细胞衰老凋亡

1、细胞衰老凋亡在有机体里总有细胞在不断的衰老与死亡在有机体里总有细胞在不断的衰老与死亡,同时又有新增殖的细胞来代替他们同时又有新增殖的细胞来代替他们.在人肌体里在人肌体里仅红细胞仅红细胞,每分钟就要死亡数百万至数千万之每分钟就要死亡数百万至数千万之多多.肌体表面随时有无数细胞死亡与脱落肌体表面随时有无数细胞死亡与脱落.因此因此,细胞衰老是细胞生命活动的必然规律。细胞衰老是细胞生命活动的必然规律。未分化未分化分化分化衰老衰老死亡死亡 衰老是一种正常的生命现象衰老是一种正常的生命现象 生物体内的绝大多数细胞，都有经生物体内的绝大多数细胞，都有经过未分化、分化、衰老、死亡这几个阶过未分化、分化、衰老、

2、死亡这几个阶段。段。 细胞本身是没有衰老和死亡的，细胞体内的细胞本身是没有衰老和死亡的，细胞体内的细胞衰老原因不在于细胞本身，而是由于来自细胞衰老原因不在于细胞本身，而是由于来自多细胞有机体体外和体内的影响。多细胞有机体体外和体内的影响。 原生动物的某些细胞，鸡的心脏细胞，原生动物的某些细胞，鸡的心脏细胞，HelaHela细胞。细胞。细胞，至少是培养的细胞并不是不死的，而细胞，至少是培养的细胞并不是不死的，而是有一定的寿命的；它们的增殖能力并不是是有一定的寿命的；它们的增殖能力并不是无限的，而是有一定的界限。无限的，而是有一定的界限。 Hayflick的一些经典实验的一些经典实验 从胎儿肺取到

3、的成纤维细胞可在体外培养条件下传代从胎儿肺取到的成纤维细胞可在体外培养条件下传代50次。次。 而从成人肺取到的成纤维细胞只能传代而从成人肺取到的成纤维细胞只能传代20次，可见细胞次，可见细胞的增殖能力与供体的年龄有关。的增殖能力与供体的年龄有关。龟的寿命为龟的寿命为200200年，细胞可传代年，细胞可传代140140代；代；小鼠的寿命为小鼠的寿命为3 3年，细胞可以传代年，细胞可以传代1212代；代；正常人的胚胎成纤维细胞可传正常人的胚胎成纤维细胞可传40-6040-60代；代；成年人的成纤维细胞可传成年人的成纤维细胞可传10-3010-30代；代；早衰症是人体衰老中的一种病症 早老症病人细胞

4、培养只传代早老症病人细胞培养只传代2-4次次l 用巴氏体做标记用巴氏体做标记 老人和年轻人两种细胞老人和年轻人两种细胞-分别和混合两种培养分别和混合两种培养 证明细胞内部决定衰老证明细胞内部决定衰老 l 胞质体和完整细胞的融合实验胞质体和完整细胞的融合实验 证明是细胞核决定衰老证明是细胞核决定衰老 三、细胞在体内条件下的衰老 人体和动物的各种器官和组织都是由细胞组成的，人体和动物的各种器官和组织都是由细胞组成的，整体水平的老化是机体各部分组织细胞老化的总的反整体水平的老化是机体各部分组织细胞老化的总的反映。从五官的感觉功能的老年性退化，如人眼的视力映。从五官的感觉功能的老年性退化，如人眼的视力

5、调节能力随年龄而降低，到老年性疾病引起死亡率的调节能力随年龄而降低，到老年性疾病引起死亡率的提高，如肾、心、脑组织中血管的故障、骨质疏松、提高，如肾、心、脑组织中血管的故障、骨质疏松、肺功能和免疫功能的缺陷等等，都是以细胞发生的变肺功能和免疫功能的缺陷等等，都是以细胞发生的变化为基础的化为基础的。一名男子从 36 岁到 75 岁味觉丧失 64肾小球减少 44肾小球过滤率减少 31脊神经元减少 37神经传导速度减慢 10脑供血量减少 20肺活量减少 44问题是细胞本身的衰老还是体内环境的恶化？人们做了许多实验1 小鼠的表皮移植表皮移植7-8年，说明体内环境因素影响了细胞的寿命说明体内环境因素影响

