細(xì)胞衰老與死亡課件

1、細(xì)胞死亡 細(xì)胞死亡 細(xì)胞死亡主要方式 細(xì)胞壞死(necrosis) 細(xì)胞凋亡(apoptosis) 細(xì)胞自噬（autophage）、細(xì)胞脹亡（oncosis） 細(xì)胞死亡（cell death）是細(xì)胞生命現(xiàn)象的終結(jié) （一）細(xì)胞壞死(necrosis) ：在外來致病因子的作用下，細(xì)胞生命活動被強行終止的病理性、被動性的死亡過程。原因：物理、化學(xué)、生物因素產(chǎn)生的急性損傷引起 形態(tài)改變：細(xì)胞及細(xì)胞器膜破裂，胞質(zhì)外溢，細(xì)胞解 體，核濃縮、碎裂、溶解，染色質(zhì)凝集。 死亡表征：引發(fā)局部炎癥反應(yīng)，細(xì)胞成群丟失， 愈合過程形成纖維化瘢痕。細(xì)胞壞死定義：是細(xì)胞在一定的生理或病理條件下，遵循自身的程序，自己結(jié)束生命

2、的過程。許多情況下，也稱細(xì)胞程序性死亡（programmed cell death, PCD）。（二）細(xì)胞凋亡(apoptosis)凋亡過程形態(tài)學(xué)上可分為3個階段：1. 凋亡的起始：胞膜完整，保持選擇通透性；胞膜特化結(jié)構(gòu)消 失，如微絨毛、突起、細(xì)胞間接觸。胞質(zhì)脫水濃縮；線粒體基本完整；內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔膨 脹與質(zhì)膜融合，核糖體漸脫離；細(xì)胞骨架排列 紊亂。染色體固縮邊集至核膜下（新月形、花瓣形染 色質(zhì)塊）2.凋亡小體的形成凋亡小體（apoptotic body）: 胞膜內(nèi)陷反折包圍斷裂的染色質(zhì)片段、胞質(zhì)、細(xì)胞器等形成芽狀突起 凋亡小體 ，并與細(xì)胞逐漸分離。3.凋亡小體被吞噬細(xì)胞吞噬清除細(xì)胞凋亡的生化改變

3、： 1. DNA片段化（fragmentation）： 內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶活化，在連接區(qū)特異性切斷DNA 鏈，形成180200bp整倍數(shù)的寡核苷酸片段。200bp400bp600bp800bpDNA ladder（二）細(xì)胞凋亡的生化改變 2.凋亡蛋白酶表達(dá) Caspase家族3.鈣(Ca 2) 離子濃度 外Ca 2流入，內(nèi)Ca 2釋放啟動凋亡4.線粒體改變：膜通透性，釋放CytC啟動凋亡5.磷脂酰絲氨酸（PS）翻轉(zhuǎn)到細(xì)胞膜表面(清除信號)（三）細(xì)胞凋亡與壞死的區(qū)別凋亡的生物學(xué)意義：1.清除發(fā)育中多余的細(xì)胞2.清除已經(jīng)完成功能的細(xì)胞3.清除發(fā)育不正常的細(xì)胞4.清除生理活動過程中無用的細(xì)胞5.清除病

4、理活動中有潛在危險的細(xì)胞 表： 與細(xì)胞凋亡異常相關(guān)的疾病 凋亡不足 凋亡過度腫瘤 肝癌、惡性血液腫瘤、乳腺癌 發(fā)育異常 氣管-食管瘺、房（室）間隙缺 、膀胱癌、肺癌、膠質(zhì)瘤、前 損、唇（腭）裂、短肢畸形、 列腺癌等 尿道下裂以及多囊腎等發(fā)育異常 先天性消化道、膽道、肛門狹 CNS Alsheimer病、Parkinson 病、 窄或閉鎖、動脈導(dǎo)管未閉、兩 肌萎縮性側(cè)索硬化癥、色素性 性畸形、甲狀舌骨囊腫等 視網(wǎng)膜病，脊肌肉萎縮、早老免疫系統(tǒng) 系統(tǒng)性紅斑狼瘡、糖尿病、類 性癡呆 風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、橋本甲狀腺炎 免疫系統(tǒng) 免疫缺陷病、AIDS 、多發(fā)性的硬化癥等 細(xì)胞凋亡與疾?。―iseases as

5、sociated to apoptosis deregulation）四、細(xì)胞凋亡的分子機制秀麗隱桿線蟲1090個體細(xì)胞，發(fā)育過程131細(xì)胞凋亡。凋亡決定ced-9 ced-3 ced-4執(zhí)行ced-1,2,5,6,7,8,10吞噬nuc-1DNA降解PRIZED Horvitz, and Sulston share Physiology or Medicine Nobel （2002） “for their discoveries concerning genetic regulation of organ development and programmed cell death”1090

