1、7.5 程序性细胞死亡 讲授内容 一、概述一、概述二、细胞凋亡的生物学特征二、细胞凋亡的生物学特征三、细胞凋亡过程与调控三、细胞凋亡过程与调控四、细胞凋亡的发生机制四、细胞凋亡的发生机制 五、细胞凋亡与疾病五、细胞凋亡与疾病学习要求 掌握细胞凋亡的概念、生物学意义。掌握细胞凋亡的概念、生物学意义。 掌握细胞凋亡的过程及细胞凋亡与坏死的掌握细胞凋亡的过程及细胞凋亡与坏死的差别。差别。 熟悉细胞凋亡的主要变化。熟悉细胞凋亡的主要变化。 熟悉细胞凋亡的调控。熟悉细胞凋亡的调控。 熟悉细胞凋亡与常见疾病的关系。熟悉细胞凋亡与常见疾病的关系。 了解细胞凋亡在疾病防治中的意义。了解细胞凋亡在疾病防治中的意
2、义。 一、概述一、概述 细胞的生长、增殖、分化和死亡是细胞的细胞的生长、增殖、分化和死亡是细胞的4 4大特点，细胞死亡分为大特点，细胞死亡分为细胞凋亡细胞凋亡和和细胞坏死细胞坏死。 细胞凋亡细胞凋亡是细胞主动的，在基因严格调控下是细胞主动的，在基因严格调控下的细胞的细胞“自杀自杀”行为，也称为细胞程序性死亡行为，也称为细胞程序性死亡（programmed cell death, PCDprogrammed cell death, PCD）, ,与细胞坏死与细胞坏死不同。不同。 细胞凋亡细胞凋亡: :细胞在一定的生理或病理条细胞在一定的生理或病理条件下件下, ,遵循自身的程序遵循自身的程序, ,
3、结束其生命的生理结束其生命的生理性死亡，是受基因严格调控的细胞自杀现性死亡，是受基因严格调控的细胞自杀现象象. .凋亡过程中，细胞骨架蛋白分解凋亡过程中，细胞骨架蛋白分解细胞细胞和细胞器浓缩而不裂解和细胞器浓缩而不裂解染色体染色体DNADNA断裂和断裂和形成凋亡小体形成凋亡小体细胞内含物不外泄，不引细胞内含物不外泄，不引起炎症反应。最后凋亡小体被巨噬细胞识起炎症反应。最后凋亡小体被巨噬细胞识别和吞噬。别和吞噬。 细胞坏死（细胞坏死（necrosis）是在各种致病是在各种致病因素（如缺氧、物理、化学和生物学因素）因素（如缺氧、物理、化学和生物学因素）的剧烈刺激下的的剧烈刺激下的病理性死亡。病理性
4、死亡。 其特点是其特点是: 引起死亡的因素剧烈，死引起死亡的因素剧烈，死亡迅速。能量代谢下降亡迅速。能量代谢下降膜通透性增加膜通透性增加细胞水肿细胞水肿细胞器破裂，细胞溶解，细胞器破裂，细胞溶解，DNA不断裂不断裂内含物释放内含物释放引起炎症反应。引起炎症反应。细胞凋亡与坏死的比较细胞凋亡与坏死的比较1细胞凋亡与坏死的区别坏死 凋亡1.性质2.诱导因素 强烈刺激，随机发生 较弱刺激，非随机发生3.生化特点4.形态变化6.DNA电泳5.炎症反应7.凋亡小体8.基因调控被动过程，无新蛋白合成，不耗能 主动过程，有新蛋白合成，耗能细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀 胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩
5、弥散性降解，电泳呈均一DNA片状 DNA片段化（185bp），电泳 呈“梯”状条带 溶酶体破裂，局部炎症反应 溶酶体相对完整，局部无炎症反应有 病理性，非特异性 生理性或病理性，特异性无有无衰老的概念（附）衰老的概念（附）v衰老衰老(senescing，aging)：是机体在退化时期：是机体在退化时期生理功能下降生理功能下降和和紊乱紊乱的综合表现，是的综合表现，是不可逆不可逆的生命过程。的生命过程。v人的衰老与细胞的衰老相关联。人的衰老与细胞的衰老相关联。v现代人类面临着现代人类面临着3种衰老：种衰老：生理性衰老生理性衰老；心理性衰老心理性衰老病理性衰老；病理性衰老；心理负担心理负担和压力和压
