第九章+細胞凋亡與疾病

細胞凋亡與疾病

蚌埠醫(yī)學院病理生理學教研室1細胞凋亡調控障礙與疾病一、概述二、凋亡細胞的主要變化三、細胞凋亡的調控四、調控障礙的機理五、調控失常與疾病六、調控失常的防治2一、概述1.概念：

是指由體內外因素觸發(fā)細胞內預存的死亡程序而導致的細胞死亡。

細胞凋亡（apoptosis）

是形態(tài)學概念

程序性細胞死亡(programmedcelldeath,PCD)

是功能性概念32.細胞凋亡與壞死的比較性質

病理性生理性或病理性誘導因素

強烈剌激較弱剌激生化特點

被動過程主動過程形態(tài)變化

細胞溶解、破壞細胞膜、細胞器相對完整DNA電泳

均一DNA片狀“梯”狀條帶凋亡小體

無有細胞壞死細胞凋亡4細細胞凋亡與細胞壞死的比較53.生理意義

㈠確保正常發(fā)育、生長清除多余的、失去功能價值的細胞㈡維持內環(huán)境穩(wěn)定清除受損、突變或衰老的細胞㈢發(fā)揮積極的防御功能受病毒感染的細胞凋亡，整合的DNA隨之破壞64.病理意義7二、凋亡細胞的主要變化1.形態(tài)學變化

㈠

脫離：表面的微絨毛消失，與周圍細胞脫離接觸。

㈡空泡化和固縮：（blebbingandcondensation）

胞漿脫水，胞膜迅速發(fā)生空泡化，細胞體積逐漸縮小，出現(xiàn)固縮?？张莼炭s8二、凋亡細胞的主要變化㈢出芽（buding）：

內質網(wǎng)不斷擴張并與胞膜融合，形成膜表面的芽狀突起。㈣染色質邊集(margination)：

核質高度濃縮融合成團，染色質集中分布在核膜的邊緣，呈新月形或馬蹄形。出芽邊集9二、凋亡細胞的主要變化㈤凋亡小體(apoptosisbody)：⑴什么是：胞膜皺縮內陷，分割包裹胞漿，形成的泡狀小體，稱凋亡小體。⑵主要成份：胞漿、碎裂的核物質和亞微結構。胞膜內陷凋亡小體形成10二、凋亡細胞的主要變化2.生化改變

㈠DNA片段化

DNA雙鏈在核小體連接處斷裂，形成180～200bp

或其整倍數(shù)的片段，在瓊脂糖凝膠電泳中呈現(xiàn)特征性的“梯”狀構圖或條帶（ladderpattern）。11二、凋亡細胞的主要變化㈡內源性核酸內切酶激活⑴作用：切割DNA，徹底破壞細胞生命活動所必須的全部指令。⑵激活：Ⅰ.二價陽離子依賴性核酸內切酶

Ca2+∕Mg2+

增強活性

Zn2+

抑制活性Ⅱ.非二價金屬陽離子依賴性核酸內切酶12㈢凋亡蛋白酶（caspase）激活⑴凋亡蛋白酶：是一組對底物天門冬氨酸部位有特異水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。

caspase是cysteine-containingaspartate-specificprotease的縮寫。⑵作用：使細胞結構全面解體二、凋亡細胞的主要變化13二、凋亡細胞的主要變化㈢凋亡蛋白酶（caspase）激活

⑵組成：至少有13個成員

CED-3／ICE

啟動子、效應子⑶作用：Ⅰ.滅活細胞凋亡的抑制物；Ⅱ.水解細胞的蛋白質結構；Ⅲ.水解凋亡相關活性蛋白。14三、細胞凋亡的調控1.細胞凋亡的過程凋亡誘導因素受體cAMPCa2+神經(jīng)酰胺各種死亡信號凋亡相關基因激活DNaseCaspases激活巨噬細胞吞噬分解凋亡細胞信號轉導基因激活凋亡執(zhí)行細胞清除15三、細胞凋亡的調控2.細胞凋亡相關因素誘導性因素激素和生長因子失衡理化因素免疫因素微生物因素糖皮質激素生長因子射線、高溫、乙醇、抗癌藥細胞毒T淋巴細胞HIV16三、細胞凋亡的調控2.細胞凋亡相關因素抑制性因素某些細胞因子某些激素某些二價金屬離子某些藥物、病毒等IL-2、NGF睪丸酮雌激素Zn2+17三、細胞凋亡的調控3.細胞凋亡的信號轉導

多樣性偶聯(lián)性同一性多途性特征18三、細胞凋亡的調控㈡主要細胞信號轉導途徑⑴Ca2+信號系統(tǒng)Ⅰ.影響Ca2+依賴的蛋白激酶和磷酸酶的活性，進而影響基因轉錄；Ⅱ.激活Ca2+∕Mg2+依賴性核酸內切酶；Ⅲ.調節(jié)谷氨酰胺酶的活性，促進凋亡小體形成。

19三、細胞凋亡的調控㈡主要細胞信號轉導途徑⑵cAMP∕PKA信號系統(tǒng)β-受體Gsa腺苷酸環(huán)化酶（＋）鈣調素cAMPPKA靶蛋白磷酸化細胞凋亡糖皮質激素Ca2+∕鈣調素信號系統(tǒng)20三、細胞凋亡的調控㈡主要細胞信號轉導途徑

