第十五章細胞的衰老和死亡-final11

1、第十五章第十五章 細胞的衰老細胞的衰老及死亡及死亡細胞生物教研室細胞生物教研室 鄒志鵬鄒志鵬 第一節(jié)第一節(jié) 細胞的衰老細胞的衰老一、細胞衰老及其表現(xiàn)一、細胞衰老及其表現(xiàn)二、細胞衰老的形態(tài)學(xué)特征二、細胞衰老的形態(tài)學(xué)特征三、細胞衰老的生化及細胞學(xué)特征三、細胞衰老的生化及細胞學(xué)特征四、細胞衰老的機制四、細胞衰老的機制五、細胞衰老的意義五、細胞衰老的意義 第二節(jié)第二節(jié) 細胞的死亡細胞的死亡一、細胞死亡的概念和標(biāo)志一、細胞死亡的概念和標(biāo)志二、細胞死亡的形式二、細胞死亡的形式三、細胞死亡的特征三、細胞死亡的特征三、細胞凋亡的機制三、細胞凋亡的機制四、細胞凋亡的生物學(xué)意義四、細胞凋亡的生物學(xué)意義一、細胞衰老

2、一、細胞衰老(cell senescence)及其表現(xiàn)及其表現(xiàn) 海夫勒（海夫勒（hayflick）界限）界限 正常細胞的衰正常細胞的衰老不可避免老不可避免 細胞衰老：增殖能力逐漸減弱，對環(huán)境適細胞衰老：增殖能力逐漸減弱，對環(huán)境適應(yīng)能力逐漸降低的應(yīng)能力逐漸降低的不可逆改變不可逆改變。 生物體的衰老與細胞的衰老含義不同但卻生物體的衰老與細胞的衰老含義不同但卻相互聯(lián)系相互聯(lián)系 龜?shù)膲勖鼮?00年，細胞可以傳代140代； 成年人的成纖維細胞可傳20-30代； 小鼠的壽命為3年，細胞可以傳代12代；二、細胞衰老的形態(tài)學(xué)特征二、細胞衰老的形態(tài)學(xué)特征細胞膜細胞膜內(nèi)陷，流動性降低內(nèi)陷，流動性降低細胞質(zhì)細胞質(zhì)水

3、分減少，水分減少，致密體（脂褐素）積致密體（脂褐素）積聚，空泡增多聚，空泡增多細胞器細胞器線粒體和尼氏體減少線粒體和尼氏體減少包含物包含物糖原顆粒減少糖原顆粒減少細胞核細胞核核質(zhì)比核質(zhì)比變小變小核膜核膜內(nèi)折內(nèi)折染色質(zhì)染色質(zhì)濃縮濃縮 核酸核酸：復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受阻，端粒：復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受阻，端粒dnadna縮短?？s短。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)：含成速率下降：含成速率下降 酶：酶分子的結(jié)構(gòu)改變，酶活性減弱。酶：酶分子的結(jié)構(gòu)改變，酶活性減弱。 脂類脂類：不飽和脂肪酸被氧化。：不飽和脂肪酸被氧化。 細胞增殖參數(shù)改變細胞增殖參數(shù)改變：細胞周期阻滯：細胞周期阻滯三、三、細胞衰老的生化及細胞學(xué)特征細胞衰老的生化及細胞學(xué)特征四、

4、細胞衰老的可能機制四、細胞衰老的可能機制五、細胞衰老的生物學(xué)意義五、細胞衰老的生物學(xué)意義 總體來說，細胞的衰老導(dǎo)致生物體的衰老總體來說，細胞的衰老導(dǎo)致生物體的衰老 然而并非所有的細胞衰老都是有害的然而并非所有的細胞衰老都是有害的 特例：黑素細胞的衰老是抗腫瘤的另一種特例：黑素細胞的衰老是抗腫瘤的另一種方式方式第二節(jié)第二節(jié) 細胞的死亡細胞的死亡 死亡是生命的普遍現(xiàn)象，細胞衰老的死亡是生命的普遍現(xiàn)象，細胞衰老的終末必將走向死亡。然而，正常的組終末必將走向死亡。然而，正常的組織中也發(fā)生細胞死亡，它是維持組織織中也發(fā)生細胞死亡，它是維持組織機能和形態(tài)所必需的。機能和形態(tài)所必需的。一、細胞死亡的概念和標(biāo)