6、力 可结合保健可结合保健防病加以控防病加以控制制是生命过程是生命过程的必然的必然Hayflick界限界限细胞来源细胞来源胚胎成纤维胚胎成纤维细胞细胞成人成成人成纤维细胞纤维细胞老年人成老年人成纤维细胞纤维细胞传代数目传代数目 50 20 2-4请注意观察老人请注意观察老人的外部形态特征的外部形态特征个体衰老与细胞衰老个体衰老与细胞衰老衰老症状衰老症状原因分析原因分析皮肤干燥、发皱皮肤干燥、发皱头发变白头发变白老人斑老人斑饮食减少饮食减少细胞水分减少，体积减小细胞水分减少，体积减小细胞内的酶活性降低细胞内的酶活性降低细胞内色素的累积细胞内色素的累积细胞膜通透性功能改变细胞膜通透性功能改变早老症儿
7、童与正常儿童的比较早老症儿童与正常儿童的比较细胞衰老特征：细胞衰老特征：细胞的凋亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫就叫细胞凋亡细胞凋亡 细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常叫做性调控，所以也常常叫做细胞编程性死亡细胞编程性死亡2002年，英国科学家悉尼布雷诺尔、约翰苏尔斯顿和美国科学家罗伯特霍维茨。他们为研究器官发育和程序性细胞死亡过程中的基因调节作用作出了重大贡献。Sydney Brenner H. Robert Horvitz JohnE.Sulston 细胞凋亡细胞凋亡 叶子的离开
8、 不是风的追求 也不是树的不挽留 而是命运的安排 自然的选择 该来的会来 该走的会走 有时候离开 并不意味着结束 而是另一种开始！ 细胞的凋亡是一种自然的生细胞的凋亡是一种自然的生理过程，由基因决定的细胞理过程，由基因决定的细胞自动结束生命的过程。自动结束生命的过程。发生在我们身边的细胞凋亡发生在我们身边的细胞凋亡有哪些？有哪些？蝌蚪在变态发育过程中的尾消蝌蚪在变态发育过程中的尾消失失人胎儿指趾的形成人胎儿指趾的形成 被病原体感染的细胞的清除被病原体感染的细胞的清除发生在我们身边的细胞凋亡发生在我们身边的细胞凋亡二、细胞凋亡的生物学特征二、细胞凋亡的生物学特征 （一）细胞凋亡的形态学特征 （二
9、）细胞凋亡的生化特征 （三）细胞凋亡的生理意义 （四）细胞凋亡的检测方法（一）细胞凋亡的形态学特征 细胞：细胞：首先变圆，首先变圆，体积缩小，与邻近细胞的连体积缩小，与邻近细胞的连接丧失，失去微绒毛，胞浆浓缩。接丧失，失去微绒毛，胞浆浓缩。 细胞核的变化细胞核的变化：胞核内染色质浓缩形成密集颗：胞核内染色质浓缩形成密集颗粒呈帽状或新月形粒呈帽状或新月形) )，位于核被膜下。核被膜，位于核被膜下。核被膜下核纤层下核纤层(nuclear lamina)(nuclear lamina)分解，随后细胞核分解，随后细胞核内染色质固缩为不均一点状结构。内染色质固缩为不均一点状结构。 细胞质和细胞膜细胞质和
10、细胞膜：相邻细胞间连接复合体普遍：相邻细胞间连接复合体普遍消失，其他细胞膜特有结构如微绒毛等亦随之消失，其他细胞膜特有结构如微绒毛等亦随之消失。此时，细胞膜结构仍保持完整。消失。此时，细胞膜结构仍保持完整。 细胞器：细胞器： 线粒体：保持完整呈正常状态线粒体：保持完整呈正常状态 溶酶体：保持完整，内容物不外泄溶酶体：保持完整，内容物不外泄 形成凋亡小体：形成凋亡小体： 内质网、高尔基复合体及核被膜膨大内质网、高尔基复合体及核被膜膨大, ,形成泡状结构与细胞膜融合，以出泡方式离开正在死形成泡状结构与细胞膜融合，以出泡方式离开正在死亡的细胞，将所包含的完整细胞器和核碎片等细胞内亡的细胞，将所包含的
