细胞凋亡与免疫讲解课件.ppt

1、 1842年，年，Vogt发现一种不同于细胞坏死的细胞发现一种不同于细胞坏死的细胞死亡现象。死亡现象。 1887年，年，Flemming将对这种细胞死亡做了形将对这种细胞死亡做了形态描述。态描述。 1972年，年，Kerr首次提出细胞凋亡的概念。首次提出细胞凋亡的概念。 1973年，首次在细胞凋亡中发现年，首次在细胞凋亡中发现DNA的降解。的降解。 今天，细胞凋亡进入分子阶段的研究，近几年已今天，细胞凋亡进入分子阶段的研究，近几年已进入临床应用阶段。进入临床应用阶段。H. Robert Horvitz Sydney Brenner John E. Sulston 凋亡的概念；凋亡的概念；凋亡的

2、形态学特征和生化改变；凋亡的形态学特征和生化改变；凋亡的检测；凋亡的检测；凋亡的分期；凋亡的分期；凋亡的诱导因素和抑制因素；凋亡的诱导因素和抑制因素；凋亡的生物学意义凋亡的生物学意义凋亡相关基因；凋亡相关基因；免疫相关的凋亡信号转导；免疫相关的凋亡信号转导；凋亡与免疫生理；凋亡与免疫生理；凋亡与免疫病理。凋亡与免疫病理。 细胞凋亡细胞凋亡是指细胞在一定的生理或病理条件是指细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的下，遵循自身的程序程序，由基因，由基因调控调控的的主动主动的的死亡过程。它是一个主动的，高度有序的，死亡过程。它是一个主动的，高度有序的，基因控制的，一系列酶参与的过程。基因控制的，一系

3、列酶参与的过程。 细胞坏死细胞坏死是由于某些外界的因素，如局部贫是由于某些外界的因素，如局部贫血、高热以及物理、化学损伤和生物的侵袭血、高热以及物理、化学损伤和生物的侵袭等，造成细胞急速死亡而结束其生命。等，造成细胞急速死亡而结束其生命。 坏死坏死 凋亡凋亡 性质性质 病理性病理性 生理性或病理性生理性或病理性生化特点生化特点 被动过程，无新蛋白合成，被动过程，无新蛋白合成， 主动过程，有新蛋白会成，主动过程，有新蛋白会成， 不耗能不耗能 耗能耗能细胞数量细胞数量 成群细胞死亡，组织损伤成群细胞死亡，组织损伤 单个细胞丢失单个细胞丢失细胞形状细胞形状 破裂成碎片破裂成碎片 形成凋亡小体形成凋亡

4、小体形态变化形态变化 细胞肿胀、破坏、细胞结构细胞肿胀、破坏、细胞结构 细胞膜及细胞器相对完整，细胞膜及细胞器相对完整， 全面溶解全面溶解 细胞皱缩，核固缩细胞皱缩，核固缩 染色质染色质 稀疏、分散、呈絮状稀疏、分散、呈絮状 致密、固缩、边集或中集致密、固缩、边集或中集DNA电泳电泳 随机降解，电泳呈弥漫条带随机降解，电泳呈弥漫条带 DNA片段化片段化( 80-200bp)， 电泳呈梯状条带电泳呈梯状条带炎症反应炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应 溶酶体相对完整，局部无炎溶酶体相对完整，局部无炎 症反应症反应基因调控基因调控 无无 有有 潜伏期潜伏期 无无 数小时数小时

5、细胞膜的变化：细胞膜的变化：1. 微绒毛、细胞突起和细胞表面皱褶消失；微绒毛、细胞突起和细胞表面皱褶消失；2. 胞膜迅速发生空泡化，内质网不断扩张并胞膜迅速发生空泡化，内质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起，称与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起，称为出芽为出芽(budding)。细胞质的变化：细胞质的变化：1. 胞质浓缩：由于胞质脱水而导致细胞皱缩、胞质浓缩：由于胞质脱水而导致细胞皱缩、致密及固缩致密及固缩(condensation)，是细胞凋亡形，是细胞凋亡形态学变化的一大特征；态学变化的一大特征；2. 细胞器变化：线粒体变大，嵴增多，增殖细胞器变化：线粒体变大，嵴增多，增殖并空泡化

6、。内质网腔扩大、增殖并在凋亡并空泡化。内质网腔扩大、增殖并在凋亡细胞形成自噬体过程中提供包裹膜。其他细胞形成自噬体过程中提供包裹膜。其他多数细胞器完整存在，变得致密。多数细胞器完整存在，变得致密。细胞核的变化：细胞核的变化：1. 染色质浓缩，形成染色质块，并聚集在核染色质浓缩，形成染色质块，并聚集在核膜的边缘，呈新月形、马蹄形或舟状分布，膜的边缘，呈新月形、马蹄形或舟状分布，称为染色质边聚称为染色质边聚(margination)；或聚集在核；或聚集在核中央，称为染色质中聚。中央，称为染色质中聚。2. 随着染色质进一步聚集，核纤层断裂消失，随着染色质进一步聚集，核纤层断裂消失，核膜在核膜孔处断裂