5、志一、細胞死亡的概念和標(biāo)志 細胞死亡：細胞生命現(xiàn)象細胞死亡：細胞生命現(xiàn)象不可逆不可逆的終止的終止 鑒別標(biāo)志：活體染色鑒別標(biāo)志：活體染色 臺盼藍臺盼藍 死細胞死細胞 藍色藍色二、細胞死亡的形式二、細胞死亡的形式 細胞凋亡細胞凋亡(apoptosis)：有秩序、：有秩序、受控制受控制并并按某種按某種預(yù)定程序預(yù)定程序發(fā)展的生理性的發(fā)展的生理性的自然死亡自然死亡過程過程。 細胞壞死細胞壞死(necrosis)：由：由外部外部的化學(xué)、物理的化學(xué)、物理或生物因素造成的細胞或生物因素造成的細胞崩潰裂解崩潰裂解。三、細胞凋亡的特征三、細胞凋亡的特征 （一）細胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征（一）細胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征凋亡的起

6、始凋亡的起始凋亡小體的形成凋亡小體的形成凋亡小體被吞噬凋亡小體被吞噬圖（圖（a）示細）示細胞凋亡的形態(tài)胞凋亡的形態(tài)變化過程；圖變化過程；圖（b）示透射）示透射電鏡下正常細電鏡下正常細胞與凋亡細胞胞與凋亡細胞的形態(tài)對比。的形態(tài)對比。凋亡的凋亡的起始起始凋亡小體凋亡小體的形成的形成凋亡小體凋亡小體被吞噬被吞噬正正常常細細胞胞凋凋亡亡細細胞胞胸腺細胞胸腺細胞正常正常凋亡凋亡凋亡的淋巴細胞凋亡的淋巴細胞吉姆薩染色吉姆薩染色1000凋亡凋亡和壞和壞死死的形的形態(tài)學(xué)態(tài)學(xué)差異差異內(nèi)容物內(nèi)容物釋放釋放炎癥炎癥壞死壞死凋亡凋亡崩解崩解凋亡小體凋亡小體吞噬吞噬細胞細胞吞噬作用吞噬作用凋亡與壞死的差異凋亡與壞死的差

7、異 最重要的差異最重要的差異： 壞死壞死時細胞時細胞結(jié)構(gòu)不完整結(jié)構(gòu)不完整，內(nèi)容物釋放內(nèi)容物釋放出來，出來，溶酶體活性增加溶酶體活性增加劇烈的炎癥反應(yīng)劇烈的炎癥反應(yīng)（二）凋亡的生化特征（二）凋亡的生化特征 最主要的生化特征：最主要的生化特征：dna 梯形帶（梯形帶（ladder）的形成的形成 dna ladder：基因組：基因組dna被內(nèi)源性核酸酶被內(nèi)源性核酸酶于核小體單位間切割，產(chǎn)生一系列于核小體單位間切割，產(chǎn)生一系列長短不長短不一的寡核苷酸片段一的寡核苷酸片段，其長度為，其長度為核小體長度核小體長度的整數(shù)倍的整數(shù)倍，凝膠電泳時呈現(xiàn)特征性的，凝膠電泳時呈現(xiàn)特征性的梯形梯形dna區(qū)帶區(qū)帶dna

8、ladder的產(chǎn)生內(nèi)源性核酸酶內(nèi)源性核酸酶內(nèi)源性核酸酶于核小體內(nèi)源性核酸酶于核小體單位間（虛線處）切割單位間（虛線處）切割基因組基因組dna,產(chǎn)生的一系產(chǎn)生的一系列寡核苷酸片段長度為列寡核苷酸片段長度為180-200bp的整數(shù)倍的整數(shù)倍凋亡細胞凋亡細胞dna ladder的檢測的檢測2kb1kb0.5kb0.2kbabc瓊脂糖凝膠電泳圖瓊脂糖凝膠電泳圖a泳道：正常細胞的染泳道：正常細胞的染色體色體dna；b泳道：凋泳道：凋亡細胞的染色體亡細胞的染色體dnac泳道：泳道：dna分子量分子量marker高分子量高分子量低分子量低分子量+_四、誘導(dǎo)凋亡的機制四、誘導(dǎo)凋亡的機制 物理性因子物理性因子：