11、完整细胞器和核碎片等细胞内容物以细胞质膜包被成容物以细胞质膜包被成凋亡小体凋亡小体(apoptosis bodies(apoptosis bodies）释放到细胞外。凋亡小体之间在体积上差异很大，与释放到细胞外。凋亡小体之间在体积上差异很大，与细胞产生的凋亡小体数目和细胞的大小有关。凋亡小细胞产生的凋亡小体数目和细胞的大小有关。凋亡小体很快被周围邻近间质细胞或巨噬细胞吞噬，而不引体很快被周围邻近间质细胞或巨噬细胞吞噬，而不引起周围组织的炎症反应。起周围组织的炎症反应。空泡化固缩出芽边集凋亡小体 凋亡细胞的形态学特征：特征：（二）细胞凋亡的生化特征：胞浆内Ca2+浓度升高。细胞内活性氧增多。质膜
12、通透性变大。 DNA片段化形成梯状条带。DNA内切酶活性被激活升高，双链DNA在核小体之间切断形成185bp为基数的有序片段。型谷氨酰胺转移酶和需钙蛋白酶（CalpainCalpain）活性升高。 DNA的片段化断裂 蛋白质的降解典型凋亡细胞典型凋亡细胞DNADNA琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带）琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带） 核酸内切酶活化与核酸内切酶活化与DNADNA电泳呈梯子状改变是电泳呈梯子状改变是ApoptosisApoptosis的生物化学标志。的生物化学标志。 核酸内切酶在核小体连接处将核酸内切酶在核小体连接处将DNADNA链切断，链切断，从而最终产生寡聚核小体。这些寡聚核小体的大
13、从而最终产生寡聚核小体。这些寡聚核小体的大小均是小均是DNADNA长度为长度为180 - 200180 - 200个碱基对个碱基对(bp)(bp)的倍数，的倍数，因此用琼脂糖凝胶电泳测定细胞因此用琼脂糖凝胶电泳测定细胞DNADNA时出现特征时出现特征性的性的“梯状梯状”（ladderladder）带纹）带纹。（三）细胞凋亡的生理意义 1 1 维持组织器官细胞类型和细胞总量的基本平衡：清维持组织器官细胞类型和细胞总量的基本平衡：清 除衰老损伤的细胞除衰老损伤的细胞：皮肤、粘膜细胞的更新等。：皮肤、粘膜细胞的更新等。 2 2 在胚胎发育中起重要作用在胚胎发育中起重要作用 a a 手指和脚趾的形成等
14、。手指和脚趾的形成等。 b b 大脑神经元之间形成大脑神经元之间形成连接时多余的神经细胞通过凋亡清除掉。连接时多余的神经细胞通过凋亡清除掉。 c c 在淋巴在淋巴细胞发育成熟中起重要作用。细胞发育成熟中起重要作用。d d 心脏发育过程中左心脏发育过程中左右心室、房的形成以及左右心室的厚度，通过细胞右心室、房的形成以及左右心室的厚度，通过细胞凋亡调节。凋亡调节。 3 3 细胞凋亡异常可引起肿瘤和神经退行性病变等疾病。细胞凋亡异常可引起肿瘤和神经退行性病变等疾病。（四）细胞凋亡的检测方法形态学观测形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察染色法、透射和扫描电镜观察DNA电泳：电泳：DNA片段就呈现出梯
15、状条带片段就呈现出梯状条带TUNEL测定法测定法:即即DNA断裂的原位末端标记法断裂的原位末端标记法彗星电泳法彗星电泳法（comet assay）流式细胞分析流式细胞分析 根据凋亡细胞根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙啶使断裂和丢失，采用碘化丙啶使DNA 产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细 胞，同时又能观察细胞的周期状态。胞，同时又能观察细胞的周期状态。一、细胞凋亡的形态学检测一、细胞凋亡的形态学检测 根据凋亡细胞固有的形态特征形态特征，人们已经设计了许多不同的细胞凋亡形态学检测方法。1、光学显微镜和倒置显微镜光学显微镜和倒置显微