6、 131= 959(cells)悉尼布雷諾爾羅伯特霍維茨約翰蘇爾斯頓2002年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎Caspase基因家族（與ced-3同源）：富含半胱氨酸15種caspase，以無活性酶原形式存在功能： 激活后，可特異性地切割靶蛋白的天冬氨酸殘基后的肽鍵（Asp-X），使靶蛋白活化或失活。人和哺乳動物細(xì)胞凋亡相關(guān)基因人和哺乳動物細(xì)胞凋亡相關(guān)基因起始者 執(zhí)行者前體 執(zhí)行者活化 胞內(nèi)靶蛋白Caspase基因家族：凋亡起始者 ： caspase 2，8，9，10，11（上游）凋亡執(zhí)行者 ： caspase 3，6，7（下游）細(xì)胞核內(nèi)、胞質(zhì)中的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，約280種。Caspase對底物的切割效

7、應(yīng)1.水解核酸酶抑制物（ICAD） 釋放CAD Caspase actived DNase2.切割核纖層蛋白、核孔蛋白3.破壞細(xì)胞骨架4.阻斷DNA復(fù)制和 修復(fù)CAD切割DNACaspase的激活同源激活（自我活化：caspase 8，9）異源活化（被其他caspase切割而激活:caspase 3,6,7）Caspase 級聯(lián)、順序多步激活凋亡的誘導(dǎo)信號1.物理性：放射線（紫外線、射線），熱激、冷激。2.化學(xué)性：抗癌藥，活性氧、細(xì)胞因子，激素。3.病原體：HIV、 EB病毒等。4.缺血、缺氧、營養(yǎng)缺乏等。凋亡生化特征及死亡通路保守Caspase依賴性的凋亡通路一、 死亡受體(death re

8、ceptor)介導(dǎo)的凋亡通路 (外源途徑)二、 線粒體介導(dǎo)的凋亡通路（內(nèi)源途徑）死亡受體與死亡配體死亡受體：Fas（Apo-1,CD95），DR-3, DR-4表達(dá)于正常和腫瘤細(xì)胞表面。死亡配體：TNF家族成員（ TNF ）激活的單核巨噬細(xì)胞合成，主要表達(dá)于活化的T cell、NK cell表面。(FasL)Fas與FasL組成Fas系統(tǒng)，兩者結(jié)合導(dǎo)致攜帶Fas的細(xì)胞凋亡。主要涉及免疫系統(tǒng)細(xì)胞死亡。一、死亡受體介導(dǎo)的凋亡通路 死亡受體配體 caspase 8Step1 （啟動）：激活 細(xì)胞凋亡的死亡受體通路 1. 死亡受體(Fas)與配體(FasL)結(jié)合。 2. 聚集的Fas與FADD (Fa

9、s associated death domain)通過DD（death domain）結(jié)合。 3. FADD與Pro-caspase 8 (或caspase10)通過DED(death effector domain) 結(jié)合。 4. Fas-FADD-Pro-caspase8形成死亡誘導(dǎo)信號 復(fù)合物 (DISC ) 5. Pro -caspase 8同源激活 活性caspases8 Step1（啟動）：死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物 DISC死亡受體通路Caspase 8 Caspase3，6，7Step2（執(zhí)行）：活化細(xì)胞凋亡級聯(lián)反應(yīng)Pro-caspase-2caspase-2Pro-caspase-

10、6Caspase-6Pro-caspase-7caspase-7Pro-caspase-9ICAD（抑制性 CAD）CAD（ caspase活化DNA酶）CAD進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)降解DNA細(xì)胞凋亡剪切細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)蛋白caspase-9Activation of caspase-3（共同通路）(Effector caspase)Caspase-3Pro-caspase-3Caspase 8二、線粒體介導(dǎo)的凋亡通路（mitochondrial pathway） 內(nèi)部凋亡信號/外部凋亡信號 （DNA損傷） (自由基、藥物、輻射)線粒體外膜損傷、通透性改變凋亡相關(guān)因子釋放入胞質(zhì)引發(fā)細(xì)胞凋亡線粒體是細(xì)胞凋亡調(diào)控

11、中心 內(nèi)部凋亡信號/外部凋亡信號線粒體外膜通透性釋放凋亡相關(guān)因子（CytC 細(xì)胞色素C ）CytC 結(jié)合Apaf-1,caspase9酶原CytC Apaf-1caspase9酶原（凋亡復(fù)合體 apoptosome）caspase9酶原自身切割活化激活caspase3,caspase7細(xì)胞凋亡膜通透性、線粒體腫脹、mApaf-1活化Cyt.c線粒體途徑（Intrinsic or mitochondrial pathway） Ca2+NO缺氧活性氧應(yīng)激MPT開放Cyt.c+Pro-caspase-9Caspase-9ATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cCARDApoptosome AIFcaspase-independent apoptosisPro-Caspase-3凋亡Caspase-3BidCaspase-8線粒體凋亡通路中CytC的釋放是關(guān)鍵步驟。caspase 活化的兩條主要途徑：死亡受體 配體caspase 8,10死亡受體途徑：細(xì)胞凋亡線粒體依賴途徑Apaf-1/cytC/caspase 9活化caspase 3,6,7caspase