第9章细胞凋亡与疾病

1、细胞凋亡与疾病,井冈山大学医学院,黄 玉 珊,pathophyiology,pathophysiology,凋亡的生理学意义】 参与发育、生长（指间隙）。 维持内环境稳定。 参与防御反应,凋亡诱导因素,凋亡相关基因激活,DNase激活、Caspases激活,巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞,细胞凋亡大致过程,cAMP、Ca2+、神经酰胺,受体,死亡信号,2、凋亡基因激活,3、凋亡的执行,一、细胞凋亡的过程与调控,凋亡时细胞的主要变化,细胞固缩、染色质边集和发芽 细胞体积逐渐缩小，细胞固缩 核质高度浓缩融合成团，染色质边集分布在核膜的边缘 内质不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起,空泡化,凋亡小体

2、,1. 形态学改变,凋亡细胞与周围细胞脱接触（实体细胞） 细胞表面微绒毛消失，逐步脱离与周围细胞的接触,胞膜空泡化 胞浆脱水，胞膜迅速发生空泡化,凋亡小体 胞膜皱缩内陷，分割包裹胞浆，形成泡状小体即为 凋亡小体,内源性核酸内切酶激活,Ca2+/Mg2+增加核酸内切酶活性 Zn2+抑制核酸内切酶活性,DNA片段化,激活核酸内切酶 核小体连接区发生DNA降解 寡核小体片段（180200bp的倍数,2. 生化改变,caspase激活及其作用 灭活细胞凋亡的抑制物；促使细胞解体；水解凋亡相关活性蛋白,细胞坏死与凋亡的差异,1氧化损伤 氧自由基破坏了机体正常的氧化/还原动态平衡，造成生物大分 子的氧化损

3、伤，形成严重的氧化应激状态。 【机制】 DNA损伤激活p53基因 DNA损伤活化多聚ADP核糖合成酶，引起NAD消耗，ATP大量消耗、 攻击不饱和脂肪酸，生物膜脂质过氧化，直接引起细胞膜损 伤，其产物过氧羟基24碳四烯酸可诱发凋亡 激活核酸内切酶，产生膜的发泡现象 增加细胞膜通透性，钙内流增加 活化核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的表达,二、细胞凋亡的发生机制,2钙稳态失衡 各种凋亡刺激引起的细胞凋亡是钙依赖过程，凋亡发生时胞浆钙浓 度显著上升，并在随后发生的一系列凋亡改变中起关键性作用。 【机制,二、细胞凋亡的发生机制,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

4、，催化细胞内肽链间的酰基转移，在肽链间 形成共价键，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,激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录 Ca2+在ATP的配合下使DNA链舒展，暴露出核小体之间的连接区内 的酶切位点，有利于DNA内切酶切割DNA,3线粒体损伤 在细胞凋亡期间尽管线粒体仍能维持其超微结构的基本正常，但 其功能已发生显著改变（如线粒体内膜通透性增大，线粒体内膜 的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低等）。 【恶性网络学说,二、细胞凋亡的发生机制,m、膜通透性、线粒体肿胀,PTP开放,Caspase-9,ATP,凋亡诱导因子,快速激活DNase 增加capase-3的活

5、性,Pro-Caspase-3,Caspase-3,蛋白质水解,DNA断裂,三、细胞凋亡异常和疾病,表：与细胞凋亡异常相关的疾病,bcl-2基因过表达 85%滤泡状和20%弥漫性B细胞淋巴瘤 染色体t（14;18）易位 bcl-2基因受到Ig基因增强子控制 肿瘤发生 细胞凋亡速率 bcl-2基因高表达,存在,细胞凋亡不足 1. 肿瘤（Tumor,细胞凋亡异常,乳腺癌、肝癌、膀胱癌、肺癌、胶质瘤等也存在Bcl-2高水平表达,细胞凋亡不足 1. 肿瘤（Tumor,p53基因缺失或突变 调节P53的稳定性、细胞内定位或（和）活性发生异常 p53表达或功能存在缺陷 细胞凋亡速率 肿瘤发生 （50%以上

6、恶性肿瘤中存在P53异常,2自身免疫病（Autoimmune diseases） 针对自身抗原的免疫细胞未被及时清除，机体产生了针对自身抗 原的体液免疫和细胞免疫，导致器官组织损伤。 清除针对自身抗原的免疫细胞以凋亡为主,细胞凋亡过度（Apoptosis excess） 1.心肌缺血与缺血-再灌注损伤 特点 缺血早期以凋亡为主，晚期以细胞的坏死为主。 在梗死灶的中心以坏死为主，梗死灶周边以凋亡为主； 轻度缺血以凋亡为主，重度缺血以坏死为主； 单纯缺血缺血再灌注损伤 急性、危重的心肌缺血以坏死为主，慢性、轻度以凋亡为主 机制 氧化应激 FasR通路 p53基因的转录增加,2、神经退行性疾病 以特

7、定神经元进行性丧失为其病理特征的疾病 如阿尔茨海默氏病，帕金森氏病及多发性硬化症等 引起神经元凋亡的因素 -淀粉样蛋白、钙超载、氧化应激及神经生长因子分泌不足等 3、病毒感染 HIV感染引起的AIDS,淀粉样蛋白,细胞凋亡不足与过度并存,氧化型LDL 血小板激活 Ag 高血压 内皮细胞凋亡过度 平滑肌凋亡不足,动脉粥样硬化,细胞凋亡在疾病防治中的作用,合理利用凋亡相关因素 TNF-诱导肿瘤细胞凋亡，热疗治疗肿瘤，生长因子阻断剂治疗肿瘤； 干预凋亡信号转导 以1-磷酸鞘氨醇（SPP）拮抗凋亡作用治疗AIDS； 调节凋亡相关基因 导入野生型p53基因，反义Bcl-2 DNA； 调控凋亡相关的酶学机

8、制 调节Ca2+ 、Mg2+和Zn2+浓度； 防止线粒体跨膜电位的下降 免疫抑制剂环胞霉素A,内源性核酸内切酶的作用,H1,核心颗粒,连接区,180-200 bp,内源性核酸内切酶,Zn2,Ca2+ Mg2,鉴定细胞凋亡的常用方法,特性 推荐使用手段 说明,形态学 细胞表面改变 扫描电镜 微绒毛消失,芽状突起,可见凋亡小体 胞浆改变 相差显微镜 细胞皱缩,质膜变形,胞浆空泡 染色质凝聚 相差显微镜或光镜 适用于组织切片 核裂解 荧光显微镜 用结合DNA的染料标记,适用于培养细胞 流式细胞仪 定量测定DNA含量,细胞的大小和蛋白,适于 培养细胞 超微结构 透射电镜 完整的细胞器,胞浆空泡,核染色质凝聚裂解, 凋亡