第十五章细胞的衰老和死亡-final11

1、第十五章第十五章 细胞的衰老细胞的衰老及死亡及死亡细胞生物教研室细胞生物教研室 邹志鹏邹志鹏 第一节第一节 细胞的衰老细胞的衰老一、细胞衰老及其表现一、细胞衰老及其表现二、细胞衰老的形态学特征二、细胞衰老的形态学特征三、细胞衰老的生化及细胞学特征三、细胞衰老的生化及细胞学特征四、细胞衰老的机制四、细胞衰老的机制五、细胞衰老的意义五、细胞衰老的意义 第二节第二节 细胞的死亡细胞的死亡一、细胞死亡的概念和标志一、细胞死亡的概念和标志二、细胞死亡的形式二、细胞死亡的形式三、细胞死亡的特征三、细胞死亡的特征三、细胞凋亡的机制三、细胞凋亡的机制四、细胞凋亡的生物学意义四、细胞凋亡的生物学意义一、细胞衰老

2、一、细胞衰老(cell senescence)及其表现及其表现 海夫勒（海夫勒（hayflick）界限）界限 正常细胞的衰正常细胞的衰老不可避免老不可避免 细胞衰老：增殖能力逐渐减弱，对环境适细胞衰老：增殖能力逐渐减弱，对环境适应能力逐渐降低的应能力逐渐降低的不可逆改变不可逆改变。 生物体的衰老与细胞的衰老含义不同但却生物体的衰老与细胞的衰老含义不同但却相互联系相互联系 龟的寿命为200年，细胞可以传代140代； 成年人的成纤维细胞可传20-30代； 小鼠的寿命为3年，细胞可以传代12代；二、细胞衰老的形态学特征二、细胞衰老的形态学特征细胞膜细胞膜内陷，流动性降低内陷，流动性降低细胞质细胞质水

3、分减少，水分减少，致密体（脂褐素）积致密体（脂褐素）积聚，空泡增多聚，空泡增多细胞器细胞器线粒体和尼氏体减少线粒体和尼氏体减少包含物包含物糖原颗粒减少糖原颗粒减少细胞核细胞核核质比核质比变小变小核膜核膜内折内折染色质染色质浓缩浓缩 核酸核酸：复制与转录受阻，端粒：复制与转录受阻，端粒dnadna缩短。缩短。 蛋白质蛋白质：含成速率下降：含成速率下降 酶：酶分子的结构改变，酶活性减弱。酶：酶分子的结构改变，酶活性减弱。 脂类脂类：不饱和脂肪酸被氧化。：不饱和脂肪酸被氧化。 细胞增殖参数改变细胞增殖参数改变：细胞周期阻滞：细胞周期阻滞三、三、细胞衰老的生化及细胞学特征细胞衰老的生化及细胞学特征四、

4、细胞衰老的可能机制四、细胞衰老的可能机制五、细胞衰老的生物学意义五、细胞衰老的生物学意义 总体来说，细胞的衰老导致生物体的衰老总体来说，细胞的衰老导致生物体的衰老 然而并非所有的细胞衰老都是有害的然而并非所有的细胞衰老都是有害的 特例：黑素细胞的衰老是抗肿瘤的另一种特例：黑素细胞的衰老是抗肿瘤的另一种方式方式第二节第二节 细胞的死亡细胞的死亡 死亡是生命的普遍现象，细胞衰老的死亡是生命的普遍现象，细胞衰老的终末必将走向死亡。然而，正常的组终末必将走向死亡。然而，正常的组织中也发生细胞死亡，它是维持组织织中也发生细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的。机能和形态所必需的。一、细胞死亡的概念和标

5、志一、细胞死亡的概念和标志 细胞死亡：细胞生命现象细胞死亡：细胞生命现象不可逆不可逆的终止的终止 鉴别标志：活体染色鉴别标志：活体染色 台盼蓝台盼蓝 死细胞死细胞 蓝色蓝色二、细胞死亡的形式二、细胞死亡的形式 细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)：有秩序、：有秩序、受控制受控制并并按某种按某种预定程序预定程序发展的生理性的发展的生理性的自然死亡自然死亡过程过程。 细胞坏死细胞坏死(necrosis)：由：由外部外部的化学、物理的化学、物理或生物因素造成的细胞或生物因素造成的细胞崩溃裂解崩溃裂解。三、细胞凋亡的特征三、细胞凋亡的特征 （一）细胞凋亡的形态学特征（一）细胞凋亡的形态学特征凋亡的起