16、镜（1）未染色细胞未染色细胞：凋亡细胞的体积变小、变形，细胞膜完整但出现发泡现象，细胞凋亡晚期可见凋亡小体。贴壁细胞出现皱缩、变圆、脱落。（2）染色细胞染色细胞：常用姬姆萨染色、瑞氏染色等。凋亡细胞的染色质浓缩、边缘化，核膜裂解、染色质分割成块状和凋亡小体等典型的凋亡形态。细胞色素细胞色素c诱导的凋亡细胞诱导的凋亡细胞DNA电泳图电泳图1细胞色素细胞色素c诱导诱导0 h2细胞色素细胞色素c诱导诱导1 h3细胞色素细胞色素c诱导诱导2 h4细胞色素细胞色素c诱导诱导3 h5细胞色素细胞色素c诱导诱导4 h6阴性对照阴性对照7Marker2、 DNA电泳电泳4、彗星电泳法、彗星电泳法5、流式细胞分
17、析、流式细胞分析3、TUNEL测定法测定法三、细胞凋亡过程与调控三、细胞凋亡过程与调控 （一）、细胞凋亡的过程（四个阶段）（一）、细胞凋亡的过程（四个阶段） 1.凋亡信号转导凋亡信号转导 2.凋亡基因激活凋亡基因激活 3.凋亡的执行（由凋亡的执行（由DNase 和和caspases执执行）行） 4.凋亡细胞的清除。凋亡细胞的清除。凋亡过程凋亡过程受体受体cAMPCa2+神经酰胺神经酰胺凋亡相关凋亡相关基因激活基因激活信信号号转转导导细胞膜细胞核凋亡诱导因素凋亡诱导因素+Dnase激活激活Caspases激活激活死亡信号死亡信号凋亡过程凋亡过程执行凋亡执行凋亡凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除Dnas
18、e激活激活Caspases激活激活凋亡过程小结凋亡过程小结+受体受体cAMPCa2+ 神经酰胺神经酰胺凋亡凋亡诱导诱导因素因素死死亡亡信信号号凋亡相关基因激活凋亡相关基因激活Dnase激活激活Caspases激活激活巨噬细胞吞噬巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞分解凋亡细胞信号转导信号转导基因激活基因激活执行凋亡执行凋亡凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除凋亡过程及分期凋亡过程及分期诱导期 执行期 消亡期 凋凋亡亡诱诱导导因因素素受受体体cAMPCa2+神神经经酰酰胺胺死死亡亡信信号号凋凋亡亡相相关关基基因因激激活活Dnase激活激活Capases激活激活巨噬细胞巨噬细胞吞噬细胞吞噬细胞凋亡细胞凋亡细胞（二）、
19、细胞凋亡的调控（二）、细胞凋亡的调控 1.细胞凋亡的诱导因素与抑制因素细胞凋亡的诱导因素与抑制因素 (1)诱导因素（启动细胞凋亡）诱导因素（启动细胞凋亡） 激素和生长因子失衡：二者过多或缺激素和生长因子失衡：二者过多或缺乏均可应起细胞凋亡。例：强烈应激反应乏均可应起细胞凋亡。例：强烈应激反应 糖皮质激素糖皮质激素 淋巴细胞凋亡。淋巴细胞凋亡。理化因素理化因素：电离辐射、高温、强酸、强碱、：电离辐射、高温、强酸、强碱、细胞毒性抗癌药等。细胞毒性抗癌药等。免疫性因素免疫性因素：免疫细胞在生长、分化及执行：免疫细胞在生长、分化及执行防御、自稳、监视功能中防御、自稳、监视功能中,其免疫分子参与其免疫分
