细胞凋亡与疾病

第九章,细胞凋亡与疾病,APOPTOSIS AND DISEASE,本章重点,1. 掌握细胞凋亡的概念2. 掌握细胞凋亡的病理生理意义3. 了解细胞凋亡的主要变化、细胞凋亡 的调控4. 了解细胞凋亡的主要过程5. 掌握凋亡不足、过度或并存的疾病，理解凋亡在疾病防治中的意义。,第一节 概述,apoptosis,表彰他们在“细胞程序性死亡”这一领域中的开创性工作,细胞死亡的方式,细胞坏死细胞凋亡/细胞程序性死亡,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),由Kerr（1972年）最先提出 细胞凋亡的概念： 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 细胞凋亡的特点： 细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体； 凋亡小体内有结构完整的细胞器； 溶酶体活性不增加 内切酶活化，DNA片断化，凝胶电泳图谱呈梯状,（二）细胞凋亡(apoptosis),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),坏死与凋亡的形态学区别,CTL,肿瘤细胞,CTL正在诱导肿瘤细胞凋亡,Membrane blebbing,Morphological features of apoptosis,Chromatin Margination & Membrane blebbing,神经细胞凋亡核浓染和核碎裂,Formation of apoptotic body,FIGURE 3 SEM of a necrotic cell. Numerous lesions appear on the cell surface. (original magnification: x 5,000) FIGURE 4 SEM of an apoptotic cell. Surface blebbing is evident. (original magnification: x 5,000),坏死与凋亡细胞的扫描电镜,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,Normal functions of apoptosis 1,APOPTOSIS,INSECT,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,第二节 细胞凋亡的过程与调控,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,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(apoptosis body),凋亡细胞形态学改变, 细胞凋亡的生化改变,DNA片断化,caspase激活,灭活凋亡抑制物,水解活性蛋白,水解结构蛋白,使抑制凋亡因子失活，如CAD/ICAD破坏细胞结构，如Lamina将调节区与催化区分离，使蛋白失活，如Gelsolin,Caspase 如何杀死细胞？,三、细胞凋亡的调控,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HIVCD4+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,细胞凋亡信号的转导信号转导特点：多样性：不同种类细胞有不同的信号转导系统耦联性：死亡信号转导系统与细胞增殖、分化过程 中的信号转导系统在一些环节上交叉、偶联同一性：不同凋亡诱导因素可通过同一信号转导系 统引起细胞凋亡多途性：同一凋亡诱导因素可经过多条信号途径触 发细胞凋亡,胞内Ca2+信号系统cAMP/PKA信号系统Fas蛋白/ Fas配体信号系统神经酰胺信号系统二酰甘油/PKC信号系统酪氨酸蛋白激酶(PTK)信号系统,细胞凋亡信号的转导,腺苷酸环化酶钙调素 Ca2+ cAMP 谷氨酰胺转移酶 PKA 转录因子,神经酰胺 SPP AP-1 S期(抗凋),caspaseH1组蛋白,MAPK MAPKKRaf-1RasPTK,分化,PKC 二酰甘油,Tc-R,糖皮质激素,细胞凋亡信号转导：死亡受体通路,细胞凋亡异常,c-FLIP: cellular Fas-associated death domain-like IL-1 beta-converting enzyme inhibitory protein,细胞凋亡的线粒体途径,Apaf-1,Bcl-XL,活性氧NO缺血、缺氧Ca2+,PTP,apoptosis,凋亡的调控,凋亡的调控,凋亡相关基因,抑制凋亡基因：Bcl-2，EIB， IAP,促进凋亡基因：wtP53，Bax，ICE,双向调控基因：c-myc，Bcl-x,C-myc基因,C-myc基因：是一种瘤基因 是一种凋亡双向调控基因 即：c-myc基因上调+有生长因子支持细胞增殖 c-myc基因上调+无生长因子支持细胞凋亡,吞噬细胞与凋亡细胞的相互识别,细胞凋亡与疾病,细胞凋亡与疾病,凋亡减弱性疾病 凋亡增强性疾病1、癌症： 1、 AIDS(艾滋病) 淋巴瘤 2、神经退行性病变： p53突变所致癌症 巴金森氏病 依赖于激素引起的肿瘤 小脑退行性病 乳腺癌、前列腺癌 老年性痴呆症2、自身免疫性疾病： 3、再性障碍性贫血 系统性红斑狼疮 4、缺血性损伤： 免疫介导的肾小球肾炎 心肌梗死、脑卒中3、病毒感染： 再灌流损伤 疱疹病毒 5、部分肝脏疾病： 腺病毒 如酒精中毒 痘瘤病毒 6、休克,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,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(Alzheimers disease, AD) -淀粉样蛋白/钙超载/氧化应激/NGF神经元凋亡帕金森氏症(Parkinsons disease)多发性硬化症,病毒感染,AIDS,三、细胞凋亡不足与过度并存,动脉粥样硬化,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1-磷酸鞘氨醇(SPP)用于凋亡过度疾病(AIDS、老年性痴呆),三、调节凋亡相关基因,基因转移 wtP53P53基因突变肿瘤细胞基因封闭 反义寡核苷酸bcl-2表达,四、控制凋亡相关酶的活性,核酸内切酶和caspasesCa 2+载体/阻断剂核酸内切酶活性/Zn 2+caspases活性,五、防止线粒体跨膜电位的下降,环胞霉素 AN-methyl-Val-Cyclosporin,自学内容：细胞凋亡的发生机制,一、氧化损伤,氧自由基 DNA损伤P53基因 DNA损伤活化聚ADP核糖转移酶，引起 NAD耗竭，ATP 膜损伤：过氧羟基24碳四烯酸诱导,氧化应激, 激活Ca2+/Mg2+ 依赖的核酸内切酶，膜发泡 膜透性，Ca2+ 内流 活化NF-B和AP-1，加速凋亡相关基因表达,二、钙稳态失衡,TNF/抗CD3抗体-钙依赖性 细胞凋亡 激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶，降解DNA链 激活谷氨酰胺转移酶，酰基转移，共价键，骨 架蛋白分子间交联，凋亡小体形成 激活与凋亡有关的核转录因子 促使核小体间酶切位点暴露,三、线粒体损伤,超微结构基本