1、细胞凋亡与疾病apoptosis and disease细胞坏死细胞坏死:(necrosis):(necrosis)细胞死亡细胞死亡细胞凋亡细胞凋亡:(apoptosis):(apoptosis)细胞凋亡是由体内外因素触发细胞凋亡是由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡。细胞死亡。细胞凋亡的其它名称：细胞凋亡的其它名称：程序性细胞死亡（程序性细胞死亡（PCD)PCD)基因指令性细胞死亡基因指令性细胞死亡生理性细胞死亡生理性细胞死亡自然发生细胞死亡自然发生细胞死亡细胞舍生（细胞舍生（cell suicide)cell suicide)第一节第一节概述概述
2、summarize一、细胞死亡的两种方式比较：一、细胞死亡的两种方式比较：二、细胞凋亡的生物学意义二、细胞凋亡的生物学意义1 1确保正常发育、生长确保正常发育、生长形成器官、组织的正常形态。形成器官、组织的正常形态。2 2维持内环境稳定维持内环境稳定清除受损、衰老、突变细胞。清除受损、衰老、突变细胞。3 3发挥积极的防御作用发挥积极的防御作用防止病毒复制。防止病毒复制。细胞凋亡与疾病发生机制的新认识细胞凋亡与疾病发生机制的新认识该死的细胞不死该死的细胞不死不该死的细胞死了不该死的细胞死了肿瘤、自身免疫肿瘤、自身免疫性疾病性疾病老年性痴呆、老年性痴呆、IRIIRI第二节第二节细胞凋亡过程与调控细
3、胞凋亡过程与调控一、细胞凋亡的大致过程：一、细胞凋亡的大致过程：l凋亡信号转导l凋亡基因激活l细胞凋亡的执行l凋亡细胞的清除凋亡诱导因素凋亡诱导因素受体受体cAMPcAMP、CaCa2+2+、神经酰胺、神经酰胺死亡信号死亡信号凋亡相关基因激活凋亡相关基因激活DNaseDNase激活激活 、CaspasesCaspases激活激活巨噬细胞吞噬，分解凋亡细胞巨噬细胞吞噬，分解凋亡细胞二、凋亡时细胞的主要变化：二、凋亡时细胞的主要变化：（一）细胞凋亡的形态学改变：（一）细胞凋亡的形态学改变：光镜下的改变：微绒毛消失光镜下的改变：微绒毛消失胞膜空泡化、细胞固缩胞膜空泡化、细胞固缩出芽、染色质边集、出芽
4、、染色质边集、凋亡小体凋亡小体电镜下的凋亡小体电镜下的凋亡小体：透亮空泡不透光的核碎片透亮空泡不透光的核碎片胸腺细胞胸腺细胞正常正常凋亡胸腺细胞胸腺细胞正常正常凋亡凋亡细胞形态学变化的特点：凋亡细胞形态学变化的特点：胞膜及细胞器膜相对完整胞膜及细胞器膜相对完整整个凋亡过程没有细胞内容物外漏整个凋亡过程没有细胞内容物外漏局部无炎症反应局部无炎症反应（二）细胞凋亡的生化改变：（二）细胞凋亡的生化改变：1 1、内源性核酸内切酶激活、内源性核酸内切酶激活DNADNA的片段化的片段化依赖二价金属离子依赖二价金属离子的核酸内切酶的核酸内切酶CaCa2 2MgMg2 2激活激活ZnZn2 2抑制抑制非依赖二
5、价金非依赖二价金属离子的核酸内切酶属离子的核酸内切酶内源性核酸内切酶激活：内源性核酸内切酶激活：凋亡因素凋亡因素受体受体信号转导信号转导酶激活酶激活DNADNA水解水解凋亡诱导因素激活内源性核酸内切酶凋亡诱导因素激活内源性核酸内切酶DNA双链在核小体连接部断裂双链在核小体连接部断裂形成形成180200bp或其整数倍的或其整数倍的片段片段电泳呈特征性的电泳呈特征性的“梯梯”状条带状条带l核小核小体（体（nucleosomenucleosome）：一种串珠状结构，由核心颗粒和）：一种串珠状结构，由核心颗粒和连结线连结线DNADNA两部分组成。两部分组成。每每个核小体单位包括约个核小体单位包括约20
6、0bp200bp的的DNADNA、一个组蛋白核、一个组蛋白核心和一个心和一个H1H1；由由H2AH2A、H2BH2B、H3H3、H4H4各两分子形成八聚体，构成核各两分子形成八聚体，构成核心颗粒；心颗粒；DNA DNA 分分 子子 以以 左左 手手 螺螺 旋旋 缠缠 绕绕 在在 核核 心心 颗颗 粒粒 表表 面面 ，每每 圈圈80bp80bp，共，共1.751.75圈，约圈，约146bp146bp，两端被，两端被H1H1锁合；锁合；相相邻核心颗粒之间为一段邻核心颗粒之间为一段60bp60bp的连接线的连接线DNADNA。2 2、CaspaseCaspase的激的激活及其作用：活及其作用：（1
