病理生理学细胞凋亡异常与疾病

病理生理学细胞凋亡异常与疾病第1页/共45页裸鼠的结肠癌病理模型第2页/共45页溃疡型胃癌

癌细胞为什么会发生？第3页/共45页HIVAIDS第4页/共45页凋亡过程与调控凋亡异常与疾病概述细胞凋亡异常与疾病第5页/共45页一、概述细胞凋亡异常

坏死（Necrosis）凋亡（Apoptosis）第6页/共45页细胞坏死特征：线粒体膨胀，细胞骨架降解，溶酶体释放酶，细胞核内染色质沉淀靠近核膜边，蛋白质合成下降，由于膜破裂，出现炎症反应。一般过程：因补体反应或烈性病毒感染破坏质膜，或者能量依赖性离子泵被破坏，钠、钾等离子沿着各自的浓度梯度进出细胞，从而导致细胞吸水膨胀，最终破膜而死细胞凋亡异常第7页/共45页★由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程。（programmedcelldeath，PCD）细胞凋亡Apoptosis细胞凋亡异常第8页/共45页►凋亡细胞的主要变化细胞凋亡异常

形态学改变

生化改变第9页/共45页凋亡时细胞的形态学改变空泡化固缩出芽边集凋亡小体形态学特征细胞凋亡异常第10页/共45页细胞凋亡异常第11页/共45页■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

核酸内切酶核小体连接区降解，寡核小体片段（160～200bp的倍数）■钙超载Ca2+载体A23187B淋巴细胞内[Ca2+]↑诱导B细胞凋亡生化改变细胞凋亡异常■细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻（caspase激活、PKC活化、蛋白合成等）第12页/共45页★细胞凋亡与坏死的区别★————————————————————————————————————坏死凋亡1.性质2.诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.生化特点4.形态变化5.DNA电泳6.炎症反应7.凋亡小体8.基因调控被动过程，无新蛋白合成，不耗能主动过程，有新蛋白合成，耗能细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩弥散性降解，电泳呈均一DNA片状DNA片段化（180-200bp）电泳呈“梯”状条带溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应有病理性，非特异性生理性或病理性，特异性无有无———————————————————细胞凋亡异常第13页/共45页细胞凋亡异常第14页/共45页细胞凋亡的生理意义确保正常发育、生长维持内环境稳定发挥积极的防御功能细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。细胞凋亡异常第15页/共45页二、凋亡过程与调控凋亡信号转导：cAMP、Ca2+、神经酰胺凋亡基因激活凋亡的执行：DNase、Caspases凋亡细胞的清除细胞凋亡异常第16页/共45页凋亡过程+受体cAMPCa2+神经酰胺凋亡诱导因素死亡信号凋亡相关基因激活DNase激活Caspases激活巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞信号转导基因激活执行凋亡凋亡细胞的清除细胞凋亡异常第17页/共45页凋亡过程ⅠcAMPCa2+神经酰胺凋亡相关基因激活信号转导细胞膜细胞核凋亡诱导因素+Dnase激活Caspases激活细胞凋亡异常死亡信号第18页/共45页凋亡过程ⅡDNase激活Caspases激活凋亡细胞的清除凋亡执行细胞凋亡异常第19页/共45页Table：凋亡的影响因素诱导性因素（Inducers）抑制性因素（Inhibitors）理化因素射线、高温、强酸、细胞因子IL-2、NGF等强碱、应激、抗癌药激素ACTH、睾丸酮、雌激素激素和因子糖皮质激素、TNF其它Zn2+、苯巴比妥、半胱氨免疫性因素CTL分泌的粒酶酸蛋白酶抑制剂、EBV、病原体因素HIV、HCV牛痘、病毒、中性氨基酸

细胞凋亡异常第20页/共45页（一）凋亡信号1.生理性凋亡信号2.病理性凋亡信号病理性凋亡信号诱导凋亡的环节：

（1）氧化应激

（2）死亡受体的激活

TNF受体家族包括Fas、TNFR、DR3-5

（3）线粒体结构与功能的改变

膜电位↓

（4）Ca2+

参与Pr、磷脂、核酸分解酶的激活细胞凋亡异常第21页/共45页（二）凋亡信号的转导2.死亡受体通路1.重温Caspases依赖的通路3.线粒体途径第22页/共45页1.概念、分类、结构■概念Caspase属于半胱氨酸蛋白酶家族，14个成员(Caspase1-14)。细胞凋亡异常►细胞凋亡的信号传导（Caspases依赖的pathway）■Caspase信号通路分类

上游（Caspase-2,-8,-9.-10）下游（Caspase-3,-6,-7）（共同通路）▲

Caspase（Ced-3亚家族）死亡受体通路线粒体途径大小亚基结合（二聚体）

caspase活化（四聚体）■结构特点

Pro-caspase：NH2末端结构域、20KD亚基、10KD亚基剪切第23页/共45页ICE家族成员

A：3类caspase蓝色参与炎症反应，红色为执行者，绿色为启动者；

B：caspase-3的结构模型；C：caspase-3的活化过程

第24页/共45页2．死亡受体通路■死亡受体TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等是一类传递细胞凋亡信号的细胞膜蛋白。■通路（pathway）细胞凋亡异常FasLDDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3细胞凋亡生长因子、Fas抗体FasFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）；DISC:死亡诱导复合物。DEDFADDcaspase-10DISC第25页/共45页细胞凋亡异常DNA片段化第26页/共45页

