细胞凋亡PPT课件.ppt

果蝇3天 家猫10 12 狗12 15 秀丽广杆线虫 Caenorhabditiselegans 这种长不过1毫米的小生物有几个和人类关系密切的亲戚 蛔虫和蛲虫就是其中最大名鼎鼎的两个 悉尼 布雷诺尔 1 线虫的生命周期很短 它从生到死的全过程只有3天半 这就使得不间断的观察并追踪每个细胞的演变成为可能 2 雌雄同体成虫成熟后含有959个体细胞和2000个生殖细胞 最常见 雄性成虫则只有1031个体细胞和1000个生殖细胞 较少见 3 再者个数量继续增长的时期 细胞最多时达到1090 雌雄同体 若是雄虫则为1179 然而 我们前面已经提到 完全成熟的成虫只有959个细胞 那么 多出的131个细胞又到哪里去了 第八章细胞增殖和凋亡异常与疾病Cellproliferation Apoptosis AndTheRelatedDiseases 第一节 细胞凋亡与疾病 APOPTOSISANDDISEASE apoptosis 一 细胞凋亡的概述 细胞凋亡 Apoptosis 早在1972年Kerr等已发现从细胞形态 超微结构和生化变化等方面来分析 细胞有二种死亡形式 细胞坏死 Necrosis 程序性细胞死亡 Programmedcelldeath THE2002NOBELPRIZEWINNER 2002年10月7日英国人悉尼 布雷诺尔 美国人罗伯特 霍维茨和英国人约翰 苏尔斯顿 因在细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖 THENOBELDIPlOMA SydneyBrennerreceivinghisNobelPrizefromHisMajestytheKingattheStockholmConcertHall Photo HansMehlin Nobele Museum 是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应早期表现为细胞膜破坏 线粒体肿胀溶酶体破裂 细胞内容物流出 引起炎症 一 细胞坏死 necrosis 概念 由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程 二 细胞凋亡 apoptosis 例如蝌蚪尾的消失脊椎动物的神经系统的发育发育过程中手和足的成形过程 细胞凋亡 科普诗 似秋叶的凋零 告别生命之辉煌 那难以计数的攻击 诱导 轻启着道道程序 逼细胞步步走向生命的末端 啊 活性氧处处肆虐 钙波涛惊石裂岸 线粒体把生命之光一点一点拧淡 危难中的细胞啊 你沉稳不乱 DNA片片切割 化云梯直通天堂 细胞体分团相聚 把生命的凝重浓集在小体上 分别了朝夕相处的伙伴 再见了快乐美好的时光 这一切的一切又融入临近的胞体 腾出的空间再写生命的篇章 细胞凋亡与细胞坏死的比较 一 细胞凋亡与细胞坏死的比较 二 坏死是一件细胞谋杀案的话 那凋亡就是一桩自杀案 生理性细胞凋亡的作用 确保正常发育 生长在器官 组织的形成 成熟中发挥作用 细胞团具备复杂结构的组织器官 多余细胞的清除 生理性细胞凋亡的作用 维持内环境的稳定清除受损 衰老和突变的细胞 针对自身抗原T细胞的清除 子宫内膜周期性剥脱 发挥积极的防御作用 病毒DNA 一 细胞凋亡的过程 cAMPCa2 神经酰胺 凋亡诱因 凋亡信号转导 凋亡基因激活 细胞凋亡 凋亡细胞清除 受体 死亡信号 DNase活化Caspases活化 DNA片断 凋亡小体形成 巨噬细胞吞噬 分解 二 凋亡时细胞的主要变化 1 细胞凋亡的形态学改变微绒毛消失脱水空泡化 blebbing 固缩 condensation 出芽 budding 染色质边集 margination 凋亡小体 apoptosisbody 凋亡细胞形态学改变 生化特徵 胞漿內Ca2濃度升高 細胞內活性氧增多 質膜通透性變大 DNA內切酶活性被激活升高 雙鏈DNA在核小體之間切斷形成 185bp為基數的有序片段 型谷氨酰胺轉移酶和需鈣蛋白酶 Calpain 活性升高 DNA的片段化蛋白质的降解 2 细胞凋亡的生化改变 典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳呈现梯状条带 