細(xì)胞凋亡與腫瘤簡(jiǎn)

細(xì)胞凋亡與腫瘤簡(jiǎn)第1頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)過程Virchow(1858):將細(xì)胞死亡定義為：細(xì)胞退化（degeneration),軟化（softening),壞死（necrosis).Flemming(1885):觀察到染色質(zhì)凝聚和細(xì)胞核漸進(jìn)性退化、消失，稱之為染色質(zhì)裂解（chromatolysis).Glucksman(1951):發(fā)現(xiàn)細(xì)胞在生物發(fā)育過程中死亡，提出程序化細(xì)胞死亡（programmedcelldeath).第2頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)過程Kerr(1971):結(jié)扎門靜脈誘導(dǎo)肝細(xì)胞缺血，發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞死亡的獨(dú)特形式（細(xì)胞變小，染色質(zhì)碎裂），稱之為固縮性壞死（shrinkagenecrosis).Kerr等(1972):提出細(xì)胞凋亡（apoptosis)。1976-1981:發(fā)現(xiàn)細(xì)胞凋亡伴隨典型的“梯樣”DNA電泳圖譜。Wyllie(1984):提出細(xì)胞凋亡伴隨內(nèi)源性核酸酶的激活。第3頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)過程第4頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡的認(rèn)識(shí)過程第5頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Foreverycell,thereisatimetoliveandatimetodie.Therearetwowaysinwhichcellsdie:theyarekilledbyinjuriousagents(necrosis).theyareinducedtocommitsuicide(apoptosis).oncosisentosis細(xì)胞死亡的兩種方式第6頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡的兩種方式ApoptosisNecrosisCoagulativenecrosisliquefactionnecrosiscaseationgangreneFatnecrosisFibrinoidnecrosis第7頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡的兩種方式第8頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Apoptosisalsocalledprogrammedcelldeath(PCD).

ApoptosisVsProgrammedCellDeath?Apoptosisisamorphologicaldescriptionofdyingcellswhichcontrastwithnecrosis.?PCDisatermoriginallyusedtodescribecellsthatdieatpredictabletimeandplacesduringdevelopment.?SincenearlyallPCDisapoptoticthesetermsaresometimesusedinterchangeably.細(xì)胞死亡的兩種方式第9頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月FeaturesofApoptosisVsNecrosis

1972Kerr,Wyllie,Currie第10頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞死亡新形式---entosis有些細(xì)胞會(huì)進(jìn)入到其它細(xì)胞中,然后死亡，稱為entosis。(Cell,2007)一個(gè)癌細(xì)胞(左)和一個(gè)正常乳腺細(xì)胞(右)進(jìn)入到別的細(xì)胞里.第11頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Entosis廣泛存在：乳腺，卵巢，臍帶，腎癌細(xì)胞等第12頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義1.Programmedcelldeathisasneededforproperdevelopmentasmitosisis.

Examples:

第13頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.PCDisneededtodestroycellsthatrepresentathreattotheintegrityoftheorganism.Examples:Cellsinfectedwithviruses

virus-infectedcellscouldbekilledbyCTLs.

CellswithDNAdamageCancercells細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義第14頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的原因Thebalancebetween:

thewithdrawalofpositivesignals;thatis,signalsneededforcontinuedsurvival

thereceiptofnegativesignals第15頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月WithdrawalofpositivesignalsThecontinuedsurvivalofmostcellsrequiresthattheyreceivecontinuousstimulationfromothercells.Someexamplesofpositivesignals:growthfactorsforneuronsIL-2anessentialfactorforthemitosisoflymphocytes細(xì)胞凋亡的原因第16頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月ReceiptofnegativesignalsthedamagedDNAbyoxidants,x-raysetcmoleculesthatbindtospecificreceptorsonthecellsurfaceandsignalthecelltobegintheapoptosisprogram.Thesedeathactivatorsinclude: --Tumornecrosisfactor-a(TNF-α

)thatbindstotheTNFreceptor. --Lymphotoxin(alsoknownasTNF-β)thatbindstotheTNFreceptor; --Fasligand(FasL),thatbindstoFas(CD95)細(xì)胞凋亡的原因第17頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的機(jī)理

Degradationstage:stereotyped3stagestoapoptosisInitiationstage:privatepathwaysFas/TNFRGranzymeBObligategrowthfactorsStress,hypoxia,DNAdamageEffectorstage:decisiontodieCaspaseactivation第18頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月GenesimplicatedinApoptosis