3．线粒体途径

DNA修复功能丧失、片段化、内切酶激活第27页/共45页（三）凋亡的执行1.Caspases2.内源性核酸内切酶3.其它细胞凋亡异常第28页/共45页使抑制凋亡因子失活，如：CAD/ICAD破坏细胞结构，如核膜下Lamins板层结构分解细胞骨架蛋白瓦解核结构Caspase如何促进凋亡？细胞凋亡异常第29页/共45页第30页/共45页内源性核酸内切酶——

酶原形式，存在于细胞核内Ca2+/Mg2+依赖性受Zn2+抑制作用于核小体连接区，DNA断裂为核小体大小或其倍数的片段。细胞凋亡异常第31页/共45页其它组织型转谷氨酰胺酶——凋亡小体的形成Ca2+增多激活需钙蛋白酶——介导膜再塑等凋亡过程细胞凋亡异常第32页/共45页（四）细胞凋亡的基因调控

表：细胞凋亡的调控基因功能基因抑制凋亡基因Bcl-2、Bcl-XL、A1/Bfl-1、Bcl-w、Bcl-G和Mcl-1促凋亡基因P53、Bax、Bak、Bid、Bad、Bim、Bik、Bok、

Bcl-B、Bcl-Xs、Krk、Mtd、Nip3、Nix、Noxa双向调控基因c-myc、Belx【调控基因】细胞凋亡异常第33页/共45页Bcl-2■Bcl-2（Bcl-XL）能够抑制线粒体MPT开放，Cyt.c、AIF释放↓■

Bcl-2也能特异地结合细胞色素C■Bcl-2能够结合和灭活Apaf-1，阻断对caspase-9活化Caspase抑制剂1．Bcl-2基因家族细胞凋亡异常CARDMPT开放膜通透性↑、线粒体肿胀、△m↓Cyt.cATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cApaf-1活化Cyt.c+Pro-caspase-9apoptosomeAIFCaspase-9Pro-Caspase-3Caspase-3凋亡caspase-independentapoptosis第34页/共45页

野生型p53基因编码的p53蛋白是一种DNA结合蛋白，正常时在细胞周期的G1期发挥“检查点”的作用。

DNA有损伤，阻断在G1期进行修复，修复失败，p53启动凋亡。有“分子警察”的美誉。2．p53基因（抑癌基因）细胞凋亡异常第35页/共45页C-myc是癌基因，双向调节。激活介导细胞增殖基因诱导增殖；激活介导细胞凋亡基因诱导凋亡。3．其他细胞凋亡异常第36页/共45页（五）吞噬细胞对凋亡细胞的识别与吞噬1.吞噬细胞凝集素的作用

膜表面糖蛋白失去唾液酸侧链，N-乙酰半乳糖胺（葡萄糖胺）暴露2.血小板反应蛋白介导吞噬巨噬分泌的TSP为三聚体，含RGD序列的黏附糖蛋白。TSP与巨噬表面的CD36形成粘连复合物，与凋亡细胞形成分子桥，介导其凋亡。3.磷脂酰丝氨酸受体作用

磷脂分布具有不对称性，外层为鞘磷脂与磷脂酰胆碱，内层为PS。巨噬表面存在PS受体。细胞凋亡异常第37页/共45页

表：与细胞凋亡异常相关的疾病凋亡不足凋亡过度肿瘤肝癌、恶性血液肿瘤、乳腺癌发育异常气管-食管瘘、房（室）间隙缺膀胱癌、肺癌、胶质瘤、前损、唇（腭）裂、短肢畸形、列腺癌等尿道下裂以及多囊肾等发育异常先天性消化道、胆道、肛门狭CNSAlsheimer病、Parkinson病、窄或闭锁、动脉导管未闭、两肌萎缩性侧索硬化症、色素性性畸形、甲状舌骨囊肿等视网膜病，脊肌肉萎缩、早老免疫系统系统性红斑狼疮、糖尿病、类性痴呆风湿性关节炎、桥本甲状腺炎免疫系统免疫缺陷病、AIDS

多发性的硬化症等细胞凋亡异常三、细胞凋亡异常与疾病第38页/共45页■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（乳腺癌、肝癌、膀胱癌、肺癌、胶质瘤等也存在Bcl-2高水平表达）■

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%以上恶性肿瘤中存在P53异常）一、细胞凋亡不足1.肿瘤细胞凋亡异常第39页/共45页

宿主利用凋亡介导感染细胞的自杀，结束病毒复制。病毒逃避防御，形成抑制凋亡的程序。 （1）灭活p53

（2）高表达