細(xì)胞衰老凋亡

1、細(xì)胞衰老凋亡在有機(jī)體里總有細(xì)胞在不斷的衰老與死亡在有機(jī)體里總有細(xì)胞在不斷的衰老與死亡,同時(shí)又有新增殖的細(xì)胞來代替他們同時(shí)又有新增殖的細(xì)胞來代替他們.在人肌體里在人肌體里僅紅細(xì)胞僅紅細(xì)胞,每分鐘就要死亡數(shù)百萬至數(shù)千萬之每分鐘就要死亡數(shù)百萬至數(shù)千萬之多多.肌體表面隨時(shí)有無數(shù)細(xì)胞死亡與脫落肌體表面隨時(shí)有無數(shù)細(xì)胞死亡與脫落.因此因此,細(xì)胞衰老是細(xì)胞生命活動(dòng)的必然規(guī)律。細(xì)胞衰老是細(xì)胞生命活動(dòng)的必然規(guī)律。未分化未分化分化分化衰老衰老死亡死亡 衰老是一種正常的生命現(xiàn)象衰老是一種正常的生命現(xiàn)象 生物體內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)胞，都有經(jīng)生物體內(nèi)的絕大多數(shù)細(xì)胞，都有經(jīng)過未分化、分化、衰老、死亡這幾個(gè)階過未分化、分化、衰老、

2、死亡這幾個(gè)階段。段。 細(xì)胞本身是沒有衰老和死亡的，細(xì)胞體內(nèi)的細(xì)胞本身是沒有衰老和死亡的，細(xì)胞體內(nèi)的細(xì)胞衰老原因不在于細(xì)胞本身，而是由于來自細(xì)胞衰老原因不在于細(xì)胞本身，而是由于來自多細(xì)胞有機(jī)體體外和體內(nèi)的影響。多細(xì)胞有機(jī)體體外和體內(nèi)的影響。 原生動(dòng)物的某些細(xì)胞，雞的心臟細(xì)胞，原生動(dòng)物的某些細(xì)胞，雞的心臟細(xì)胞，HelaHela細(xì)胞。細(xì)胞。細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的細(xì)胞并不是不死的，而細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的細(xì)胞并不是不死的，而是有一定的壽命的；它們的增殖能力并不是是有一定的壽命的；它們的增殖能力并不是無限的，而是有一定的界限。無限的，而是有一定的界限。 Hayflick的一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的一些經(jīng)典實(shí)驗(yàn) 從胎兒肺取到

3、的成纖維細(xì)胞可在體外培養(yǎng)條件下傳代從胎兒肺取到的成纖維細(xì)胞可在體外培養(yǎng)條件下傳代50次。次。 而從成人肺取到的成纖維細(xì)胞只能傳代而從成人肺取到的成纖維細(xì)胞只能傳代20次，可見細(xì)胞次，可見細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)。的增殖能力與供體的年齡有關(guān)。龜?shù)膲勖鼮辇數(shù)膲勖鼮?00200年，細(xì)胞可傳代年，細(xì)胞可傳代140140代；代；小鼠的壽命為小鼠的壽命為3 3年，細(xì)胞可以傳代年，細(xì)胞可以傳代1212代；代；正常人的胚胎成纖維細(xì)胞可傳正常人的胚胎成纖維細(xì)胞可傳40-6040-60代；代；成年人的成纖維細(xì)胞可傳成年人的成纖維細(xì)胞可傳10-3010-30代；代；早衰癥是人體衰老中的一種病癥 早老癥病人細(xì)胞

4、培養(yǎng)只傳代早老癥病人細(xì)胞培養(yǎng)只傳代2-4次次l 用巴氏體做標(biāo)記用巴氏體做標(biāo)記 老人和年輕人兩種細(xì)胞老人和年輕人兩種細(xì)胞-分別和混合兩種培養(yǎng)分別和混合兩種培養(yǎng) 證明細(xì)胞內(nèi)部決定衰老證明細(xì)胞內(nèi)部決定衰老 l 胞質(zhì)體和完整細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn)胞質(zhì)體和完整細(xì)胞的融合實(shí)驗(yàn) 證明是細(xì)胞核決定衰老證明是細(xì)胞核決定衰老 三、細(xì)胞在體內(nèi)條件下的衰老 人體和動(dòng)物的各種器官和組織都是由細(xì)胞組成的，人體和動(dòng)物的各種器官和組織都是由細(xì)胞組成的，整體水平的老化是機(jī)體各部分組織細(xì)胞老化的總的反整體水平的老化是機(jī)體各部分組織細(xì)胞老化的總的反映。從五官的感覺功能的老年性退化，如人眼的視力映。從五官的感覺功能的老年性退化，如人眼的視力

