細胞生物學課程第16章(細胞衰老與細胞死亡)2017

第十五章細胞衰老與細胞死亡β-半乳糖苷酶染色編碼核膜蛋白的基因發(fā)生突變成人早衰癥：患者因DNA解螺旋酶基因（WRN)突變而導致DNA不能夠正常修復衰老相關基因與抗衰老基因衰老相關基因：MORF4,p16抗衰老基因：EF-1α,WRN,SIRT1,Klotho細胞清除自由基的防御系統(tǒng)正常細胞內(nèi)存在清除自由基的防御系統(tǒng)，包括酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)：酶系統(tǒng)：超氧化物歧化酶（SOD），過氧化氫酶（CAT），谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PX）。非酶系統(tǒng)：維生素E、醌類物質(zhì)等電子受體。研究顯示（1994），將銅鋅超氧化物岐化酶基因?qū)牍?，使轉(zhuǎn)基因果蠅具有3個拷貝的SOD基因，其壽命比野生型延長1/3。這個實驗為衰老的自由基學說提供了有力的證據(jù)。Harley等人發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)成纖維細胞端粒每年縮短14-18bp，1990他提出細胞衰老的端粒假說。主要思想：端粒是細胞衰老的“有絲分裂鐘”，隨細胞每次分裂，端粒不斷縮短；當端粒長度縮短達到一個閾值時細胞進入衰老。生殖細胞、癌細胞具有端粒酶活性，能維持端粒長度，從而能持續(xù)增殖；脂褐質(zhì)是一些長壽命的蛋白質(zhì)和DNA、脂類共價縮合形成的巨交聯(lián)物，次級溶酶體是形成脂褐質(zhì)的場所，由于脂褐質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，不能被徹底水解，又不能排出細胞，結(jié)果在細胞內(nèi)沉積增多，阻礙細胞的物質(zhì)交流和信號傳遞，最后導致細胞衰老。如老年性癡呆（AD）就是由β-淀粉樣蛋白沉積引起的，因此β-AP可做為AD的鑒定指標。第二節(jié)細胞死亡神經(jīng)細胞發(fā)育過程中，未與靶細胞配對的細胞發(fā)生凋亡。哺乳動物發(fā)育早期連在一起的指間的蹼通過細胞凋亡清除。蝌蚪向成體發(fā)育過程中尾部細胞的凋亡。凋亡的生物學意義清除多余的細胞清除發(fā)育不正常的細胞清除有害的細胞細胞凋亡的形態(tài)學特征細胞凋亡的發(fā)生過程，在形態(tài)學上可分為三個階段：（1）凋亡的起始：細胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細胞間接觸的消失，但細胞膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，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，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿核膜分布；細胞質(zhì)也發(fā)生固縮。（2）凋亡小體（apoptoticbodies）的形成核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細胞器（如線粒體）一起聚集，為反折的細胞質(zhì)膜所包圍。細胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起，逐漸形成單個的凋亡小體。（3）凋亡小體逐漸為鄰近的細胞所吞噬并消化整個過程細胞質(zhì)膜保持完整，細胞內(nèi)容物不會滲漏到細胞外環(huán)境，因而不會引起炎癥反應。細胞核變化：

染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿核膜分布，形成核碎片4.線粒體在細胞凋亡中的作用

細胞應激反應或凋亡信號能引起線粒體細胞色素c釋放，作為凋亡誘導因子，細胞色素c能與Apaf-1、caspase-9前體、ATP/dATP形成凋亡體（apoptosome），然后召集并激活caspase-3，進而引發(fā)caspases級聯(lián)反應，導致細胞凋亡。（三）失巢凋亡——另一種凋亡形式

失巢凋亡：是又一種形式的細胞程序死亡，是在脫離原來生存環(huán)境的特殊情況下發(fā)生的細胞凋亡，是因細胞與細胞外基質(zhì)和其他細胞脫離接觸而誘發(fā)的。三、細胞凋亡的影響因素四、細胞凋亡的分子機制

線蟲蟲體共有1090個細胞，在發(fā)育過程中有131個細胞發(fā)生凋亡。在這一過程中確定15個與凋亡相關的基因。TheApoptoticSysteminMammalsAhumanmonocyte-derivedmacrophageingestsmultipleapoptoticbodies五、細胞凋亡的檢測形態(tài)學觀測

利用各種方法對細胞染色，再在光鏡、熒光顯微鏡、電鏡下檢測其形態(tài)特征。臺盼藍被生活細胞、凋亡細胞拒染，但可將壞死細胞染成藍色；借助蘇木精-伊紅染色（H.E)、Giemsa染色、孚爾根染色、DAPI染色等，可觀察到動物細胞的細胞核及染色體變化特征；TEM和SEM可觀察凋亡細胞的細胞核、染色體、凋亡小體、細胞表面結(jié)構(gòu)、細胞器的變化特征。根據(jù)凋亡細胞DNA斷裂和丟失，采用碘化丙啶使DNA產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細胞儀檢出凋亡的亞二倍體細胞，同時又能觀察細胞的周期狀態(tài)。（一）細胞凋亡過低導致相關疾病的發(fā)生腫瘤：凋亡抑制基因和凋亡活化基因表達異常系統(tǒng)性紅斑狼瘡：Fas表達缺陷，導致T淋巴細胞凋亡障礙。（二）細胞凋亡過度導致相關疾病的發(fā)生神經(jīng)退行性疾病——神經(jīng)元凋亡AIDS——CD4T細胞凋亡，免疫系統(tǒng)崩潰-心血管疾病——多種細胞的凋亡引起功能障礙六