7、，两断端向内包裹将核膜在核膜孔处断裂，两断端向内包裹将聚集的染色质块分割，形成若干个核残块。聚集的染色质块分割，形成若干个核残块。 凋亡小体形成：凋亡小体形成： 胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质，内含胞膜皱缩内陷，分割包裹胞质，内含DNA物物质及细胞器，形成泡状小体称为凋亡小体质及细胞器，形成泡状小体称为凋亡小体(apoptosis body)，这是凋亡细胞特征性的形，这是凋亡细胞特征性的形态学改变。凋亡小体呈圆形、椭圆形或不规态学改变。凋亡小体呈圆形、椭圆形或不规则状，小体内的成份主要是胞质、细胞器和则状，小体内的成份主要是胞质、细胞器和核碎片。核碎片。 吞噬：吞噬： 凋亡小体形成后，邻近巨噬细胞

8、识别由细胞膜内侧凋亡小体形成后，邻近巨噬细胞识别由细胞膜内侧转移到外侧的磷脂酰丝氨酸转移到外侧的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine, PS)，并吞噬和消化凋亡小体。整个凋亡过程没有细胞内并吞噬和消化凋亡小体。整个凋亡过程没有细胞内容物的外漏，因而不伴有局部的炎症反应。容物的外漏，因而不伴有局部的炎症反应。 继发性坏死继发性坏死(secondary necrosis)： 在体外诱导细胞凋亡时，由于没有巨噬细胞吞噬凋在体外诱导细胞凋亡时，由于没有巨噬细胞吞噬凋亡小体，凋亡小体会发生继发性坏死。体内也有发亡小体，凋亡小体会发生继发性坏死。体内也有发现，机制不明。现，机制不明。 胞浆胞

9、浆Ca2+升高，升高，pH降低；降低； 内源性内源性Ca2+/Mg2+依赖性核酸内切酶激活，依赖性核酸内切酶激活，Zn2+是其抑制剂；是其抑制剂； 生物大分子的合成。但生物大分子的合成。但CTL、NK细胞释放细胞释放的颗粒酶诱导的靶凋亡无需新的的颗粒酶诱导的靶凋亡无需新的RNA和蛋和蛋白的合成；白的合成； 线粒体内膜的跨膜电位降低、呼吸链受损、线粒体内膜的跨膜电位降低、呼吸链受损、ATP生成减少、细胞活性氧生成减少、细胞活性氧(ROS)产生增多、产生增多、线粒体通透性转换孔线粒体通透性转换孔(permeability transition pore, PTP)开放和线粒体膜通透性增高开放和线粒

10、体膜通透性增高，导致导致线粒体内的细胞色线粒体内的细胞色素素C、凋亡诱导因子、凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor,AIF)、凋亡蛋白酶、凋亡蛋白酶激活因子激活因子(apoptotic protease activating factor， Apaf)等凋亡启动因子释放入胞浆。等凋亡启动因子释放入胞浆。从而诱导从而诱导细胞凋亡。细胞凋亡。 细胞凋亡的形态学检测；细胞凋亡的形态学检测； 磷脂酰丝氨酸外翻分析磷脂酰丝氨酸外翻分析(Annexin V法法)； 流式细胞仪检测细胞凋亡；流式细胞仪检测细胞凋亡； DNA片断化检测；片断化检测； 脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺

11、口末端标记法脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记法(terminal -deoxynucleotidyl transferase mediated nick end labeling, TUNEL)。 在凋亡发生的各个过程当中，都有相应的在凋亡发生的各个过程当中，都有相应的流式细胞仪的检测方法，可以采用以下检流式细胞仪的检测方法，可以采用以下检测方法：测方法： 1、线粒体功能、线粒体功能 2、DNA Cycle 3、Caspases 4、Annexin V Assay 5、DNA Fragmentation Assays 诱导期：凋亡诱导因素作用于细胞后，细胞通过复诱导期：凋亡诱导因素作

12、用于细胞后，细胞通过复杂信号转导途径将信号传入胞内，由细胞决定生存杂信号转导途径将信号传入胞内，由细胞决定生存或死亡；或死亡； 执行期：决定死亡的细胞将按预定程序启动凋亡，执行期：决定死亡的细胞将按预定程序启动凋亡，激活凋亡所需的各种酶类及降解相关物质，形成凋激活凋亡所需的各种酶类及降解相关物质，形成凋亡小体；亡小体； 消亡期：凋亡的细胞被邻近的消亡期：凋亡的细胞被邻近的巨噬细胞巨噬细胞所吞噬并在所吞噬并在巨巨噬细胞内降解。噬细胞内降解。 巨噬细胞上的分子：巨噬细胞上的分子： ABC1 (the class A scavenger receptors); CD36 (the class B s