5、調(diào)節(jié)能力隨年齡而降低，到老年性疾病引起死亡率的調(diào)節(jié)能力隨年齡而降低，到老年性疾病引起死亡率的提高，如腎、心、腦組織中血管的故障、骨質(zhì)疏松、提高，如腎、心、腦組織中血管的故障、骨質(zhì)疏松、肺功能和免疫功能的缺陷等等，都是以細(xì)胞發(fā)生的變肺功能和免疫功能的缺陷等等，都是以細(xì)胞發(fā)生的變化為基礎(chǔ)的化為基礎(chǔ)的。一名男子從 36 歲到 75 歲味覺喪失 64腎小球減少 44腎小球過濾率減少 31脊神經(jīng)元減少 37神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢 10腦供血量減少 20肺活量減少 44問題是細(xì)胞本身的衰老還是體內(nèi)環(huán)境的惡化？人們做了許多實(shí)驗(yàn)1 小鼠的表皮移植表皮移植7-8年，說明體內(nèi)環(huán)境因素影響了細(xì)胞的壽命說明體內(nèi)環(huán)境因素影響

6、了細(xì)胞的壽命2 骨髓移植說明骨髓干細(xì)胞的衰老至少是緩慢的說明骨髓干細(xì)胞的衰老至少是緩慢的 l四、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化四、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化 l（一）（一）衰老過程中細(xì)胞核的變化衰老過程中細(xì)胞核的變化l在衰老變化中細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的最明顯變化是核膜內(nèi)折。電鏡檢測在衰老變化中細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的最明顯變化是核膜內(nèi)折。電鏡檢測可見衰老細(xì)胞核形狀不規(guī)則、內(nèi)陷和斷裂。在體內(nèi)細(xì)胞中也觀可見衰老細(xì)胞核形狀不規(guī)則、內(nèi)陷和斷裂。在體內(nèi)細(xì)胞中也觀察到核膜的不同程度的內(nèi)折，神經(jīng)細(xì)胞尤為明顯，這種內(nèi)折隨察到核膜的不同程度的內(nèi)折，神經(jīng)細(xì)胞尤為明顯，這種內(nèi)折隨年齡增長而增加，最后可能導(dǎo)致核膜崩解。染色體固縮化是衰年齡增長而增加，最后可能

7、導(dǎo)致核膜崩解。染色體固縮化是衰老細(xì)胞核中另一個(gè)重要變化。在衰老細(xì)胞中，細(xì)胞核固縮，還老細(xì)胞核中另一個(gè)重要變化。在衰老細(xì)胞中，細(xì)胞核固縮，還常常出現(xiàn)核內(nèi)容物，核質(zhì)染色加深，核的細(xì)致結(jié)構(gòu)逐漸消失，常常出現(xiàn)核內(nèi)容物，核質(zhì)染色加深，核的細(xì)致結(jié)構(gòu)逐漸消失，核仁也發(fā)生明顯的變化。核仁也發(fā)生明顯的變化。 （二）（二）內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化 在衰老細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排列變得無序，膜腔膨脹擴(kuò)大甚至崩解，膜在衰老細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)排列變得無序，膜腔膨脹擴(kuò)大甚至崩解，膜面上核糖體數(shù)量減少。面上核糖體數(shù)量減少。 （三）（三）衰老過程中線粒體的變化衰老過程中線粒體的變化 多數(shù)研究工作表明，細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨著年齡的增大而減

8、少，多數(shù)研究工作表明，細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨著年齡的增大而減少，而其體積則隨著年齡的增長而增大。衰老的神經(jīng)元，肝臟細(xì)胞和肌而其體積則隨著年齡的增長而增大。衰老的神經(jīng)元，肝臟細(xì)胞和肌細(xì)胞的線粒體數(shù)目減少，但體積增大。同時(shí)，線粒體的結(jié)構(gòu)也發(fā)生細(xì)胞的線粒體數(shù)目減少，但體積增大。同時(shí)，線粒體的結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，腫脹空泡化，內(nèi)部嵴大大減少。線粒體崩解是細(xì)胞衰老變化變化，腫脹空泡化，內(nèi)部嵴大大減少。線粒體崩解是細(xì)胞衰老變化的重要標(biāo)志。的重要標(biāo)志。 l線粒體變化主要是自由基損傷的結(jié)果，因?yàn)榫€粒體的呼吸鏈線粒體變化主要是自由基損傷的結(jié)果，因?yàn)榫€粒體的呼吸鏈?zhǔn)菗p傷性自由基的發(fā)源地。線粒體是損傷性自由基的發(fā)源地。線粒