9、射線（紫外線，：射線（紫外線， 射線等），射線等），溫度刺激等。溫度刺激等。 化學(xué)及生物因子化學(xué)及生物因子：包括活性氧基團和分子，：包括活性氧基團和分子，激素，腫瘤壞死因子激素，腫瘤壞死因子 （tnf ） 機制機制：上述因子作用于細胞，胞內(nèi)促凋亡上述因子作用于細胞，胞內(nèi)促凋亡因子在與促存活因子的斗爭中勝出，激活因子在與促存活因子的斗爭中勝出，激活了效應(yīng)了效應(yīng)caspase，導(dǎo)致大量蛋白的降解及，導(dǎo)致大量蛋白的降解及后續(xù)反應(yīng)。后續(xù)反應(yīng)。五、凋亡的生物學(xué)意義五、凋亡的生物學(xué)意義 細胞凋亡對于多細胞生物個體發(fā)育，自穩(wěn)細胞凋亡對于多細胞生物個體發(fā)育，自穩(wěn)平衡以及抵御外界干擾方面都起著非常關(guān)平衡以及抵御

10、外界干擾方面都起著非常關(guān)鍵的作用，例如：鍵的作用，例如：蝌蚪尾的消失蝌蚪尾的消失，骨髓和腸的細胞凋亡，骨髓和腸的細胞凋亡小鼠趾間的發(fā)育小鼠趾間的發(fā)育細胞凋亡與癌癥細胞凋亡與癌癥 癌癥實際上是癌細胞增殖過度而凋亡不足癌癥實際上是癌細胞增殖過度而凋亡不足的疾病的疾病 臨床上用的臨床上用的化療和放療的實質(zhì)是誘導(dǎo)癌細化療和放療的實質(zhì)是誘導(dǎo)癌細胞凋亡胞凋亡本章小結(jié)本章小結(jié) 細胞衰老是細胞衰老是細胞增殖能力細胞增殖能力和和適應(yīng)環(huán)境能力適應(yīng)環(huán)境能力減弱的減弱的不可逆不可逆現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 衰老的細胞膜皺縮；胞內(nèi)水分減少，細胞衰老的細胞膜皺縮；胞內(nèi)水分減少，細胞器減少，脂褐素增多；核質(zhì)比減小，染色器減少，脂褐素增

11、多；核質(zhì)比減小，染色體固縮。體固縮。 衰老的細胞內(nèi)大分子物質(zhì)功能降低衰老的細胞內(nèi)大分子物質(zhì)功能降低 衰老的終末細胞必然死亡，但細胞死亡可衰老的終末細胞必然死亡，但細胞死亡可能是機體正常發(fā)育所必需的能是機體正常發(fā)育所必需的 凋亡和壞死的定義及主要區(qū)別。凋亡和壞死的定義及主要區(qū)別。 凋亡的主要形態(tài)和生化特征。凋亡的主要形態(tài)和生化特征。 凋亡的機制：各種因素激活了效應(yīng)凋亡的機制：各種因素激活了效應(yīng)caspase酶，引起一系列后續(xù)反應(yīng)。酶，引起一系列后續(xù)反應(yīng)。第十四章第十四章 干細胞干細胞(stem cell) 第一節(jié)第一節(jié) 干細胞的生物學(xué)特征干細胞的生物學(xué)特征 第二節(jié)第二節(jié) 各種類型的干細胞各種類型