ToomanytocountFas,Trail,TNF(ReceptorandLigand)Bcl-2family(~12)Kinases RIP3,CAP,AKT,PKA,MapKMitochondrialProteinsVDACANTCytochromeCAIFSMACProteasesCaspases(~13)(originallyICE),GranzymeCalpainCaspaseregulators IAP/Survivin(~5),APAF1SubstratesofCaspasesDFF45=ICAD,PARPGelsolin,LaminA,Bcl-2,otherCaspases,BID,GATA-1,AcinusMiscgenesFADD,TRADD,DAD1TranscriptionFactors p53,mycForkhead,Nur77第19頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的機(jī)理第20頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的機(jī)理Thereare3differentmechanismsbywhichacellcommitssuicidebyapoptosis.

onegeneratedbysignalsarisingwithinthecell

triggeredbydeathactivatorsbindingtoreceptorsatthecellsurface.TNF-αLymphotoxinFasligand(FasL)triggeredbydangerousreactiveoxygenspecies.第21頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Apoptosistriggeredbyinternalsignals:theintrinsicormitochondrialpathway細(xì)胞凋亡的機(jī)理第22頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月線蟲Caenorhabditiselegans是研究細(xì)胞程序性死亡的理想材料。其生命周期短，細(xì)胞數(shù)量少，407個(gè)前體細(xì)胞中有105個(gè)發(fā)生了程序死亡?？刂凭€蟲細(xì)胞凋亡的基因主要有3個(gè)Ced-3、Ced-4和Ced-9Ced-3和Ced-4的作用是誘發(fā)凋亡。在缺乏Ced-3、Ced-4的突變體中不發(fā)生凋亡。Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。使凋亡不能發(fā)生、Ced-9功能不足導(dǎo)致胚胎因細(xì)胞過度凋亡而死亡。細(xì)胞凋亡的機(jī)理第23頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的機(jī)理第24頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月名稱源于B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2(B-celllymphoma/Leukemia-2，bcl-2)編碼bcl-2α（26KD）和bcl-2β（22KD）兩種蛋白質(zhì)，主要存在于線粒體外膜、核膜及部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中bcl-2蛋白在正常組織起自身穩(wěn)定作用Bcl-2家族分為兩類，抗凋亡:Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-1促進(jìn)凋亡:Bax、Bak、BadBcl-2(細(xì)胞凋亡抑制基因)細(xì)胞凋亡的機(jī)理第25頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月bcl-2家族的成員通常以二聚體的形式發(fā)揮作用抑制細(xì)胞凋亡:bcl-2/bcl-2，bcl-2/bax和bcl-2/bcl-xL，促進(jìn)細(xì)胞凋亡:bax/bax，bax/bad和bcl-2/bax-xsBcl-2(細(xì)胞凋亡抑制基因)細(xì)胞凋亡的機(jī)理第26頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Bcl-2(細(xì)胞凋亡抑制基因)細(xì)胞凋亡的機(jī)理第27頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的機(jī)理第28頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Apaf-1(apoptoticproteaseactivatingfactor-1)Apaf-1是ced-4在哺乳動(dòng)物中的同源體.Apaf-1具有激活Caspase3(CPP32)的作用，而這一過程又需要其他兩個(gè)蛋白質(zhì)因子的參與：細(xì)胞色素c(Apaf-2)、Apaf-3.Apaf-3是凋亡蛋白酶激活因子，在Apaf-2存在下，Apaf-1激活A(yù)paf-3，后者再去激活Caspase3，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡的機(jī)理第29頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Caspase(Cysteinylaspartate-specificproteinases)（天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶）細(xì)胞凋亡的機(jī)理第30頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月?caspases家族成員擁有相似的氨基酸序列、結(jié)構(gòu)和底物特異性。?以前體形式表達(dá)，包括原結(jié)構(gòu)域、大亞基、小亞基。?前體活化形成異二聚體。?caspase屬于半胱氨酸蛋白酶，特異性地剪切天冬氨酸殘基后的肽鍵。CaspaseStructureandRegulation(Ingeneral)第31頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Caspase細(xì)胞凋亡的機(jī)理第32頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月SubstrateCleavageandDeathMitochondriaCaspases可區(qū)分為上游或始動(dòng)（如caspase-2,8-10),和下游或效應(yīng)（如caspase-3,-6,-7)兩大類。凋亡誘導(dǎo)信號(hào)活化上游caspases活化下游caspases.Caspases的活化第33頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月死亡受體是一類通過與相應(yīng)配體結(jié)合，傳遞細(xì)胞凋亡信號(hào)的細(xì)胞膜蛋白。屬于腫瘤壞死因子受體（TNFR)超家族，包括：TNFR,Fas(APO-1/CD95),DR3(APO-3),DR4(TRAIL-R1),DR5(APO-2,TRAIL-R2,KILLER)等。該家族成員結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： -都具有相似的、富集半胱氨酸的胞外結(jié)構(gòu)域； -都含有死亡結(jié)構(gòu)域（deathdomain,DD),即胞漿內(nèi)含有由60-80個(gè)氨基酸組成的結(jié)構(gòu)。研究得較多的是Fas/FasL細(xì)胞凋亡的機(jī)理第34頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Apoptosistriggeredbyexternalsignals