13、cavenger receptors); CD14 (the class B scavenger receptors); v3-integrin (the vitronectin receptor). 凋亡小体上的分子：凋亡小体上的分子： anionic phospholipids; PS; ICAM3.细胞的生存和死亡是对立统一的两个方面。在进化过程中细胞的生存和死亡是对立统一的两个方面。在进化过程中控制细胞生死的程序已经以基因的形式存储于细胞中，正控制细胞生死的程序已经以基因的形式存储于细胞中，正常情况下这两类基因处于协调的对立统一状态，以确保细常情况下这两类基因处于协调的对立统一状态，以

14、确保细胞生死有序。当细胞受到来自细胞内外的凋亡诱导因素作胞生死有序。当细胞受到来自细胞内外的凋亡诱导因素作用时用时凋亡凋亡程序就会启动。常见诱导因素有：程序就会启动。常见诱导因素有：1.1.激素和生长因子失衡；激素和生长因子失衡；2.2.理化因素；理化因素； 3.3.免疫性因素；免疫性因素；4.4.微生物学因素；微生物学因素；5.5.其他。其他。1、激素和生长因子失衡：、激素和生长因子失衡： 生理水平的激素和生长因子是细胞正常生长不可缺生理水平的激素和生长因子是细胞正常生长不可缺少的因素，一旦缺乏，细胞会发生凋亡；相反，某少的因素，一旦缺乏，细胞会发生凋亡；相反，某些激素或生长因子过多也可导致

15、细胞凋亡，例如：些激素或生长因子过多也可导致细胞凋亡，例如：强烈应激引起大量糖皮质激素分泌，后者诱导淋巴强烈应激引起大量糖皮质激素分泌，后者诱导淋巴细胞凋亡，致使淋巴细胞数量减少。细胞凋亡，致使淋巴细胞数量减少。2、理化因素：、理化因素： 射线、高温、强酸、强碱、乙醇、抗癌药物等，均射线、高温、强酸、强碱、乙醇、抗癌药物等，均可导致细胞凋亡。例如：电离辐射可产生大量氧自可导致细胞凋亡。例如：电离辐射可产生大量氧自由基，使细胞处于氧化应激状态，由基，使细胞处于氧化应激状态，DNA受损，引起受损，引起细胞凋亡。细胞凋亡。3、免疫性因素：、免疫性因素： 在生长、分化及执行防御、自稳、监视功能中，免疫

16、细胞可在生长、分化及执行防御、自稳、监视功能中，免疫细胞可释放某些分子导致免疫细胞本身或靶细胞的凋亡。例如：释放某些分子导致免疫细胞本身或靶细胞的凋亡。例如： CTL细胞可分泌颗粒酶，引起靶细胞发生凋亡。细胞可分泌颗粒酶，引起靶细胞发生凋亡。4、微生物学因素：、微生物学因素： 细菌、病毒等致病微生物及其毒素可诱导细胞凋亡。例如：细菌、病毒等致病微生物及其毒素可诱导细胞凋亡。例如：HIV感染时，可致大量感染时，可致大量CD4+ T淋巴细胞凋亡。淋巴细胞凋亡。5、其他如缺血与缺氧，失去基质附着等因素都可引起细胞凋、其他如缺血与缺氧，失去基质附着等因素都可引起细胞凋亡。在肿瘤治疗中，单克隆抗体、反义

17、寡核苷酸、抗癌药物亡。在肿瘤治疗中，单克隆抗体、反义寡核苷酸、抗癌药物等均可诱导肿瘤细胞凋亡。等均可诱导肿瘤细胞凋亡。 1.细胞因子细胞因子 IL2、神经生长因子等具有抑制凋亡的作用；、神经生长因子等具有抑制凋亡的作用；2.某些激素如某些激素如ACTH、睾丸酮、雌激素等对于防止靶细胞、睾丸酮、雌激素等对于防止靶细胞凋亡，维持其正常存活是必需的。例如：当腺垂体被摘凋亡，维持其正常存活是必需的。例如：当腺垂体被摘除或功能低下时，肾上腺皮质细胞失去除或功能低下时，肾上腺皮质细胞失去ACTH刺激，可刺激，可发生细胞凋亡，引起肾上腺皮质萎缩。睾丸酮对前列腺发生细胞凋亡，引起肾上腺皮质萎缩。睾丸酮对前列腺

18、细胞，雌激素对子宫平滑肌细胞都有类似的作用。细胞，雌激素对子宫平滑肌细胞都有类似的作用。3.某些二价金属阳离子如某些二价金属阳离子如Zn2+ ，药物如苯巴比妥，病毒如，药物如苯巴比妥，病毒如EB病毒，以及中性氨基酸等也具有抑制细胞凋亡的作病毒，以及中性氨基酸等也具有抑制细胞凋亡的作用。用。 发育生物学意义；发育生物学意义； 生理学意义：参与了正常成年组织细胞更新、生理器官的内生理学意义：参与了正常成年组织细胞更新、生理器官的内分泌调控分泌调控(如子宫产后复原，月经期子宫内膜的脱落如子宫产后复原，月经期子宫内膜的脱落)以及对以及对受损不能修复的细胞或突变细胞的清除等重要生理过程，受损不能修复的细

