1、apoptosisapoptosisn研究历史研究历史n定义定义n与坏死的区别与坏死的区别n生理意义生理意义概概 述述概概 述述Apoptosis and Disease2p 1842年年 Vogt在研究蝌蚪发育时，发现一种不同于细胞坏在研究蝌蚪发育时，发现一种不同于细胞坏死的细胞死亡现象。死的细胞死亡现象。p1885年年 Flemming在研究卵巢滤泡时再一次发现了有不同在研究卵巢滤泡时再一次发现了有不同于细胞坏死的细胞死亡现象，并指出这种细胞死亡是生物于细胞坏死的细胞死亡现象，并指出这种细胞死亡是生物体生理机能的一部分。体生理机能的一部分。p1887年年 Flemming将自己的发现的这种
2、细胞死亡命名为染将自己的发现的这种细胞死亡命名为染色质溶解死亡，并对死亡现象做了精彩的形态描述。色质溶解死亡，并对死亡现象做了精彩的形态描述。p1887年年 德国的科学家德国的科学家Graper在一篇关于线粒体论文中再在一篇关于线粒体论文中再次提到次提到Flemming的发现。的发现。Apoptosis and Disease3p 1965年年 发育生物学家发育生物学家Lockshin在研究蛾发育过程中首次提在研究蛾发育过程中首次提出程序化死亡（出程序化死亡（programmed cell death）概念。）概念。p 1972年年 Kerr首次提出细胞凋亡（首次提出细胞凋亡（apoptosi
3、s）的概念。）的概念。p 1973年年 首次在细胞凋亡中发现首次在细胞凋亡中发现DNA的降解。的降解。p 19731987 形态学描述和生物化学研究阶段。形态学描述和生物化学研究阶段。p-至今至今 细胞凋亡进入分子阶段的研究，在此间发现细胞凋细胞凋亡进入分子阶段的研究，在此间发现细胞凋亡的相关的调控基因；发现细胞凋亡的抑制剂；认识线粒亡的相关的调控基因；发现细胞凋亡的抑制剂；认识线粒体在凋亡中的重要作用；发现细胞凋亡的诱导因子；尤其体在凋亡中的重要作用；发现细胞凋亡的诱导因子；尤其近几年细胞凋亡进入临床应用阶段。近几年细胞凋亡进入临床应用阶段。Apoptosis and Disease4 Sy
4、dney Brenner 1/3 of the prize United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley,CA,USA b.1927(in Union of South Africa)H.Robert Horvit 1/3 of the prize USA Massachusetts Institute of Technology(MIT)Cambridge,MA,USA b.1947John E.SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambrid
5、ge,United Kingdom b.1942 THE 2002 NOBEL PRIZE WINNERApoptosis and Disease5 细胞凋亡细胞凋亡（Apoptosis）在一些体内外因素在一些体内外因素诱导下，细胞内的诱导下，细胞内的而引发的有序而引发的有序的细胞死亡。的细胞死亡。又称为又称为程序性细胞死亡程序性细胞死亡（programmed cell death）；）；凋亡有其独特的凋亡有其独特的形态学和生物化学改变形态学和生物化学改变。1972年英国年英国Aberdeen大学病理系大学病理系 Kerr教授教授 和和Wyllie在研究中观察到一种不同于坏死的散在在研究中观察
6、到一种不同于坏死的散在 细胞死亡方式，细胞死亡方式，联想到秋日落叶特征，联想到秋日落叶特征，命名为命名为 “apoptosis”。三、凋亡与坏死的区别三、凋亡与坏死的区别特征：线粒体膨胀，细胞骨架降解，溶酶体释放特征：线粒体膨胀，细胞骨架降解，溶酶体释放酶，细胞核内染色质沉淀靠近核膜边，蛋白质合成酶，细胞核内染色质沉淀靠近核膜边，蛋白质合成下降，由于膜破裂，出现炎症反应下降，由于膜破裂，出现炎症反应一般过程：因补体反应或烈性病毒感染破坏了一般过程：因补体反应或烈性病毒感染破坏了质膜，或者能量依赖性离子泵被破坏产生的钠钾质膜，或者能量依赖性离子泵被破坏产生的钠钾等离子沿着各自的浓度梯度进入细胞，