7、1）caspasecaspase命名和命名和作用作用：cysteine-containing aspartate-specific protease含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解酶含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解酶作用：在底物天冬氨酸后切断肽链作用：在底物天冬氨酸后切断肽链（2 2）caspasecaspase的分类的分类启动子启动子caspasecaspase：caspase-8,9,10caspase-8,9,10具有具有长的长的N N端原结构端原结构域，激活域，激活后切割并活后切割并活化下游的化下游的caspasecaspase分子分子效效应子应子caspasecaspase：caspase-
8、3,6,7caspase-3,6,7具有具有短的短的N N端原结构端原结构域或缺如，被激活后域或缺如，被激活后能分解细胞蛋白能分解细胞蛋白（3 3）caspasecaspase的激活的激活凋亡诱导因素凋亡诱导因素启动子启动子caspasecaspase下下游游caspasecaspase分子分子效应效应子子caspasecaspase（4 4）caspasecaspase在凋亡在凋亡中的主要作用：中的主要作用：灭活凋亡的灭活凋亡的抑制物抑制物：如：如bcl-2bcl-2水解细胞的结构蛋白水解细胞的结构蛋白：如核纤层蛋白，肌动蛋白：如核纤层蛋白，肌动蛋白水解细胞的水解细胞的效应蛋白效应蛋白：如：
9、如DNADNA修复相关蛋白，信号蛋修复相关蛋白，信号蛋白，转录调控蛋白，周期蛋白白，转录调控蛋白，周期蛋白在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白，改变蛋白的，改变蛋白的生物学生物学功能：功能：如如 Caspase-9Caspase-9水解激活水解激活Caspase-3Caspase-3Caspase-8Caspase-8自剪切活化，激活自剪切活化，激活Caspase-3Caspase-3，7 7 Caspase-3 Caspase-3激活特异性核酸内切酶激活特异性核酸内切酶CADCAD：降解：降解DNADNA核酸内核酸内切酶与切酶与caspasecaspase之间的相
10、互关之间的相互关系系因果关系因果关系：核酸内切酶由核酸内切酶由caspasecaspase激活激活协同关系协同关系：是凋亡的主要执行者是凋亡的主要执行者核酸内核酸内切酶切断切酶切断DNADNAcaspasecaspase水解细胞的蛋白结构水解细胞的蛋白结构3 3谷氨酰胺谷氨酰胺转移酶转移酶（TGasesTGases）的作）的作用：用：钙依赖性的酶家族，促进谷氨酰钙依赖性的酶家族，促进谷氨酰胺与赖氨酸残基之间交联，形成稳定胺与赖氨酸残基之间交联，形成稳定的框架，使内容物保持在的框架，使内容物保持在凋亡小体内凋亡小体内而不释放到细胞间隙。在而不释放到细胞间隙。在TGasesTGases高表高表达的
11、细胞，发生细胞膜的达的细胞，发生细胞膜的凹陷、皱缩凹陷、皱缩及凋亡小体的形成及凋亡小体的形成。4 4细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻：细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻：正常时：磷脂酰丝氨酸多分布在膜内层正常时：磷脂酰丝氨酸多分布在膜内层凋亡早期：磷脂酰丝氨酸翻到膜外层凋亡早期：磷脂酰丝氨酸翻到膜外层Annexin-Annexin-作为探针可结合磷脂酰丝氨酸，作为探针可结合磷脂酰丝氨酸，标记出早期凋亡的细胞标记出早期凋亡的细胞（二）细胞凋亡的生化改变：（二）细胞凋亡的生化改变：1 1、内源性核酸内切酶激活、内源性核酸内切酶激活DNADNA的片段化的片段化2 2、CaspaseCaspase的激的激活活蛋白质降解蛋白
