細(xì)胞凋亡與疾病課件

第九章細(xì)胞凋亡與疾病APOPTOSISANDDISEASE1本章重點(diǎn)1.掌握細(xì)胞凋亡的概念2.掌握細(xì)胞凋亡的病理生理意義3.了解細(xì)胞凋亡的主要變化、細(xì)胞凋亡的調(diào)控4.了解細(xì)胞凋亡的主要過程5.掌握凋亡不足、過度或并存的疾病，理解凋亡在疾病防治中的意義。2第一節(jié)概述3apoptosis4悉尼·布雷諾爾羅伯特·霍維茨約翰·蘇爾斯頓2002年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者表彰他們?cè)凇凹?xì)胞程序性死亡”這一領(lǐng)域中的開創(chuàng)性工作5細(xì)胞死亡的方式細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡/細(xì)胞程序性死亡6是細(xì)胞受到急性強(qiáng)力傷害時(shí)立即出現(xiàn)的反應(yīng)早期表現(xiàn)為細(xì)胞膜破壞，線粒體腫脹溶酶體破裂,細(xì)胞內(nèi)容物流出,引起炎癥（一）細(xì)胞壞死(necrosis)7

由Kerr（1972年）最先提出細(xì)胞凋亡的概念：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

細(xì)胞凋亡的特點(diǎn)：①細(xì)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(xì)胞器；③溶酶體活性不增加④內(nèi)切酶活化，DNA片斷化，凝膠電泳圖譜呈梯狀（二）細(xì)胞凋亡(apoptosis)8細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的比較(一)壞死凋亡1.性質(zhì)病理性，非特異性生理性/病理性，特異性2.誘因強(qiáng)烈刺激，隨機(jī)發(fā)生較弱刺激，非隨機(jī)發(fā)生3.基因調(diào)控?zé)o有4.生化特點(diǎn)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9細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的比較(二)壞死凋亡5.形態(tài)改變細(xì)胞腫脹結(jié)構(gòu)溶解，破壞細(xì)胞皺縮，核固縮胞膜/細(xì)胞器相對(duì)完整6.凋亡小體無有7.DNA變化彌散性降解電泳呈均一片狀片段化（180-200bp）電泳呈“梯”狀條帶8.溶酶體改變破裂相對(duì)完整9.炎癥反應(yīng)局部炎癥反應(yīng)局部無炎癥反應(yīng)1011壞死與凋亡的形態(tài)學(xué)區(qū)別12CTL腫瘤細(xì)胞CTL正在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡Membraneblebbing131415MorphologicalfeaturesofapoptosisChromatinMargination&Membraneblebbing16神經(jīng)細(xì)胞凋亡核濃染和核碎裂17Formationofapoptoticbody18FIGURE3

SEMofanecroticcell.Numerouslesionsappearonthecellsurface.

(originalmagnification:x5,000)FIGURE4

SEMofanapoptoticcell.Surfaceblebbingisevident.

(originalmagnification:x5,000)壞死與凋亡細(xì)胞的掃描電鏡19生理性細(xì)胞凋亡的作用確保正常發(fā)育、生長(zhǎng)

在器官、組織的形成、成熟中發(fā)揮作用

(細(xì)胞團(tuán)具備復(fù)雜結(jié)構(gòu)的組織器官)多余細(xì)胞的清除20Normalfunctionsofapoptosis11)Deletingstructuresthatarenolongerrequirede.g.regressionofthetadpoletail2)Sculpting3)Adjustingcellnumbersindevelopingtissues,e.g.thenervoussystemNGFNGFNGFtargetcellsdevelopingneuronsNGFNGFNGFtargetcells21APOPTOSISINSECT222324生理性細(xì)胞凋亡的作用維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定

清除受損、衰老和突變的細(xì)胞

(針對(duì)自身抗原T細(xì)胞的清除、子宮內(nèi)膜周期性剝脫)發(fā)揮積極的防御作用

病毒DNA25第二節(jié)細(xì)胞凋亡的過程與調(diào)控26一、細(xì)胞凋亡的過程cAMPCa2+神經(jīng)酰胺凋亡誘因凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)凋亡基因激活細(xì)胞凋亡凋亡細(xì)胞清除受體死亡信號(hào)DNase活化Caspases活化↓∶