19、胞或突变细胞的清除等重要生理过程，维维持机体内环境稳定持机体内环境稳定。 免疫学意义：当机体受到病原微生物感染时，宿主细胞发生免疫学意义：当机体受到病原微生物感染时，宿主细胞发生主动凋亡，导致被感染细胞的死亡和微生物的清除。这是一主动凋亡，导致被感染细胞的死亡和微生物的清除。这是一种积极的防御功能。淋巴细胞的阴、阳性选择，活化诱导的种积极的防御功能。淋巴细胞的阴、阳性选择，活化诱导的T细胞死亡以及淋巴细胞对靶细胞的攻击都是通过凋亡完成细胞死亡以及淋巴细胞对靶细胞的攻击都是通过凋亡完成的。的。 蝌蚪尾的消失蝌蚪尾的消失 发育过程中手和发育过程中手和足的成形过程足的成形过程 在生物进化过程中，多细

20、胞生物获得了细胞在生物进化过程中，多细胞生物获得了细胞凋亡的能力，可以使单个细胞的死亡对周围凋亡的能力，可以使单个细胞的死亡对周围微环境的负面影响降至最小。这对于多细胞微环境的负面影响降至最小。这对于多细胞生物而言是十分重要的。生物而言是十分重要的。 细胞坏死也不是完全没有生物意义。例如：细胞坏死也不是完全没有生物意义。例如：植物经常用死亡的组织作为其结构成分。另植物经常用死亡的组织作为其结构成分。另外，在凋亡通路被敲除的小鼠中，其前肢发外，在凋亡通路被敲除的小鼠中，其前肢发育过程中的细胞丢失是通过细胞坏死来完成育过程中的细胞丢失是通过细胞坏死来完成的。的。 凋亡的启动者：凋亡的启动者：TNF

21、家族、细胞色素家族、细胞色素C 凋亡的执行者：凋亡的执行者：Caspase家族家族 凋亡的调节者：凋亡的调节者： 抑制凋亡基因：如抑制凋亡基因：如IAP、Bcl-2等；等； 促进凋亡基因：如促进凋亡基因：如Apaf-1、Bax、p53等；等； 双向调控基因：如双向调控基因：如c-myc、Bcl-x等。等。 Gene/molecule EffectsBcl-2 subfamily (Ced9 in C elegans) Bcl-2 Promotes survival Bcl-xl Promotes survival Bcl-w Promotes survival Bcl-xs Promotes

22、deathBax family Bax Promotes death Bak Promotes death Bok Promotes deathBH3 subfamily Bad Promotes death Bik Promotes death Bid Promotes death Blk Promotes death HRK Promotes death BimL Promotes death Egl (C elegans) Promotes death Gene/molecule EffectsCaspases 113(Ced3 in C elegans) These interleuk

23、in 1 converting enzyme (ICE) like cysteine protein- ases form a central part of the apop- totic cascade.Apaf-1 (Ced4 in C elegans) These adaptor molecules link caspase (Ced3) activation and Bcl-2 (Ced9) expression. Their functions in promoting death or survival remain to be defined.p53 family p53 is

24、 necessary for apoptosis induced by agents that cause DNA damage. p53 can also affect the expression of bcl-2 and bax directly.Nitric oxide This molecule prevents apoptosis by altering bcl-2 expression and by nitrosylation of caspasesCytochrome c This molecule induces apoptosis via caspase activatio

25、n 都是含有都是含有半胱氨酸半胱氨酸的蛋白酶，作用部位都在的蛋白酶，作用部位都在天冬氨天冬氨酸酸残基的羧基与下一个氨基酸的氨基形成的肽键；残基的羧基与下一个氨基酸的氨基形成的肽键； 以以酶原酶原的形式存在，并且在体内的形式存在，并且在体内低水平组成性低水平组成性表达。表达。 以以级联放大级联放大的方式活化。活化的的方式活化。活化的Caspase分子催化裂分子催化裂解众多的效应分子，诱发细胞凋亡。解众多的效应分子，诱发细胞凋亡。 都是由两大、两小亚基组成的都是由两大、两小亚基组成的异四聚体异四聚体，大、小亚，大、小亚基由基由同一基因编码同一基因编码，前体被切割后产生两个活性亚，前体被切割后产生两

26、个活性亚基。基。 ICE亚族，参与炎症反应；亚族，参与炎症反应； CED-3家族，参与细胞凋亡，又分为两类：家族，参与细胞凋亡，又分为两类：initiator caspase：caspase-2、8、9、10； caspase-2、8、10参与死亡受体通路，参与死亡受体通路，caspase9参参与线粒体通路。与线粒体通路。Executioner or effector caspase ：caspase-3、6、7。 起始起始Caspase分子的分子的Pro-domain长度大于长度大于100个氨基个氨基酸，往往含有明显的功能域，如酸，往往含有明显的功能域，如DED(death effector