9、體DNA成為自由基的主要攻成為自由基的主要攻擊目標(biāo)，使線粒體擊目標(biāo)，使線粒體DNA呈逐漸減少或使線粒體呈逐漸減少或使線粒體DNA的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物逐漸減少，直接影響與線粒體呼吸和能量轉(zhuǎn)換過程有關(guān)的蛋物逐漸減少，直接影響與線粒體呼吸和能量轉(zhuǎn)換過程有關(guān)的蛋白質(zhì)的合成，造成白質(zhì)的合成，造成ATP合成和細(xì)胞能量供應(yīng)不足，引起細(xì)胞功合成和細(xì)胞能量供應(yīng)不足，引起細(xì)胞功能紊亂，直到細(xì)胞死亡。能紊亂，直到細(xì)胞死亡。 （四）（四） 致密體的生成致密體的生成（五）（五）膜體系的變化膜體系的變化1細(xì)胞的間隙連接明顯減少，組成間隙連接的膜內(nèi)顆粒聚集體變細(xì)胞的間隙連接明顯減少，組成間隙連接的膜內(nèi)顆粒聚集體變小，這種變化

10、使細(xì)胞間代謝協(xié)作減少了。小，這種變化使細(xì)胞間代謝協(xié)作減少了。2細(xì)胞膜上的微絨毛數(shù)目增加，補(bǔ)償了衰老時(shí)細(xì)胞間聯(lián)系的衰退，細(xì)胞膜上的微絨毛數(shù)目增加，補(bǔ)償了衰老時(shí)細(xì)胞間聯(lián)系的衰退，以利于保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。以利于保持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。 3. 膜脂相發(fā)生改變，不飽和脂肪酸含量增加，膜流動(dòng)性下降。膜脂相發(fā)生改變，不飽和脂肪酸含量增加，膜流動(dòng)性下降。 年輕的功能健全的細(xì)胞膜是典型的液晶相年輕的功能健全的細(xì)胞膜是典型的液晶相 衰老的或有缺陷的膜通常處于凝膠相或固相衰老的或有缺陷的膜通常處于凝膠相或固相 從而干擾了膜蛋白的正常結(jié)構(gòu)與功能。從而干擾了膜蛋白的正常結(jié)構(gòu)與功能。 膜的微粘度增加，從而影響膜表面受體的移動(dòng)特

11、異膜的微粘度增加，從而影響膜表面受體的移動(dòng)特異性生物化學(xué)信號(hào)的傳導(dǎo)。性生物化學(xué)信號(hào)的傳導(dǎo)。五、細(xì)胞衰老的分子機(jī)制最為關(guān)注的有染色體端粒復(fù)制和自由基的假說。最為關(guān)注的有染色體端粒復(fù)制和自由基的假說。（一）（一）自由基學(xué)說自由基學(xué)說 自由基理論最初是由自由基理論最初是由HarmanHarman于于19561956年提出來的，年提出來的，所謂自由基指那些帶有奇數(shù)電子數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，所謂自由基指那些帶有奇數(shù)電子數(shù)的化學(xué)物質(zhì)，即它們都帶有未配對(duì)的自由電子，這些自由電子即它們都帶有未配對(duì)的自由電子，這些自由電子導(dǎo)致了這些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。自由基在細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)致了這些物質(zhì)的高反應(yīng)活性。自由基在細(xì)胞內(nèi)的產(chǎn)生是有多種