12、质降解核小体形成核小体形成3 3、谷氨酰胺转移酶激活、谷氨酰胺转移酶激活4 4细胞膜磷脂酰细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻丝氨酸外翻三、细胞凋亡的调控：三、细胞凋亡的调控：（一）细胞凋亡相关因素：（一）细胞凋亡相关因素：1 1、诱导性因素：凋亡程序的启动者、诱导性因素：凋亡程序的启动者（1 1）激素和激素和生长因子失衡：生长因子失衡：GCGC（2 2）理化因素：射线、高温理化因素：射线、高温、强酸碱、抗癌药、强酸碱、抗癌药（3 3）免疫性因素：细胞毒）免疫性因素：细胞毒T T淋巴细胞淋巴细胞（4 4）微生物学因素：细菌、）微生物学因素：细菌、病毒、毒素病毒、毒素细胞凋亡的诱导因素细胞凋亡的诱导因素诱诱导
13、因素导因素射线射线GCTGF-1TNFCTL抗癌药抗癌药HIV凋亡细胞类凋亡细胞类型型多多种细胞种细胞淋巴细胞淋巴细胞肝细胞肝细胞靶细胞靶细胞靶细胞靶细胞癌细胞癌细胞CD4淋巴细胞淋巴细胞2 2、抑制性因素：、抑制性因素：细胞因细胞因子（子（IL-2IL-2、神经生长因子）、神经生长因子）激素（激素（ACTHACTH、睾丸酮、雌激素）、睾丸酮、雌激素）病毒（腺病毒、病毒（腺病毒、EBEB病毒、牛痘病病毒、牛痘病毒）毒）其他其他：ZnZn2+2+、半胱氨酸半胱氨酸蛋白酶抑制剂蛋白酶抑制剂（二）细胞凋亡信号的转导（二）细胞凋亡信号的转导凋亡诱导因素凋亡诱导因素细胞细胞细细胞凋亡信号胞凋亡信号信号转
14、导途信号转导途径径激活凋亡程序激活凋亡程序细胞细胞凋亡凋亡凋亡信号转导系统的特点凋亡信号转导系统的特点：1 1多样多样性性2 2偶联性偶联性3 3同一性同一性4 4多途性多途性细胞不同转导细胞不同转导系统不同系统不同凋亡和凋亡和增殖增殖、分化的转导系、分化的转导系统在某些环节有交叉、偶联。统在某些环节有交叉、偶联。不同的凋亡诱导因素可通过不同的凋亡诱导因素可通过同一信号转导系统触发凋亡同一信号转导系统触发凋亡同一凋同一凋亡亡诱导因素可通过多诱导因素可通过多条信号转导途径触发凋亡条信号转导途径触发凋亡细胞凋亡信号转导系统的类型：细胞凋亡信号转导系统的类型：1 1、胞内、胞内CaCa2+2+信号系
15、统：信号系统：2 2、cAMP/PKAcAMP/PKA信号系统信号系统3 3、FasFas蛋白蛋白FasFas配体信号系统配体信号系统4 4、神经酰胺信号、神经酰胺信号系统系统5 5、二酰、二酰甘油甘油PKCPKC信号系统信号系统6 6、酪氨酸蛋、酪氨酸蛋白激酶信号系统白激酶信号系统1 1、胞内、胞内CaCa2+2+信号系统：信号系统：GCGC诱导胸腺细胞凋亡时，诱导胸腺细胞凋亡时，CaCa2+2+i i升升高高B B淋巴细胞内淋巴细胞内 CaCa2+2+可诱导其凋亡可诱导其凋亡降低降低细胞内细胞内 CaCa2+2+可阻止细胞凋亡可阻止细胞凋亡2 2、cAMP/PKAcAMP/PKA信号系统信
16、号系统双丁酰双丁酰cAMPcAMP可引起髓样白血病细胞或可引起髓样白血病细胞或胸腺细胞凋亡胸腺细胞凋亡GCGCCaCa2+2+钙钙调素系统调素系统腺苷酸环化酶腺苷酸环化酶cAMPcAMPPKA PKA 激活激活靶蛋白靶蛋白丝、苏氨酸残基磷酸化丝、苏氨酸残基磷酸化细胞凋亡细胞凋亡3 3、FasFas蛋白蛋白FasFas配体信号系统配体信号系统FasFas是跨膜蛋白，为细胞是跨膜蛋白，为细胞表面受体，其表面受体，其胞内部分与胞内部分与TNFTNF受体相似，与受体相似，与NGFNGF受体高度受体高度同源。在胸腺、肝、心、同源。在胸腺、肝、心、肾组织表达丰富肾组织表达丰富FasLFasL为为FasFa
17、s蛋白的配体，主要在激活蛋白的配体，主要在激活的的T T淋巴细胞、淋巴细胞、NKNK细胞、眼和睾丸中表达细胞、眼和睾丸中表达活化活化的的T T淋巴细胞表面的淋巴细胞表面的FasLFasL与靶细与靶细胞上胞上的的FasFas结合，结合，启动细胞凋亡启动细胞凋亡FasFas蛋白介导凋亡的机制：蛋白介导凋亡的机制：l（1 1）FasFas蛋白与其蛋白与其配体或抗体结合，配体或抗体结合，使神经鞘磷脂分解为神经酰胺，使神经鞘磷脂分解为神经酰胺，引起凋亡引起凋亡l（2 2）FasFas蛋白与其抗体或蛋白与其抗体或TNFTNF结合，结合，激活激活caspasecaspase1,1,降解降解H1H1组蛋白组蛋