27、 domain)，CARD(Caspase recruitment domain) 等。等。这些功能域参与这些功能域参与Caspase分子之间的相互作用及分子之间的相互作用及Pro-caspase活化及活化及Caspase分子的亚细胞定位等。分子的亚细胞定位等。 效应效应Caspase分子的分子的Pro-domain长度则小于长度则小于30个氨个氨基酸，其功能可能是抑制基酸，其功能可能是抑制Caspase被募集和活化。被募集和活化。 在在Pro-caspase活化的过程中，活化的过程中，Pro-domain会被剪切会被剪切下来，可以抑制活化的下来，可以抑制活化的Caspase分子的进一步剪切，

28、分子的进一步剪切，这可能是一种反馈机制。这可能是一种反馈机制。 灭活灭活DNA酶抑制物；酶抑制物； 直接破坏细胞结构；直接破坏细胞结构； 灭活细胞凋亡的抑制物灭活细胞凋亡的抑制物(如如 Bcl-2)，不仅消除了，不仅消除了Bcl-2蛋白的抗凋亡作用，而且蛋白的抗凋亡作用，而且Bcl-2水解片段也有促细胞水解片段也有促细胞凋亡的作用；凋亡的作用； 灭活或下调与灭活或下调与DNA修复有关的酶；修复有关的酶； 基因表达调控。基因表达调控。 正常活细胞因为核酸酶处于无活性状态，这是由于核酸酶和正常活细胞因为核酸酶处于无活性状态，这是由于核酸酶和抑制物结合在一起，如果抑制物被破坏，核酸酶即可激活，抑制物

29、结合在一起，如果抑制物被破坏，核酸酶即可激活，引起引起DNA片段化。现知片段化。现知caspase可以裂解这种抑制物而激活可以裂解这种抑制物而激活核酸酶，因而把这种酶称为核酸酶，因而把这种酶称为Caspase激活的脱氧核糖核酸酶激活的脱氧核糖核酸酶(caspase-activated deoxyribonulease CAD)，而把它的抑制物，而把它的抑制物称为称为ICAD。在正常情况下，。在正常情况下，CAD不显示活性是因为不显示活性是因为CAD-ICAD以一种无活性的复合物形式存在。以一种无活性的复合物形式存在。ICAD一旦被一旦被Caspase水解，即赋予水解，即赋予CAD以核酸酶活性，

30、以核酸酶活性，DNA片段化即产片段化即产生。有意义的是生。有意义的是CAD只在只在ICAD存在时才能合成并显示活性，存在时才能合成并显示活性，提示提示CAD-ICAD以一种共转录方式存在，因而以一种共转录方式存在，因而ICAD对对CAD的活化与抑制都是必需的。的活化与抑制都是必需的。 PARP (poly (ADP-ribose) polymerase, 多聚多聚(ADP-核核糖糖)聚合酶聚合酶)，为存在于多数真核细胞中的一种修饰，为存在于多数真核细胞中的一种修饰酶，与酶，与DNA修复、基因完整性监护有关。活化的修复、基因完整性监护有关。活化的caspase-3能切割能切割116kd的的PAR

31、P成为成为85kd的片段，这的片段，这是细胞凋亡过程的特征性标志，因此，是细胞凋亡过程的特征性标志，因此，85kd的片段的片段又叫凋亡片段。结果使受又叫凋亡片段。结果使受PARP负调控影响的负调控影响的Ca2+/Mg2+依赖性核酸内切酶的活性增高，裂解核小依赖性核酸内切酶的活性增高，裂解核小体间的体间的DNA，引起细胞凋亡。大多数情况下，引起细胞凋亡。大多数情况下，116kd的的PARP被蛋白酶切割以后，细胞便进入凋亡被蛋白酶切割以后，细胞便进入凋亡途径，最终导致细胞凋亡，所以途径，最终导致细胞凋亡，所以PARP也被称为死也被称为死亡底物。亡底物。 Apaf-1在线虫中的同源物为在线虫中的同源

32、物为ced-4，在线粒体参与的凋亡途，在线粒体参与的凋亡途径中具有重要作用。径中具有重要作用。Apaf-1含有含有3个不同的结构域：个不同的结构域：1.CARD结构域，能召集结构域，能召集caspase-9；2.NBD 结构域，能结合结构域，能结合ATP/dATP；3.C端的端的WD40结构域，含有色氨酸结构域，含有色氨酸/天冬氨酸重复序列，当天冬氨酸重复序列，当细胞色素细胞色素c的结合到这一区域后，能引起的结合到这一区域后，能引起Apaf-1多聚化而激多聚化而激活。活。Apaf-1具有激活具有激活Caspase-3的作用，而这一过程又需要细胞的作用，而这一过程又需要细胞色素色素c(Apaf-