6、了细胞的寿命2 骨髓移植说明骨髓干细胞的衰老至少是缓慢的说明骨髓干细胞的衰老至少是缓慢的 l四、衰老细胞结构的变化四、衰老细胞结构的变化 l（一）（一）衰老过程中细胞核的变化衰老过程中细胞核的变化l在衰老变化中细胞核结构的最明显变化是核膜内折。电镜检测在衰老变化中细胞核结构的最明显变化是核膜内折。电镜检测可见衰老细胞核形状不规则、内陷和断裂。在体内细胞中也观可见衰老细胞核形状不规则、内陷和断裂。在体内细胞中也观察到核膜的不同程度的内折，神经细胞尤为明显，这种内折随察到核膜的不同程度的内折，神经细胞尤为明显，这种内折随年龄增长而增加，最后可能导致核膜崩解。染色体固缩化是衰年龄增长而增加，最后可能

7、导致核膜崩解。染色体固缩化是衰老细胞核中另一个重要变化。在衰老细胞中，细胞核固缩，还老细胞核中另一个重要变化。在衰老细胞中，细胞核固缩，还常常出现核内容物，核质染色加深，核的细致结构逐渐消失，常常出现核内容物，核质染色加深，核的细致结构逐渐消失，核仁也发生明显的变化。核仁也发生明显的变化。 （二）（二）内质网的变化内质网的变化 在衰老细胞中，内质网排列变得无序，膜腔膨胀扩大甚至崩解，膜在衰老细胞中，内质网排列变得无序，膜腔膨胀扩大甚至崩解，膜面上核糖体数量减少。面上核糖体数量减少。 （三）（三）衰老过程中线粒体的变化衰老过程中线粒体的变化 多数研究工作表明，细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减

8、少，多数研究工作表明，细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少，而其体积则随着年龄的增长而增大。衰老的神经元，肝脏细胞和肌而其体积则随着年龄的增长而增大。衰老的神经元，肝脏细胞和肌细胞的线粒体数目减少，但体积增大。同时，线粒体的结构也发生细胞的线粒体数目减少，但体积增大。同时，线粒体的结构也发生变化，肿胀空泡化，内部嵴大大减少。线粒体崩解是细胞衰老变化变化，肿胀空泡化，内部嵴大大减少。线粒体崩解是细胞衰老变化的重要标志。的重要标志。 l线粒体变化主要是自由基损伤的结果，因为线粒体的呼吸链线粒体变化主要是自由基损伤的结果，因为线粒体的呼吸链是损伤性自由基的发源地。线粒体是损伤性自由基的发源地。线粒

9、体DNA成为自由基的主要攻成为自由基的主要攻击目标，使线粒体击目标，使线粒体DNA呈逐渐减少或使线粒体呈逐渐减少或使线粒体DNA的转录产的转录产物逐渐减少，直接影响与线粒体呼吸和能量转换过程有关的蛋物逐渐减少，直接影响与线粒体呼吸和能量转换过程有关的蛋白质的合成，造成白质的合成，造成ATP合成和细胞能量供应不足，引起细胞功合成和细胞能量供应不足，引起细胞功能紊乱，直到细胞死亡。能紊乱，直到细胞死亡。 （四）（四） 致密体的生成致密体的生成（五）（五）膜体系的变化膜体系的变化1细胞的间隙连接明显减少，组成间隙连接的膜内颗粒聚集体变细胞的间隙连接明显减少，组成间隙连接的膜内颗粒聚集体变小，这种变化

10、使细胞间代谢协作减少了。小，这种变化使细胞间代谢协作减少了。2细胞膜上的微绒毛数目增加，补偿了衰老时细胞间联系的衰退，细胞膜上的微绒毛数目增加，补偿了衰老时细胞间联系的衰退，以利于保持内环境的稳定。以利于保持内环境的稳定。 3. 膜脂相发生改变，不饱和脂肪酸含量增加，膜流动性下降。膜脂相发生改变，不饱和脂肪酸含量增加，膜流动性下降。 年轻的功能健全的细胞膜是典型的液晶相年轻的功能健全的细胞膜是典型的液晶相 衰老的或有缺陷的膜通常处于凝胶相或固相衰老的或有缺陷的膜通常处于凝胶相或固相 从而干扰了膜蛋白的正常结构与功能。从而干扰了膜蛋白的正常结构与功能。 膜的微粘度增加，从而影响膜表面受体的移动特

