细胞凋亡和疾病专家讲座

APOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSIS细胞凋亡与疾病蒋丽丽jianglili@1细胞凋亡和疾病第1页细胞凋亡和疾病第2页年诺贝尔生理与医学奖取得者罗伯特·霍维茨，悉尼·布雷内，约翰·苏尔斯顿

细胞凋亡和疾病第3页Contents1.2.3.概述凋亡的发生机制及转归凋亡与疾病凋亡在疾病防治中的意义4.1.2.3.概述凋亡的发生机制及转归凋亡与疾病凋亡在疾病防治中的意义4.4细胞凋亡和疾病第4页生如夏花之绚烂，死若秋叶之静美 在体内外原因诱导下，由基因严格调控而发生自主性细胞有序死亡。Kerr,WyllieandCurrie“Apoptosis,abasisbiologicalphenomenonwithwide-rangingimplicationintissuekinetics.”(BrJCancer1972)凋亡(Apoptosis)5细胞凋亡和疾病第5页细胞凋亡和疾病第6页形态学改变光镜电镜细胞凋亡和疾病第7页光镜8细胞凋亡和疾病第8页形态学改变细胞膜胞膜突出，表面皱褶和微绒毛消失细胞凋亡和疾病第9页形态学改变胞膜空泡化出芽现象细胞膜胞膜突出，表面皱褶和微绒毛消失细胞凋亡和疾病第10页电子显微镜空泡化与出芽11细胞凋亡和疾病第11页出芽12细胞凋亡和疾病第12页形态学改变脱水、浓缩、空泡化细胞膜细胞质线粒体和内质网扩张，溶酶体膜完整细胞核染色质浓缩、边集，核碎片细胞凋亡和疾病第13页正常胸腺细胞染色质边集核碎片14细胞凋亡和疾病第14页凋亡小体和吞噬细胞15细胞凋亡和疾病第15页细胞凋亡和疾病第16页凋亡小体和吞噬细胞17细胞凋亡和疾病第17页凋亡形态学改变小结18细胞凋亡和疾病第18页细胞死亡方式凋亡坏死严重损伤原因（中毒，严重缺血、缺氧，强酸碱，强电流）所致，正常组织不发生细胞坏死自噬(autophagy)细胞凋亡和疾病第19页坏死凋亡性质病理性，非特异性生理或病理性，特异性诱导原因强烈刺激、随机发生弱刺激、非随机发生形态改变细胞肿胀、细胞结构全方面溶解、破坏细胞膜及细胞器相对完整、细胞皱缩、核固缩染色质稀疏、分散、呈絮状致密、固缩、边聚细胞形状裂解成碎片形成凋亡小体生化特点被动、无新蛋白合成不耗能主动、新蛋白合成耗能DNA电泳随机降解，电泳呈弥散条带DNA片段化（180-200bp），电泳呈“梯”状条带炎症反应有无基因调控无有潜伏期无数小时细胞凋亡和疾病第20页DNA片段化（琼脂糖凝胶电泳）“梯状”条带细胞凋亡和疾病第21页22细胞凋亡和疾病第22页生理性凋亡确保正常生长发育维持内环境稳定发挥主动免疫防御功效病理性凋亡凋亡不足凋亡过分凋亡不足+凋亡过分生物学意义（生理性和病理性细胞凋亡）细胞凋亡和疾病第23页线虫（Caenorhabditiselegans）细胞凋亡和疾病第24页Normaldevelopment生物学意义生物学意义生物学意义生物学意义生物学意义（生理性和病理性细胞凋亡）细胞凋亡和疾病第25页生物学意义（生理性和病理性细胞凋亡）生物学意义生物学意义确保正常生长发育确保正常生长发育细胞凋亡和疾病第26页生物学意义生物学意义生物学意义维持内环境稳定CTL肿瘤细胞生物学意义（生理性和病理性细胞凋亡）细胞凋亡和疾病第27页生物学意义生物学意义发挥主动免疫防御功效生物学意义生物学意义（生理性和病理性细胞凋亡）发挥主动防御功效细胞凋亡和疾病第28页生理性凋亡病理性凋亡凋亡不足肿瘤、本身免疫性疾病凋亡过分艾滋病、老年性痴呆凋亡不足+凋亡过分动脉粥样硬化生物学意义（生理性和病理性细胞凋亡）细胞凋亡和疾病第29页凋亡诱导和抑制原因细胞凋亡和疾病第30页诱导原因抑制原因激素和生长原因失调细胞因子理化原因一些激素免疫性原因其它：金属离子、药品、病毒微生物学原因其它：缺血缺氧细胞凋亡和疾病第31页凋亡分期诱导原因受体或直接作用死亡信号凋亡相关基因激活继发性坏死或巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞诱导期执行期消亡期DNase(+)(核酸内切酶)Caspase(+)(凋亡蛋白酶)细胞凋亡和疾病第32页发生机制及其转归主要信号转导通路死亡受体通路线粒体通路主要酶学改变细胞凋亡相关基因细胞凋亡和疾病第33页主要信号传导通路死亡受体通路(外凋亡通路)死亡因子及受体TNF/TNFR

