细胞凋亡与疾病研讨

细胞凋亡与疾病研讨第1页细胞凋亡与疾病

第一节概述

·概念

apoptosis由体内外原因触发、基因调控、主动而有序细胞自我消亡过程·同义词程序性细胞死亡(Programedcelldeath，PCD)

细胞凋亡与疾病研讨第2页·生理意义确保正常发育、生长维持内环境稳定发挥主动防御功效

病理意义该“死”细胞未死—-肿瘤、本身免疫性疾病不该“死”细胞死了—-早老性痴呆、IRI细胞凋亡与疾病研讨第3页·细胞凋亡与细胞坏死区分

细胞凋亡细胞坏死性质生理性或病理性病理性特异性非特异性诱导原因较弱刺激强烈刺激非随机发生随机发生形态改变

细胞皱缩细胞肿胀核固缩

无核固缩

胞膜及细胞器相对完整细胞结构全方面破坏细胞内容物无释出细胞内容物释出细胞凋亡与疾病研讨第4页细胞凋亡细胞坏死生化特点

主动过程，耗能被动过程，不耗能

有新蛋白合成无新蛋白合成DNA电泳DNA片段化降解DNA弥散性降解

180-200bp或整数倍大小不一“梯”形条带状“涂片”样

炎症反应

无有凋亡小体有无基因调控有无细胞凋亡与疾病研讨第5页细胞凋亡与坏死比较

细胞凋亡与疾病研讨第6页细胞凋亡与疾病研讨第7页第二节细胞凋亡过程与调控

细胞凋亡过程凋亡信号转导凋亡基因激活细胞凋亡执行

凋亡执行器：DNase、Caspases

凋亡细胞去除巨噬细胞或其它细胞

细胞凋亡与疾病研讨第8页·细胞凋亡时主要改变

形态学改变

（1）微绒毛消失（2）空泡化

（3）固缩（4）出芽（5）染色质边集（6）凋亡小体细胞凋亡与疾病研讨第9页生化改变细胞凋亡过程中可出现各种生化改变，其中DNA片段化断裂及蛋白质降解尤为主要。内源性核酸内切酶激活

endogenousnuclease,DNase细胞凋亡与疾病研讨第10页·概念是一类以无活性形式存在于细胞核内双链DNA内切酶

·同义词凋亡性核酸内切酶（apoptosisendonuclease）

·机制

1、

DNase活性可能与拓扑异构酶相关TopoITopoII（解旋作用）2、Ca2+、Mg2+激活而Zn2+抑制DNase活性细胞凋亡与疾病研讨第11页·作用切割DNA双链部位：核小体连接部大小：180-200bp或其整数倍结果：

DNA片段化断裂

凋亡蛋白酶激活

cysteine-containingaspartate-specificproteinase,caspases细胞凋亡与疾病研讨第12页细胞凋亡与疾病研讨第13页·概念是一组对底物天门冬氨酸部位有特异水解作用，其活性中心富含半胱氨酸蛋白酶

·同义词含半胱氨酸天门冬氨酸特异水解酶半胱天冬蛋白酶

·组成

caspase-1---caspase-13

细胞凋亡与疾病研讨第14页·分类1、开启子caspases：1、2、4、5、8、10、112、效应子caspases：3、6、7、9、12·机制

1、受体激活路径2、线粒体激活路径·作用

1、蛋白水解酶作用2、灭活细胞凋亡抑制物（Bcl-2等）3、参加凋亡级联反应，最终形成caspase-3细胞凋亡与疾病研讨第15页·特征性蛋白质出现硫酸糖蛋白-2（又称簇素clusterin）

Sulfatedglycoprotein-2,SGP-2Fas蛋白（抗原）细胞凋亡与疾病研讨第16页细胞凋亡与疾病研讨第17页·细胞凋亡调控细胞凋亡相关原因诱导性原因(1)激素和生长因子失衡

(2)理化原因

(3)免疫性原因

(4)微生物学原因

细胞凋亡与疾病研讨第18页·抑制性原因(1)部分细胞因子

(IL-2,4,6、NGF、CSFs等)