20、子参与 免疫细胞或靶细胞的凋亡过程。免疫细胞或靶细胞的凋亡过程。微生物因素微生物因素：细菌、病毒：细菌、病毒 及其毒素及其毒素 可诱导可诱导细胞调亡。如细胞调亡。如HIV可至可至 CD4+， T淋巴细淋巴细胞凋亡胞凋亡 ，是爱滋病的发病机理。，是爱滋病的发病机理。(2)抑制因素抑制因素（抑制细胞凋亡）（抑制细胞凋亡） 细胞生长因子细胞生长因子：如：如IL-2 、神经生长因子。、神经生长因子。 激素激素 例：例：ACTH 肾上腺皮质细胞增肾上腺皮质细胞增生生 抑制细胞凋亡抑制细胞凋亡 2、细胞凋亡信号的转导、细胞凋亡信号的转导 凋亡诱导因素凋亡诱导因素 作用于作用于 细胞细胞 转化为转化为 凋亡
21、信号凋亡信号 胞内信号转导途径胞内信号转导途径 激活细胞死亡程序激活细胞死亡程序 细胞凋亡（细胞凋亡（DNA片段化及蛋白解体）。片段化及蛋白解体）。 死亡受体通路：死亡受体通路： 线粒体通路：线粒体通路：诱导信号诱导信号+配体配体诱导信号诱导信号+配体配体+衔接蛋白衔接蛋白诱导信号诱导信号+配体（如配体（如Fas）+衔接蛋白衔接蛋白+Procaspase-8（死亡诱导信号复合物）（死亡诱导信号复合物）Procaspase-8激活为激活为Caspase-8缺氧、缺血、酸中毒等原因缺氧、缺血、酸中毒等原因线粒体膜通透性下降线粒体膜通透性下降凋亡启动因子释放凋亡启动因子释放（cyt-c、Apaf-1
22、等）等）cyt-c + Apaf-1 + Procaspase-9Procaspase-9激活为激活为Caspase-93.细胞凋亡的相关基因细胞凋亡的相关基因（1）抑制凋亡基因：）抑制凋亡基因：Bcl-2（B 细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤 白血病白血病-2基因）。基因）。 Bcl-2(B-cell lymphoma/leukemia -2)基基因：因： 分布：造血细胞、上皮细胞、淋巴细分布：造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、多种瘤细胞。胞、多种瘤细胞。功能：抑制多种凋亡诱导因素（如电离辐射、化学药物）功能：抑制多种凋亡诱导因素（如电离辐射、化学药物） 所引起的细胞凋亡所引起的细胞凋亡 （ 细胞细胞 增殖
23、）。增殖）。机制：机制： *直接抗氧化而抑制细胞调亡；直接抗氧化而抑制细胞调亡； *抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质；抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质； *抑制凋亡蛋白酶的激活；抑制凋亡蛋白酶的激活； *维持细胞钙稳态。维持细胞钙稳态。（2）促进凋亡基因：）促进凋亡基因： 野生型野生型p53基因基因编码编码p53蛋白，故名。蛋白，故名。 功能：促使恶性肿瘤细胞、衰老细胞或损伤较重的功能：促使恶性肿瘤细胞、衰老细胞或损伤较重的 细胞凋亡，修复受损的细胞（分子警察）。细胞凋亡，修复受损的细胞（分子警察）。 机制：射线、毒素机制：射线、毒素 DNA损伤损伤+P53 蛋白蛋白 启动启动DNA修复机制修复机制
24、DNA修复修复 启动细胞凋亡机制启动细胞凋亡机制 细胞凋亡细胞凋亡P53 基因突变后反而抑制细胞凋亡基因突变后反而抑制细胞凋亡,值得注意。值得注意。 （3）双向调控基因：）双向调控基因：C.myc 双向调节：双向调节： 诱导细胞增殖（有生长因子）诱导细胞增殖（有生长因子） 诱导细胞凋亡（无生长因子）诱导细胞凋亡（无生长因子） 四、细胞凋亡发生机制（一）氧化损伤一）氧化损伤（二）钙稳态失衡（二）钙稳态失衡 ( (三三) ) 线粒体损伤线粒体损伤（四）细胞凋亡的分子机制（四）细胞凋亡的分子机制氧化应激与自由基的损伤作用氧化应激与自由基的损伤作用1.氧自由基攻击细胞膜上不饱和脂肪酸，引起脂质过氧自由