7、从而导致等离子沿着各自的浓度梯度进入细胞，从而导致细胞吸水膨胀，最终破膜而死。细胞吸水膨胀，最终破膜而死。7细胞坏死细胞凋亡性 质病理性，非特异性生理性或病理性，特异性诱导因素强烈刺激，随机、成片发生较弱刺激，非随机、散在发生形态变化 细胞肿胀、胞浆、核染色质等结构全面破坏、崩解 细胞皱缩、核固缩，染色质边集，胞膜和细胞器相对完整凋亡小体 无 由膜包绕分割细胞形成炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应细胞内含物不外溢，无局部炎症反应生化特点 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，内源性核酸内切酶活化DNA电泳弥散性降解，片段长短不一核酸内切酶水解DNA呈片段化（180-200
8、bp倍数片段），呈梯形电泳带基因调控 无有凋亡相关基因参与四、细胞凋亡的生理意义四、细胞凋亡的生理意义 确保正常发育、生长 维持内环境稳定 发挥积极的防御功能 所以细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。概概 述述细胞凋亡的生理意义细胞凋亡的生理意义 确保正常发育、生长 维持内环境稳定 发挥积极的防御功能 所以细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。apoptosisapoptosis概概 述述apoptosisapoptosisn生化改变
9、生化改变凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡时细胞的主要变化凋亡时细胞的主要变化n形态学改变形态学改变Apoptosis and Disease13 （一）形态学改变（一）形态学改变 1.细胞固缩（细胞固缩（condensation,shrinkage）细胞表面微绒毛消失，细胞表面微绒毛消失，与周围细胞脱离；与周围细胞脱离；胞质浓缩，胞质浓缩，胞膜空泡化，细胞体积缩小、出现固缩；胞膜空泡化，细胞体积缩小、出现固缩；Apoptosis and Disease14 2.核边集（核边集（margination）：）：核染色质高度浓缩，融合成团并向核膜下聚集，核染色质高度浓缩，融合成团并向核膜下聚集，呈新
10、月形或环形分布，也可呈马蹄、镰刀等形状呈新月形或环形分布，也可呈马蹄、镰刀等形状 排列；或向中心集中（即排列；或向中心集中（即中聚中聚形成黑洞样）。形成黑洞样）。新月状新月状八字形八字形花瓣状花瓣状环环 状状球球 状状黑洞样黑洞样Apoptosis and Disease15Transmissional Electron Microscopy对照对照凋亡凋亡凋亡凋亡 坏坏死死Apoptosis and Disease16 3.出芽（出芽（budding）及形成凋亡小体（）及形成凋亡小体（apoptotic body）：）：骨架与胞浆膜脱耦联，包膜向外不规则膨出，包裹线粒体等细骨架与胞浆膜脱耦联
11、，包膜向外不规则膨出，包裹线粒体等细胞器、空泡化的胞浆及裂解的高浓度核物质，最终脱落形成多胞器、空泡化的胞浆及裂解的高浓度核物质，最终脱落形成多个外有膜包裹、内有不能外溢内涵物的个外有膜包裹、内有不能外溢内涵物的凋亡小体凋亡小体，其大小不一，其大小不一，圆形或椭圆型或不规则型圆形或椭圆型或不规则型。Apoptosis and Disease释放GF（PDGF、FGF、TGF-、EGF）肿瘤细胞分泌FasL淋巴细胞凋亡肿瘤细2、干预凋亡信号转导来调控凋亡，治疗疾病而Bcl-Xs（促凋亡）。发育异常 先天性消化道、胆道、肛门狭 CNS Alsheimer病、Parkinson 病、DNA严重受损后
12、，P53大量表达，诱导细胞凋亡（二）生化改变Bcl-X基因可翻译出2种蛋白二、自身免疫性疾病特点：Ca2+/Mg2+增强活性，Zn2+抑制其活性单核C粘附、移行内膜下 内皮下胶原暴露Massachusetts Institute of Technology(MIT)Cambridge,MA,USACaspase 如何杀死细胞？子）相互作用激活Caspases9 激活Caspases巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞5）细胞因子 受感染的M释放TNF增多又称为程序性细胞死亡（programmed cell death）；细胞表面微绒毛消失，与周围细胞脱离；Caspase12 内质网应激途径的凋亡轻度缺血以
13、细胞凋亡为主，重度以坏死为主；17 4.4.识别并被吞噬清除：识别并被吞噬清除：专职吞噬细胞（如单核巨噬细胞）或邻近固有的组专职吞噬细胞（如单核巨噬细胞）或邻近固有的组织细胞（如上皮细胞、内皮细胞、肿瘤细胞）或自织细胞（如上皮细胞、内皮细胞、肿瘤细胞）或自然脱落离开生物体，然脱落离开生物体，不伴有局部炎症反应不伴有局部炎症反应。Apoptosis and Disease18Apoptosis and Disease19Apoptosis and Disease20 （二）生化改变（二）生化改变 1.DNA1.DNA片段化：片段化：凋亡诱因凋亡诱因 激活激活凋亡蛋白酶凋亡蛋白酶（Caspase）
