细胞的程序化死亡

15.1细胞(xìbāo)的衰老Hayflicklimitation1961年，Hayflick首次报道了体外培养的人成纤维细胞(humanfibroblast)具有增殖分裂的极限。他利用(lìyòng)来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，而来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。。

第一页，共四十四页。精选ppt体外培养人的成纤维细胞，在体外分裂次数有限，证明细胞不是不死的将老年的人的成纤维细胞与年轻的人的成纤维细胞同时培养，年轻状态的细胞在体外分裂次数更多，说明衰老与供体细胞的年纪有关老年的人的成纤维细胞与年轻的人的成纤维细胞进行混合和单独培养比较实验，发现二者的分裂次数没有变化，说明与培养的环境无关利用细胞杂交的方法确定引起衰老的真正原因。年轻的胞质体与年老的完整(wánzhěng)细胞融合，杂种细胞不能分裂；年老的胞质体与年轻的完整(wánzhěng)细胞融合，杂种细胞分裂能力与年轻相同，证明细胞核是导致衰老的真正原因第二页，共四十四页。精选ppt人类(rénlèi)成纤维细胞离体培养早期(zǎoqī)后期(hòuqī)第三页，共四十四页。精选ppt早老症儿童(értóng)与正常儿童(értóng)的比较第四页，共四十四页。精选ppt15.1.1衰老细胞(xìbāo)的特征第五页，共四十四页。精选ppt细胞(xìbāo)衰老的分子机理

（一）差错学派•1、代谢废物积累：如：脂褐质•2、自由基攻击：导致DNA、蛋白质变异，正常细胞内存在清除自由基的防御(fángyù)系统：–酶系统：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)；–非酶系统：维生素E，醌类等电子受体。第六页，共四十四页。精选ppt遗传(yíchuán)论学派

1、细胞有限分裂学说–“Hayflick”极限，即细胞最大分裂次数。–L.Hayflick(1961)报道，人的成纤维细胞在体外培养时增殖(zēngzhí)次数是有限的（60~70代）。–细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。•2、重复基因失活学说：如哺乳动物rRNA基因数随年龄而减少。第七页，共四十四页。精选ppt3、衰老基因学说•子女的寿命与双亲的寿命有关；•各种动物都有相当恒定(héngdìng)的平均寿命和最高寿命；–成人早衰症：平均39岁时出现衰老，47岁生命结束；–婴幼儿早衰症：1岁时出现明显的衰老，15~18岁生命结束，–早衰症患者体内解旋酶发生突变。–Caenrhabditiselegans的平均寿命仅3.5天，该虫age-1单基因突变，可提高平均寿命65%，提高最大寿命110%。第八页，共四十四页。精选ppt自由基攻击细胞(xìbāo)的证据第九页，共四十四页。精选ppt15.2程序性死亡(sǐwáng)PCD(programcelldeath)第十页，共四十四页。精选ppt第十一页，共四十四页。精选ppt死亡(sǐwáng)坏死(huàisǐ)凋亡(diāowánɡ)15.2.1简介

细胞坏死：•是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应。•早期表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀•继而溶酶体破裂,细胞内容物流出,引起炎症。第十二页，共四十四页。精选ppt2002年诺贝尔生理学或医学奖英国科学家悉尼(xīní)·布伦纳（Sydney

Brenner）英国科学家约翰·苏尔斯顿（John

E.

Sulston

）美国科学家罗伯特·霍维茨（H.

Robert

Horvitz）

第十三页，共四十四页。精选ppt◆2002年的诺贝尔生理学和医学奖授予了在器官发育和程序性细胞死亡研究领域中做出奠基性贡献的3位科学家:●英国的Brenner、Sulston和美国的Horvitz●他们创造性地用线虫作为实验模型,实现了对器官发育过程中细胞分裂、分化的原位观察,完成了细胞图谱的绘制,●在此基础上发现并研究了调控器官发育程序性细胞死亡的关键基因及其功能并进一步在高等(gāoděng)哺乳动物中发现了相关功能基因。第十四页，共四十四页。精选pptKerr（1972）最先提出，与细胞坏死的区别是：①细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；②凋亡小体内有结构完整的细胞器；③不引起炎症；④线粒体无明显形态(xíngtài)变化，溶酶体活性不增加；⑤内切酶活化，DNA有控降解，凝胶电泳图谱呈梯状；⑥凋亡通常是生理性变化，而细胞坏死是病理性变化。第十五页，共四十四页。精选ppt15.2.2坏死(huàisǐ)与凋亡第十六页，共四十四页。精选ppt

