細胞死亡與細胞衰老演示文稿

細胞死亡與細胞衰老演示文稿當前1頁，總共55頁。（優(yōu)選）細胞死亡與細胞衰老當前2頁，總共55頁。第一節(jié)細胞死亡程序性細胞死亡（programmeddeath,PCD）：細胞死亡受細胞內(nèi)由遺傳機制決定的“死亡程序”控制，要求特定的基因表達，是“主動”而非“被動”的過程。死亡方式主要包括3種：凋亡、壞死、由細胞自噬導致的自噬性細胞死亡。當前3頁，總共55頁。

一、細胞凋亡◆細胞凋亡概念◆細胞凋亡特征◆細胞凋亡檢測◆凋亡的生理學及醫(yī)學意義◆凋亡的分子機制當前4頁，總共55頁?！窦毎蛲?apoptosis)：一種有序的或程序性的細胞死亡方式，是細胞接受某些特定信號刺激后進行的正常生理應答反應。該過程具有典型的形態(tài)學和生化特征，凋亡細胞最后以凋亡小體被吞噬消化。

●Apoptosis的概念源自于希臘語，原意是指樹葉或花的自然凋落。

細胞發(fā)生程序性死亡時，就像樹葉或花的自然凋落一樣，凋亡的細胞散在于正常組織細胞中，被巨噬細胞吞噬，無炎癥反應，不遺留疤痕。細胞凋亡的概念當前5頁，總共55頁。（一）細胞凋亡的特征◆形態(tài)特征

質(zhì)膜內(nèi)折；染色質(zhì)固縮；有凋亡小體當前6頁，總共55頁。（一）細胞凋亡的特征◆凋亡的起始：細胞表面的特化結(jié)構(gòu)消失，細胞膜依然完整；線粒體大體完整，核糖體逐漸與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，沿著核膜分布。

◆凋亡小體的形成：染色質(zhì)斷裂，與某些細胞器等聚集在一起，被反折細胞質(zhì)膜包裹，形成球形的結(jié)構(gòu)，稱為凋亡小體。◆凋亡小體為鄰近細胞或吞噬細胞所吞噬，在溶酶體內(nèi)被消化分解。當前7頁，總共55頁。細胞凋亡的過程及特征（一）細胞凋亡的特征當前8頁，總共55頁。（二）細胞凋亡的檢測方法◆形態(tài)學觀察：化學染色法（臺盼藍）和熒光染色（DAPI染細胞核）、吉姆薩染色法（染色質(zhì)著色）◆DNA電泳：呈現(xiàn)出梯狀條帶（DNAladders）◆DNA斷裂的原位末斷標記：凋亡細胞的核DNA斷裂后產(chǎn)生3’-OH末端，用熒光素對凋亡細胞核或凋亡小體進行原位染色。當前9頁，總共55頁。

a正常T細胞雜交瘤細胞b凋亡細胞(掃描電鏡)c凋亡細胞(透射電鏡)當前10頁，總共55頁。

（二）細胞凋亡的檢測方法◆DNA在核小體間斷裂形成180——200bp的片段，瓊脂電泳出現(xiàn)梯狀條帶。細胞色素c誘導的凋亡細胞DNA電泳圖1．細胞色素c誘導0h2．細胞色素c誘導1h3．細胞色素c誘導2h4．細胞色素c誘導3h5．細胞色素c誘導4h6．陰性對照7．Marker凋亡細胞的DNA電泳當前11頁，總共55頁?！翦缧请娪痉ǎ旱蛲黾毎蠨NA降解片段泳動速度較快，使細胞核呈現(xiàn)彗星式圖案?！袅魇郊毎治觯旱蛲龅膩喍扼w細胞?！魴z測細胞膜成分變化：磷脂酰絲氨酸翻轉(zhuǎn)至細胞膜外側(cè)。（二）細胞凋亡的檢測方法當前12頁，總共55頁?！裆锇l(fā)育過程中的需要●參與免疫耐受的形成：對識別自身抗原的T細胞克隆進行選擇性地消除?！裆硇员Ｗo機制，清除體內(nèi)多余、受損或危險的細胞而不對周圍的細胞或組織產(chǎn)生傷害?！窬S持機體細胞總數(shù)的平衡和機體的生命活力?！袢梭w細胞凋亡的失調(diào)，引發(fā)多種疾病。凋亡不足引發(fā)腫瘤和自身免疫?。贿^度凋亡導致免疫功能的喪失或引發(fā)炎癥。（三）細胞凋亡的生理學及醫(yī)學意義當前13頁，總共55頁。

蝌蚪在向成體變態(tài)發(fā)育過程中尾的消失

當前14頁，總共55頁。脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育

細胞凋亡使神經(jīng)細胞與靶細胞的數(shù)量相匹配當前15頁，總共55頁。發(fā)育過程中手和足的成形過程當前16頁，總共55頁。（四）細胞凋亡的分子機制●

caspase家族●

caspase切割底物●外界信號與凋亡●線粒體與凋亡當前17頁，總共55頁。誘導細胞凋亡的因子◆物理性因子:

包括射線（紫外線，射線等）；較溫和的溫度刺激（如熱激，冷激）等。◆化學及生物因子：包括活性氧基團和分子（超氧自由基，Ｈ２Ｏ２）；DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑；正常生理因子（激素，細胞生長因子等）失調(diào)；凋亡因子如腫瘤壞死因子（TNF）處理等。當前18頁，總共55頁。1、caspase家族線蟲Caenorhabditiselegans是研究個體發(fā)育和細胞程序性死亡的理想材料（生命周期短，細胞數(shù)量少）。線蟲神經(jīng)系統(tǒng)由302個細胞組成。這些細胞來自于407個前體細胞。也就是說105個細胞發(fā)生了程序性死亡?！鬰aspase的發(fā)現(xiàn)當前19頁，總共55頁。◆caspase的發(fā)現(xiàn)控制線蟲細胞凋亡的基因主要有3個：Ced-3、Ced-4和Ced-9Ced-3和

Ced-4的作用是誘發(fā)凋亡；Ced-9阻止Ced-3、Ced-4激活，抑制細胞凋亡。Ced3哺乳類同源物是白介素－１轉(zhuǎn)換酶

(Interleukin-1-convertingenzyme，ICE)，即caspase1。當前20頁，總共55頁。caspase家族◆哺乳動物細胞中發(fā)現(xiàn)15種caspase蛋白。根據(jù)在細胞凋亡過程中發(fā)揮的功能不同，可分為兩類：◆凋亡起始者（起始caspases）：2、8、9、10、11參與凋亡啟動，負責對效應者的前體切割，產(chǎn)生有活性的效應者?！舻蛲鰣?zhí)行者（效應caspases）：

3、6、7執(zhí)行細胞凋亡，負責切割細胞核內(nèi)、細胞質(zhì)中結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白，使其失活或活化，保證凋亡程序的正常進行。當前21頁，總共55頁。caspase是天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶的簡稱。caspase活性位點是半胱氨酸，

切割位點是靶蛋白天冬氨酸殘基后的肽鍵。caspase家族當前22頁，總共55頁。

2、caspases依賴性細胞凋亡途徑●由死亡受體起始的外源途徑●由線粒體起始的內(nèi)源途徑當前23頁，總共55頁。（1）死亡受體介導的細胞凋亡

◆

當細胞接受凋亡信號分子(FasＬ,TNF等)后，凋亡細胞表面信號分子受體相互聚集并與細胞內(nèi)的銜接蛋白結(jié)合?！翥暯拥鞍啄技痗aspases2、8和10聚集在受體部位?！?/p>

caspase相互活化并產(chǎn)生級聯(lián)反應，使細胞凋亡。當前24頁，總共55頁。細胞凋亡過程中caspases級聯(lián)效應當前25頁，總共55頁。胞外信號誘導細胞凋亡2、8和10凋亡起始當前26頁，總共55頁。當前27頁，總共55頁。

◆

下游caspases活化后，作用于底物。裂解核纖層蛋白，導致細胞核形成凋亡小體；裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNALadder；裂解參與細胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細胞皺縮、脫落，便于細胞吞噬；導致膜脂重排，便于吞噬細胞識別并吞噬。（1）死亡受體介導的細胞凋亡當前28頁，總共55頁。fas

fas又稱作APO-1，屬TNF受體和NGF受體家族。1993年人白細胞分型國際會議統(tǒng)一命名為CD95。fas基因編碼產(chǎn)物為分子量45KD的跨膜蛋白。Fas蛋白與Fas配體組成Fas系統(tǒng)，二者的結(jié)合導致靶細胞走向凋亡。當前29頁，總共55頁。Fas誘導的細胞凋亡Fas與配體（如TNF）結(jié)合發(fā)生三聚化，使胞內(nèi)的DD區(qū)（Deathdomain）與接頭蛋白FADD的DD區(qū)結(jié)合。FADDN端通過DED區(qū)（deatheffectordomain）與Caspase-8前體蛋白和CAP3結(jié)合，激活caspase-8

。當前30頁，總共55頁。caspase-8酶原自剪切活化，切割效應caspase（

caspase

-3酶原），產(chǎn)生有活性的caspase

-3，導致細胞凋亡。caspase可降解結(jié)構(gòu)蛋白、信號蛋白、轉(zhuǎn)錄調(diào)控蛋白、周期蛋白等等。活化的caspase-8還通過切割信號分子Bid，將凋亡信號傳遞到線粒體，引發(fā)凋亡的內(nèi)源途徑，使凋亡信號進一步擴大。當前31頁，總共55頁。

（2）細胞凋亡的內(nèi)源途徑

◆當caspase8活化后，其中一個途徑被運送到線粒體，導致細胞色素C釋放。

◆CytC與胞質(zhì)中Apaf-1(凋亡蛋白酶活化因子)結(jié)合誘導細胞凋亡

Apaf-1：線蟲Ced4在哺乳動物細胞中的同源蛋白，通過N端CARD結(jié)構(gòu)域（caspases募集結(jié)構(gòu)域）招募細胞質(zhì)中的caspase9酶原。