12、原因的，如生物氧化、輻射、受的產(chǎn)生是有多種原因的，如生物氧化、輻射、受污染物的侵害以及細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)等過程中都污染物的侵害以及細(xì)胞內(nèi)的酶促反應(yīng)等過程中都會(huì)釋放自由基。會(huì)釋放自由基。 氧化質(zhì)膜的不飽和脂肪酸，從而導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞，氧化質(zhì)膜的不飽和脂肪酸，從而導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞，膜的運(yùn)輸功能紊亂以致喪失。膜的運(yùn)輸功能紊亂以致喪失。氧化蛋白質(zhì)中的巰基而造成蛋白質(zhì)的鉸鏈、變氧化蛋白質(zhì)中的巰基而造成蛋白質(zhì)的鉸鏈、變性使酶失活。性使酶失活。1 1 細(xì)胞內(nèi)部自身隔離細(xì)胞內(nèi)部自身隔離; ; 如線粒體如線粒體2 2 保護(hù)性的酶保護(hù)性的酶; ; 如超氧化物岐化酶如超氧化物岐化酶(SOD)(SOD)3 3 抗氧化分子抗

13、氧化分子 如維生素如維生素E E、維生素、維生素C C（三）（三）染色體端粒和衰老染色體端粒和衰老 端粒是由簡單的富含端粒是由簡單的富含T和和G的的DNA片段的重復(fù)序片段的重復(fù)序列組成。人類端粒結(jié)構(gòu)為染色體末端重復(fù)上千次的列組成。人類端粒結(jié)構(gòu)為染色體末端重復(fù)上千次的TTAGGG序列所組成。序列所組成。DNA聚合酶不能完成線性聚合酶不能完成線性染色體末端染色體末端DNA的復(fù)制，的復(fù)制， 由于由于RNA引物的原因，引物的原因，DNA聚合酶一定會(huì)留下染聚合酶一定會(huì)留下染色體末端的一段色體末端的一段DNA（一段端粒）使其不被復(fù)制。那（一段端粒）使其不被復(fù)制。那么真核細(xì)胞染色體末端的端粒就會(huì)隨著細(xì)胞分裂

14、而縮短。么真核細(xì)胞染色體末端的端粒就會(huì)隨著細(xì)胞分裂而縮短。這個(gè)縮短的端粒傳給子細(xì)胞后，隨著細(xì)胞的再次分裂進(jìn)這個(gè)縮短的端粒傳給子細(xì)胞后，隨著細(xì)胞的再次分裂進(jìn)一步縮短。一步縮短。染色體末端端粒隨著每次細(xì)胞分裂逐漸縮短，直到不能分裂染色體末端端粒隨著每次細(xì)胞分裂逐漸縮短，直到不能分裂走向衰老。人類種系細(xì)胞一生中維持分裂。不斷增殖的原因走向衰老。人類種系細(xì)胞一生中維持分裂。不斷增殖的原因是該細(xì)胞表達(dá)端粒酶。端粒酶以自身一段是該細(xì)胞表達(dá)端粒酶。端粒酶以自身一段RNA為模板，通過為模板，通過逆轉(zhuǎn)錄酶，轉(zhuǎn)錄出一段端粒片段并使之連接于染色體的端粒逆轉(zhuǎn)錄酶，轉(zhuǎn)錄出一段端粒片段并使之連接于染色體的端粒末端，使端粒

15、不縮短，維持完整，從而保持了細(xì)胞的永生化末端，使端粒不縮短，維持完整，從而保持了細(xì)胞的永生化生長。生長。在單細(xì)胞生物、多細(xì)胞生物的種系細(xì)胞中都顯示出弱的端粒酶在單細(xì)胞生物、多細(xì)胞生物的種系細(xì)胞中都顯示出弱的端粒酶活性。而在人類正常組織的體細(xì)胞均無端粒酶活性。值得注意活性。而在人類正常組織的體細(xì)胞均無端粒酶活性。值得注意的是，在絕大多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞中顯示明顯的端粒酶活性，這的是，在絕大多數(shù)惡性腫瘤細(xì)胞中顯示明顯的端粒酶活性，這可能是腫瘤細(xì)胞具有永生性生長的原因之一?？赡苁悄[瘤細(xì)胞具有永生性生長的原因之一。端粒復(fù)制端粒復(fù)制.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC AA

16、CCCCAAC5335dGTP.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT.AACCCCAACCCC AACCCCAAC5335dGTP.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC AACCCCAAC53353RNA templateTelomeraseDNA polymeraseprimaseprimase.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC CCCCAAC53.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC CAACCCCAAC53.TTG

17、GGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC CCAACCC CAACCCCAAC53.TTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTG.AACCCCAACCCC AACCCCAACCC53一、細(xì)胞凋亡的概念及生物學(xué)意義一、細(xì)胞凋亡的概念及生物學(xué)意義 概念：是由一系列基因控制并受復(fù)雜信號(hào)調(diào)節(jié)的細(xì)胞自然概念：是由一系列基因控制并受復(fù)雜信號(hào)調(diào)節(jié)的細(xì)胞自然 死亡的現(xiàn)象。死亡的現(xiàn)象。 生物學(xué)意義：細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育的正常進(jìn)生物學(xué)意義：細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育的正常進(jìn) 行，自穩(wěn)平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾方面都行，自穩(wěn)