⑶Fas蛋白∕Fas配體信號系統(tǒng)細胞凋亡Fas配體∕Fas蛋白鞘磷脂酶（＋）神經(jīng)酰胺激活ICE降解組蛋白通過Ca2+信號轉導21三、細胞凋亡的調控㈡主要細胞信號轉導途徑⑷神經(jīng)酰胺信號系統(tǒng)神經(jīng)鞘磷脂酶（＋）神經(jīng)鞘磷脂神經(jīng)酰胺細胞凋亡鞘氨醇1-磷酸鞘氨醇（SPP）抗細胞凋亡22三、細胞凋亡的調控㈡主要細胞信號轉導途徑⑸二酰甘油∕蛋白激酶C（PKC）信號系統(tǒng)配體-受體GqαPLCβ磷脂酰肌醇三磷酸（PIP2）二酰甘油（DG）PKC細胞凋亡23三、細胞凋亡的調控㈡主要細胞信號轉導途徑

⑹酪氨酸蛋白激酶（PTK）信號系統(tǒng)Ras活化MAPKKK（Raf）MAPKK（MEK）MAPK（ERK）細胞分化生長因子細胞因子＋受體PTK24三、細胞凋亡的調控4.凋亡相關基因細胞凋亡抑制凋亡基因促進凋亡基因雙向調控基因25三、細胞凋亡的調控4.凋亡相關基因

㈠抑制細胞凋亡的基因⑴Bcl-2(B-細胞淋巴瘤／白血病-2)“長壽基因“

B-celllymphoma/leukemia-2,Bcl-2Ⅰ.直接抗氧化；Ⅱ.抑制線粒體釋放促凋亡的蛋白質；Ⅲ.抑制促凋亡調節(jié)蛋白Bax、Bak的細胞毒作用；Ⅳ.抑制凋亡蛋白酶（caspases）的激活；Ⅴ.維持細胞鈣穩(wěn)態(tài)。

26三、細胞凋亡的調控㈠抑制細胞凋亡的基因

⑵IAP

在蛾細胞內首先發(fā)現(xiàn)⑶EIB

在小鼠B細胞發(fā)現(xiàn)的⑷Mcl-1

是Bcl-2的相關基因，功能與Bcl-2基因相同27三、細胞凋亡的調控㈡促進細胞凋亡的基因⑴wtP53（野生型P53）

周期蛋白（Cyclin）

依賴周期蛋白的蛋白激酶(cyclindependentkinase，CDK)CDK交互作用蛋白-1(CDK-interactingprotein-1，CIP)

檢查點(checkpoint)28野生型p53

p53蛋白檢查點功能

DNA缺陷DNA無缺陷

CIP表達阻止細胞進入細胞周期啟動DNA修復機制修復失敗啟動凋亡修復成功p53分子警察（molecularpoliceman)的作用機制細胞進入正常周期29三、細胞凋亡的調控㈡促進細胞凋亡的基因⑵

FasFasL

FasFas抗體神經(jīng)生長因子

神經(jīng)生長因子受體30三、細胞凋亡的調控⑶ced-3、ced-4“死亡基因”是從雌雄同體的低等蠕蟲透明線蟲中發(fā)現(xiàn)的

ced-3ced-4細胞凋亡＋－不發(fā)生－＋不發(fā)生＋＋發(fā)生

＋表示激活

ced-9

與ced-3和ced-4的功能相對抗的基因起“制動作用”31三、細胞凋亡的調控⑷BaxBax對抗Bcl-2

⑸白介素-1-β轉換酶基因家族(IL-1-βconvertingenzyme，ICE)

32三、細胞凋亡的調控㈢雙相調控基因⑴c-mycc-myc蛋白是雙向轉錄調節(jié)因子何去何從？細胞接受的信號細胞所處的生長環(huán)境如生長因子

⑵Bcl-x

翻譯出兩種蛋白質：

Bcl-XL抑制細胞凋亡

Bcl-XS促進細胞凋亡33四、細胞凋亡的發(fā)生機制1.氧化損傷氧自由基p53Ca2+／Mg2+依賴性核酸內切酶

Ca2+

內流細胞膜脂質過氧化損傷NF-κBAP-1聚ADP核糖合成酶34四、細胞凋亡的發(fā)生機制2.鈣穩(wěn)態(tài)失衡鈣穩(wěn)態(tài)失衡Ca2+／Mg2+依賴性核酸內切酶谷氨酰胺轉移酶核轉錄因子舒展DNA鏈35四、細胞凋亡的發(fā)生機制3.線粒體損傷線粒體ΔΨm↓

PTP開放細胞色素C（Cyt.C）＋凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）凋亡誘導因子（AIF）核酸內切酶（＋）DNA斷裂細胞凋亡caspase-9酶原caspase-9氧自由基鈣超載caspase-3酶原caspase-3蛋白質水解36氧化損傷

鈣穩(wěn)態(tài)失衡線粒體損傷37惡性網(wǎng)絡假說（deleteriousnetworkhypothesis）

是指在細胞凋亡的發(fā)生上，氧化損傷、鈣穩(wěn)態(tài)失衡、線粒體損傷，既可單獨啟動，又可聯(lián)合作用，而且三種機制常?；ハ嗦?lián)系、互為因果，以致各種機制都得到加強。38五、細胞凋亡調控失常與疾病1.細胞凋亡不足㈠腫瘤⑴發(fā)生Ⅰ.與細胞凋亡受抑制有關①p53基因缺失和突變如肺癌②Bcl-2基因過度表達，如前列腺癌、結腸癌、白血?、勰承┠[瘤對Fas誘導的凋亡抵抗39五、細胞凋亡調控失常與疾?、?機理：①凋亡對細胞的選擇假說