18、白l（3 3）FasFas蛋白激活蛋白激活CaCa2+2+信号系统信号系统4 4、神经酰胺信号系统、神经酰胺信号系统神经鞘神经鞘磷脂（磷脂（SM)SM)神经酰胺神经酰胺神经酰胺诱神经酰胺诱导导u293u293白血病细胞凋白血病细胞凋亡亡神经酰胺神经酰胺鞘氨醇鞘氨醇1 1磷酸鞘氨醇磷酸鞘氨醇（SPP)SPP)SPPSPP传递细胞增殖信号传递细胞增殖信号SM酶酶水解水解磷酸化磷酸化5、二、二酰甘油酰甘油DGPKC信号系统信号系统PKC是细胞凋亡是细胞凋亡过程中重要的负调控因子过程中重要的负调控因子PKC激动剂激动剂PMA可抑制可抑制GC、TCR激活、激活、cAMPcAMP、CaCa2+2+通道及通
19、道及IL-2撤除引起的凋亡撤除引起的凋亡生长因生长因子子 、和、和IL-2和和L-1DGPKC激活激活抑制胸腺抑制胸腺细胞凋亡细胞凋亡但活化的但活化的PKC1可诱导可诱导u293白血病细胞凋白血病细胞凋亡亡6、酪氨酸、酪氨酸蛋白激酶（蛋白激酶（PTK)信号系统信号系统细胞凋亡的负调控系统细胞凋亡的负调控系统生长因子生长因子、细胞因子通过、细胞因子通过PTK信号系信号系统产生促进统产生促进细胞分化的效应细胞分化的效应该系统被阻断或不能有效激活可引起该系统被阻断或不能有效激活可引起凋亡凋亡细胞凋亡信号转导系统的类型：细胞凋亡信号转导系统的类型：1 1、胞内、胞内CaCa2+2+信号系统：信号系统：
20、2 2、cAMP/PKAcAMP/PKA信号系统信号系统3 3、FasFas蛋白蛋白FasFas配体信号系统配体信号系统4 4、神经酰胺信号、神经酰胺信号系统系统5 5、二酰、二酰甘油甘油PKCPKC信号系统信号系统6 6、酪氨酸蛋、酪氨酸蛋白激酶信号系统白激酶信号系统l线线虫虫CaenorhabditisCaenorhabditis eleganselegans是研究个体发育和细是研究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料（生命胞程序性死亡的理想材料（生命周期短，细胞数量周期短，细胞数量少）。少）。l线虫线虫神经系统由神经系统由302302个细胞组成。这些细胞来自于个细胞组成。这些细胞来自于40
21、7407个前体细胞。也就是说个前体细胞。也就是说105105个细胞发生了程序性死个细胞发生了程序性死亡。亡。l控制控制线虫细胞凋亡的基因主要有线虫细胞凋亡的基因主要有3 3个个Ced-3Ced-3、Ced-4Ced-4和和Ced-9Ced-9Ced-3Ced-3和和 Ced-4Ced-4的作用是诱发凋亡；的作用是诱发凋亡；Ced-9Ced-9抑制抑制Ced-3Ced-3、Ced-4Ced-4的作用。的作用。（三）凋亡相关基因（三）凋亡相关基因抑抑制凋亡基因：制凋亡基因：Bcl-2Bcl-2EIBEIBIAPIAP促进促进凋亡基因：凋亡基因：FasFasBaxBaxICEICEP53P53双向调
22、控基因：双向调控基因：c-mycc-mycBclxBclxBcl-2Bcl-2B B细胞细胞淋巴瘤淋巴瘤/白血病白血病-2-2（B cell lymphoma/leukemia-2B cell lymphoma/leukemia-2）细胞分布：细胞分布：造血细胞、造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞、多种瘤细胞神经细胞、多种瘤细胞细胞内分布：细胞内分布：bcl-2 bcl-2 能够编码能够编码 bcl-2bcl-2（26KD26KD）和）和bcl-2bcl-2（22KD22KD）两种蛋白质，是膜的整合蛋白，）两种蛋白质，是膜的整合蛋白，主要存在于线粒体外膜、核膜及部分内质
23、网中。主要存在于线粒体外膜、核膜及部分内质网中。Bcl-2Bcl-2与与CED-9CED-9同源，同源，Bcl-2Bcl-2高表达能抑制多种高表达能抑制多种凋亡诱导因素所引发的细胞凋亡。凋亡诱导因素所引发的细胞凋亡。Bcl-2Bcl-2抗凋亡的主要机制：抗凋亡的主要机制：直接的抗氧化应激直接的抗氧化应激抑制线粒体释放促抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质，凋亡的蛋白质，如：细胞色素如：细胞色素C C、凋亡诱导因子（、凋亡诱导因子（AIFAIF）抑制促凋亡抑制促凋亡调节蛋白调节蛋白BaxBax、BakBak的细胞毒作用的细胞毒作用抑制凋亡蛋白酶（抑制凋亡蛋白酶（caspasescaspases）的激活：