33、2)和和caspase-9(Apaf-3)参与。参与。Apaf-1/细胞色素细胞色素c复合体与复合体与ATP/dATP结合后，结合后，Apaf-1就可以通过其就可以通过其CARD结结构域召集构域召集caspase-9，形成凋亡体，形成凋亡体(apoptosome)，激活，激活caspase-3，启动，启动caspase级联反应。级联反应。一种抑癌基因，野生型一种抑癌基因，野生型p53蛋白是一种蛋白是一种DNA结合蛋白，在结合蛋白，在G期监视期监视DNA的完整性，具有的完整性，具有转录激活作用。转录激活作用。Bax基因首先被发现可由基因首先被发现可由p53诱导，其它被诱导，其它被p53诱导参与细

34、胞凋亡的基因诱导参与细胞凋亡的基因有有fas、Apaf-1等。等。突变型突变型p53(mtp53)基因编码的基因编码的P53蛋白对细蛋白对细胞凋亡有抑制作用。人类肿瘤一半以上具有胞凋亡有抑制作用。人类肿瘤一半以上具有p53基因突变和缺失。基因突变和缺失。 p53导致细胞凋亡的三个步骤：导致细胞凋亡的三个步骤：(1) 诱发氧化还原相关基因的表达；诱发氧化还原相关基因的表达；(2) 制造活性氧因子；制造活性氧因子；(3) 氧化破坏线粒体的细胞膜，使细胞死亡。氧化破坏线粒体的细胞膜，使细胞死亡。Bcl-2家族的结构和能形成离子通道的一些毒素非常相似，可以插入膜结家族的结构和能形成离子通道的一些毒素非

35、常相似，可以插入膜结构中形成较大的通道，允许细胞色素构中形成较大的通道，允许细胞色素c等蛋白质通过线粒体膜，从而导等蛋白质通过线粒体膜，从而导致凋亡；致凋亡；Bcl-2家族蛋白对于家族蛋白对于PTP 孔孔(permeability transition pore)的开放和关闭起的开放和关闭起关键的调节作用。关键的调节作用。PTP孔主要由位于内膜的腺苷转位因子孔主要由位于内膜的腺苷转位因子(Adenine nucleotide translocator, ANT)和位于外膜的电压依赖性阴离子通道和位于外膜的电压依赖性阴离子通道(Voltage dependent anion channel，VD

36、AC)等蛋白所组成，等蛋白所组成，PT孔开放会孔开放会引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素引起线粒体跨膜电位下降和细胞色素c释放。促凋亡蛋白释放。促凋亡蛋白Bax等可以通过等可以通过与与ANT或或VDAC的结合介导的结合介导PTP孔的开放，而抗凋亡类蛋白如孔的开放，而抗凋亡类蛋白如Bcl-2、Bcl-xL等则可通过与等则可通过与Bax竞争性地与竞争性地与ANT结合，或者直接阻止结合，或者直接阻止Bax与与ANT、VDAC的结合来发挥其抗凋亡效应。的结合来发挥其抗凋亡效应。现在普遍认为，现在普遍认为，Bcl-2家族中抑制凋亡因子与促进凋亡因子的比例决定细家族中抑制凋亡因子与促进凋亡因子的比例决定细胞

37、的命运。胞的命运。主要分布在线粒体膜、内质网膜、核膜等处，是膜整合蛋主要分布在线粒体膜、内质网膜、核膜等处，是膜整合蛋白。其高表达能阻抑多种凋亡诱导因素白。其高表达能阻抑多种凋亡诱导因素(如糖皮质激素、射如糖皮质激素、射线照射、佛波酯等线照射、佛波酯等)所引发的细胞凋亡。其抗凋亡机制有：所引发的细胞凋亡。其抗凋亡机制有：1.阻止线粒体膜电位的下降和通透性的增强，抑制线粒体释阻止线粒体膜电位的下降和通透性的增强，抑制线粒体释放促凋亡因子，从而防止细胞凋亡；放促凋亡因子，从而防止细胞凋亡；2.阻止内质网阻止内质网Ca2+流的释放，使胞浆中流的释放，使胞浆中Ca2+水平维持稳定；水平维持稳定；3.能

38、结合能结合Apaf-1和和caspase-9，并维持其非活化状态，阻止，并维持其非活化状态，阻止caspase级联反应，防止细胞凋亡；级联反应，防止细胞凋亡；4.抑制促凋亡的抑制促凋亡的Bax，Bak细胞毒作用；细胞毒作用；5.直接的抗氧化作用。直接的抗氧化作用。 Bax首先因与首先因与Bcl-2形成异源二聚体而被发现。形成异源二聚体而被发现。Bax具有孔形具有孔形成能力，并能诱导细胞色素成能力，并能诱导细胞色素c的释放，激活的释放，激活caspase-9，启动，启动凋亡级联反应。凋亡级联反应。Bcl-2可以与可以与Bax形成异源二聚体，能抑制形成异源二聚体，能抑制Bax诱导细胞色素诱导细胞色

