病理生理學(xué)細(xì)胞凋亡異常與疾病

病理生理學(xué)細(xì)胞凋亡異常與疾病第1頁/共45頁裸鼠的結(jié)腸癌病理模型第2頁/共45頁潰瘍型胃癌

癌細(xì)胞為什么會(huì)發(fā)生？第3頁/共45頁HIVAIDS第4頁/共45頁凋亡過程與調(diào)控凋亡異常與疾病概述細(xì)胞凋亡異常與疾病第5頁/共45頁一、概述細(xì)胞凋亡異常

壞死（Necrosis）凋亡（Apoptosis）第6頁/共45頁細(xì)胞壞死特征：線粒體膨脹，細(xì)胞骨架降解，溶酶體釋放酶，細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)沉淀靠近核膜邊，蛋白質(zhì)合成下降，由于膜破裂，出現(xiàn)炎癥反應(yīng)。一般過程：因補(bǔ)體反應(yīng)或烈性病毒感染破壞質(zhì)膜，或者能量依賴性離子泵被破壞，鈉、鉀等離子沿著各自的濃度梯度進(jìn)出細(xì)胞，從而導(dǎo)致細(xì)胞吸水膨脹，最終破膜而死細(xì)胞凋亡異常第7頁/共45頁★由體內(nèi)外因素觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致的細(xì)胞死亡過程。（programmedcelldeath，PCD）細(xì)胞凋亡Apoptosis細(xì)胞凋亡異常第8頁/共45頁?凋亡細(xì)胞的主要變化細(xì)胞凋亡異常

形態(tài)學(xué)改變

生化改變第9頁/共45頁凋亡時(shí)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變空泡化固縮出芽邊集凋亡小體形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞凋亡異常第10頁/共45頁細(xì)胞凋亡異常第11頁/共45頁■內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活Ca2+/Mg2+增加核酸內(nèi)切酶活性Zn2+抑制核酸內(nèi)切酶活性■DNA片段化

核酸內(nèi)切酶核小體連接區(qū)降解，寡核小體片段（160～200bp的倍數(shù)）■鈣超載Ca2+載體A23187B淋巴細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]↑誘導(dǎo)B細(xì)胞凋亡生化改變細(xì)胞凋亡異?！黾?xì)胞膜磷脂酰絲氨酸外翻（caspase激活、PKC活化、蛋白合成等）第12頁/共45頁★細(xì)胞凋亡與壞死的區(qū)別★————————————————————————————————————壞死凋亡1.性質(zhì)2.誘導(dǎo)因素強(qiáng)烈刺激，隨機(jī)發(fā)生較弱刺激，非隨機(jī)發(fā)生3.生化特點(diǎn)4.形態(tài)變化5.DNA電泳6.炎癥反應(yīng)7.凋亡小體8.基因調(diào)控被動(dòng)過程，無新蛋白合成，不耗能主動(dòng)過程，有新蛋白合成，耗能細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面溶解、破壞、細(xì)胞腫脹胞膜及細(xì)胞器相對完整細(xì)胞皺縮，核固縮彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀DNA片段化（180-200bp）電泳呈“梯”狀條帶溶酶體破裂，局部炎癥反應(yīng)溶酶體相對完整，局部無炎癥反應(yīng)有病理性，非特異性生理性或病理性，特異性無有無———————————————————細(xì)胞凋亡異常第13頁/共45頁細(xì)胞凋亡異常第14頁/共45頁細(xì)胞凋亡的生理意義確保正常發(fā)育、生長維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定發(fā)揮積極的防御功能細(xì)胞凋亡是正常的生理過程，但是凋亡過多或過少都可引起疾病發(fā)生。細(xì)胞凋亡異常第15頁/共45頁二、凋亡過程與調(diào)控凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：cAMP、Ca2+、神經(jīng)酰胺凋亡基因激活凋亡的執(zhí)行：DNase、Caspases凋亡細(xì)胞的清除細(xì)胞凋亡異常第16頁/共45頁凋亡過程+受體cAMPCa2+神經(jīng)酰胺凋亡誘導(dǎo)因素死亡信號(hào)凋亡相關(guān)基因激活DNase激活Caspases激活巨噬細(xì)胞吞噬分解凋亡細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因激活執(zhí)行凋亡凋亡細(xì)胞的清除細(xì)胞凋亡異常第17頁/共45頁凋亡過程ⅠcAMPCa2+神經(jīng)酰胺凋亡相關(guān)基因激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜細(xì)胞核凋亡誘導(dǎo)因素+Dnase激活Caspases激活細(xì)胞凋亡異常死亡信號(hào)第18頁/共45頁凋亡過程ⅡDNase激活Caspases激活凋亡細(xì)胞的清除凋亡執(zhí)行細(xì)胞凋亡異常第19頁/共45頁Table：凋亡的影響因素誘導(dǎo)性因素（Inducers）抑制性因素（Inhibitors）理化因素射線、高溫、強(qiáng)酸、細(xì)胞因子IL-2、NGF等強(qiáng)堿、應(yīng)激、抗癌藥激素ACTH、睪丸酮、雌激素激素和因子糖皮質(zhì)激素、TNF其它Zn2+、苯巴比妥、半胱氨免疫性因素CTL分泌的粒酶酸蛋白酶抑制劑、EBV、病原體因素HIV、HCV牛痘、病毒、中性氨基酸