WhenCTLrecognizetheirtarget,theyproducemoreFasLattheirsurface.FasLbindswiththeFasleadingtotransmitsasignaltothecytoplasmthatleadstoactivationofcaspase8

caspase8initiatesacascadeofcaspaseactivation細(xì)胞凋亡的機(jī)理第35頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IntracellularredirectionofgranulesERKMEKRac1PAK-1PI-3K*p85JAK2NKG2D{Sutherland,Chalupny,etal.2002609/id}{Jiang,Zhong,etal.2000603/id}Granuleexocytosisgranzymes(C,J(mcp8),mcp9){Poggi,Carosio,etal.2002605/id}IncreaseinintracellularCa2+NKG2CQa-1b(mouse)HLA-E(human){Diefenbach&Raulet2001383/id}DAP12thrombinRthrombin{Naldini&Carney1996607/id}{Teo,Manser,etal.1995608/id}Rae-1,H60(mouse)MICA,MICB,ULBP1,2,3(human){Diefenbach&Raulet2001383/id}Targetcell(e.g.tumorcell)LSECCD11a{Luo,etal.199612/id}{Luo,etal.19994/id}CD18Rac1Gp42{Dombrowski,Ke,etal.1998600/id}Ecto-ATPaseCTLA-4CD80/CD86{Knolle,Schmitt,etal.1999216/id}Co-stimulationofhepaticNKcell?{Wilson,Charo,etal.1999606/id}STAT5{Seaman,Niemi,etal.1991260/id}granuleNPY-RNPY{McCullough,Egan,etal.1998597/id}{Nair,Schwartz,etal.1993598/id}DAP10RT6.1/2?{Lyubchenko,Wurth,etal.2001593/id}HepaticNKcellTNF-IL-2R{Rigby,Bortell,etal.1996599/id}{Carretero,Llano,etal.2000604/id}NPYgreen:increasedred:decreaseditalic:samechangeinbothhepaticNKandA-NKbold:nooropposite(*)changeinA-NK{Carretero,Llano,etal.2000604/id}{Jiang,Zhong,etal.2000603/id}{Ryan,Naper,etal.2001601/id}{Diefenbach&Raulet2001383/id}{Sutherland,Chalupny,etal.2002609/id}?CD94*細(xì)胞凋亡的機(jī)理第36頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的研究方法Morphology(電鏡、光鏡、免疫熒光)DNAfragmentationCaspaseactivityCellmembranealterlations第37頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