14、激活激活内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶 裂裂解解DNA，形成，形成180-200bp整数倍的寡核苷酸片段整数倍的寡核苷酸片段 电泳呈梯形条带电泳呈梯形条带（ladder pattern)。Apoptosis and Disease21 （二）生化改变（二）生化改变 DNA Ladder fromApoptosis and Disease22 （二）生化改变（二）生化改变 2.内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶 Ca2+/Mg2+依赖性依赖性核酸内切酶核酸内切酶，Zn2+抑制其活性。抑制其活性。正常细胞中，正常细胞中，CAD（Caspase激活的激活的DNA酶）与酶）与ICAD（Caspase激
15、活的激活的DNA酶抑制物）结合而无活性。酶抑制物）结合而无活性。Caspase裂解裂解ICAD使使CAD游离而活化游离而活化分解分解 DNA使其片段化。使其片段化。Apoptosis and Disease23 （二）生化改变（二）生化改变 3.凋亡蛋白酶（凋亡蛋白酶（Caspase蛋白家族）蛋白家族）（Cysteine-containing aspartate-specific proteinase）结构含半胱氨酸，可在天冬氨酸（结构含半胱氨酸，可在天冬氨酸（Asp）残基后）残基后切断肽链的蛋白酶家族，其相应基因用切断肽链的蛋白酶家族，其相应基因用 CASP 表示。表示。1、酶原、酶原结构结
16、构（Procaspase)：含含N末端结构域、末端结构域、20Kd大亚基和大亚基和10Kd小亚基。小亚基。Apoptosis and Disease242、酶原活化：、酶原活化：Caspase酶原酶原 水解水解 N-端前肽端前肽 亚基之间切断亚基之间切断 大、小亚基分离大、小亚基分离 组成活性四聚体组成活性四聚体Apoptosis and Disease25 3、Caspase的分类：的分类：（1）凋亡启动酶凋亡启动酶：Caspase 2、8、9、10 前体部分含与其它接头蛋白结合的前体部分含与其它接头蛋白结合的特异区特异区，分别，分别与凋亡启动酶、死亡受体的死亡区结合。与凋亡启动酶、死亡受体
17、的死亡区结合。Apoptosis and Disease26死亡诱导信号复合物死亡诱导信号复合物Apoptosis and Disease膀胱癌 34 280 软组织肉瘤 31 不确定感染HIV的CD4 细胞逐步融合成合胞体或多核巨细胞，合胞体在形成过程中或形成后即可发生凋亡解体。控制凋亡相关酶学机制轻度缺血以细胞凋亡为主，重度以坏死为主；1887年 Flemming将自己的发现的这种细胞死亡命名为染色质溶解死亡，并对死亡现象做了精彩的形态描述。氧自由、神经元内钙增多、淀粉样蛋白增多Bax亚家族：Bax、Bak、Bok等（促进凋亡）；6）tat蛋白：诱导CD4+淋巴细胞产生OFR，增强动脉粥样
18、硬化（artherosclerosis）、1965年 发育生物学家Lockshin在研究蛾发育过程中首次提出程序化死亡（programmed cell death）概念。较弱刺激，非随机、散在发生性畸形、甲状舌骨囊肿等 视网膜病，脊肌肉萎缩、早老诱导下，细胞内的死亡程序被激活，而引发的有序阿尔茨海默病（Alzheimer disease AD）线粒体膜通透性转换（permeability transition pore,PTP）：一、Annexin V-FITC结合膜表PS实验AIF（细胞凋亡诱导因子）可快速激活核酸内切酶，并增强Caspase3活性；病毒感染宿主细胞后有两种结局：损伤膜结构脂
19、质过氧化反应；认识线粒体在凋亡中的重要作用；27 3、Caspase的分类：的分类：（2）凋亡效应酶凋亡效应酶：Caspase 3，6，7 前体部分小不含蛋白结合区，分解细胞蛋白（前体部分小不含蛋白结合区，分解细胞蛋白（凋凋亡执行器亡执行器）。）。（3）ICE（IL-1 converting enzyme）亚类）亚类 Caspase 蛋蛋白酶：白酶：Caspase1、4、5、11、12、13、14。参与凋亡但不起主要作用参与凋亡但不起主要作用Apoptosis and Disease28 4.功功 能能 凋亡信号激活凋亡信号激活Caspase酶原级联反应，酶原级联反应，是细胞凋是细胞凋亡的亡的