11、异膜的微粘度增加，从而影响膜表面受体的移动特异性生物化学信号的传导。性生物化学信号的传导。五、细胞衰老的分子机制最为关注的有染色体端粒复制和自由基的假说。最为关注的有染色体端粒复制和自由基的假说。（一）（一）自由基学说自由基学说 自由基理论最初是由自由基理论最初是由HarmanHarman于于19561956年提出来的，年提出来的，所谓自由基指那些带有奇数电子数的化学物质，所谓自由基指那些带有奇数电子数的化学物质，即它们都带有未配对的自由电子，这些自由电子即它们都带有未配对的自由电子，这些自由电子导致了这些物质的高反应活性。自由基在细胞内导致了这些物质的高反应活性。自由基在细胞内的产生是有多种

12、原因的，如生物氧化、辐射、受的产生是有多种原因的，如生物氧化、辐射、受污染物的侵害以及细胞内的酶促反应等过程中都污染物的侵害以及细胞内的酶促反应等过程中都会释放自由基。会释放自由基。 氧化质膜的不饱和脂肪酸，从而导致膜结构破坏，氧化质膜的不饱和脂肪酸，从而导致膜结构破坏，膜的运输功能紊乱以致丧失。膜的运输功能紊乱以致丧失。氧化蛋白质中的巯基而造成蛋白质的铰链、变氧化蛋白质中的巯基而造成蛋白质的铰链、变性使酶失活。性使酶失活。1 1 细胞内部自身隔离细胞内部自身隔离; ; 如线粒体如线粒体2 2 保护性的酶保护性的酶; ; 如超氧化物岐化酶如超氧化物岐化酶(SOD)(SOD)3 3 抗氧化分子抗

13、氧化分子 如维生素如维生素E E、维生素、维生素C C（三）（三）染色体端粒和衰老染色体端粒和衰老 端粒是由简单的富含端粒是由简单的富含T和和G的的DNA片段的重复序片段的重复序列组成。人类端粒结构为染色体末端重复上千次的列组成。人类端粒结构为染色体末端重复上千次的TTAGGG序列所组成。序列所组成。DNA聚合酶不能完成线性聚合酶不能完成线性染色体末端染色体末端DNA的复制，的复制， 由于由于RNA引物的原因，引物的原因，DNA聚合酶一定会留下染聚合酶一定会留下染色体末端的一段色体末端的一段DNA（一段端粒）使其不被复制。那（一段端粒）使其不被复制。那么真核细胞染色体末端的端粒就会随着细胞分裂

14、而缩短。么真核细胞染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短。这个缩短的端粒传给子细胞后，随着细胞的再次分裂进这个缩短的端粒传给子细胞后，随着细胞的再次分裂进一步缩短。一步缩短。染色体末端端粒随着每次细胞分裂逐渐缩短，直到不能分裂染色体末端端粒随着每次细胞分裂逐渐缩短，直到不能分裂走向衰老。人类种系细胞一生中维持分裂。不断增殖的原因走向衰老。人类种系细胞一生中维持分裂。不断增殖的原因是该细胞表达端粒酶。端粒酶以自身一段是该细胞表达端粒酶。端粒酶以自身一段RNA为模板，通过为模板，通过逆转录酶，转录出一段端粒片段并使之连接于染色体的端粒逆转录酶，转录出一段端粒片段并使之连接于染色体的端粒末端，使端粒

15、不缩短，维持完整，从而保持了细胞的永生化末端，使端粒不缩短，维持完整，从而保持了细胞的永生化生长。生长。在单细胞生物、多细胞生物的种系细胞中都显示出弱的端粒酶在单细胞生物、多细胞生物的种系细胞中都显示出弱的端粒酶活性。而在人类正常组织的体细胞均无端粒酶活性。值得注意活性。而在人类正常组织的体细胞均无端粒酶活性。值得注意的是，在绝大多数恶性肿瘤细胞中显示明显的端粒酶活性，这的是，在绝大多数恶性肿瘤细胞中显示明显的端粒酶活性，这可能是肿瘤细胞具有永生性生长的原因之一。可能是肿瘤细胞具有永生性生长的原因之一。端粒复制端粒复制.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC AA