(2)部分激素

ACTH、睾九酮、雌激素等

(3)其它

二价金属阳离子：Zn2+

药品：苯巴比妥、半胱氨酸蛋白酶抑制剂病毒：EB病毒，牛痘病毒中性氨基酸

细胞凋亡与疾病研讨第19页·细胞凋亡信号转导

路径(1)cAMP/PKA信号转导系统

(2)胞内Ca2+信号转导系统(3)神经酰胺信号转导系统(4)Fas蛋白／Fas配体信号系统

(5)NF-κB和AP-1信号转导系统细胞凋亡与疾病研讨第20页(6)TPK信号转导系统*

(7)DG/PKC信号转导系统*

·特点

(1)多样性

(2)耦联性

(3)同一性

(4)多途性

细胞凋亡与疾病研讨第21页·细胞凋亡相关基因

抑制凋亡基因

Bcl-2、EIB、P53（突变型）等促进凋亡基因

Bax、Fas、P53（野生型）等双向调控基因

c-myc、Bcl-X(L,S)等

细胞凋亡与疾病研讨第22页

Bcl-2

B细胞淋巴瘤／白血病-2

（Bcelllymphoma/leukemia-2,Bcl-2）

是第一个被确认有抑制凋亡作用基因

主要机制：

①直接抗氧化；

②抑制线粒体释放促凋亡蛋白质，如：Cyt.C，AIF；

③抑制促凋亡性调整蛋白Bax、Bak细胞毒作用；

④抑制凋亡蛋白酶激活；

⑤维持细胞钙稳态。细胞凋亡与疾病研讨第23页第三节细胞凋亡发生机制

氧化损伤

氧化应激概念

oxidativestress

氧自由基化学性质活泼，破坏机体正常氧化／还原动态平衡，造成生物大分子(核酸、蛋白质、脂质)氧化损伤，干扰正常生命活动而形成危急状态

细胞凋亡与疾病研讨第24页·氧化应激引发细胞凋亡可能机制

1．OFR→DNA损伤→⊕野生型P53基因→apoptosis2．OFR→DNA损伤→⊕聚ADP核糖转移酶→NAD快速耗竭，ATP大量消耗→apoptosis3．OFR→膜脂质过氧化反应→细胞膜损伤→apoCa2+内流↑诱发过氧羟基24碳四烯酸细胞凋亡与疾病研讨第25页·4．OFR→⊕Ca2+／Mg2+依赖DNase→apoptosis

·

5．OFR→线粒体损伤→凋亡开启因子↑→apo

·

6．OFR→⊕NF-κB、AP-l→apoptosis

·钙稳态失衡

·钙稳态失衡概念

calciumdyshomeostasis

指细胞内钙超载细胞凋亡与疾病研讨第26页·钙稳态失衡引发细胞凋亡可能机制1．Ca2+↑→⊕Ca2+／Mg2+依赖DNase→apo

2．Ca2+↑→⊕谷氨酰胺转移酶→催化细胞内肽链间酰基转移→肽链间形成共价键→细胞骨架蛋白交联→apoptosis

3．Ca2+↑→⊕NF-κB、AP-l→apoptosis4．Ca2+↑→DNA链在ATP配合下舒展→暴露出核小体之间连接区内酶切位点→利于DNase切割DNA

→apoptosis细胞凋亡与疾病研讨第27页细胞凋亡与疾病研讨第28页·线粒体损伤线粒体损伤概念线粒体膜功效改变和膜结构上完整性被破坏，表现为线粒体跨膜电位(∆ψm)下降，线粒体膜通透性增大证据显示：线粒体功效失调在细胞凋亡发生发展中起关键性作用

线粒体损伤引发细胞凋亡可能机制细胞凋亡与疾病研讨第29页细胞凋亡与疾病研讨第30页·恶性网络假说

Deleteriousnetworkhypothesis

氧化损伤、钙稳态失衡、线粒体损伤三者在细胞凋亡发生上既可单独开启，又可联合作用，是许多凋亡诱导原因共同通路，实际上这三种机制经常是相互联络，互为因果。细胞凋亡与疾病研讨第31页细胞凋亡与疾病研讨第32页第四节细胞凋亡惯用研究方法形态学观察DNA降解分析流式细胞仪检测3′-OH原位末端标识（TUNEL法）Caspases酶学检验凋亡基因检测细胞凋亡与疾病研讨第33页细胞凋亡与疾病研讨第34页第五节细胞凋亡与疾病