FasL(CD95L)/Fas细胞凋亡和疾病第34页死亡受体激活路径配体+受体受体三聚体化caspase-8ApoptosisDISCDISC:deathinducingsignalingcomplex受体死亡结构域受体相关死亡结构域蛋白Procaspase-8细胞凋亡和疾病第35页死亡结构域蛋白(deathdomainprotein）TRADD：TNF受体相关死亡结构域蛋白TNF+TNFR1（死亡结构域）+TRADD—细胞凋亡FADD：Fas相关死亡结构域蛋白FasL+Fas（死亡结构域）+FADD—细胞凋亡RIP：受体相互作用蛋白CRADD：含有死亡结构域caspase和RIP接头蛋白MADD：活化MAP激酶死亡结构域蛋白细胞凋亡和疾病第36页死亡受体激活路径细胞凋亡和疾病第37页细胞凋亡和疾病第38页主要信号传导通路死亡受体通路(外凋亡通路)死亡因子及受体TNF/TNFR

FasL(CD95L)/Fas线粒体路径(内凋亡通路)细胞凋亡和疾病第39页mPTP:正常情况下→绝大多数呈关闭状态应激→开放.线粒体通透性转换孔（mitochondrialpermeabilitytransitionpore,mPTP）细胞凋亡和疾病第40页凋亡诱导因子细胞色素C（cytochromeC,Cyto-C）凋亡诱导因子（apoptosisinducingfactor,AIF）凋亡蛋白酶激活因子（apoptosisproteaseactivatingfactor,Apaf）细胞凋亡和疾病第41页细胞凋亡和疾病第42页Wyllie（1980）:糖皮质激素→小鼠胸腺细胞→染色质DNA特征性降解内容:“半胱天冬酶”（cysteine-containingaspartate-specificprotease,Caspase）内源性核酸内切酶(DNase)和DNA片段化主要酶学改变细胞凋亡和疾病第43页Caspase分类类型组员生物学特征起始CaspaseCaspase-2,8,9,10开启凋亡效应CaspaseCaspase-3,6,7凋亡执行者水解特定蛋白质与炎症相关CaspaseCaspase-1,4,5,11~14炎症信号产生免疫调整细胞凋亡和疾病第44页Caspase作用底物DNA酶抑制物（ICAD）水解核纤层蛋白和骨架蛋白水解其它caspase水解抗凋亡基因：Bcl-2细胞凋亡和疾病第45页NCProdomainP20P10cleavageActivesiteP20/P10heterodimer(P20/P10)232-53KDaCaspase3剪切活化方式Caspase激活方式AspAspProcaspase-3caspase-3N细胞凋亡和疾病第46页细胞凋亡和疾病第47页内源性核酸内切酶(DNase)ICAD:Caspase激活DNase抑制物CAD:Caspase激活DNase在核小体连接区将DNA链切开，形成180-200个核苷酸或其整数倍片段。内源性核酸内切酶(DNase)激活和DNA片段化细胞凋亡和疾病第48页CAD：caspase激活DNA酶（caspase-activatedDNase）ICAD：caspase激活DNA酶抑制物细胞凋亡和疾病第49页细胞凋亡和疾病第50页DNA片段化（琼脂糖凝胶电泳）“梯状”条带细胞凋亡和疾病第51页细胞凋亡相关基因抑制凋亡基因促进凋亡基因双向调控基因Bcl-2，IAPBax，AIF，bid,wtP53c-myc细胞凋亡和疾病第52页Bcl-2抗凋亡机制稳定线粒体功效抑制促凋亡蛋白释放结合Apaf-1和Caspase9，阻止Caspase级联反应细胞凋亡和疾病第53页Bcl-2相关X蛋白（Bax）同源二聚体异源二聚体细胞凋亡和疾病第54页细胞凋亡和疾病第55页p53抑癌基因DNA结合蛋白“分子警察”促进凋亡:经过调整Bc1-2↓和Bax↑基因表示来影响细胞凋亡。↑Cyto-C释放,激活Caspase细胞凋亡和疾病第56页c-myc生长因子存在:细胞增殖生长因子缺乏:细胞凋亡IAP家族抑制Caspase-3,7,9AIF(凋亡诱导因子)细胞凋亡和疾病第57页凋亡转归凋亡细胞识别与吞噬磷脂酰丝氨酸外翻（PSexternalization）吞噬细胞识别“食我”信号后吞噬凋亡细胞细胞凋亡和疾病第58页细胞凋亡与疾病凋亡不足凋亡过分凋亡不足+凋亡过分肿瘤本身免疫病病毒感染心血管疾病：心肌缺血缺血-再灌注损伤血液系统疾病：贫血，再障，慢性嗜中性粒细胞降低动脉粥样硬化（AS）

细胞凋亡和疾病第59页细胞凋亡不足肿瘤

凋亡受抑制、死亡不足是肿瘤发生新路径。肿瘤组织中Bcl-2基因高表示p53基因突变或缺失→肿瘤发生率↑诱导凋亡→抗肿瘤，如化疗、放疗

细胞凋亡和疾病第60页细胞凋亡不足本身免疫病

本身免疫性淋巴细胞凋亡不足.

糖皮质激素对本身免疫病有效

细胞凋亡和疾病第61页细胞凋亡过分