16、CCCCAAC5335dGTP.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT.AACCCCAACCCC AACCCCAAC5335dGTP.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC AACCCCAAC53353RNA templateTelomeraseDNA polymeraseprimaseprimase.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC CCCCAAC53.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC CAACCCCAAC53.TTG

17、GGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC CCAACCC CAACCCCAAC53.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC AACCCCAACCC53一、细胞凋亡的概念及生物学意义一、细胞凋亡的概念及生物学意义 概念：是由一系列基因控制并受复杂信号调节的细胞自然概念：是由一系列基因控制并受复杂信号调节的细胞自然 死亡的现象。死亡的现象。 生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进 行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都行，自稳

18、平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都 起着非常关键的作用。起着非常关键的作用。二、细胞凋亡的特征二、细胞凋亡的特征q 细胞凋亡的形态学特征细胞凋亡的形态学特征q 细胞凋亡的生化特征细胞凋亡的生化特征细胞凋亡的形态学特征细胞凋亡的形态学特征 凋亡的起始：细胞器、染色质等开始变化凋亡的起始：细胞器、染色质等开始变化 凋亡小体的形成：质膜包裹染色质和细胞器凋亡小体的形成：质膜包裹染色质和细胞器 凋亡小体的消化：被吞噬细胞消化凋亡小体的消化：被吞噬细胞消化细胞凋亡和坏死的区别：细胞凋亡和坏死的区别：细胞凋亡的生物化学特征细胞凋亡的生物化学特征 细胞凋亡的主要特征是形成大小为 180200bp特征

19、性的DNA ladders 凋亡细胞组织转谷氨酰胺酶tTG（tissue Transglutaminase）积累并达到较高水平三、细胞凋亡的检测方法三、细胞凋亡的检测方法形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带TUNEL测定法，即DNA断裂的原位末端标记法彗星电泳法（comet assay）流式细胞分析 根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙啶使DNA 产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细 胞，同时又能观察细胞的周期状态。细胞色素细胞色素c诱导的凋亡细胞诱导的凋亡细胞DNA电泳图电泳图1细胞色素c诱导0 h2细胞色素c诱导1 h3细胞色素c诱导2

20、 h4细胞色素c诱导3 h5细胞色素c诱导4 h6阴性对照7Marker （ 自赵允、翟中和） 人在胚胎时期该凋亡的细胞不凋亡人在胚胎时期该凋亡的细胞不凋亡 ，则生出的小孩是什么模样？则生出的小孩是什么模样？四、细胞凋亡的生物学意义四、细胞凋亡的生物学意义有利于清除多余无用的细胞，有利于清除多余无用的细胞，有利于器官的正常发育。有利于器官的正常发育。 鱼鱼 蝾螈蝾螈 龟龟 鸡鸡 猪猪 牛牛 兔兔 人人胎儿的手的发育胎儿的手的发育胎儿的发育胎儿的发育l细胞凋亡不足：肿瘤，自身免疫病等细胞凋亡不足：肿瘤，自身免疫病等l细胞凋亡过度：再生障碍性贫血，神经元退细胞凋亡过度：再生障碍性贫血，神经元退行性疾病（帕金森综合症）等行性疾病（帕金森综合症）等l不足与过度并存：动脉粥样硬化等不足与过度并存：动脉粥样硬化等五、细胞凋亡与人体健康五、细胞凋亡与人体健康世界帕金森病日世界帕金森病日(月月)世界著名拳王阿里世界著名拳王阿里40多岁就患上多岁就患上了帕金森症，昔日雄风难在；了帕金森症，昔日雄风难在；帕金森症：帕金森症： 它的主要症状是它的主要症状是“手脚不听话手脚不听话”。 病人在写字、吃饭或做其他事情时，手会抖个病人在写字、吃饭或做其他事情时，手会抖个不停。不停。 病情严重的，患者四肢都会出现无法控制的颤病情严重的，患