6、始凋亡的起始凋亡小体的形成凋亡小体的形成凋亡小体被吞噬凋亡小体被吞噬图（图（a）示细）示细胞凋亡的形态胞凋亡的形态变化过程；图变化过程；图（b）示透射）示透射电镜下正常细电镜下正常细胞与凋亡细胞胞与凋亡细胞的形态对比。的形态对比。凋亡的凋亡的起始起始凋亡小体凋亡小体的形成的形成凋亡小体凋亡小体被吞噬被吞噬正正常常细细胞胞凋凋亡亡细细胞胞胸腺细胞胸腺细胞正常正常凋亡凋亡凋亡的淋巴细胞凋亡的淋巴细胞吉姆萨染色吉姆萨染色1000凋亡凋亡和坏和坏死死的形的形态学态学差异差异内容物内容物释放释放炎症炎症坏死坏死凋亡凋亡崩解崩解凋亡小体凋亡小体吞噬吞噬细胞细胞吞噬作用吞噬作用凋亡与坏死的差异凋亡与坏死的差

7、异 最重要的差异最重要的差异： 坏死坏死时细胞时细胞结构不完整结构不完整，内容物释放内容物释放出来，出来，溶酶体活性增加溶酶体活性增加剧烈的炎症反应剧烈的炎症反应（二）凋亡的生化特征（二）凋亡的生化特征 最主要的生化特征：最主要的生化特征：dna 梯形带（梯形带（ladder）的形成的形成 dna ladder：基因组：基因组dna被内源性核酸酶被内源性核酸酶于核小体单位间切割，产生一系列于核小体单位间切割，产生一系列长短不长短不一的寡核苷酸片段一的寡核苷酸片段，其长度为，其长度为核小体长度核小体长度的整数倍的整数倍，凝胶电泳时呈现特征性的，凝胶电泳时呈现特征性的梯形梯形dna区带区带dna

8、ladder的产生内源性核酸酶内源性核酸酶内源性核酸酶于核小体内源性核酸酶于核小体单位间（虚线处）切割单位间（虚线处）切割基因组基因组dna,产生的一系产生的一系列寡核苷酸片段长度为列寡核苷酸片段长度为180-200bp的整数倍的整数倍凋亡细胞凋亡细胞dna ladder的检测的检测2kb1kb0.5kb0.2kbabc琼脂糖凝胶电泳图琼脂糖凝胶电泳图a泳道：正常细胞的染泳道：正常细胞的染色体色体dna；b泳道：凋泳道：凋亡细胞的染色体亡细胞的染色体dnac泳道：泳道：dna分子量分子量marker高分子量高分子量低分子量低分子量+_四、诱导凋亡的机制四、诱导凋亡的机制 物理性因子物理性因子：

9、射线（紫外线，：射线（紫外线， 射线等），射线等），温度刺激等。温度刺激等。 化学及生物因子化学及生物因子：包括活性氧基团和分子，：包括活性氧基团和分子，激素，肿瘤坏死因子激素，肿瘤坏死因子 （tnf ） 机制机制：上述因子作用于细胞，胞内促凋亡上述因子作用于细胞，胞内促凋亡因子在与促存活因子的斗争中胜出，激活因子在与促存活因子的斗争中胜出，激活了效应了效应caspase，导致大量蛋白的降解及，导致大量蛋白的降解及后续反应。后续反应。五、凋亡的生物学意义五、凋亡的生物学意义 细胞凋亡对于多细胞生物个体发育，自稳细胞凋亡对于多细胞生物个体发育，自稳平衡以及抵御外界干扰方面都起着非常关平衡以及抵御

10、外界干扰方面都起着非常关键的作用，例如：键的作用，例如：蝌蚪尾的消失蝌蚪尾的消失，骨髓和肠的细胞凋亡，骨髓和肠的细胞凋亡小鼠趾间的发育小鼠趾间的发育细胞凋亡与癌症细胞凋亡与癌症 癌症实际上是癌细胞增殖过度而凋亡不足癌症实际上是癌细胞增殖过度而凋亡不足的疾病的疾病 临床上用的临床上用的化疗和放疗的实质是诱导癌细化疗和放疗的实质是诱导癌细胞凋亡胞凋亡本章小结本章小结 细胞衰老是细胞衰老是细胞增殖能力细胞增殖能力和和适应环境能力适应环境能力减弱的减弱的不可逆不可逆现象。现象。 衰老的细胞膜皱缩；胞内水分减少，细胞衰老的细胞膜皱缩；胞内水分减少，细胞器减少，脂褐素增多；核质比减小，染色器减少，脂褐素增