39、素c的释放的作用，从而阻止细胞凋亡。但是的释放的作用，从而阻止细胞凋亡。但是Bax不但可以与不但可以与Bcl-2形成异源二聚体，也可以自身形成同源形成异源二聚体，也可以自身形成同源二聚体。这些多聚体的形成是通过二聚体。这些多聚体的形成是通过Bcl-2家族的同源区家族的同源区BH1和和BH2实现的。当实现的。当Bax在细胞内超表达，并形成同源二聚体时，在细胞内超表达，并形成同源二聚体时，细胞对死亡信号的反应增强。所以细胞对死亡信号的反应增强。所以Bcl-2与与Bax的比例，即的比例，即Bcl-2/Bax异源二聚体与异源二聚体与Bax/Bax同源二聚体的比例，决定了同源二聚体的比例，决定了细胞对凋

40、亡信号的反应。细胞对凋亡信号的反应。 Bid蛋白是蛋白是Bcl -2家族中促凋亡类的蛋白，是家族中促凋亡类的蛋白，是Fas细胞凋亡信细胞凋亡信号通路中的一种特异性底物。被死亡受体如号通路中的一种特异性底物。被死亡受体如Fas，TNF激活激活的的caspase-8可切割可切割Bid，使其变为有活性的，使其变为有活性的tBid(truncated Bid)。tBid导致导致Bax转位和构象变化，使转位和构象变化，使Bax得以插入线粒体得以插入线粒体膜，诱导细胞色素膜，诱导细胞色素c从线粒体泄漏到胞浆，导致细胞凋亡。从线粒体泄漏到胞浆，导致细胞凋亡。 Bax转位和插入依赖于转位和插入依赖于Bid。

41、Bid经经caspase-8 切割可以放大切割可以放大Fas/TNF细胞凋亡信号，经修细胞凋亡信号，经修剪后的剪后的tBid,能将细胞凋亡信号自胞质传递至线粒体使之释放能将细胞凋亡信号自胞质传递至线粒体使之释放细胞色素细胞色素c，引发第二条通路。提示上述两条通路有交叉。，引发第二条通路。提示上述两条通路有交叉。 是一组可以抑制细胞凋亡的蛋白，是一组可以抑制细胞凋亡的蛋白， IAP既通过既通过BIR结构域抑制抑制结构域抑制抑制caspase-3，7，9等的活性，等的活性，也通过也通过RING结构域催化结构域催化caspase泛素化降解泛素化降解，从而阻止多，从而阻止多种因素诱导的细胞凋亡。种因素

42、诱导的细胞凋亡。 Smac/DIABLO在溶液中以同源二聚体存在，可以在溶液中以同源二聚体存在，可以结合在结合在IAP上，拮抗其作用，对上，拮抗其作用，对caspase3的成熟及成的成熟及成熟后的活性进行调控，促进凋亡。熟后的活性进行调控，促进凋亡。Smac/DIABLO的的N端的端的7个保守氨基酸对其功能是必须的。个保守氨基酸对其功能是必须的。 Caspase-8激活的激活的Caspase-3活性能被凋亡蛋白抑制活性能被凋亡蛋白抑制IAP阻断，然而阻断，然而Caspase-8 可以激活可以激活Bid , tBid能促使能促使线粒体协同释放线粒体协同释放Cytc和和Smac，Smac捕获捕获I

43、AP而重新而重新激活激活Caspase-3。这个过程可被。这个过程可被Bcl-2或者或者Bcl-xL阻断。阻断。机理是机理是Bcl-2或者或者Bcl-xL可阻止线粒体内容物的释放。可阻止线粒体内容物的释放。AIF是由是由X染色体上单拷贝基因编码的保守的黄素蛋白，先在胞浆中合染色体上单拷贝基因编码的保守的黄素蛋白，先在胞浆中合成其前体，然后移位至线粒体的内外膜间隙，与成其前体，然后移位至线粒体的内外膜间隙，与FAD结合形成成熟的结合形成成熟的AIF，具有双重功能。正常时，具有双重功能。正常时AIF作为线粒体氧化还原酶，能催化细胞作为线粒体氧化还原酶，能催化细胞色素色素c和和NAD之间的电子传递。

44、在各种凋亡诱导因子的作用下，之间的电子传递。在各种凋亡诱导因子的作用下，AIF从线从线粒体释放至胞浆，然后进入细胞核，与粒体释放至胞浆，然后进入细胞核，与Endo G一起引起细胞染色体的凝一起引起细胞染色体的凝聚和断裂成聚和断裂成50kD的大片断等凋亡的特征性改变。释放入胞浆的的大片断等凋亡的特征性改变。释放入胞浆的AIF通过通过促进线粒体释放细胞色素促进线粒体释放细胞色素c而增强凋亡信号。而增强凋亡信号。AIF引起的细胞凋亡不依赖于引起的细胞凋亡不依赖于caspase的活性，但的活性，但AIF和和Cyt c/caspase/CAD诱导的凋亡通路之间并不是完全独立的，胞浆中的诱导的凋亡通路之间