DNA片断化 Ca2 Mg2 核酸内切酶激活 Zn2 caspase激活 灭活凋亡抑制物 水解活性蛋白 水解结构蛋白 凋亡小体形成 谷氨酰胺转移酶 二 细胞凋亡的调控 一 凋亡信号 细胞凋亡相关因素 诱导性因素 大量糖皮质激素 淋巴细胞凋亡射线 高温 强酸 强碱 乙醇 抗癌药物CTL分泌粒酶HIV CD4 细胞凋亡 抑制性因素 细胞因子 IL 2 NGF 激素 ACTH 睾丸酮 雌激素 金属阳离子 Zn2 药物 苯巴比妥 半胱氨酸酶抑制剂 病毒EB病毒 牛痘病毒 细胞凋亡相关因素 美国科学杂志 月球 列为20世纪十大科学错误之一 反应停 事件 Thalidomide 沙立度胺 反应停 2001年诺贝尔化学奖奖金的一半授予美国科学家威廉 诺尔斯与日本科学家野依良治 以表彰他们在 手性催化氢化反应 领域所作出的贡献 奖金另一半授予美国科学家巴里 夏普莱斯 以表彰他在 手性催化氧化反应 领域所取得的成就 威廉 诺尔斯 野依良治 巴里 夏普莱斯 二 细胞凋亡信号的转导 外源性途径内源性途径 1 死亡受体介导的凋亡通路 2 线粒体介导的凋亡通路 1 线粒体膜通透性转换 permeabilitytransition PT 2 活性氧的作用 3 细胞内Ca2 pH改变 线粒体内 外膜之间的通透性转换孔 permeabilitytransitionpore PTP 开放 正常 绝大多数关闭 三 线粒体损伤 超微结构基本正常 功能明显 线粒体内膜通透性 跨膜电位 m 能量合成明显 Ca2NOIschemiaHypoxiaReactiveoxygen Bcl 2线粒体PTP开放ApafCty C电子漏 Pro caspase 9Caspase 9 Pro caspase 3Caspase 3 AIF蛋白质水解 Cellapoptosis EndogenousnucleaseDNA断裂 线粒体 m PTP开放Apaf Cyt C AIF Caspase抑制剂 Caspase9活化 Caspase 3活化 蛋白质水解 核酸内切酶激活 DNA断裂 Bcl 2 Ca2 氧化损伤 钙稳态失衡 线粒体损伤 恶性网络假说 deleteriousnetworkhypothesis 细胞凋亡 m AIF Apaf PTPopen 三 细胞凋亡的执行 1 caspases 是一组对底物天冬氨酸部位有特异水解作用 其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶 cysteine containingaspartate spicificprotease 至少有13个成员 c 代表半胱氨酸蛋白酶aspase特异切割底物的天冬氨酸后肽键的能力 Ced 3 C elegansDeathGene ICE Interleukin 1 convertingenzyme Caspase1 鼠的白细胞介素 1 转换酶 同源性 Ced 3 ICE Ced 9 Bcl 2 Bcl 2isthemammalianhomologueofCED 9 whichisanegativeregulatorofCED 3 Bcl 2andrelatedfamilymembers suchasBcl xL inhibitcelldeathinducedbymanystimuli inhibitapoptosis Caspase特点 1 它是一种半胱氨酸蛋白酶 半胱氨酸残基是其催化活性所必需的 2 Caspase在催化水解底物时 总是在天冬氨酸 Asp 残基的C端裂解底物 即Asp x肽键断裂 3 Caspase酶原的活性很低 需要切除氨基端的一段序列才能被激活 4 活化的Caspase能够特异地水解一套蛋白底物 从而导致细胞凋亡 5 正常情况下 细胞内Caspase与其抑制剂总是共存的 以免Caspase酶原被意外激活 对正常细胞造成损伤 3 其他谷氨酰胺转移酶 酰基转移 共价键 骨架蛋白分子间交联 凋亡小体形成 凋亡相关基因 Bcl 2 Bcelllymphoma leukemia 2 主要分布于线粒体内膜 细胞膜内表面 核膜及部分内质网中 广泛存在于造血细胞 上皮细胞 