20、共同通路共同通路。FasL与靶细胞与靶细胞Fas受体结合受体结合 激活激活Caspase8酶酶原原 Caspase3,6,7 级联放大。级联放大。不同不同Caspase介导不同的凋亡信号通路：介导不同的凋亡信号通路：Caspase8 死亡受体相关的凋亡；死亡受体相关的凋亡；Caspase9 细胞毒细胞毒因子诱导的凋亡；因子诱导的凋亡；Caspase12 内质网应激途径内质网应激途径的凋亡的凋亡The process of apoptosis凋亡信号转导凋亡信号转导 凋亡基因激活凋亡基因激活 凋亡的执行凋亡的执行 凋亡细胞清除凋亡细胞清除 apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过
21、程与调控受体受体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apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控DNase激活激活Caspases激活激活凋亡细胞的凋亡细胞的清除清除凋亡执行凋亡执行Apoptosis and Disease33 （一）（一）：1.理化因素：射线、缺血缺氧、抗癌药；理化因素：射线、缺血缺氧、抗癌药；2.生物因素：细菌及病毒；生物因素：细菌及病毒；3.激素和生长因子水平失衡；激素和生长因子水平失衡；4.免疫因素：一些免疫分
22、子诱导靶细胞凋亡。免疫因素：一些免疫分子诱导靶细胞凋亡。（二）（二）:1.某些细胞因子某些细胞因子(IL-2、神经生长因子、神经生长因子)；2.某些激素（某些激素（ACTH、睾丸酮、雌激素）；、睾丸酮、雌激素）；3.其他：其他：Zn2+、病毒（、病毒（EB）、苯巴比妥等。、苯巴比妥等。Apoptosis and Disease多途性：同一凋亡诱导因素可通过多条信号转导途多途性：同一凋亡诱导因素可通过多条信号转导途 径触发凋亡。径触发凋亡。多样性：不同种类的细胞有不同的信号转导系统多样性：不同种类的细胞有不同的信号转导系统偶联性：死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程偶联性：死亡信号的转导系统与
23、细胞增殖、分化过程 中的信号转导系统在某些环节上有交叉、偶联。中的信号转导系统在某些环节上有交叉、偶联。同一性：不同的凋亡诱导因素可通过同一信号转导同一性：不同的凋亡诱导因素可通过同一信号转导 途径触发凋亡。途径触发凋亡。凋亡诱凋亡诱导因素导因素凋亡信凋亡信号转导号转导死亡程死亡程序激活序激活apoptosis特点：特点：Apoptosis and Disease35 可分为：可分为：死亡因子及其受体介导的凋亡；死亡因子及其受体介导的凋亡；线粒体损伤启动的细胞凋亡。线粒体损伤启动的细胞凋亡。(一一)死亡因子及其受体介导的细胞凋亡死亡因子及其受体介导的细胞凋亡 1.1.死亡因子及其受体死亡因子及
24、其受体 （death factor）：）：TNF、FasL、TNF-相关凋亡诱导性配体。相关凋亡诱导性配体。（death receptor,DR）：）：Fas、TNFR 为跨膜蛋白，胞外为跨膜蛋白，胞外C端是配体结合区，胞浆端是配体结合区，胞浆N端含死亡结构域（端含死亡结构域（death domain,DD）。）。Apoptosis and Disease362.信号转导信号转导 死亡因子（死亡因子（TNF、FasL）与受体结合与受体结合 受体三聚体受体三聚体 与接头蛋白与接头蛋白结合结合激活激活Caspase8 引发级联反应引发级联反应 细胞凋亡细胞凋亡Apoptosis and Disea
25、se膀胱癌 34 280 软组织肉瘤 31 不确定 合理利用凋亡相关因素一、Annexin V-FITC结合膜表PS实验生理性或病理性，特异性细胞色素C(CytC)与Apaf（凋亡蛋白酶激活因（3）减少内质网Ca2+释放，限制核内 Ca2+持续；AIF（细胞凋亡诱导因子）可快速激活核酸内切酶，并增强Caspase3活性；正常细胞中，CAD（Caspase激活的DNA酶）与ICAD（Caspase激活的DNA酶抑制物）结合而无活性。风湿性关节炎、桥本甲状腺炎 免疫系统 免疫缺陷病、AIDS（2）与凋亡促进蛋白Bax形成异二聚体，抑制Bax的促凋亡作用；与CD4淋巴细胞表面的受体结合，触发凋亡Bc