细胞凋亡不足

(一)肿瘤

特点：细胞增殖过分细胞凋亡不足

机制：Bcl-2基因过分表示野生型P53基因突变或缺失肿瘤C取得了对Fas诱导凋亡抵抗性

细胞凋亡与疾病研讨第35页（二）本身免疫性疾病

特点：1、本身抗原受到本身抗体攻击

2、本身抗原受到致敏T淋巴细胞攻击

机制：本身免疫性T细胞凋亡不足

·细胞凋亡过分

（一）MIRI

特点：1、缺血早期以凋亡为主，晚期以坏死为主

2、梗死灶中央以坏死为主，周围以凋亡为主

3、轻度缺血以凋亡为主，重度缺血以坏死为主细胞凋亡与疾病研讨第36页4、在一定时间范围内，IRI时发生细胞凋亡比同时间单纯缺血更严重

5、急性、严重心肌缺血以心肌坏死为主

慢性、轻度心肌缺血则发生细胞凋亡

机制：1、氧化应激

2、钙稳态失衡

3、Fas基因表示↑，Bax基因表示↑

4、Bcl-2基因表示↓

5、野生型P53基因表示↑

6、TNFa↑细胞凋亡与疾病研讨第37页（二）HF

特点：1、心肌细胞功效异常

2、心肌细胞数量降低（缺失）

指标：心肌凋亡指数(apoptoticindex）

凋亡细胞核数／100个细胞核

（三）AD（阿尔茨海默病,Alzheimer'sdisease）

特点：神经元进行性丧失

机制：神经元凋亡

致病原因→神经元Ca2+内流↑→⊕β-淀粉样蛋白合成相关基因→神经元内β-淀粉样蛋白含量↑→神经元凋亡

细胞凋亡与疾病研讨第38页细胞凋亡与疾病研讨第39页（四）AIDS

特点：CD4+T淋巴细胞显著↓

原因：

CD4+T淋巴细胞凋亡

机制：1、糖蛋白120（gp120）产生↑

2、合胞体形成

3、Fas基因表示上调

4、分子模拟

5、细胞因子异常细胞凋亡与疾病研讨第40页6、生长因子缺乏

7、tat蛋白产生

HIV感染可经过多原因、多路径诱导CD4+T淋巴细胞发生凋亡，从而造成CD4+T淋巴细胞大量降低。HIV也可诱导其它免疫细胞如B细胞、CD8+淋巴细胞、巨噬细胞发生凋亡

·细胞凋亡不足与过分并存

（一）AS细胞凋亡与疾病研讨第41页特点：1、血管内皮细胞凋亡过分

2、血管平滑肌细胞凋亡不足

机制：1、氧化型LDL↑

2、ICE基因表示↑

3、Bcl-2基因表示↓

4、c-myc基因表示↑

5、TNFa↑

（二）arrhythmia

P细胞凋亡↑→窦缓、病窦等

P细胞凋亡↓→窦速、早搏等细胞凋亡与疾病研讨第42页细胞凋亡与疾病研讨第43页第五节细胞凋亡在疾病防治中意义

合理利用凋亡相关原因

（一）利用凋亡诱导原因治疗一些因细胞凋亡不足引发疾病

外源性TNF-a诱导肿瘤细胞凋亡

高热或高温

4-6Gy低剂量照射→人急性TC白血病细胞凋亡细胞凋亡与疾病研讨第44页（二）利用一些生长因子或激素来调控细胞凋亡神经生长因子→抑制神经元→治疗AD雄激素拮抗剂

抑制体内雄激素→前列腺癌细胞凋亡↑

雄激素受体阻断剂

切除睾丸------→降低体内雄激素

治疗前列腺癌干预凋亡信号转导

阿霉素→⊕Fas／FasL信号系统→肿瘤细胞凋亡↑1-磷酸鞘氨醇（SPP）→转递增殖信号→治疗AIDS、AD

↘拮抗细胞凋亡↗细胞凋亡与疾病研讨第45页·调整凋亡相关基因研究发觉，当野生型P53基因发生突变后其诱导肿瘤细胞凋亡效应减弱，有利肿瘤细胞增殖。P53基因是人类肿瘤最常发生突变基因，比如：大约86％大肠癌和80％小细胞肺癌患者，其P53基因发生突变。