細(xì)胞凋亡異常第20頁/共45頁（一）凋亡信號(hào)1.生理性凋亡信號(hào)2.病理性凋亡信號(hào)病理性凋亡信號(hào)誘導(dǎo)凋亡的環(huán)節(jié)：

（1）氧化應(yīng)激

（2）死亡受體的激活

TNF受體家族包括Fas、TNFR、DR3-5

（3）線粒體結(jié)構(gòu)與功能的改變

膜電位↓

（4）Ca2+

參與Pr、磷脂、核酸分解酶的激活細(xì)胞凋亡異常第21頁/共45頁（二）凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)2.死亡受體通路1.重溫Caspases依賴的通路3.線粒體途徑第22頁/共45頁1.概念、分類、結(jié)構(gòu)■概念Caspase屬于半胱氨酸蛋白酶家族，14個(gè)成員(Caspase1-14)。細(xì)胞凋亡異常?細(xì)胞凋亡的信號(hào)傳導(dǎo)（Caspases依賴的pathway）■Caspase信號(hào)通路分類

上游（Caspase-2,-8,-9.-10）下游（Caspase-3,-6,-7）（共同通路）▲

Caspase（Ced-3亞家族）死亡受體通路線粒體途徑大小亞基結(jié)合（二聚體）

caspase活化（四聚體）■結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Pro-caspase：NH2末端結(jié)構(gòu)域、20KD亞基、10KD亞基剪切第23頁/共45頁ICE家族成員

A：3類caspase藍(lán)色參與炎癥反應(yīng)，紅色為執(zhí)行者，綠色為啟動(dòng)者；

B：caspase-3的結(jié)構(gòu)模型；C：caspase-3的活化過程

第24頁/共45頁2．死亡受體通路■死亡受體TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等是一類傳遞細(xì)胞凋亡信號(hào)的細(xì)胞膜蛋白。■通路（pathway）細(xì)胞凋亡異常FasLDDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3細(xì)胞凋亡生長因子、Fas抗體FasFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）；DISC:死亡誘導(dǎo)復(fù)合物。DEDFADDcaspase-10DISC第25頁/共45頁細(xì)胞凋亡異常DNA片段化第26頁/共45頁

3．線粒體途徑

DNA修復(fù)功能喪失、片段化、內(nèi)切酶激活第27頁/共45頁（三）凋亡的執(zhí)行1.Caspases2.內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶3.其它細(xì)胞凋亡異常第28頁/共45頁使抑制凋亡因子失活，如：CAD/ICAD破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如核膜下Lamins板層結(jié)構(gòu)分解細(xì)胞骨架蛋白瓦解核結(jié)構(gòu)Caspase如何促進(jìn)凋亡？細(xì)胞凋亡異常第29頁/共45頁第30頁/共45頁內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶——

酶原形式，存在于細(xì)胞核內(nèi)Ca2+/Mg2+依賴性受Zn2+抑制作用于核小體連接區(qū)，DNA斷裂為核小體大小或其倍數(shù)的片段。細(xì)胞凋亡異常第31頁/共45頁其它組織型轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶——凋亡小體的形成Ca2+增多激活需鈣蛋白酶——介導(dǎo)膜再塑等凋亡過程細(xì)胞凋亡異常第32頁/共45頁（四）細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控