26、l-2亚家族：Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w等（抑制）；cAMP、Ca2+、神经酰胺（2）凋亡效应酶：Caspase 3，6，7前体部分小不含蛋白结合区，分解细胞蛋白（凋亡执行器）。窄或闭锁、动脉导管未闭、两 肌萎缩性侧索硬化症、色素性（二）生化改变（一）诱导性因素：Massachusetts Institute of Technology(MIT)Cambridge,MA,USA、CytC、Apaf 凋亡。胞内信号途径胞内信号途径Apoptosis and DiseaseApoptosis and Disease39(二二)线粒体损伤启动的细胞凋亡线粒体损伤启动的细胞凋亡 1.线粒体膜
27、通透性转换（线粒体膜通透性转换（permeability transition pore,PTP）：凋亡因子凋亡因子 线粒体跨膜电位线粒体跨膜电位、电子传递脱耦、电子传递脱耦联联 PTP开放开放 膜通透性膜通透性，线粒体释出，线粒体释出AIF、CytC、Apaf 凋亡。凋亡。AIF（细胞凋亡诱导因子）（细胞凋亡诱导因子）可快速激活核酸可快速激活核酸内切酶，并增强内切酶，并增强Caspase3活性；活性；细胞色素细胞色素C(CytC)与与Apaf（凋亡蛋白酶激活因（凋亡蛋白酶激活因子）相互作用子）相互作用激活激活Caspases9 激活激活Caspases3，6。Apoptosis and Di
28、sease40 2.活性氧及胞内活性氧及胞内Ca2+改变：改变：线粒体损伤线粒体损伤 氧化应激氧化应激 胞内胞内及及 损伤损伤DNA由野生型由野生型p53基因介导凋亡；基因介导凋亡；损伤膜结构损伤膜结构脂质过氧化反应；脂质过氧化反应；ATP使钙泵失灵促进使钙泵失灵促进Ca2+i激活核酸内激活核酸内切酶或蛋白激酶切酶或蛋白激酶C(PKC)等途径，介导凋亡。等途径，介导凋亡。Apoptosis and DiseaseApoptosis and Disease43 凋亡相关基因凋亡相关基因指可诱导或阻止细胞凋亡的基因。指可诱导或阻止细胞凋亡的基因。抑制凋亡基因：抑制凋亡基因：Bcl-2（属于（属于B
29、cl-2家族）；家族）；促进凋亡基因：促进凋亡基因：Bax，Bid，P53；对凋亡双向调控基因：对凋亡双向调控基因：C-myc，Bclx。Apoptosis and Disease44 （一）（一）B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤/白血病白血病-2家族家族 （B cell lymphoma/leukemia-2，）含含1个或多个个或多个BH（homologous domain）结构域：）结构域：1.Bcl-2亚家族：亚家族：Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w等（等（抑制抑制）；）；2.Bax亚家族：亚家族：Bax、Bak、Bok等（等（促进凋亡促进凋亡）；）；3.BH3亚家族：亚家族：Bad、Bid、
30、Bik、Hrk等（等（促进促进）。）。存在：造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、癌细胞等。定位：细胞膜、线粒体膜和内质网膜。Apoptosis and Disease45 Bcl-2抑制凋亡的作用机制：抑制凋亡的作用机制：（1）调节）调节PTP活性活性 降低线粒体膜通透性，降低线粒体膜通透性，阻止阻止Cyt-C释放，可与释放，可与Apaf-1直接结合而阻止直接结合而阻止Caspase-9的激活；的激活；（2）与凋亡促进蛋白）与凋亡促进蛋白Bax形成异二聚体，抑制形成异二聚体，抑制Bax的促凋亡作用；的促凋亡作用；（3）减少内质网）减少内质网Ca2+释放，限制核内释放，限制核内 Ca2+持持续续；（4
31、）抑制）抑制Caspase的活化。的活化。Apoptosis and Disease46（二）（二）野生型野生型P53基因（基因（“分子警察分子警察”）野生型P53基因：表达产物P53蛋白是DNA结合蛋白，G1期负责 监测DNA损伤并启动修复机制，维持细胞基因 的完整性。若不能修复，则促进细胞凋亡而减 少带有缺损或突变基因的继续存活，被誉为 “基因警卫”。突变型p53基因：编码的p53蛋白对细胞凋亡有抑制作用。Apoptosis and DiseaseTHE 2002 NOBEL PRIZE WINNERDNase激活、Caspases激活生理性或病理性，特异性Caspase 如何杀死细胞？线
