第4次课 细胞凋亡与功能失调性疾病

1、细胞凋亡与功能失调性疾病1951年Glucksman,发现细胞在生物发育中在特定时空内会发生死亡，并提出程序化死亡（programmed cell death）的概念。1965年Kerr,对大鼠肝门静脉结扎，发生肝细胞缺血后出现萎缩现象；他将其命名为固缩性坏死（shrinkage necrosis）。细胞凋亡认识回顾 1972年Kerr，Eyllie和Currie等正式以细胞凋亡（apoptosis）命名这种特殊的细胞死亡形式；取义细胞死亡犹如秋天树叶的凋落。1976-1981，发现凋亡细胞梯样DNA电泳图谱。20世纪80年底末期，细胞凋亡称为生命科学领域中的热门话题。细胞凋亡认识回顾 细胞凋

2、亡的概念(apoptosis)：由内外源因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程。 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 Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambrid

3、ge, MA, USA b. 1947John E. SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, United Kingdom b. 1942 THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER布雷内慧眼识线虫 线虫的凋亡基因线虫细胞谱系细胞的死亡方式坏死凋亡正常细胞细胞坏死与凋亡的差异 坏死 凋亡 性质病理性、非特异性生理性或病理性，特异性 诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生 生化特点被动过程，无新蛋白质合成，不耗能主动过程，有新蛋白质合成，耗能 DNA电泳 形态变化弥散性降解，电泳

4、呈均一DNA片状细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀DNA片段化（180-200 bp），电泳呈“梯”状条带胞膜及细胞器相对完整,细胞皱缩，核固缩 炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应 凋亡小体无有 基因调控无有 Necrosis and apoptosis细胞凋亡4细胞和细胞器皱缩，胞质致密，核染色质边集5胞质分叶状突起，形成多个凋亡小体，与胞体分离6邻近巨噬细胞等包裹、吞噬凋亡小体 细胞坏死2细胞和细胞器肿胀、核染色质边集3细胞膜、细胞器膜和核膜破裂、崩解、自溶概 述Scanning electron micrographsof apoptotic bodies细胞凋

5、亡凋亡意义 确保正常发育生长：清除多余的细胞 维持内环境稳定： 清除受损、突变、衰老的细胞 积极防御功能：对病毒感染细胞阻止复制调亡失调与疾病： a、该“死”的细胞未死； b、不该“死”的细胞死了。凋亡细胞的生化改变 内源性核酸内切酶激活 切割染色质DNA，Ca2+/Mg2+(+) ，Zn2+ (-) DNA片段化内切酶在核小体切开DNA，形成180-200bp为倍数的片段，电泳呈“梯状”条带凋亡蛋白酶激活 Caspases：天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶 Caspases的活性中心富含半胱氨酸，对底物天冬氨酸部位有特异的水解作用 内源性核酸内切酶的作用H1核心颗粒连接区180-200 bp内源

6、性核酸内切酶Zn2+Ca2+ Mg2+电泳法检测凋亡DNA Ladder信号转导凋亡诱导因素受体cAMPCa2+神经酰胺（第二信使）胞内信号转导途径启动预定凋亡程序凋亡相关基因激活酶合成核酸内切酶激活Caspases激活DNA切割细胞解体凋亡基因激活执行凋亡清除细胞凋亡过程(一) 细胞凋亡信号 1、生理性凋亡信号：激素、生长因子直接作用: 糖皮质激素、甲状腺素、TNF激素、生长因子的间接作用: 促肾上腺皮质激素2、病理性凋亡信号：有害因素种类、强度、持续时间有关氧化应激的作用：羟自由基、活性氧死亡受体的激活：TNF受体基因超家族，膜蛋白+配体 凋亡线粒体结构和功能的变化：通透性转换孔 线粒体膜

7、电位（三）细胞凋亡的执行 1、内源性核酸内切酶激活, DNA片段化 切割染色质DNA，Ca2+/Mg2+(+) ，Zn2+ (-) 2、凋亡蛋白酶激活 Caspases3、其他酶类的激活(四)细胞凋亡的基因调控抑制凋亡基因：bcl-2促进凋亡基因： fas，P53双向调控基因： c-myc，bclxBcl-2抗凋亡机制 直接的抗氧化 抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质 抑制促凋亡的Bax，Bak细胞毒作用 抑制Caspases激活 维持细胞钙稳态2 P53-野生型诱导凋亡： 在G1期发挥检查点功能有缺陷DNA启动修复修复失败启动凋亡P53 = molecular policeman正常机体：细胞生长

8、与死亡的平衡 疾病：细胞凋亡相对不足 细胞凋亡过度 细胞凋亡不足与过度并存细胞凋亡与疾病已知的凋亡相关性疾病 凋 亡 相 对 不 足肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等 细胞凋亡不足 1肿瘤 Bcl-2表达P53突变或缺失发生发展转移增殖强；凋亡弱增殖不强；但凋亡减弱凋亡反应低下减弱治疗：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。2、细胞凋亡不足与病毒感染性疾病病毒及产物抗凋亡的机制：灭活P53： SV40的T抗原、腺病毒E1B蛋白高表达Bcl-2或Bcl-2样蛋白： EB病毒、E1B蛋白灭活ICE：痘病毒产生ICE的抑制物如CrmA3、细胞凋亡不足与自身免疫疾病正常情况

9、：免疫系统将针对自身抗原的免疫细胞以凋亡的方式有效清除，对自身成分不产生免疫应答自身免疫病：产生对自身抗原具有攻击性的抗体，造成组织器官的损伤。T cell产生针对自身成分的致敏T细胞或自身抗体SLE：过多凋亡淋巴细胞 凋亡小体（核小体） 抗核小体抗体 抗DNASystemic lupus erythematosus, SLE糖皮质激素治疗原理：诱导异常存活的自身免疫T细胞凋亡系统性红斑狼疮患者存在凋亡产物清除障碍，未被及时清除的凋亡小体释放出核小体，从而刺激机体产生相应的自身抗体，诱发自身免疫。 细 胞 凋 亡 过 度AIDS、神经退行性疾病、心肌缺血/再灌注损伤1 细胞凋亡过度与AIDS HIV引起AIDS：艾滋病，获得性免疫缺陷综合征 (acquired immunodeficiency syndrom)CD 4 +细胞被选择性破坏，引起免疫功能缺陷 2. 神经退行性疾病