淋巴细胞 神经细胞及多种瘤细胞 BCL 2家族成员 Bcl 2抑制细胞凋亡 抗氧化 促凋亡蛋白释放 细胞色素C AIF 促凋亡蛋白Bax Bak的细胞毒作用 凋亡蛋白酶 caspases 激活维持细胞钙稳态 凋亡相关基因 P53 野生型P53 wtP53 诱导凋亡 突变后抑制凋亡wtP53在G1期发挥卡点功能 有缺陷DNA CIP表达 启动修复 失败 启动凋亡CIP cyclindependentkinase interactingprotein 1P53 molecularpoliceman 凋亡相关基因 c myc bcl x 促进增殖c myc 转录调节因子 诱导凋亡Bcl XL 抑制凋亡Bcl xBcl Xs 促进凋亡 凋亡相关基因 GF 第四节细胞凋亡与疾病 一 细胞凋亡不足 肿瘤 抑制凋亡基因过度表达Bcl 2基因表达 前列腺癌 结肠癌 促凋亡基因突变或缺失wtP53基因突变 小细胞肺癌 非小细胞肺癌 自身免疫病 胸腺负选择机制失调 T细胞在胸腺发育过程中的正负选择正选择 与非已抗原 MHC抗原结合的TCR的单阳性细胞保留存活 进入外周T细胞库负选择 与自身抗原 MHC抗原结合的TCR的双阳性细胞通过细胞凋亡被清除负选择失调 多发性硬化症 胰岛素依赖性糖尿病 慢性甲状腺炎 细胞凋亡不足 二 细胞凋亡过度 心血管疾病心肌缺血 再灌注损伤 缺血早期 凋亡为主 梗死灶周边 凋亡为主 轻度缺血 凋亡为主 发生缺血 再灌注损伤较单纯缺血凋亡严重心力衰竭氧化应激 压力 容量负荷 神经 内分泌失调 TNF 缺血 缺氧 心肌细胞凋亡 机制 氧化应激 SOD可减轻 受体Fas上调 FasL反应 P53激活 卡点作用 神经元退行性疾病 阿尔茨海默氏病 Alzheimer sdisease AD 淀粉样蛋白 钙超载 氧化应激 NGF 神经元凋亡帕金森氏症 Parkinson sdisease 多发性硬化症 细胞凋亡过度 病毒感染 AIDS 细胞凋亡过度 三 细胞凋亡不足与过度并存 动脉粥样硬化 2 神经元退行性疾病 Alzheimerdisease Prakinsondisease Alzheimer sDiseaseSignsmayinclude Memoryloss especiallyaboutrecentevents Confusionabouttimeandplace Poorjudgement Troublelearningnewinformation Changesinbeingabletodosuchthingsasdrive handlemoney takemedicine cook dress andbathe 我国老年性痴呆的现状 一高三低 患病率高 589万 世界的1 4 就诊率低 诊断率低 治疗率低 Alzheimerdisease AD神经元丧失 海马及基底核的胆碱能神经元丧失达30 50 累及大脑皮层 AD机制 致病因素 如氧自由基 作用于神经元 Ca2 内流 激活有关基因 促使神经元内 淀粉样蛋白含量 从而导致凋亡 阿尔茨海默病 Alzheimerdisease AD 氧自由基 淀粉样蛋白沉积 神经元凋亡 Ca2 内流 3 病毒感染HIV引起AIDS CD4 细胞被选择性破坏 合胞体 AICD 效靶效应 慢性感染 HIV Apoptosisbody Signalsubstance 细胞水平 CD4 CD4 HIV引起CD4 细胞凋亡 HIV引起CD4 细胞凋亡 R gp120 Fas R TNF M ROS tat 受体 分子水平 Hostcell CD4 cell 4 细胞凋亡不足与过度并存 动脉粥样硬化内皮细胞凋亡过度平滑肌细胞凋亡不足 细胞凋亡不足与过度并存 内皮凋亡 平滑肌凋亡不足 增殖 凋亡 oxLDL activatedplt AgIIhypertension 内皮屏障 动脉粥样硬化 atherosclerosis AS 第五节细胞凋亡与疾病防治 一 合理利用凋亡因素 低剂量照射 急性T细胞性白血病TNF 白血病细胞株U937高温 43 肿瘤NGF 老年性痴呆撤除雄激素 前列腺癌 二 干预凋亡信号转导 阿霉素 Fas FasL表达 肿瘤细胞凋亡SPP用于凋亡过度疾病 AIDS