25、基攻击细胞膜上不饱和脂肪酸，引起脂质过 氧化直接造成细胞膜损伤，导致细胞凋亡。氧化直接造成细胞膜损伤，导致细胞凋亡。 2. 氧化应激可激活氧化应激可激活Ca2+/Mg2+ 依赖的核酸内切酶及活依赖的核酸内切酶及活 化核转录因子如化核转录因子如NF-kB，诱导细胞凋亡。，诱导细胞凋亡。 3.氧化应激引起细胞膜结构的破坏，使氧化应激引起细胞膜结构的破坏，使Ca2+ 内流增加内流增加 诱导细胞凋亡。诱导细胞凋亡。 4.激激 活活P53基因，细胞调亡。基因，细胞调亡。 （二） 钙稳态失衡 1.激活激活Ca2+ / Mg2+ 依赖的核酸内切酶，降解依赖的核酸内切酶，降解DNA链；链； 2.激活谷氨酰胺转
26、移酶，使细胞骨架蛋白分子激活谷氨酰胺转移酶，使细胞骨架蛋白分子间发生广泛交联，有利于凋亡小体形成。间发生广泛交联，有利于凋亡小体形成。 3.激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录；录； 4.Ca2+ 在在ATP的配合下使的配合下使DNA链舒展，暴露出链舒展，暴露出核小体之间的连接区内的酶切位点，有利核小体之间的连接区内的酶切位点，有利DNA内切酶切割内切酶切割DNA。（三）线粒体损伤（三）线粒体损伤 1.线粒体线粒体 损失，导致损失，导致ATP不足，线线体膜通透不足，线线体膜通透感性增高感性增高Ca2+浓度升高浓度升高, 均可启动细胞凋亡。均可启动细
27、胞凋亡。 2.膜电位下降，线粒体膜转换孔开放，通透性增膜电位下降，线粒体膜转换孔开放，通透性增加，细胞凋亡因子被激活，使细胞色素加，细胞凋亡因子被激活，使细胞色素C，凋亡，凋亡蛋白酶激活因子，凋亡诱导因子释放到细胞浆。蛋白酶激活因子，凋亡诱导因子释放到细胞浆。 1）细胞色素）细胞色素C+凋亡蛋白酶激活因子，激活凋亡蛋白酶激活因子，激活Caspase-9,导致细胞凋亡。导致细胞凋亡。 2) 凋亡诱导因子激活核酸内切酶，增强凋亡诱导因子激活核酸内切酶，增强Caspase-3活性导致蛋白水解。活性导致蛋白水解。 （四）细胞凋亡的分子机制线虫线虫(C.elegans) Caspase家族与凋亡家族与凋
28、亡Bcl-2家族与细胞凋亡家族与细胞凋亡细胞凋亡的分子机理细胞凋亡的分子机理 细胞凋亡受基因控制。线虫是研究细胞凋亡分子基础的理想材料。 每条线虫具有1090个细胞，其中在正常情况下有131个细胞在发育过程中以凋亡的方式死亡。从线虫中找到若干控制细胞凋亡的基因。 1 线虫线虫(C.elegans) 找到一系列与细胞凋亡有关的基因 ced-3ced-3、ced-4 ced-4 诱发、启动，诱发、启动，促进细胞促进细胞凋亡凋亡 ced-9 ced-9 基因阻止基因阻止ced3/ced4ced3/ced4的激活，抑制凋亡的激活，抑制凋亡 ced-3、ced-4 基因突变或缺失， 使凋亡受阻 移入 c
29、ed-9 使凋亡受阻 失去 ced-9 使细胞凋亡2 Caspase家族与凋亡 Caspase家族家族 Caspase激活激活 Caspase水解的靶蛋白水解的靶蛋白 Ced3的哺乳类同源基因是的哺乳类同源基因是ICE(Interleukin-1- converting enzyme)，即即 Caspase-1。 Ced4的哺乳类同源基因是的哺乳类同源基因是Apaf-1(细胞凋亡蛋白活化因子）。细胞凋亡蛋白活化因子）。 Ced9的哺乳类同源基因是的哺乳类同源基因是BCL-2。Caspase家族家族是一组与众不同的蛋白水解酶，在凋亡早期阶是一组与众不同的蛋白水解酶，在凋亡早期阶段被激活，并负责引