24、）的激活：阻阻断断ApafApaf的功的功能能维持细胞钙维持细胞钙稳态：阻断稳态：阻断CaCa2+2+从内质网释放从内质网释放EIBEIB腺腺病毒病毒5 5型编码的早期即刻蛋白型编码的早期即刻蛋白B B（earlyimmediate protein B,EIBearlyimmediate protein B,EIB）是一种重要的凋亡抑制基因，是一种重要的凋亡抑制基因，其主要是其主要是通过阻断通过阻断p53p53介导的细胞介导的细胞凋凋亡机制而促进细胞存活亡机制而促进细胞存活。IAP IAP“细胞凋亡细胞凋亡抑制剂抑制剂”(inhibitor of apoptosis(inhibitor of
25、apoptosis，IAPIAP）l 2020世纪世纪9090年代后期相继年代后期相继在病毒和真核生物中在病毒和真核生物中鉴定鉴定了了4040种以上种以上被称为被称为“细胞凋亡抑制剂细胞凋亡抑制剂”(inhibitor of apoptosis IAP)(inhibitor of apoptosis IAP)的蛋白家族。的蛋白家族。l 已鉴定的人类已鉴定的人类IAPIAP家族成员有家族成员有5 5种，其中，种，其中，19971997年由年由AmbrosiniAmbrosini等鉴定的存活蛋白等鉴定的存活蛋白(survivin)(survivin)是是IAPIAP家族参与癌症发生的最有力证据。家
26、族参与癌症发生的最有力证据。FasFasfasfas又称作又称作APO-1APO-1，属，属TNFTNF受体和受体和NGFNGF受体家族。受体家族。lll19931993年人白细胞分年人白细胞分型国际会议统一命名为型国际会议统一命名为CD95CD95。fasfas基因编码产物为分子量基因编码产物为分子量45KD45KD的跨膜蛋白。的跨膜蛋白。FasFas蛋白与蛋白与FasFas配体组成配体组成FasFas系统，二者的结合导致靶系统，二者的结合导致靶细胞走细胞走向凋亡。向凋亡。Fas诱导的细胞凋亡诱导的细胞凋亡lFas Fas 与与 配配 体体 （如如 TNF TNF）结）结 合合 发发 生生
27、三三 聚聚化，使胞内的化，使胞内的DDDD区（区（Death domainDeath domain）与接头蛋白与接头蛋白FADDFADD的的DDDD区结合。区结合。lFADDFADDN N 端端 通通 过过 DED DED 区区 （deathdeatheffector domaineffector domain）与）与Caspase-8Caspase-8前体前体蛋白和蛋白和CAP3CAP3结合，激活结合，激活Caspase-8 Caspase-8。P P5353wtwtP P5353基因基因编码的编码的P P5353蛋白为蛋白为DNADNA结合结合蛋白，对蛋白，对损伤的损伤的DNADNA可启动
28、修复或凋可启动修复或凋亡，是一种受到广泛重视的抑亡，是一种受到广泛重视的抑癌（促癌（促凋亡）基因。凋亡）基因。“分子分子警察警察”BaxBaxBaxBax与与Bcl-2Bcl-2有高度的同源性。有高度的同源性。BaxBax蛋白质分子在细胞中以二聚蛋白质分子在细胞中以二聚体形式或与体形式或与Bcl-2Bcl-2蛋白质分子形成蛋白质分子形成异种二聚体形式存在。异种二聚体形式存在。BaxBax的过表的过表达可以拮抗达可以拮抗Bcl-2Bcl-2的促的促进细胞增殖及抑制进细胞增殖及抑制细胞凋亡的作用细胞凋亡的作用ICEICE白细胞白细胞介素介素11转换酶转换酶ICEICE是是Caspase-1,Cas
29、pase-1,参与参与FasFas诱导的细诱导的细胞凋亡，与线虫的死亡基因胞凋亡，与线虫的死亡基因CED-3CED-3高高度同源。度同源。ICEICE诱导的细胞凋亡可被诱导的细胞凋亡可被Bcl-2Bcl-2及牛及牛痘病毒等阻断。痘病毒等阻断。C-mycC-mycc-myc c-myc 是一种癌基因是一种癌基因c-mycc-myc蛋白是一种转录调节因子，蛋白是一种转录调节因子，既可激活介导细胞增殖的基因，也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，何去可激活介导细胞凋亡的基因，何去何从则取决于细胞接受的信号和生何从则取决于细胞接受的信号和生长的环境。长的环境。Bcl-xBcl-xB