DNA片斷↓凋亡小體形成巨噬細(xì)胞吞噬、分解27二、凋亡時(shí)細(xì)胞的主要變化㈠細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)改變

微絨毛消失脫水

空泡化(blebbing)

固縮(condensation)

出芽(budding)

染色質(zhì)邊集(margination)

凋亡小體(apoptosisbody)28凋亡細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變29㈡細(xì)胞凋亡的生化改變DNA片斷化caspase激活滅活凋亡抑制物水解活性蛋白水解結(jié)構(gòu)蛋白Ca2+/Mg2+

Zn2+

核酸內(nèi)切酶激活①②30使抑制凋亡因子失活，如CAD/ICAD破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如Lamina將調(diào)節(jié)區(qū)與催化區(qū)分離，使蛋白失活，如GelsolinCaspase如何殺死細(xì)胞？31323334三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈠細(xì)胞凋亡相關(guān)因素誘導(dǎo)性因素激素和生長(zhǎng)因子失衡理化因素免疫性因素微生物學(xué)因素大量糖皮質(zhì)激素↓淋巴細(xì)胞凋亡射線/高溫/強(qiáng)酸/強(qiáng)堿/乙醇/抗癌藥物CTL分泌粒酶HIV→CD4+細(xì)胞凋亡35抑制性因素細(xì)胞因子(IL-2/NGF)激素(ACTH/睪丸酮/雌激素)金屬陽離子(Zn2+)藥物(苯巴比妥/半胱氨酸酶抑制劑)病毒EB病毒/牛痘病毒36細(xì)胞凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)特點(diǎn)：多樣性：不同種類細(xì)胞有不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)耦聯(lián)性：死亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)與細(xì)胞增殖、分化過程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)在一些環(huán)節(jié)上交叉、偶聯(lián)同一性：不同凋亡誘導(dǎo)因素可通過同一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)引起細(xì)胞凋亡多途性：同一凋亡誘導(dǎo)因素可經(jīng)過多條信號(hào)途徑觸發(fā)細(xì)胞凋亡37胞內(nèi)Ca2+信號(hào)系統(tǒng)cAMP/PKA信號(hào)系統(tǒng)Fas蛋白/Fas配體信號(hào)系統(tǒng)神經(jīng)酰胺信號(hào)系統(tǒng)二酰甘油/PKC信號(hào)系統(tǒng)酪氨酸蛋白激酶(PTK)信號(hào)系統(tǒng)細(xì)胞凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)38APOPTOSIS腺苷酸環(huán)化酶←鈣調(diào)素←Ca2+↓↓cAMP↑谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶↓↓

PKA↑轉(zhuǎn)錄因子FasFasL神經(jīng)酰胺↓

SPP↑↓AP-1↑↓S期(抗凋)caspase↑↓H1組蛋白CKCK-RMAPK↑MAPKK↑Raf-1↑Ras↑PTK↑↓分化×PKC↑二酰甘油Tc-R糖皮質(zhì)激素①②③④⑤⑥39細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)：死亡受體通路FSALFADDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3細(xì)胞凋亡生長(zhǎng)因子、信號(hào)、Fas抗體FASFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）。DEDDEDDDcaspase-1040細(xì)胞凋亡異常c-FLIP:cellularFas-associateddeathdomain-likeIL-1beta-convertingenzymeinhibitoryprotein41細(xì)胞凋亡的線粒體途徑Apaf-1Bcl-XL活性氧NO缺血、缺氧Ca2+PTP42apoptosis凋亡的調(diào)控凋亡的調(diào)控凋亡相關(guān)基因抑制凋亡基因：Bcl-2，EIB，IAP促進(jìn)凋亡基因：wtP53，Bax，ICE雙向調(diào)控基因：c-myc，Bcl-x43C-myc基因C-myc基因：是一種瘤基因是一種凋亡雙向調(diào)控基因即：c-myc基因上調(diào)+有生長(zhǎng)因子支持→細(xì)胞增殖

c-myc基因上調(diào)+無生長(zhǎng)因子支持→細(xì)胞凋亡44吞噬細(xì)胞與凋亡細(xì)胞的相互識(shí)別45細(xì)胞凋亡與疾病46細(xì)胞凋亡與疾病