◆caspase9酶原在凋亡復合體中發(fā)生自身切割而活化。

◆活化的caspase9切割并激活caspase3、7，引發(fā)細胞凋亡。當前32頁，總共55頁。細胞凋亡信號途徑當前33頁，總共55頁。當前34頁，總共55頁。線粒體向細胞質(zhì)內(nèi)釋放多個凋亡相關(guān)因子，誘發(fā)caspases非依賴性的細胞凋亡。凋亡誘導因子（AIF）：從線粒體釋放到細胞質(zhì)基質(zhì)中，進而進入細胞核，引起核內(nèi)DNA凝集并斷裂。限制性內(nèi)切核酸酶G（endonucleaseG）:負責線粒體DNA的修復和復制。受到凋亡信號的刺激，endoG從線粒體釋放，進入細胞核，對核DNA進行切割。

3、caspases非依賴性的細胞凋亡當前35頁，總共55頁。2002年10月7日英國人悉尼·布雷諾爾、美國人羅伯特·霍維茨和英國人約翰·蘇爾斯頓，因在細胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾諾貝爾生理與醫(yī)學獎。SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohnE.Sulston

當前36頁，總共55頁。二、細胞壞死細胞壞死是細胞受到急性強力傷害時立即出現(xiàn)的反應。早期表現(xiàn)為細胞膜破壞，線粒體腫脹。繼而溶酶體破裂,細胞內(nèi)容物流出,引起炎癥。當前37頁，總共55頁。細胞凋亡與細胞壞死比較Kerr（

1972）最先提出，與細胞壞死的區(qū)別是：①細胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體；②凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細胞器；③不引起炎癥；④線粒體無變化，溶酶體活性不增加；⑤內(nèi)切酶活化，DNA有控降解，凝膠電泳圖譜呈梯狀；⑥凋亡通常是生理性變化，而細胞壞死是病理性變化。當前38頁，總共55頁。壞死細胞凋亡細胞當前39頁，總共55頁。細胞壞死細胞壞死時，細胞質(zhì)膜發(fā)生滲漏。細胞內(nèi)容物，包括膨大和破碎的細胞器以及染色質(zhì)片段，釋放到胞外，導致炎癥反應。染色質(zhì)不發(fā)生凝集，也不產(chǎn)生有規(guī)律的200bp的DNA降解片段，而是被隨機降解，電泳時產(chǎn)生“拖尾”現(xiàn)象。當前40頁，總共55頁。細胞壞死的作用細胞壞死可能在細胞的免疫反應中發(fā)揮重要作用。細胞感染病原體后，可能通過“自殺”方式消滅病原體，可以作為凋亡的“替補”。被感染的細胞壞死后，胞內(nèi)的病原體信號分子如病毒核酸等被釋放，能夠被免疫細胞識別，促發(fā)固有免疫反應。當前41頁，總共55頁。三、自噬性細胞死亡細胞自噬：細胞通過溶酶體與雙層膜包裹的細胞自身物質(zhì)融合，從而降解細胞自身物質(zhì)的過程。壽命較短的蛋白質(zhì)通過泛素-蛋白酶體系統(tǒng)進行降解；壽命較長的蛋白質(zhì)及細胞結(jié)構(gòu)通過細胞自噬途徑，由溶酶體進行降解。當前42頁，總共55頁。細胞自噬過程膜泡的形成、擴展自噬體的形成自噬體與溶酶體融合后形成自噬溶酶體內(nèi)含物被溶酶體中的水解酶消化三、自噬性細胞死亡當前43頁，總共55頁。細胞自噬的特征及過程當前44頁，總共55頁。第二節(jié)細胞衰老◆衰老的概念◆Hayflick界限◆衰老特征◆衰老的分子理論當前45頁，總共55頁。（一）衰老的概念●細胞衰老(cellaging，cellsenescence)：一般指復制衰老，即體外培養(yǎng)的正常細胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止生長，細胞形態(tài)和生理代謝活動發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象?！衽囵B(yǎng)細胞的衰老，機體內(nèi)細胞的衰老當前46頁，總共55頁。

（二）Hayflick界限●1961年，Hayflick首次報道了體外培養(yǎng)的人成纖維細胞具有增殖分裂的極限。●Hayflick界限：細胞，至少是培養(yǎng)的細胞，不是不死，是有一定壽命的；它們的增殖能力不是無限的，而是有一定的界限，平均傳代40——60次，此后細胞逐漸解體死亡。當前47頁，總共55頁。（二）Hayflick界限◆癌細胞或培養(yǎng)的細胞系是不正常細胞，其染色體數(shù)目或形態(tài)已經(jīng)不同于原先的細胞◆細胞的增殖能力與供體年齡有關(guān)◆物種壽命與培養(yǎng)細胞壽命之間存在著一定的關(guān)系當前48頁，總共55頁。細胞來源人胚肺成纖維細胞中年人成纖維細胞老年人成纖維細胞可增殖代數(shù)

40-60

20

2-4不同年齡來源