32、粒体膜通透性转换（permeability transition pore,PTP）：3.细胞凋亡是一个程序化过程，可以通过不同的手段在不同的阶段进行干预而治疗疾病AIF（细胞凋亡诱导因子）可快速激活核酸内切酶，并增强Caspase3活性；血管平滑肌细胞增殖、凋亡（为存在：造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、癌细胞等。损伤膜结构脂质过氧化反应；为跨膜蛋白，胞外C端是配体结合区，胞浆N端含死亡结构域（death domain,DD）。巨噬细胞分泌TNF，与TNF受体（死亡受体）结合，启动凋亡，或产生氧自由基06%，增殖占优势）。与CD4淋巴细胞表面的受体结合，触发凋亡、CytC、Apaf 凋亡。专职吞
33、噬细胞（如单核巨噬细胞）或邻近固有的组织细胞（如上皮细胞、内皮细胞、肿瘤细胞）或自然脱落离开生物体，不伴有局部炎症反应。单核C粘附、移行内膜下 内皮下胶原暴露THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER47DNADNA严重受损后严重受损后，P53P53大量表达大量表达，诱导细胞凋亡诱导细胞凋亡Bax、Fas、Apaf-1、DR5、Apoptosis and Disease49（三）（三）C-myc和和Bcl-X 双向调控凋亡，取决于刺激种类和生长环境；双向调控凋亡，取决于刺激种类和生长环境；C-myc基因表达，若无足够的生长因子刺激基因表达，若无足够的生长因子刺激 细胞凋亡；细胞凋亡
34、；Bcl-X基因可翻译出基因可翻译出2种蛋白种蛋白 Bcl-XL（抑制凋亡）；（抑制凋亡）；而而Bcl-Xs（促凋亡）。（促凋亡）。四、细胞凋亡的执行四、细胞凋亡的执行n特点：特点：cysteine-containing aspartate-specific protease（含（含半胱氨酸半胱氨酸的的天门冬氨酸天门冬氨酸特异水解酶）特异水解酶）apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控和凋亡有关的两个酶和凋亡有关的两个酶作用：切割染色质作用：切割染色质DNADNase特点：特点：Ca2+/Mg2+增强活性，增强活性，Zn2+抑制其活性抑制其活性Caspases作用：灭活
35、凋亡抑制物作用：灭活凋亡抑制物水解蛋白质结构，形成凋亡小体水解蛋白质结构，形成凋亡小体水解凋亡相关活性蛋白水解凋亡相关活性蛋白Caspases家族简介 1993年Yuan从哺乳类细胞中发现第1个Ced-3同源分子，叫白细胞介素-1转换酶（Interleukin-1 Converting Enzyme，ICE），Pro-ICE含404个氨基酸，分子量45KD。在一定形式下可自身催化产生20KD和10KD二个片段，聚合形成（p20）2(p10)2杂四聚体，为活化的ICE。到1998年底为止共发现有14个Ced-3同源分子，分别定名为Caspase1-14。n使抑制凋亡因子失活，使抑制凋亡因子失活，
36、如如CAD/ICADn破坏细胞结构，如破坏细胞结构，如Laminan将调节区与催化区分将调节区与催化区分离，使蛋白失活，如离，使蛋白失活，如GelsolinCaspase 如何杀死细胞？五、凋亡细胞的清除五、凋亡细胞的清除吞噬细胞对凋亡细胞的识别与吞噬吞噬细胞凝集素（吞噬细胞凝集素（lectinlectin）血小板反应蛋白血小板反应蛋白磷脂酰丝氨酸受体磷脂酰丝氨酸受体apoptosisapoptosis 细胞凋亡与疾病的关系细胞凋亡与疾病的关系 该该“死死”的细胞不死，不该的细胞不死，不该“死死”的细胞却死了，也就是说的细胞却死了，也就是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
37、疾病的发生。都可以导致疾病的发生。n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，n细胞凋亡过度：细胞凋亡过度：心肌缺血，心力衰竭，神经元心肌缺血，心力衰竭，神经元 退行性疾病，病毒感染退行性疾病，病毒感染n不足与过度并存：不足与过度并存：动脉粥样硬化动脉粥样硬化凋亡与疾病凋亡与疾病Apoptosis and Disease56 一、肿瘤一、肿瘤 增殖过度而分化不足、凋亡受抑增殖过度而分化不足、凋亡受抑发生肿瘤。发生肿瘤。突变型突变型P53、野生型、野生型P53缺失使肿瘤发生率缺失使肿瘤发生率（在（在肺癌中，发生率上升肺癌中，发生率上升5080%）；）；bcl-2基因的高表达