30、cl-XLBcl-XL抑制细胞凋亡，可抑制细胞凋亡，可使细胞在细胞生长因子撤除之使细胞在细胞生长因子撤除之后，不发生凋亡。后，不发生凋亡。Bcl-XSBcl-XS促进细胞凋亡，通促进细胞凋亡，通过抑过抑制制Bcl-2Bcl-2的过表的过表达而诱发细达而诱发细胞凋亡。胞凋亡。抑抑制凋亡基因：制凋亡基因：Bcl-2Bcl-2EIBEIBIAPIAP促进促进凋亡基因：凋亡基因：FasFasBaxBaxICEICEP P5353双向调控基因：双向调控基因：c-mycc-mycBclxBclx第三节第三节细胞凋亡的发生机制细胞凋亡的发生机制pathogenesis of apoptosispathoge
31、nesis of apoptosis一、氧化应激在一、氧化应激在细胞凋亡中的作用细胞凋亡中的作用氧化应激是由于体内活性氧相对超负荷氧化应激是由于体内活性氧相对超负荷引起的一种细胞应激，既可引起引起的一种细胞应激，既可引起细胞损伤细胞损伤也可引起细胞凋亡。也可引起细胞凋亡。活性氧（活性氧（ROS)ROS)：由氧形成、化学性质由氧形成、化学性质较基态氧活泼的含氧代谢产物总称。较基态氧活泼的含氧代谢产物总称。氧自由基：氧自由基：O O2 2 ，OHOH非自由基的非自由基的含氧物质：含氧物质：1 1O O2 2，H H2 2O O2 2ROSROS的损伤作用：的损伤作用：1.生物膜脂质过生物膜脂质过氧
32、化增强：氧化增强：2.抑抑制蛋白质的功能制蛋白质的功能:3.破坏核酸破坏核酸及染及染色体：色体：1.1.引起的引起的DNADNA损伤可激活损伤可激活P53P53基因。基因。2.2.引起的引起的DNADNA损伤可活化聚损伤可活化聚ADPADP核糖转移酶，核糖转移酶，导致导致NADNAD快速耗竭，快速耗竭，ATPATP大量消耗。大量消耗。3.3.引发脂质过氧化，诱导引发脂质过氧化，诱导细胞凋亡。细胞凋亡。4.4.使膜通透使膜通透性增加，促进性增加，促进CaCa2+2+内流诱导细胞内流诱导细胞凋亡。破坏线粒体膜，诱导细胞凋亡。凋亡。破坏线粒体膜，诱导细胞凋亡。5.5.激活激活CaCa2+2+/Mg/
33、Mg2+2+依赖的核酸内切酶依赖的核酸内切酶6.6.活化核活化核转录因子转录因子NF-kBNF-kB和和AP-1AP-1，促进凋亡，促进凋亡基因的表达。基因的表达。二、钙稳态二、钙稳态失衡在失衡在细胞凋细胞凋亡中的作用亡中的作用细胞凋亡细胞凋亡时，时，CaCa2+2+i i升高升高人为人为升高升高CaCa2+2+i i可诱导细胞凋亡可诱导细胞凋亡CaCa2+2+i i升高升高激活多种钙依赖性酶激活多种钙依赖性酶凋亡凋亡钙稳态失衡引起细胞凋亡的钙稳态失衡引起细胞凋亡的可能机制：可能机制：1 1激活激活CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+依赖的核酸内切酶，降解依赖的核酸内切酶，降解DNADNA链链
34、2 2激活谷氨酰胺转移酶激活谷氨酰胺转移酶细胞骨架蛋白分子细胞骨架蛋白分子交联交联利于凋亡小体形成。利于凋亡小体形成。3 3激活核转录因子激活核转录因子加速细胞凋亡相关基因加速细胞凋亡相关基因的转录。的转录。4 4CaCa2+2+在在ATPATP的配合下使的配合下使DNADNA链舒展，链舒展，利于利于DNADNA内内切酶切割切酶切割DNADNA。三、线粒体损三、线粒体损伤在伤在细胞细胞凋亡中的作用凋亡中的作用细胞凋亡时，线粒体形态改变不明细胞凋亡时，线粒体形态改变不明显，显，主要出现功能上的变化。主要出现功能上的变化。其主要表现为：其主要表现为：1.1.线粒体内膜线粒体内膜通透性升高通透性升高
35、2.2.内膜跨膜电位下降内膜跨膜电位下降3.3.能量合成明显能量合成明显障碍障碍第四节第四节细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病（一）细胞凋亡（一）细胞凋亡不足不足1 1肿瘤肿瘤发生机制发生机制 ：细胞增殖过度：细胞增殖过度细胞凋亡不足细胞凋亡不足存活大于死亡存活大于死亡细胞数目增加细胞数目增加BCL-2BCL-2表表达上调达上调凋亡不足凋亡不足P53P53基因突基因突变或缺失变或缺失2 2自身免疫病自身免疫病是自身抗体或致敏淋巴细胞对自身抗是自身抗体或致敏淋巴细胞对自身抗原起反应造成自身组织破坏并引起原起反应造成自身组织破坏并引起临床症临床症状的一种疾病状态状的一种疾病状态 。正常：针对正常：针对自