30、发随后的凋亡变化，通过切割一组高度段被激活，并负责引发随后的凋亡变化，通过切割一组高度选择性的必须蛋白质来实现这一功能。选择性的必须蛋白质来实现这一功能。 Caspase活性位点是半胱氨酸(Cysteine) 裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键 因此称为Cysteine aspartic acic specific protease，即CaspaseCaspase激活 细胞中合成的细胞中合成的Caspase自身以无活性的酶自身以无活性的酶原状态原状态（Procaspase）存在，经激活后方能执存在，经激活后方能执行其功能。行其功能。 其激活依赖于其他的其激活依赖于其他的 Caspase在它的
31、天冬在它的天冬氨酸位点水解活化或自身活化氨酸位点水解活化或自身活化胞外信号分子诱导的细胞凋亡途径 上游启始者上游启始者Caspases切割、活化切割、活化下游执行者下游执行者Caspases 当细胞接受凋亡信号分子当细胞接受凋亡信号分子(Fas,TNF(Fas,TNF等等) )后，凋亡细胞表面信号分子受体后，凋亡细胞表面信号分子受体 相互聚集并与细胞内的衔接蛋白相互聚集并与细胞内的衔接蛋白(Adaptor protein)(Adaptor protein)结合，这些衔接蛋白结合，这些衔接蛋白 又募集又募集Procaspases聚集在受体部位，聚集在受体部位，Procaspase相互活化并产生级
32、联相互活化并产生级联反反 应，使细胞凋亡应，使细胞凋亡 下游执行者下游执行者Caspases活化后，水解蛋白底物，启动凋亡活化后，水解蛋白底物，启动凋亡 裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体；裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体； 裂解裂解DNase结合蛋白，使结合蛋白，使DNase释放，降解释放，降解DNA形成形成DNA Ladder; 裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落，裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落， 便便 于细胞吞噬；于细胞吞噬； 导致膜脂导致膜脂PS重排，便于吞噬细胞识别并吞噬。重排，便于吞噬细胞识别并吞噬。3 Bcl-2家
33、族与细胞凋亡Bcl-2 是一种原癌基因，是是一种原癌基因，是ced-9在哺乳类中的同源物，能抑制细胞凋在哺乳类中的同源物，能抑制细胞凋 亡；与线粒体及内质网膜相结合；亡；与线粒体及内质网膜相结合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一穿蛋白的羧基末端有一穿 膜的结构域；膜的结构域；Bcl-2家族成员的基因中，常常含有三个保守的家族成员的基因中，常常含有三个保守的 Bcl-2同源区，即同源区，即BH1，BH2和和BH3 Bcl-2蛋白质家族蛋白质家族成员以不同的方式调节细胞凋亡成员以不同的方式调节细胞凋亡 促进凋亡促进凋亡: Bad、Bid、Bax 阻止凋亡：阻止凋亡： Bel-X 、Bel-w、 Bel
34、-2 哺乳动物细胞中发现的哺乳动物细胞中发现的Apaf2即是即是CytC正常机体细胞生长与死亡的平衡生长生长坏死、凋亡坏死、凋亡正常机体正常机体五、细胞凋亡与疾病五、细胞凋亡与疾病 细胞凋亡与疾病的关系细胞凋亡与疾病的关系 该该“死死”的的细胞不死，不该细胞不死，不该“死死”的细胞却死了，也就是的细胞却死了，也就是说说无论凋亡过度或凋亡不足无论凋亡过度或凋亡不足都可以导致疾病的都可以导致疾病的发生。发生。 细胞凋亡不足：细胞凋亡不足：肿瘤，自身免疫病，肿瘤，自身免疫病， 细胞凋亡过度：细胞凋亡过度：心肌缺血，心力衰竭，神心肌缺血，心力衰竭，神经元退行性疾病，病毒感染经元退行性疾病，病毒感染 不