38、与肿瘤的恶化程度与预后密切基因的高表达与肿瘤的恶化程度与预后密切相关（相关（前列腺癌、结肠癌等前列腺癌、结肠癌等）；）；肿瘤细胞肿瘤细胞Fas低表达，降低肿瘤细胞凋亡；低表达，降低肿瘤细胞凋亡；肿瘤细胞分泌肿瘤细胞分泌FasL淋巴细胞凋亡淋巴细胞凋亡肿瘤细肿瘤细胞逃脱免疫攻击。胞逃脱免疫攻击。Apoptosis and Disease巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞一般过程：因补体反应或烈性病毒感染破坏了质膜，或者能量依赖性离子泵被破坏产生的钠钾等离子沿着各自的浓度梯度进入细胞，从而导致细胞吸水膨胀，最终破膜而死。临床上采用钙拮抗剂（尼莫地平）治疗，较弱刺激，非随机、散在发生而Bcl-Xs（促凋亡）。
39、偶联性：死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程 线粒体损伤启动的细胞凋亡。氧自由、神经元内钙增多、淀粉样蛋白增多发育中清除针对自身抗原的免疫细胞。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。阿尔茨海默病(Alzheimers disease,早老性痴呆)1993年Yuan从哺乳类细胞中发现第1个Ced-3同源分子，叫白细胞介素-1转换酶（Interleukin-1 Converting Enzyme，ICE），Pro-ICE含404个氨基酸，分子量45KD。（1）凋亡启动酶：Caspase 2、8、9、10cAMP、Ca2+、神经酰胺表达产物P53蛋白是DNA结合蛋白，G1期负责-
40、至今 细胞凋亡进入分子阶段的研究，在此间发现细胞凋亡的相关的调控基因；一、细胞凋亡相关因素Fas受体上调；Caspase9 细胞毒因子诱导的凋亡；57 二、自身免疫性疾病二、自身免疫性疾病 发育中发育中清除清除针对自身抗原的免疫细胞。针对自身抗原的免疫细胞。细胞凋亡在细胞凋亡在T细胞细胞发育中的作用：发育中的作用：胸腺细胞胸腺细胞正选择正选择：同：同MHC多肽复合体多肽复合体异己抗原异己抗原起反应起反应 的的T细胞保留和存活；细胞保留和存活；胸腺细胞胸腺细胞负选择负选择：同：同MHC多肽多肽-自身抗原复合体自身抗原复合体起反应起反应的的T细胞通过凋亡而去除（可预防自身免疫病）。细胞通过凋亡而去
41、除（可预防自身免疫病）。自身抗体自身抗体致敏致敏T T淋巴细胞淋巴细胞含自身抗原细胞含自身抗原细胞自身组织损伤自身组织损伤 临床症状临床症状Apoptosis and Disease58多发性硬化症胰岛素依赖性糖尿病系统性红斑狼疮慢性甲状腺炎细胞免疫应答过程中，靶细胞死亡的重要方式细胞免疫应答过程中，靶细胞死亡的重要方式是是Fas-FasL途径的凋亡途径的凋亡机制：淋巴细胞机制：淋巴细胞Fas抗原和抗原和FasL表达减弱或缺表达减弱或缺陷，阻碍胸腺细胞负选择；陷，阻碍胸腺细胞负选择；Bcl-2过表达过表达糖皮质激素可诱导异常存活的自身免疫性糖皮质激素可诱导异常存活的自身免疫性T T细胞凋亡细胞
42、凋亡Apoptosis and Disease59 三、心血管疾病三、心血管疾病 1.心脏传导障碍与心律失常心脏传导障碍与心律失常 （1 1）发育中发育中P细胞凋亡细胞凋亡，残存，残存P细胞能产生自主心细胞能产生自主心律律（某些心律失常患者随着年龄增长，心律失常可自行消（某些心律失常患者随着年龄增长，心律失常可自行消退，与延迟凋亡有关）退，与延迟凋亡有关）；（2）发育中发育中P细胞细胞过度凋亡过度凋亡 不稳定电活动，不稳定电活动，心源性猝死。心源性猝死。新生儿窦房结新生儿窦房结大量大量P P细胞和细胞和 少量胶原少量胶原 成人窦房结成人窦房结少量少量P P细胞、过渡细胞细胞、过渡细胞 和大量胶
43、原和大量胶原P P细胞凋亡细胞凋亡Apoptosis and Disease60 2.心力衰竭心力衰竭 内毒素、过度负荷、缺血缺氧等内毒素、过度负荷、缺血缺氧等 心肌细胞、心肌细胞、心肌成纤维细胞高表达心肌成纤维细胞高表达TNF-心肌细胞心肌细胞 凋亡凋亡 心功能心功能，心力衰竭。，心力衰竭。3.心肌缺血心肌缺血-再灌注损伤再灌注损伤 缺血、氧自由基、缺血、氧自由基、Ca2+超载等均为凋亡诱因超载等均为凋亡诱因 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；轻度缺血以细胞凋亡为主，重度以坏死为主；轻度缺血以细胞凋亡为主，重度以坏死为主；缺血缺血-再灌注的一定时间内，发
44、生的凋亡比单再灌注的一定时间内，发生的凋亡比单纯缺血更严重；纯缺血更严重；细胞凋亡有可能通过干预加以挽救细胞凋亡有可能通过干预加以挽救。Apoptosis and Disease61 缺血性心脏病缺血性心脏病 (ischemic heart disease)、心力衰竭心力衰竭(heart failure)、心律失常心律失常(arrhythmia)、心肌病心肌病(cardiomyopathy)、动脉粥样硬化（动脉粥样硬化（artherosclerosis）、）、高血压（高血压（hypertension）等心血管疾病）等心血管疾病 其发生均与凋亡密切相关其发生均与凋亡密切相关。Apoptosis