45、并不是完全独立的，胞浆中的AIF可可以使线粒体释放更多的以使线粒体释放更多的Cyt-c，而活化的，而活化的caspase也能使线粒体释放也能使线粒体释放AIF因因子。子。 重要的转录调节因子；重要的转录调节因子； 既可激活介导细胞增殖的基因，也可激活既可激活介导细胞增殖的基因，也可激活介导细胞凋亡的基因，具有双向调节作用；介导细胞凋亡的基因，具有双向调节作用； 在在c-myc基因表达后，如果没有足够的生长基因表达后，如果没有足够的生长因子持续作用，细胞就发生凋亡；反之，因子持续作用，细胞就发生凋亡；反之，细胞就处于增殖状态。细胞就处于增殖状态。 死亡受体途径死亡受体途径 线粒体途径线粒体途径

46、颗粒酶颗粒酶B途径途径 caspase8 也称为也称为FLICE(FADD homologous ICE like proteinase)。 FLIP在结构与序列在结构与序列上与上与caspase-8有很多相似之处，能抑制有很多相似之处，能抑制caspase-8 结合到死亡诱导信号复合物结合到死亡诱导信号复合物(DISC)上从而阻断上从而阻断Fas 介导的细胞凋亡信号介导的细胞凋亡信号传导。传导。 参与免疫调节，活化成熟的外周参与免疫调节，活化成熟的外周T细胞主要通过细胞主要通过Fas/FasL系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交系统介导的细胞凋亡清除与自身抗原有交叉反应的克隆和由自身抗原激活

47、的细胞克隆，以限叉反应的克隆和由自身抗原激活的细胞克隆，以限制制T细胞克隆的无限增殖，防止对自身组织的损伤，细胞克隆的无限增殖，防止对自身组织的损伤，即产生外周免疫耐受。淋巴细胞凋亡异常导致的免即产生外周免疫耐受。淋巴细胞凋亡异常导致的免疫耐受失控，是自身免疫性疾病的主要病因；疫耐受失控，是自身免疫性疾病的主要病因； 其二是其二是CTL可以通过可以通过FasL诱导靶细胞凋亡；诱导靶细胞凋亡； 某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋某些肿瘤细胞也可以通过这一途径诱导淋巴细胞凋亡，从而逃脱免疫监控。亡，从而逃脱免疫监控。对对Fas应答的细胞：应答的细胞：type I型细胞：如胸腺细胞；型细胞

48、：如胸腺细胞； 其其caspase-8有足够的活性，被有足够的活性，被Fas活化后导致细胞活化后导致细胞凋亡，在这类细胞中高表达凋亡，在这类细胞中高表达Bcl-2不能抑制不能抑制Fas诱导诱导的细胞凋亡。的细胞凋亡。type II型细胞：如肝细胞。型细胞：如肝细胞。 Fas介导的介导的caspase-8活化不能达到足够的水平，因活化不能达到足够的水平，因此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途此这类细胞中的凋亡信号需要借助凋亡的线粒体途径来放大。径来放大。.Mitochondrial PathwayDeath Receptor PathwayFasLCaspase 3DDDDFas/Apo

49、1/CD95FADDProcaspase 8Caspase 8BIDoxidantsceramideothersBcl-2DCytochrome cdATPProcaspase 9Apaf -1dATPApaf -1Caspase 9Procaspase 3apoptosomeDNA damageCellular targets 线粒体既是细胞的能量工厂，线粒体既是细胞的能量工厂，也是细胞的凋亡控制中心。也是细胞的凋亡控制中心。 颗粒酶中颗粒酶中B是最主要的效应分子。是最主要的效应分子。GraB可以在细胞可以在细胞质、线粒体和细胞核三个层次作用于不同的分子诱质、线粒体和细胞核三个层次作用于不同

50、的分子诱导细胞凋亡。最早发现它能激活导细胞凋亡。最早发现它能激活CASPASE-3，从而，从而使细胞走向凋亡。另外，使细胞走向凋亡。另外，GraB也可能作用于也可能作用于CASPASE家族的其他成员，如家族的其他成员，如CASPASE 8。GraB还作用于线粒体的内膜，破坏线粒体的结构，而且还作用于线粒体的内膜，破坏线粒体的结构，而且不依赖于不依赖于CASPASE的活性。据报道，的活性。据报道，GraB可以直可以直接酶解接酶解Bid等，启动细胞色素等，启动细胞色素C的释放，而且这种途的释放，而且这种途径勿需激活径勿需激活CASPASE 。 T细胞在胸腺中的发育分化与凋亡；细胞在胸腺中的发育分化