36、身抗原的自身抗原的T T细胞发生凋亡细胞发生凋亡胸胸腺功能腺功能异常时，针对自身抗原的异常时，针对自身抗原的T T细细胞不能有效的凋亡，甚至增殖，导致自身胞不能有效的凋亡，甚至增殖，导致自身组组织的免疫性损伤。织的免疫性损伤。但对于靶细胞来讲为凋亡过度但对于靶细胞来讲为凋亡过度（二）细胞凋亡过度（二）细胞凋亡过度心血管疾病心血管疾病神经元退行性神经元退行性疾病疾病AIDS1 1心血管疾病心血管疾病（1 1）心肌缺心肌缺血与缺血血与缺血-再灌注损伤再灌注损伤特点：特点：缺血早期以凋亡为主，晚期以坏死为主。缺血早期以凋亡为主，晚期以坏死为主。梗死灶中央以坏死为主，周边以凋亡为主。梗死灶中央以坏死为
37、主，周边以凋亡为主。轻度缺血以凋亡为主，重度缺血以坏死为主。轻度缺血以凋亡为主，重度缺血以坏死为主。一定时间内再灌注的凋亡比单纯缺血更严重。一定时间内再灌注的凋亡比单纯缺血更严重。急性严重的心肌缺血以心肌坏死为主，慢性急性严重的心肌缺血以心肌坏死为主，慢性轻度的心肌缺血以心肌细胞凋亡为主。轻度的心肌缺血以心肌细胞凋亡为主。心肌细胞凋亡机制：心肌细胞凋亡机制：氧化应激氧化应激FasFas蛋蛋白上调白上调p53p53基因激活基因激活（2 2）心力衰竭心力衰竭心衰时心肌细胞凋亡的可能诱导因子：心衰时心肌细胞凋亡的可能诱导因子：氧化应激氧化应激压力或容量负荷压力或容量负荷过重过重神经神经-内分泌失调内
38、分泌失调细胞因细胞因子（子（TNFTNF）的作用）的作用缺血、缺氧缺血、缺氧2 2神经元退行性疾病神经元退行性疾病Alzheimer diseaseAlzheimer disease(阿尔兹海默阿尔兹海默病病)Pakinson diseasePakinson disease(帕金帕金森氏病森氏病)Huntington diseaseHuntington diseaseAlzheimer disease（AD)表现：表现：进行性痴呆，遗忘和近记忆丧失，进行性痴呆，遗忘和近记忆丧失，称早老性痴呆或老年性痴呆。称早老性痴呆或老年性痴呆。病理改变：病理改变：大脑皮质萎缩、皮质神经元丢大脑皮质萎缩、皮质
39、神经元丢失、广泛分布的皮质老年斑、脑实质和血失、广泛分布的皮质老年斑、脑实质和血管壁有进行性管壁有进行性淀粉样蛋白沉淀、神经胶淀粉样蛋白沉淀、神经胶质增生质增生ADAD患者神经元丧失的主要机制为患者神经元丧失的主要机制为细胞凋亡细胞凋亡可能诱可能诱导因素：导因素：淀粉淀粉 样样 蛋白；蛋白；钙钙 超载超载 ；氧氧 化应化应激；神经生长因子分泌不足等。激；神经生长因子分泌不足等。可能机制：可能机制：致病因素致病因素神经元神经元CaCa2+2+内流内流激激活活淀粉样蛋白合成基因淀粉样蛋白合成基因神经元神经元内内淀粉样蛋白淀粉样蛋白活性氧活性氧NF-NF-kBkB活化活化神经元凋亡神经元凋亡3 3获
40、得性免疫获得性免疫缺陷综合征缺陷综合征 （AIDS）AIDSAIDS由由HIVHIV感染引起感染引起其主要机制是细胞凋亡使其主要机制是细胞凋亡使CDCD4+4+淋巴淋巴细胞被选择性的破细胞被选择性的破坏，引起相关的免疫机能缺坏，引起相关的免疫机能缺陷陷。导致导致CDCD4+4+淋巴细胞淋巴细胞凋亡的因素凋亡的因素受HIV感染 胞融和成合胞胞感染HIV（1 1）糖蛋白）糖蛋白120120（gpgp120120）：）：即发 凋HIV感 CD4 T 基因表HIV 染 巴 胞生长因子生后 生 亡受 染使 +细胞的Fas感 使 细 成减达上调 强其对Fas 介导的凋少 的 4+泌TNF（2 2）合胞体形
41、成：合胞体形成：增，被HIV 染而激活CD T，感亡的敏感性细 胞因子不能发生增+CD4+T细胞殖而发生凋亡，称为“诱导激CD4 胞激活刺 T细的细胞死亡（AICD）”TNF受体1 生自由基（3 3）FasFas基因上基因上调：调：（5 5）细胞因子异常：细胞因子异常：（6 6）tattat蛋白：蛋白：Gp120与CD4+T细胞表面受体结合可激活钙通道，促使CD4+T细胞凋细体，合胞体在形成过程中或形成淋胞因缺乏细分 增多结合 产（4 4）T T细胞激活细胞激活 启动死亡程序 氧化应激凋亡受受 的 的的CD CD+4+4 tat 巴细巴细受（7 7）在）在HIVHIV慢性感染时慢性感染时HIV