11、多；核质比减小，染色体固缩。体固缩。 衰老的细胞内大分子物质功能降低衰老的细胞内大分子物质功能降低 衰老的终末细胞必然死亡，但细胞死亡可衰老的终末细胞必然死亡，但细胞死亡可能是机体正常发育所必需的能是机体正常发育所必需的 凋亡和坏死的定义及主要区别。凋亡和坏死的定义及主要区别。 凋亡的主要形态和生化特征。凋亡的主要形态和生化特征。 凋亡的机制：各种因素激活了效应凋亡的机制：各种因素激活了效应caspase酶，引起一系列后续反应。酶，引起一系列后续反应。第十四章第十四章 干细胞干细胞(stem cell) 第一节第一节 干细胞的生物学特征干细胞的生物学特征 第二节第二节 各种类型的干细胞各种类型

12、的干细胞 第三节第三节 干细胞的临床应用前景干细胞的临床应用前景第一节第一节 干细胞的定义及生物学特征干细胞的定义及生物学特征 定义定义：可：可自我更新自我更新并可分化成并可分化成一种以上一种以上类型类型细胞的细胞的多潜能多潜能细胞细胞 形态特征：较小的圆或椭圆细胞；核质比较形态特征：较小的圆或椭圆细胞；核质比较大大 生化特征：生化特征：端粒酶活性，各种分化抗原端粒酶活性，各种分化抗原 分裂增殖特征：分裂增殖特征：对称分裂对称分裂和和不对称分裂不对称分裂；干干细胞巢细胞巢；缓慢增殖；缓慢增殖/过渡扩增细胞过渡扩增细胞；干细胞转；干细胞转分化分化第二节第二节 干细胞的分类干细胞的分类 按发育阶段

13、分类按发育阶段分类： 胚胎干细胞胚胎干细胞 成体干细胞：成体干细胞：造血干细胞造血干细胞、间充质干细胞、间充质干细胞、神经干细胞、表皮干细胞等神经干细胞、表皮干细胞等 按分化潜能分类按分化潜能分类： 全能干细胞全能干细胞、多能干细胞和专能干细胞、多能干细胞和专能干细胞干细胞的分类干细胞的分类造血干细胞的分化造血干细胞的分化淋巴干细胞淋巴干细胞骨髓干细胞骨髓干细胞干细胞总结干细胞总结(flash)第三节第三节 干细胞的临床应用前景干细胞的临床应用前景 胚胎干细胞胚胎干细胞 组织工程组织工程 成体干细胞成体干细胞 白血病的干细胞治疗白血病的干细胞治疗 型糖尿病的干细胞治疗型糖尿病的干细胞治疗 帕金

14、森综合征的干细胞治疗帕金森综合征的干细胞治疗干细胞总结干细胞总结 定义：可可自我更新自我更新并可并可分化成一种以上细分化成一种以上细胞胞类型的类型的多潜能多潜能细胞细胞。 形态特征：细胞小，核质比大形态特征：细胞小，核质比大 增殖特征：对称和不对称分裂并存；干细增殖特征：对称和不对称分裂并存；干细胞巢；缓慢增殖胞巢；缓慢增殖/过渡扩充细胞；转分化过渡扩充细胞；转分化 分类：可按分类：可按发育阶段发育阶段和和分化潜能分化潜能分类。分类。 临床应用：缺什么干细胞负责补什么。临床应用：缺什么干细胞负责补什么。造血干细胞的巢造血干细胞的巢凋亡的起始凋亡的起始 整体：细胞收缩，脱绒毛，解黏附，整体：细胞

15、收缩，脱绒毛，解黏附，离群离群 细胞膜：内陷细胞膜：内陷 细胞质：浓缩细胞质：浓缩 细胞核：缩小，核仁消失，细胞核：缩小，核仁消失，染色体浓集染色体浓集于于细胞核内表面细胞核内表面凋亡小体形成凋亡小体形成 染色体断裂染色体断裂 核膜和细胞膜内陷核膜和细胞膜内陷 包裹成泡样结构包裹成泡样结构凋亡小体被吞噬凋亡小体被吞噬蝌蚪尾部的消失发育成熟后尾部成为不再需要的结构，故构成尾部的细胞全部凋亡帕金森病的干细胞治疗组织工程示意图组织工程示意图取异体胚胎干细胞或病取异体胚胎干细胞或病人自身的成体干细胞人自身的成体干细胞体外纯化体外纯化定向诱导分化定向诱导分化大量扩增大量扩增体外重建组织或器官体外重建组织或器官移植回病人体内移植回病人体内不对称分裂示意图不对称分裂示意图不对称分裂不对称分裂的特点是