45、and Disease62 四、神经元退行性疾病四、神经元退行性疾病 阿尔茨海默病阿尔茨海默病 (Alzheimers disease,早老性痴呆早老性痴呆)帕金森病、帕金森病、肌萎缩性侧索硬化症、肌萎缩性侧索硬化症、脊肌肉萎缩、脊肌肉萎缩、小脑退行性病、小脑退行性病、遗传性视网膜退行性变遗传性视网膜退行性变 凋亡凋亡在在神经元退行性疾病神经元退行性疾病发生机制中起重要发生机制中起重要作用。作用。Apoptosis and Disease63 四、神经元退行性疾病四、神经元退行性疾病 阿尔茨海默病阿尔茨海默病 (Alzheimers disease,早老性痴呆早老性痴呆)海马及基底神经核的胆碱
46、能神经元丧失达30-50大脑皮质神经元丧失、脑萎缩脑实质有大量淀粉样蛋白及神经原纤维缠结机制：机制：氧自由、神经元内钙增多、氧自由、神经元内钙增多、淀粉样蛋白增多淀粉样蛋白增多临床上采用临床上采用钙拮抗剂（尼莫地平）钙拮抗剂（尼莫地平）治疗，治疗，能延缓神经元的死亡，能延缓神经元的死亡，ADAD症状可得到改善。症状可得到改善。Apoptosis and Disease五、病毒感染HIV1.感染感染HIV的宿主细胞膜上表达一种的宿主细胞膜上表达一种gp120糖蛋白糖蛋白，与与CD4淋巴细胞表面的受体结合，触发凋亡淋巴细胞表面的受体结合，触发凋亡2.感染感染HIV的的CD4 细胞逐步融合成合胞体或
47、多核巨细胞，细胞逐步融合成合胞体或多核巨细胞，合胞体在形成过程中或形成后即可发生凋亡解体。合胞体在形成过程中或形成后即可发生凋亡解体。3.Fas基因表达上调，使基因表达上调，使CD4细胞对细胞对Fas介导的细胞凋亡敏介导的细胞凋亡敏感性增加，易发生凋亡感性增加，易发生凋亡4.T细胞激活细胞激活，与凋亡有共同的信号传递系统，缺乏足够的，与凋亡有共同的信号传递系统，缺乏足够的细胞生长因子时，引起凋亡细胞生长因子时，引起凋亡5.巨噬细胞分泌巨噬细胞分泌TNF，与，与TNF受体（死亡受体）结合，启动受体（死亡受体）结合，启动凋亡，或产生氧自由基凋亡，或产生氧自由基Apoptosis and Disea
48、se656.受感染的细胞产生tat蛋白，透过细胞膜，使CD4+细胞 内氧自由基生成增多，增强Fas抗原表达，细胞对凋亡 的易感性升高7.慢性感染期，受感染的CD4+淋巴细胞作为效应细胞，诱导未受感染的CD4+淋巴细胞凋亡8.HIV可诱导B细胞，CD8+淋巴细胞，巨噬细胞凋亡意义：意义：终止病毒复制和表达终止病毒复制和表达Apoptosis and Disease66 五五.细胞凋亡不足与过度并存性疾病细胞凋亡不足与过度并存性疾病 动脉粥样硬化动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）动脉内膜和内膜下脂质沉着，中层平滑肌细胞向内动脉内膜和内膜下脂质沉着，中层平滑肌细胞向内膜移行增殖，内
49、膜增厚形成粥样病灶或纤维脂质斑块。膜移行增殖，内膜增厚形成粥样病灶或纤维脂质斑块。AS发生中：血管内皮细胞凋亡发生中：血管内皮细胞凋亡（为（为34.0%远高于远高于对照组对照组8.0%）；）；血管平滑肌细胞增殖血管平滑肌细胞增殖、凋亡、凋亡（为（为29%远高于对照组远高于对照组0.06%，增殖占优势增殖占优势）。）。Apoptosis and Disease67 通过通过调控（抑制或促进）细胞凋亡调控（抑制或促进）细胞凋亡，防治疾病。，防治疾病。1 1、合理利用凋亡相关因素、合理利用凋亡相关因素 （1 1）诱导凋亡（射线、高温），治疗肿瘤。）诱导凋亡（射线、高温），治疗肿瘤。（2 2）抑制凋亡
50、（生长因子、激素），治疗退行性病变）抑制凋亡（生长因子、激素），治疗退行性病变 2 2、干预凋亡信号转导来调控凋亡，治疗疾病、干预凋亡信号转导来调控凋亡，治疗疾病 （1 1）阿霉素刺激肿瘤细胞表达）阿霉素刺激肿瘤细胞表达Fas/FasLFas/FasL使细胞相互使细胞相互交联，促进肿瘤细胞凋亡；交联，促进肿瘤细胞凋亡；（2 2）磷酸鞘氨醇（）磷酸鞘氨醇（SPPSPP）具有转递增殖信号拮抗凋亡）具有转递增殖信号拮抗凋亡作用，防止神经元凋亡。作用，防止神经元凋亡。Apoptosis and Disease68 3 3、调节凋亡相关基因来影响凋亡、调节凋亡相关基因来影响凋亡 导入野生型导入野生型P5