42、感染染染细胞可产生淋淋蛋白，进胞作胞作入未感+细胞 导 生自的 诱 产 由为效应细胞，为效应细胞，未受感染的未受感染的CDCD4 4染淋巴细胞作为靶细淋巴细胞作为靶细胞而被诱导产生凋亡。胞而被诱导产生凋亡。基，增加Fas抗原表达，促凋亡HIV HIV 也也 可可 诱诱 导导 其其 它它 免免 疫疫细细 胞胞 如如 B B 细细 胞胞 、CDCD8 8+淋巴淋巴 细细胞、胞、巨噬巨噬 细胞发细胞发生细胞凋生细胞凋亡亡。HIVHIV感染后细胞凋亡的意义：感染后细胞凋亡的意义：使整合于使整合于细胞中的细胞中的DNADNA破破坏坏 ，避避 免免 病毒的复制病毒的复制 和表和表达，从而阻止病毒达，从而阻
43、止病毒的进一步的进一步扩散，但因凋亡的保护作用扩散，但因凋亡的保护作用有限，不足以补偿它对整个有限，不足以补偿它对整个免疫系统的严重破坏。免疫系统的严重破坏。（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内皮细胞表现为凋亡过度，平滑肌细胞则凋亡相对不足。第五第五节节 细胞凋亡在疾细胞凋亡在疾病病防治中的意义防治中的意义Fas/FasL,转导1.治疗凋亡过度性 可通过降低细胞促进凋亡信号2.SPP 亡内外钙离子 度 增加细胞内外锌离子传递增殖信号，抗凋或型P53基因浓度来抑制内源性核酸内切酶活性；相1.应用基因导入技术，将野生，诱导肿瘤细胞凋亡反，应用钙载体可促进凋亡（一）
44、合理利用凋亡相关因素（一）合理利用凋亡相关因素基因表达，可2.Caspase基因导入恶性肿瘤细胞可加瘤 对 药的敏感性凋亡；应用caspase抑制剂可减少抗癌 心肌细（四）控制凋亡相关的酶学机制（四）控制凋亡相关的酶学机制（二）干预凋亡信号转导（二）干预凋亡信号转导（五）防止线粒体跨膜电位的下降（五）防止线粒体跨膜电位的下降1.放射线，外源性TNF，高温等手段诱导肿瘤细胞凋亡1.阿霉素防止 肿瘤神经元凋亡2.应用NGF 刺激AD中 细胞表达导入肿瘤细胞内应用 术提高肿 细胞疾病，浓胞凋亡关关基基A及（三）调节凋亡相（三）调节凋亡相环孢霉素因因其衍生物可稳定线粒体跨膜电位，防止凋亡第六节第六节细
45、胞凋亡的检测方法细胞凋亡的检测方法一形态学方法一形态学方法扫描扫描电镜电镜 ：微：微绒毛消失、芽状突起绒毛消失、芽状突起透射电镜：细胞器完整、胞浆空泡、透射电镜：细胞器完整、胞浆空泡、染色质浓缩、核碎裂、凋亡小体染色质浓缩、核碎裂、凋亡小体光学相差显微镜：细胞皱缩、胞浆空泡、光学相差显微镜：细胞皱缩、胞浆空泡、核碎裂、染色质边集核碎裂、染色质边集荧光显微镜：染色质浓缩、核碎裂荧光显微镜：染色质浓缩、核碎裂胸腺细胞胸腺细胞正常正常凋亡胸腺细胞胸腺细胞正常正常凋亡C组R组二生物化学检测方法二生物化学检测方法1.1.琼脂糖琼脂糖凝胶电泳：凝胶电泳：DNADNA梯状条带梯状条带2.2.原位末原位末端标
46、记：端标记：DNADNA断片的断片的3 3，-OH-OH末端末端TUNELTUNEL法：用末端法：用末端DNADNA转移酶和生物素或转移酶和生物素或荧光素标记的尿苷酸来标记裂解的荧光素标记的尿苷酸来标记裂解的DNADNA片段的片段的3 3，-OH-OH末端末端三三.ELISA.ELISA法法：1.1.检测检测caspasecaspase量量2.2.用抗组用抗组蛋白抗体和抗蛋白抗体和抗DNADNA抗体夹心法抗体夹心法测定与组蛋白结合的断裂测定与组蛋白结合的断裂DNADNA三三.流式细胞仪检测流式细胞仪检测1.1.PIPI染色染色，定量定量测定测定DNADNA含量，亚二含量，亚二倍体峰倍体峰2.A
47、nnexin-2.Annexin-作为探针可作为探针可结合磷脂酰丝氨结合磷脂酰丝氨酸，酸，标记出早期凋亡的细胞标记出早期凋亡的细胞正常组正常组IR组组复习思考题复习思考题1 1何谓凋亡？何谓凋亡？2 2凋亡与坏死有什么区别？凋亡与坏死有什么区别？3.3.细胞凋亡的生理学意义有哪些？细胞凋亡的生理学意义有哪些？4 4凋亡细胞的凋亡细胞的DNADNA电泳为什么出现梯状条带？电泳为什么出现梯状条带？5 5细胞凋亡过程有哪几个阶段？细胞凋亡过程有哪几个阶段？6 6细胞凋亡的可能机制是什细胞凋亡的可能机制是什么？么？7 7简述细胞凋亡与爱滋病发病的关系？简述细胞凋亡与爱滋病发病的关系？8 8在疾病防治过程中如何正确利用细胞凋亡机在疾病防治过程中如何正确利用细胞凋亡机制？制？再 见