表：細(xì)胞凋亡的調(diào)控基因功能基因抑制凋亡基因Bcl-2、Bcl-XL、A1/Bfl-1、Bcl-w、Bcl-G和Mcl-1促凋亡基因P53、Bax、Bak、Bid、Bad、Bim、Bik、Bok、

Bcl-B、Bcl-Xs、Krk、Mtd、Nip3、Nix、Noxa雙向調(diào)控基因c-myc、Belx【調(diào)控基因】細(xì)胞凋亡異常第33頁/共45頁Bcl-2■Bcl-2（Bcl-XL）能夠抑制線粒體MPT開放，Cyt.c、AIF釋放↓■

Bcl-2也能特異地結(jié)合細(xì)胞色素C■Bcl-2能夠結(jié)合和滅活A(yù)paf-1，阻斷對caspase-9活化Caspase抑制劑1．Bcl-2基因家族細(xì)胞凋亡異常CARDMPT開放膜通透性↑、線粒體腫脹、△m↓Cyt.cATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cApaf-1活化Cyt.c+Pro-caspase-9apoptosomeAIFCaspase-9Pro-Caspase-3Caspase-3凋亡caspase-independentapoptosis第34頁/共45頁

野生型p53基因編碼的p53蛋白是一種DNA結(jié)合蛋白，正常時(shí)在細(xì)胞周期的G1期發(fā)揮“檢查點(diǎn)”的作用。

DNA有損傷，阻斷在G1期進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)失敗，p53啟動(dòng)凋亡。有“分子警察”的美譽(yù)。2．p53基因（抑癌基因）細(xì)胞凋亡異常第35頁/共45頁C-myc是癌基因，雙向調(diào)節(jié)。激活介導(dǎo)細(xì)胞增殖基因誘導(dǎo)增殖；激活介導(dǎo)細(xì)胞凋亡基因誘導(dǎo)凋亡。3．其他細(xì)胞凋亡異常第36頁/共45頁（五）吞噬細(xì)胞對凋亡細(xì)胞的識(shí)別與吞噬1.吞噬細(xì)胞凝集素的作用

膜表面糖蛋白失去唾液酸側(cè)鏈，N-乙酰半乳糖胺（葡萄糖胺）暴露2.血小板反應(yīng)蛋白介導(dǎo)吞噬巨噬分泌的TSP為三聚體，含RGD序列的黏附糖蛋白。TSP與巨噬表面的CD36形成粘連復(fù)合物，與凋亡細(xì)胞形成分子橋，介導(dǎo)其凋亡。3.磷脂酰絲氨酸受體作用

磷脂分布具有不對稱性，外層為鞘磷脂與磷脂酰膽堿，內(nèi)層為PS。巨噬表面存在PS受體。細(xì)胞凋亡異常第37頁/共45頁

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CNSAlsheimer病、Parkinson病、窄或閉鎖、動(dòng)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)胞凋亡異常三、細(xì)胞凋亡異常與疾病第38頁/共45頁■bcl-2基因過表達(dá)85%濾泡狀和20%彌漫性B細(xì)胞淋巴瘤染色體t（14;18）易位

bcl-2基因受到Ig基因增強(qiáng)子控制腫瘤發(fā)生細(xì)胞凋亡速率↓bcl-2基因高表達(dá)（乳腺癌、肝癌、膀胱癌、肺癌、膠質(zhì)瘤等也存在Bcl-2高水平表達(dá)）■

p53基因缺失或突變調(diào)節(jié)P53的穩(wěn)定性、細(xì)胞內(nèi)定位或（和）活性發(fā)生異常

p53表達(dá)或功能存在缺陷細(xì)胞凋亡速率↓腫瘤發(fā)生

（50%以上惡性腫瘤中存在P53異常）一、細(xì)胞凋亡不足1.腫瘤細(xì)胞凋亡異常第39頁/共45頁

宿主利用凋亡介導(dǎo)感染細(xì)胞的自殺，結(jié)束病毒復(fù)制。病毒逃避防御，形成抑制凋亡的程序。 （1）滅活p53

（2）高表達(dá)