PCD第十七页，共四十四页。精选ppt坏死(huàisǐ)凋亡(diāowánɡ)第十八页，共四十四页。精选pptDNALADDER180～200bp转谷氨酰胺酶tTG（tissueTransglutaminase）增加(zēngjiā)生化(shēnɡhuà)特征第十九页，共四十四页。精选ppt细胞凋亡(diāowánɡ)和细胞坏死的区别区别点细胞凋亡细胞坏死起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤范围单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小体破损染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解细胞体积固缩变小肿胀变大凋亡小体有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬无，细胞自溶，残余碎片被巨噬细胞吞噬基因组DNA有控降解，电泳图谱呈梯状随机降解，电泳图谱呈涂抹状蛋白质合成有无调节过程受基因调控被动进行炎症反应无，不释放细胞内容物有，释放内容物。第二十页，共四十四页。精选pptPCD调控(diàokònɡ)神经细胞的数量第二十一页，共四十四页。精选ppt1.形态学第二十二页，共四十四页。精选ppt2.电泳(diànyǒnɡ)方法彗星(huìxīng)电泳第二十三页，共四十四页。精选ppt3.DNATUNEL第二十四页，共四十四页。精选ppt第二十五页，共四十四页。精选ppt4.CaspaseactivityWesternblot第二十六页，共四十四页。精选ppt第二十七页，共四十四页。精选ppt5.流式细胞仪分析(fēnxī)第二十八页，共四十四页。精选ppt

15.2.4揭开凋亡(diāowánɡ)的机制第二十九页，共四十四页。精选ppt第三十页，共四十四页。精选ppt15.2.4.1CED3/CASPASESCaspases:(cysteineasparicacicspecificprotease)Caspases高度选择(xuǎnzé)切割蛋白质，发生在少数结构域区域，活化或者失活但不降解蛋白质第三十一页，共四十四页。精选pptCaspasesCaspases2，8，9，10；takepartinstartPCDCaspases3，6，7；takepartinperformPCDCaspases1，4，15；indirectfunction第三十二页，共四十四页。精选pptCaspases在哺乳动物(bǔrǔdòngwù)中的调控第三十三页，共四十四页。精选pptPCDgeneinC.elegans

C.elegans:Ced3Ced4Ced9Human：ICE,apopain(死亡(sǐwáng)酶）,Apaf1Bcl2第三十四页，共四十四页。精选pptA受体介导的程序性细胞(xìbāo)死亡途径第三十五页，共四十四页。精选pptNATUREREVIEWS|CANCERVOLUME2|APRIL2002|277Deathinducingsignalingcomplex第三十六页，共四十四页。精选pptFas与配体（如TNF）结合发生三聚化，使胞内的DD区（Deathdomain）与接头蛋白FADD的DD区结合。FADD－N端通过DED区（deatheffectordomain）与Caspase-8前体结合，Caspase-8通过自剪接激活(jīhuó)。Caspase-8引起caspase级联反应，激活Caspase-3、6、7。Caspase可降解结构蛋白、信号蛋白、转录调控蛋白、周期蛋白等等。第三十七页，共四十四页。精选ppt胞外信号分子诱导的细胞凋亡(diāowánɡ)途径小结凋亡信号通路当细胞接受凋亡信号分子(Fas,TNF等)后，凋亡细胞表面信号分子受体相互聚集并与细胞内的衔接蛋白(Adaptorprotein)结合，这些衔接蛋白又募集Procaspases聚集在受体部位，Procaspase相互活化并产生级联反应，下游Caspases活化后使细胞凋亡。裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体；裂解DNase结合蛋白，使DNase释放，降解DNA形成DNALadder;裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他(qítā)蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落，便于细胞吞噬；致膜脂PS重排，便于吞噬细胞识别并吞噬。

第三十八页，共四十四页。精选ppt15.2.4.2CED4/Apaf1影响细胞凋亡蛋白质活性的因子Apaf2就是(jiùshì)细胞酶色素C第三十九页，共四十四页。精选ppt细胞(xìbāo)内源信号激发细胞(xìbāo)程序性死亡Apoptosisproteaseactivatingfactors

Apaf2

C.elegans

第四十页，共四十四页。精选ppt15.2.4.3Bcl-2家族(jiāzú)与细胞凋亡◆Bcl-2是一种原癌基因，是ced-9在哺乳类中的同源物，能抑制细胞凋亡；与线粒体及内质网膜相结合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一穿膜的结构域；Bcl-2家族成员的基因中，常常含有三个保守的Bcl-2同源区，即BH1，BH2和BH3◆Bcl-2基因蛋白表达可抑制多种组织细胞的凋亡，Bcl-2蛋白是线粒体膜关联的稳定蛋白，它主要位于线粒体外膜、核被膜和内质网膜。高浓度Bcl-2蛋白抑制内质网中钙离子的释放 ◆哺乳动物(bǔrǔdòngwù)细胞中发现的Apaf2即是CytC◆Bcl-2、线粒体与细胞凋亡第四十一页，共四十四页。精选ppt

Bcl-2对线粒体功能的调控抑制凋亡蛋白(dànbái)：Bcl-2、Bcl-XL、Mc15、Bfe1、A1。促凋亡蛋白：Bax、Bcl-XS、Bad、Bak、Bik等，分布在线粒体外膜、核膜和内质网膜上第四十二页，共四十四页。精选pptP53

肿瘤抑止基因，是人类肿瘤中突变最高的基因（50％）P53肿瘤抑制基因分为野生型与突变型，野生型P53诱导细胞凋亡(diāowánɡ)，突变型P53抑制细胞凋亡P53通过调节B