凋亡減弱性疾病凋亡增強(qiáng)性疾病1、癌癥：1、AIDS(艾滋病)

淋巴瘤2、神經(jīng)退行性病變：

p53突變所致癌癥巴金森氏病依賴于激素引起的腫瘤小腦退行性病乳腺癌、前列腺癌老年性癡呆癥2、自身免疫性疾?。?、再性障礙性貧血系統(tǒng)性紅斑狼瘡4、缺血性損傷：免疫介導(dǎo)的腎小球腎炎心肌梗死、腦卒中3、病毒感染：再灌流損傷皰疹病毒5、部分肝臟疾病：腺病毒如酒精中毒痘瘤病毒6、休克47

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)胞凋亡異常和疾病（Diseasesassociatedtoapoptosisderegulation）4849一、細(xì)胞凋亡不足腫瘤

※抑制凋亡基因過度表達(dá)

Bcl-2基因表達(dá)↑(前列腺癌、結(jié)腸癌)

※促凋亡基因突變或缺失

wtP53基因突變(小細(xì)胞肺癌、非小細(xì)胞肺癌)50自身免疫病—胸腺負(fù)選擇機(jī)制失調(diào)T細(xì)胞在胸腺發(fā)育過程中的正負(fù)選擇正選擇：與非已抗原-MHC抗原結(jié)合的TCR的單陽性細(xì)胞保留存活，進(jìn)入外周T細(xì)胞庫負(fù)選擇：與自身抗原-MHC抗原結(jié)合的TCR的雙陽性細(xì)胞通過細(xì)胞凋亡被清除負(fù)選擇失調(diào)→多發(fā)性硬化癥、胰島素依賴性糖尿病、慢性甲狀腺炎51二、細(xì)胞凋亡過度心血管疾病心肌缺血-再灌注損傷①缺血早期-凋亡為主②梗死灶周邊-凋亡為主③輕度缺血-凋亡為主④發(fā)生缺血-再灌注損傷較單純?nèi)毖蛲鰢?yán)重心力衰竭

氧化應(yīng)激/壓力、容量負(fù)荷↑/神經(jīng)-內(nèi)分泌失調(diào)

/TNF/缺血/缺氧→心肌細(xì)胞凋亡機(jī)制①氧化應(yīng)激：SOD可減輕②受體Fas上調(diào)：FasL反應(yīng)③P53激活:卡點(diǎn)作用52神經(jīng)元退行性疾病阿爾茨海默氏病(Alzheimer’sdisease,AD)

β-淀粉樣蛋白/鈣超載/氧化應(yīng)激/NGF↓→神經(jīng)元凋亡帕金森氏癥(Parkinson’sdisease)多發(fā)性硬化癥53病毒感染AIDS54Gp120糖蛋白-CD4結(jié)合→CD4+細(xì)胞凋亡

Fas基因表達(dá)↑HIV-感染→CD4+細(xì)胞→合胞體形成

T細(xì)胞激活→AICD

巨噬細(xì)胞→TNF分泌↑HIV-感染→tat蛋白表達(dá)→CD4+細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基55三、細(xì)胞凋亡不足與過度并存動(dòng)脈粥樣硬化氧化型LDL↑血小板激活A(yù)gⅡ高血壓內(nèi)皮細(xì)胞凋亡↑平滑肌細(xì)胞增殖平滑肌細(xì)胞凋亡56第五節(jié)細(xì)胞凋亡與疾病防治57一、合理利用凋亡因素低劑量照射→急性T細(xì)胞性白血病TNF-α→白血病細(xì)胞株U937高溫(43℃)→腫瘤NGF→老年性癡呆撤除雄激素→前列腺癌58二、干預(yù)凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)阿霉素→Fas/FasL表達(dá)↑→腫瘤細(xì)胞凋亡1-磷酸鞘氨醇(SPP)用于凋亡過度疾病(AIDS、老年性癡呆)59三、調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)基因基因轉(zhuǎn)移

wtP53→P53基因突變腫瘤細(xì)胞基因封閉反義寡核苷酸→bcl-2表達(dá)×60四、控制凋亡相關(guān)酶的活性核酸內(nèi)切酶和caspasesCa2+載體/阻斷劑→核酸內(nèi)切酶活性↑/↓Zn2+↑→caspases活性↓