細(xì)胞壞死與凋亡的形態(tài)區(qū)別第38頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosisConvolutionofthenuclearoutlineSegregationofcondensedchromatinMultiplenuclearfragments:i.Enclosedbydoublemembranes;ii.VaryingchromatincontentNucleolarremnantsareindicatedbyarrows.第39頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosisSurfaceprotuberances第40頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosisApoptoticbodyphagocytosedbymacrophage(M)第41頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosis免疫熒光染色膜非通透性染料：臺(tái)盼藍(lán)(trypan-blue),碘化丙啶(propidiumiodide,PI)膜通透性DNA染料：丫啶橙(acridineorange),溴化乙啶(ethidiumbromide),Hoechst第42頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosis第43頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosis第44頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologicalFeaturesofApoptosisApoptoticCC531scellApoptoticCC531scellNKcell第45頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologyDNAfragmentationCaspaseactivityCellmembranealterlations細(xì)胞凋亡的研究方法第46頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第47頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第48頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HepaticNKcellsinduceapoptosisinCC531scellsLane1:CC531scellsweretreatedfor6hwith4%DMSOasapositivecontrolLane2:CC531scellswerecoincubatedfor6hwithpitcells(E/Tratio:10/1)Lane3:incubatedfor6hinmediumonly第49頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第50頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第51頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第52頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第53頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第54頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第55頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的研究方法第56頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的研究方法第57頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的研究方法第58頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的研究方法第59頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologyDNAfragmentationCaspaseactivityCellmembranealterlations細(xì)胞凋亡的研究方法第60頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡的研究方法第61頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MorphologyDNAfragmentationCaspaseactivityCellmembranealterlation細(xì)胞凋亡的研究方法第62頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第63頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第64頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第65頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第66頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第67頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第68頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡與惡性腫瘤第69頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月細(xì)胞凋亡與惡性腫瘤第70頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月與細(xì)胞增殖和分化一樣，細(xì)胞凋亡異常在大多數(shù)惡性腫瘤的發(fā)病學(xué)上占有重要地位。實(shí)驗(yàn)性肝癌： -始動(dòng)期（Initiating):在癌前期病變，細(xì)胞凋亡發(fā)生率 減少，提示肝癌的始動(dòng)受肝細(xì)胞凋亡的負(fù)調(diào)控。 -促發(fā)期（promoting):癌前病變的肝細(xì)胞選擇性的增殖加強(qiáng)、凋亡減少，導(dǎo)致克隆性增生。肝癌促發(fā)劑，如 酚巴比妥等能特異性抑制癌前病變肝細(xì)胞凋亡。 -進(jìn)展期（progressing):細(xì)胞凋亡增加細(xì)胞凋亡與惡性腫瘤第71頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凋亡抑制基因Bcl-2與惡性腫瘤最早（1985）從伴有14、18染色體易位的淋巴瘤細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，在正常人體內(nèi)位于18號(hào)染色體，在患者易位于14號(hào)染色體。85%的濾泡狀和20%彌漫性B細(xì)胞淋巴瘤存在t(14;18)易位，Bcl-2高表達(dá)。乳腺癌、肝癌、膀胱癌、肺癌、膠質(zhì)瘤等，雖缺乏t(14;18)易位，也存在高水平的Bcl-2表達(dá)。第72頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凋亡抑制基因Bcl-2與惡性腫瘤Bcl-2的高表達(dá)明顯增加腫瘤細(xì)胞對(duì)化療藥物的耐受性。如氮芥、氨甲蝶呤、阿糖胞苷、阿霉素等。（用于預(yù)測(cè)腫瘤病人的預(yù)后）有研究顯示，正常個(gè)體中也能檢測(cè)到t(14;18)易位；且該易位的發(fā)生率與年齡呈正相關(guān)。提示單獨(dú)Bcl-2高表達(dá)，不足以引起腫瘤，腫瘤發(fā)生還有賴于其它事件參與。第73頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凋亡活化基因p53與惡性腫瘤p53?393aminoacidnuclearphosphoprotein.?Tumoursuppressormutatedinatleasthalf clinicaltumors.?InducedbyDNAdamage.?第74頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月凋亡活化基因p53與惡性腫瘤野生型p53基因的生物學(xué)功能：作為“分子警察”，監(jiān)視細(xì)胞基因組的完整性。如果DNA損傷，p53蛋白聚集，使DNA復(fù)制停止，介導(dǎo)細(xì)胞停留在G1期，使DNA有足夠的時(shí)間修復(fù)；如果修復(fù)失敗，p53蛋白誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，阻止具有癌變傾向的突變基因的細(xì)胞產(chǎn)生和增殖，從而起到抑癌作用。第75頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Somecancer-causingvirusesusetrickstopreventapoptosisofthecellstheyhavetransformed.Several

HPV

havebeenimplicatedincausingcervicalcancer.HPVcanproduceaprotein(E6)thatbindsandinactivatestheapoptosispromoterp53.MelanomacellsavoidapoptosisbyinhibitingtheexpressionofthegeneencodingApaf-1.細(xì)胞凋亡與惡性腫瘤第76頁(yè)，課件共82頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月EBVirus,thecauseofmono