负责胞吞调控的分子包括Src家族激酶、Ras家族小分子GTP酶、Smad蛋白等。这些分子在正常情况下协同作用,维持胞吞过程的正常进行。然而,在病理状态下,这些分子可能发生突变或表达异常,导致胞吞过程失调。

2.胞吞途径异常

胞吞途径主要包括内吞、运输和降解三个阶段。在病理状态下,胞吞途径的任何一个阶段都可能发生异常,如内吞缺陷、运输障碍或降解异常等。

3.胞吞相关信号通路异常

细胞内外环境的变化可通过胞吞相关信号通路影响胞吞过程。如PI3K/Akt、Ras/MAPK、JAK/STAT等信号通路在胞吞过程中发挥着重要作用。当这些信号通路发生异常时,胞吞调节也会受到影响。

二、胞吞调节异常与疾病的关系

1.肿瘤

肿瘤细胞通过异常的胞吞调节,摄取更多的营养物质和生长因子,促进肿瘤的生长和转移。如Src家族激酶的异常激活可导致肿瘤细胞胞吞作用增强,从而促进肿瘤的发生、发展和转归。

2.炎症性疾病

炎症性疾病中,胞吞调节异常可导致病原体和细胞碎片等有害物质清除障碍,进一步加重炎症反应。如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮等疾病,胞吞途径的异常与炎症反应的发生和发展密切相关。

3.免疫性疾病

免疫性疾病中,胞吞调节异常可导致免疫细胞功能紊乱,如自身免疫性疾病。如系统性红斑狼疮患者,胞吞调节异常导致自身抗体产生增多,加重病情。

4.心血管疾病

心血管疾病中,胞吞调节异常可导致动脉粥样硬化斑块形成,加剧血管内皮损伤和功能障碍。如巨噬细胞胞吞低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)异常,可导致动脉粥样硬化斑块的形成。

5.神经退行性疾病

神经退行性疾病中,胞吞调节异常可能导致神经元内有害物质的积累,如淀粉样蛋白的沉积。如阿尔茨海默病,神经元内淀粉样蛋白的沉积与胞吞调节异常密切相关。

三、总结

胞吞调节在病理生理学中具有重要作用。胞吞调节异常可导致多种疾病的发生、发展和转归。因此,深入研究胞吞调节的病理生理学,有助于揭示疾病的发生机制,为疾病的治疗提供新的靶点和策略。第八部分胞吞研究的应用前景

《胞吞介导的细胞吞噬作用》一文中,关于“胞吞研究的应用前景”的内容如下:

胞吞作为一种细胞内吞作用的重要形式,其在生物学、医学和生物工程学等领域具有广泛的应用前景。以下将从几个方面进行详细阐述:

1.医学治疗领域

(1)靶向药物递送:胞吞介导的细胞吞噬作用为设计靶向药物提供了新的思路。通过改造药物分子,使其能够被细胞通过胞吞作用摄取,从而实现药物在特

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