12、的干細胞 第三節(jié)第三節(jié) 干細胞的臨床應(yīng)用前景干細胞的臨床應(yīng)用前景第一節(jié)第一節(jié) 干細胞的定義及生物學(xué)特征干細胞的定義及生物學(xué)特征 定義定義：可：可自我更新自我更新并可分化成并可分化成一種以上一種以上類型類型細胞的細胞的多潛能多潛能細胞細胞 形態(tài)特征：較小的圓或橢圓細胞；核質(zhì)比較形態(tài)特征：較小的圓或橢圓細胞；核質(zhì)比較大大 生化特征：生化特征：端粒酶活性，各種分化抗原端粒酶活性，各種分化抗原 分裂增殖特征：分裂增殖特征：對稱分裂對稱分裂和和不對稱分裂不對稱分裂；干干細胞巢細胞巢；緩慢增殖；緩慢增殖/過渡擴增細胞過渡擴增細胞；干細胞轉(zhuǎn)；干細胞轉(zhuǎn)分化分化第二節(jié)第二節(jié) 干細胞的分類干細胞的分類 按發(fā)育階段

13、分類按發(fā)育階段分類： 胚胎干細胞胚胎干細胞 成體干細胞：成體干細胞：造血干細胞造血干細胞、間充質(zhì)干細胞、間充質(zhì)干細胞、神經(jīng)干細胞、表皮干細胞等神經(jīng)干細胞、表皮干細胞等 按分化潛能分類按分化潛能分類： 全能干細胞全能干細胞、多能干細胞和專能干細胞、多能干細胞和專能干細胞干細胞的分類干細胞的分類造血干細胞的分化造血干細胞的分化淋巴干細胞淋巴干細胞骨髓干細胞骨髓干細胞干細胞總結(jié)干細胞總結(jié)(flash)第三節(jié)第三節(jié) 干細胞的臨床應(yīng)用前景干細胞的臨床應(yīng)用前景 胚胎干細胞胚胎干細胞 組織工程組織工程 成體干細胞成體干細胞 白血病的干細胞治療白血病的干細胞治療 型糖尿病的干細胞治療型糖尿病的干細胞治療 帕金

14、森綜合征的干細胞治療帕金森綜合征的干細胞治療干細胞總結(jié)干細胞總結(jié) 定義：可可自我更新自我更新并可并可分化成一種以上細分化成一種以上細胞胞類型的類型的多潛能多潛能細胞細胞。 形態(tài)特征：細胞小，核質(zhì)比大形態(tài)特征：細胞小，核質(zhì)比大 增殖特征：對稱和不對稱分裂并存；干細增殖特征：對稱和不對稱分裂并存；干細胞巢；緩慢增殖胞巢；緩慢增殖/過渡擴充細胞；轉(zhuǎn)分化過渡擴充細胞；轉(zhuǎn)分化 分類：可按分類：可按發(fā)育階段發(fā)育階段和和分化潛能分化潛能分類。分類。 臨床應(yīng)用：缺什么干細胞負責(zé)補什么。臨床應(yīng)用：缺什么干細胞負責(zé)補什么。造血干細胞的巢造血干細胞的巢凋亡的起始凋亡的起始 整體：細胞收縮，脫絨毛，解黏附，整體：細胞

15、收縮，脫絨毛，解黏附，離群離群 細胞膜：內(nèi)陷細胞膜：內(nèi)陷 細胞質(zhì)：濃縮細胞質(zhì)：濃縮 細胞核：縮小，核仁消失，細胞核：縮小，核仁消失，染色體濃集染色體濃集于于細胞核內(nèi)表面細胞核內(nèi)表面凋亡小體形成凋亡小體形成 染色體斷裂染色體斷裂 核膜和細胞膜內(nèi)陷核膜和細胞膜內(nèi)陷 包裹成泡樣結(jié)構(gòu)包裹成泡樣結(jié)構(gòu)凋亡小體被吞噬凋亡小體被吞噬蝌蚪尾部的消失發(fā)育成熟后尾部成為不再需要的結(jié)構(gòu)，故構(gòu)成尾部的細胞全部凋亡帕金森病的干細胞治療組織工程示意圖組織工程示意圖取異體胚胎干細胞或病取異體胚胎干細胞或病人自身的成體干細胞人自身的成體干細胞體外純化體外純化定向誘導(dǎo)分化定向誘導(dǎo)分化大量擴增大量擴增體外重建組織或器官體外重建組織或器官移植回病人體內(nèi)移植回病人體內(nèi)不對稱分裂示意圖不對稱分裂示意圖不對稱分裂不對稱分裂的特點是