细胞凋亡与疾病

1、会计学1细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病(apoptosis)：由内外源因素触发细胞内由内外源因素触发细胞内预存的死亡程序预存的死亡程序而导致的而导致的细胞死亡过程。细胞死亡过程。 程序性细胞死亡程序性细胞死亡 programmed cell death，PCD Sydney Brenner 1/3 of the prize United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley, CA, USA b. 1927(in Union of South Africa)H. Robert Horvit 1/3 of the prize USA M

2、assachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USA b. 1947John E. SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, United Kingdom b. 1942THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER布雷内慧眼识线虫布雷内慧眼识线虫 凋亡基因凋亡基因线虫细胞谱系线虫细胞谱系坏死坏死凋亡凋亡正常细胞正常细胞 坏死坏死 凋亡凋亡 性质性质病理性、非特异性病理性、非特异性生理性或病理性，特异性生理性或病理性，特异

3、性 诱导因素诱导因素强烈刺激，随机发生强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生较弱刺激，非随机发生 生化特点生化特点被动过程，无新蛋白质合成，被动过程，无新蛋白质合成，不耗能不耗能主动过程，有新蛋白质合成，主动过程，有新蛋白质合成，耗能耗能 DNADNA电泳电泳 形态变化形态变化弥散性降解，电泳呈均一弥散性降解，电泳呈均一DNADNA片状片状细胞结构全面溶解、破坏、细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀细胞肿胀DNADNA片段化（片段化（180-200 bp180-200 bp），），电泳呈电泳呈“梯梯”状条带状条带胞膜及细胞器相对完整胞膜及细胞器相对完整, ,细胞皱缩，核固缩细胞皱缩，核固缩 炎症反

4、应炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症溶酶体相对完整，局部无炎症反应反应 凋亡小体凋亡小体无无有有 基因调控基因调控无无有有淋巴细胞凋亡各期形态学变化概概 述述Morphological features of Morphological features of apoptosisapoptosisMembrane blebbingScanning electron micrographsof apoptotic bodiesH1核心颗粒核心颗粒连接区连接区180-200 bp内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶2+2+ 2+核小体核小体每个核小体中包

5、含每个核小体中包含180-200bp左右左右DNA片段片段染色质中的染色质中的DNA双螺旋链双螺旋链,等距离缠绕组蛋白形成核心颗粒，各颗粒之间为为带有等距离缠绕组蛋白形成核心颗粒，各颗粒之间为为带有H1组蛋白组蛋白连接区连接区DNA，这种组成染色质的重复结构单位就是，这种组成染色质的重复结构单位就是核小体核小体。 电泳法检测凋亡电泳法检测凋亡DNA Ladder+necrosisapoptosisDNA电泳Caspases分类分类Caspases 8，9，10能能激活效应子激活效应子- 启动型启动型Caspases 3，6，7能分解细胞蛋白能分解细胞蛋白- - 效应型效应型效应型效应型启动型启

6、动型 Caspase 家族家族 A凋亡诱导因素凋亡诱导因素受体或直接作用受体或直接作用死亡信号死亡信号凋亡相关基因激活凋亡相关基因激活DNaseDNase激活激活CaspasesCaspases激活激活巨噬巨噬细胞细胞吞噬吞噬分解分解凋亡凋亡细胞细胞 或或继发性坏死继发性坏死诱导期诱导期执行期执行期消亡期消亡期细胞凋亡的分期细胞凋亡的分期信号转导信号转导凋亡诱凋亡诱导因素导因素受体受体cAMPCa2+神经酰胺神经酰胺（第二信使）（第二信使）胞内信胞内信号转导号转导途径途径启动预定启动预定凋亡程序凋亡程序凋亡相关凋亡相关基因激活酶基因激活酶合成合成核酸内切酶激活核酸内切酶激活CaspasesCa

7、spases激活激活DNADNA切割切割细胞解体细胞解体凋凋亡亡基因激活基因激活执行凋亡执行凋亡清除清除细胞凋亡过程细胞凋亡过程2 2、病理性凋亡信号：、病理性凋亡信号：有害因素种类、强度、持续时间有关有害因素种类、强度、持续时间有关n氧化应激的作用：氧化应激的作用：羟自由基、活性氧羟自由基、活性氧n死亡受体的激活：死亡受体的激活：TNFTNF受体基因超家族，膜蛋白受体基因超家族，膜蛋白+ +配体配体 凋亡凋亡n线粒体结构和功能的变化：线粒体结构和功能的变化：通透性转换孔通透性转换孔 线粒体膜电位线粒体膜电位n钙稳态失衡：钙稳态失衡：蛋白、磷脂、核酸内切酶蛋白、磷脂、核酸内切酶 激活子激活子(

8、二二) 细胞凋亡信号的转导细胞凋亡信号的转导1 1死亡受体通路死亡受体通路死亡受体死亡受体 TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等是一类通过等是一类通过与相应配体与相应配体结合，传递细胞结合，传递细胞凋亡凋亡信号信号的的细胞膜蛋白细胞膜蛋白。通路（通路（pathway） 由胞外由胞外TNF超家族的超家族的死死亡配体亡配体引发引发（TNF-a、FasL、TWEAK、TRAIL）TRAIL: TNF-related apoptosis inducing ligand 肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体 TWEAK : tumor necrosis factor-like