35、足与过度并存：不足与过度并存：动脉粥样硬化动脉粥样硬化细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病凋 亡 相 对 不 足肿瘤、自身免疫性疾病、肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等病毒感染等（一）细胞凋亡不足（一）细胞凋亡不足 1.肿瘤肿瘤 细胞增殖过度、细胞凋亡不足。细胞增殖过度、细胞凋亡不足。 实验研究：实验研究： P53基因（促凋亡基因）缺失或突变基因（促凋亡基因）缺失或突变 Bcl-2基因（抑制凋亡基因）表达过度基因（抑制凋亡基因）表达过度 临床应用：临床应用： 放疗、化疗放疗、化疗 诱导瘤细胞凋亡诱导瘤细胞凋亡 细胞凋亡不足细胞凋亡不足 肿瘤肿瘤2.自身免疫病自身免疫病机体对自身抗原发生免疫应答机体对自身
36、抗原发生免疫应答自身组织自身组织损伤。损伤。针对自身抗原免疫细胞凋亡不足针对自身抗原免疫细胞凋亡不足 自身自身免疫病。免疫病。例：例： 1型糖尿病、类风湿性关节炎、多发性型糖尿病、类风湿性关节炎、多发性硬化症、慢性甲状腺炎。硬化症、慢性甲状腺炎。临床应用：糖皮质激素临床应用：糖皮质激素 诱导自身免疫诱导自身免疫性淋巴细胞凋亡。性淋巴细胞凋亡。细 胞 凋 亡 过 度神经退行性疾病、造血衰神经退行性疾病、造血衰竭性疾病、竭性疾病、心肌缺血心肌缺血/ /再灌注损伤再灌注损伤（二）细胞凋亡过度（二）细胞凋亡过度1.心血管疾病心血管疾病（1）急性心肌梗死，坏死与凋亡同时存在）急性心肌梗死，坏死与凋亡同时
37、存在 （2）心力衰竭）心力衰竭 与心肌细胞功能异常及凋亡有关与心肌细胞功能异常及凋亡有关 实验研究：实验研究： 心肌细胞肥大心肌细胞肥大 压力负荷压力负荷 心力衰竭心力衰竭 心肌细胞凋亡心肌细胞凋亡 临床新思路：临床新思路： 阻断心肌细胞凋亡，预防心力衰竭。阻断心肌细胞凋亡，预防心力衰竭。 2.神经元退行性疾病神经元退行性疾病 Alzheimer disease, AD; Parkinson disease ;肌萎缩性侧索硬肌萎缩性侧索硬 化症等。化症等。 AD病理特点：病理特点： 脑实质内脑实质内-淀粉状蛋白沉积，脑萎缩。淀粉状蛋白沉积，脑萎缩。 AD发病机制：发病机制： 凋亡诱导因素（氧自
38、由基）凋亡诱导因素（氧自由基） 神经元神经元Ca2+内流内流 激活激活 编码编码-淀粉状蛋白基因淀粉状蛋白基因 -淀粉状蛋白合成淀粉状蛋白合成 神经神经 元元 凋亡。凋亡。 临床应用：临床应用： 尼莫地平（钙拮抗剂）尼莫地平（钙拮抗剂） 降低细胞内降低细胞内Ca2+ VitE（抗氧化剂）（抗氧化剂） 清除氧自由基清除氧自由基 减缓神经元凋亡减缓神经元凋亡 （三）细胞凋亡不足与过度并存（三）细胞凋亡不足与过度并存 动脉粥样硬化症动脉粥样硬化症 (内皮细胞凋亡过度，平滑肌细胞内皮细胞凋亡过度，平滑肌细胞 增殖凋亡增殖凋亡) 细胞凋亡不足与过度并存氧化型氧化型LDLLDL血小板激活血小板激活AgAg高血压高血压 内皮细胞凋亡过度内皮细胞凋亡过度 平滑肌凋亡不足平滑肌凋亡不足 动脉粥样硬化动脉粥样硬化 三三 、 研究细胞死亡的意义研究细胞死亡的意义 对细胞死亡的研究,有利于疾病机制的阐明,探索疾病的治疗方法。有重要的临床意义。 能力有限 努力无限！ 你的建议是我前进的动力！ 欢迎大家提出意见和建议！