18、平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾方面都 起著非常關(guān)鍵的作用。起著非常關(guān)鍵的作用。二、細(xì)胞凋亡的特征二、細(xì)胞凋亡的特征q 細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征q 細(xì)胞凋亡的生化特征細(xì)胞凋亡的生化特征細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征 凋亡的起始：細(xì)胞器、染色質(zhì)等開始變化凋亡的起始：細(xì)胞器、染色質(zhì)等開始變化 凋亡小體的形成：質(zhì)膜包裹染色質(zhì)和細(xì)胞器凋亡小體的形成：質(zhì)膜包裹染色質(zhì)和細(xì)胞器 凋亡小體的消化：被吞噬細(xì)胞消化凋亡小體的消化：被吞噬細(xì)胞消化細(xì)胞凋亡和壞死的區(qū)別：細(xì)胞凋亡和壞死的區(qū)別：細(xì)胞凋亡的生物化學(xué)特征細(xì)胞凋亡的生物化學(xué)特征 細(xì)胞凋亡的主要特征是形成大小為 180200bp特征

19、性的DNA ladders 凋亡細(xì)胞組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶tTG（tissue Transglutaminase）積累并達(dá)到較高水平三、細(xì)胞凋亡的檢測方法三、細(xì)胞凋亡的檢測方法形態(tài)學(xué)觀測：染色法、透射和掃描電鏡觀察DNA電泳：DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶TUNEL測定法，即DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法彗星電泳法（comet assay）流式細(xì)胞分析 根據(jù)凋亡細(xì)胞DNA斷裂和丟失，采用碘化丙啶使DNA 產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì) 胞，同時(shí)又能觀察細(xì)胞的周期狀態(tài)。細(xì)胞色素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖電泳圖1細(xì)胞色素c誘導(dǎo)0 h2細(xì)胞色素c誘導(dǎo)1 h3細(xì)胞色素c誘導(dǎo)2

20、 h4細(xì)胞色素c誘導(dǎo)3 h5細(xì)胞色素c誘導(dǎo)4 h6陰性對(duì)照7Marker （ 自趙允、翟中和） 人在胚胎時(shí)期該凋亡的細(xì)胞不凋亡人在胚胎時(shí)期該凋亡的細(xì)胞不凋亡 ，則生出的小孩是什么模樣？則生出的小孩是什么模樣？四、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義四、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義有利于清除多余無用的細(xì)胞，有利于清除多余無用的細(xì)胞，有利于器官的正常發(fā)育。有利于器官的正常發(fā)育。 魚魚 蠑螈蠑螈 龜龜 雞雞 豬豬 牛牛 兔兔 人人胎兒的手的發(fā)育胎兒的手的發(fā)育胎兒的發(fā)育胎兒的發(fā)育l細(xì)胞凋亡不足：腫瘤，自身免疫病等細(xì)胞凋亡不足：腫瘤，自身免疫病等l細(xì)胞凋亡過度：再生障礙性貧血，神經(jīng)元退細(xì)胞凋亡過度：再生障礙性貧血，神經(jīng)元退行性疾病（帕金森綜合癥）等行性疾?。ㄅ两鹕C合癥）等l不足與過度并存：動(dòng)脈粥樣硬化等不足與過度并存：動(dòng)脈粥樣硬化等五、細(xì)胞凋亡與人體健康五、細(xì)胞凋亡與人體健康世界帕金森病日世界帕金森病日(月月)世界著名拳王阿里世界著名拳王阿里40多歲就患上多歲就患上了帕金森癥，昔日雄風(fēng)難在；了帕金森癥，昔日雄風(fēng)難在；帕金森癥：帕金森癥： 它的主要癥狀是它的主要癥狀是“手腳不聽話手腳不聽話”。 病人在寫字、吃飯或做其他事情時(shí)，手會(huì)抖個(gè)病人在寫字、吃飯或做其他事情時(shí)，手會(huì)抖個(gè)不停。不停。 病情嚴(yán)重的，患者四肢都會(huì)出現(xiàn)無法控制的顫病情嚴(yán)重的，患