9、weak inducer of apoptosis 肿瘤坏死因子样弱凋亡因子肿瘤坏死因子样弱凋亡因子死亡受体介导的凋亡通路死亡受体介导的凋亡通路衔接蛋白衔接蛋白死亡效应域死亡效应域 DED死亡受体介导的通路死亡受体介导的通路CD95LCD95(Fas/APO-1)-ligand衔接蛋白衔接蛋白 死亡效应域死亡效应域 DED death effector domainc-FLIP: cellular Fas-associated death domain-like IL-1 beta-converting enzyme inhibitory proteinDeath receptor pathw

10、ayCAD: caspase激活的脱氧核糖核酸酶激活的脱氧核糖核酸酶+ 神经酰胺神经酰胺 24hPC12 cell大鼠肾上腺大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤嗜铬细胞瘤细胞细胞 死亡细胞的核碎片死亡细胞的核碎片神经细胞神经细胞 +NGF 去除去除 NGF诱导因素诱导因素凋亡启动因子释出凋亡启动因子释出（细胞色素（细胞色素C，Apaf，AIF）跨膜电位跨膜电位（ mm）PTP开放开放通透性通透性线粒体损伤线粒体损伤PTP-permeability transition pore 通透性转换孔通透性转换孔Apaf-apoptosis protease activating factor 凋亡蛋白酶激活因子凋亡蛋

11、白酶激活因子Cyt.C-cytochrome C 细胞色素细胞色素CAIF- apoptosis inducing factor 凋亡诱导因子凋亡诱导因子DNA 断裂断裂核酸内切酶核酸内切酶(激活激活)核酸内切酶核酸内切酶(无活性无活性)(+)Caspase inhibitor (-)AIF(+)蛋白质水解蛋白质水解APOPTOSISBcl-2(-)(-)(-)2+IschemiaHypoxiaROSMtmPTPApaf + Cyt.CCaspase-9 酶原酶原Caspase-9Caspase-3 酶原酶原Caspase-3(+)(+) 线粒体损伤介导的凋亡通路线粒体损伤介导的凋亡通路3.内

12、质网通路内质网通路(endoplasmic reticulumial pathway)内质网内质网应激感受蛋白应激感受蛋白第一个被确认的抑制凋亡基因第一个被确认的抑制凋亡基因v229aa构成（鼠构成（鼠236）v分布在线粒体内膜，细胞内膜表面等处分布在线粒体内膜，细胞内膜表面等处 Bcl-2B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤/白血病白血病-2基因基因(Bcelllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)P53 野生型诱导凋亡野生型诱导凋亡DNA损伤损伤P53CIP(-)G1SDNA修复修复apoptosisFasFasLBax Bcl-2vCIP-cyclin dependent kinase

13、interacting protien-1增殖增殖凋亡凋亡磷脂酰丝氨酸外翻磷脂酰丝氨酸外翻细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病已知的凋亡相关性疾病已知的凋亡相关性疾病肿瘤、自身免疫性疾病、肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等病毒感染等Bcl-2Bcl-2表达表达P53P53突变或缺失突变或缺失发生发生发展发展转移转移增殖强；凋亡弱增殖强；凋亡弱增殖不强；但凋亡减弱增殖不强；但凋亡减弱凋亡反应低下减弱凋亡反应低下减弱治疗：诱导分化，促使凋亡治疗：诱导分化，促使凋亡从发病学上，细胞凋亡实际是机体天然的抗癌机制之一。从发病学上，细胞凋亡实际是机体天然的抗癌机制之一。T cell产生针对自身成分的致敏产生针对自身

14、成分的致敏T T细胞或自身抗体细胞或自身抗体Systemic lupus erythematosus, SLE系统性红斑狼疮患者存在系统性红斑狼疮患者存在凋亡产物清除障碍凋亡产物清除障碍，未被及时清除的凋亡小体未被及时清除的凋亡小体释放出核小体释放出核小体，从而刺激机体产生相应的从而刺激机体产生相应的自身抗体自身抗体，诱发自身免疫。诱发自身免疫。 AIDS、神经退行性疾病、神经退行性疾病、心肌缺血心肌缺血/ /再灌注损伤再灌注损伤合胞体合胞体AICD效靶效应效靶效应HIVApoptosis bodySignal substance细胞水平细胞水平CD4+CD4+2Rgp120-Fas-RTNF

15、M OFRTat受体、分子水平受体、分子水平Host cellCD4+cell Fas凋亡指数凋亡指数( (凋亡细胞核数凋亡细胞核数 / / 每每100100个细胞核个细胞核) )心衰时心衰时: : 达达35.535.5 ( N: 0.20.4% )( N: 0.20.4% )本章目的要求1. 1. 掌握细胞凋亡的相关概念。掌握细胞凋亡的相关概念。2. 2. 掌握细胞凋亡的过程、生化改变、调控。掌握细胞凋亡的过程、生化改变、调控。3. 3. 熟悉细胞凋亡调控异常与疾病。熟悉细胞凋亡调控异常与疾病。概概 述述Morphological features of Morphological features of apoptosisapoptosisMembrane blebbingH1核心颗粒核心颗粒连接区连接区180-200 bp内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶2+2+ 2+(二二) 细胞凋亡信号的转导细胞凋亡信号的转导1 1死亡受体通路死亡受体通路死亡受体死亡受体 TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等是一类通过等是一类通过与相应配体与相应配体结合，传递细胞结合，传递细胞凋亡凋亡信号信号的的细胞膜蛋白细胞膜蛋白。通路（通路（pathway） 由胞外由胞外TNF超家族的超家族的死死亡配体亡配体引发引发（