細胞凋亡和疾病專家講座

APOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSISAPOPTOSIS細胞凋亡與疾病蔣麗麗jianglili@1細胞凋亡和疾病第1頁細胞凋亡和疾病第2頁年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎取得者羅伯特·霍維茨，悉尼·布雷內(nèi)，約翰·蘇爾斯頓

細胞凋亡和疾病第3頁Contents1.2.3.概述凋亡的發(fā)生機制及轉(zhuǎn)歸凋亡與疾病凋亡在疾病防治中的意義4.1.2.3.概述凋亡的發(fā)生機制及轉(zhuǎn)歸凋亡與疾病凋亡在疾病防治中的意義4.4細胞凋亡和疾病第4頁生如夏花之絢爛，死若秋葉之靜美 在體內(nèi)外原因誘導(dǎo)下，由基因嚴(yán)格調(diào)控而發(fā)生自主性細胞有序死亡。Kerr,WyllieandCurrie“Apoptosis,abasisbiologicalphenomenonwithwide-rangingimplicationintissuekinetics.”(BrJCancer1972)凋亡(Apoptosis)5細胞凋亡和疾病第5頁細胞凋亡和疾病第6頁形態(tài)學(xué)改變光鏡電鏡細胞凋亡和疾病第7頁光鏡8細胞凋亡和疾病第8頁形態(tài)學(xué)改變細胞膜胞膜突出，表面皺褶和微絨毛消失細胞凋亡和疾病第9頁形態(tài)學(xué)改變胞膜空泡化出芽現(xiàn)象細胞膜胞膜突出，表面皺褶和微絨毛消失細胞凋亡和疾病第10頁電子顯微鏡空泡化與出芽11細胞凋亡和疾病第11頁出芽12細胞凋亡和疾病第12頁形態(tài)學(xué)改變脫水、濃縮、空泡化細胞膜細胞質(zhì)線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴張，溶酶體膜完整細胞核染色質(zhì)濃縮、邊集，核碎片細胞凋亡和疾病第13頁正常胸腺細胞染色質(zhì)邊集核碎片14細胞凋亡和疾病第14頁凋亡小體和吞噬細胞15細胞凋亡和疾病第15頁細胞凋亡和疾病第16頁凋亡小體和吞噬細胞17細胞凋亡和疾病第17頁凋亡形態(tài)學(xué)改變小結(jié)18細胞凋亡和疾病第18頁細胞死亡方式凋亡壞死嚴(yán)重?fù)p傷原因（中毒，嚴(yán)重缺血、缺氧，強酸堿，強電流）所致，正常組織不發(fā)生細胞壞死自噬(autophagy)細胞凋亡和疾病第19頁壞死凋亡性質(zhì)病理性，非特異性生理或病理性，特異性誘導(dǎo)原因強烈刺激、隨機發(fā)生弱刺激、非隨機發(fā)生形態(tài)改變細胞腫脹、細胞結(jié)構(gòu)全方面溶解、破壞細胞膜及細胞器相對完整、細胞皺縮、核固縮染色質(zhì)稀疏、分散、呈絮狀致密、固縮、邊聚細胞形狀裂解成碎片形成凋亡小體生化特點被動、無新蛋白合成不耗能主動、新蛋白合成耗能DNA電泳隨機降解，電泳呈彌散條帶DNA片段化（180-200bp），電泳呈“梯”狀條帶炎癥反應(yīng)有無基因調(diào)控?zé)o有潛伏期無數(shù)小時細胞凋亡和疾病第20頁DNA片段化（瓊脂糖凝膠電泳）“梯狀”條帶細胞凋亡和疾病第21頁22細胞凋亡和疾病第22頁生理性凋亡確保正常生長發(fā)育維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定發(fā)揮主動免疫防御功效病理性凋亡凋亡不足凋亡過分凋亡不足+凋亡過分生物學(xué)意義（生理性和病理性細胞凋亡）細胞凋亡和疾病第23頁線蟲（Caenorhabditiselegans）細胞凋亡和疾病第24頁Normaldevelopment生物學(xué)意義生物學(xué)意義生物學(xué)意義生物學(xué)意義生物學(xué)意義（生理性和病理性細胞凋亡）細胞凋亡和疾病第25頁生物學(xué)意義（生理性和病理性細胞凋亡）生物學(xué)意義生物學(xué)意義確保正常生長發(fā)育確保正常生長發(fā)育細胞凋亡和疾病第26頁生物學(xué)意義生物學(xué)意義生物學(xué)意義維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定CTL腫瘤細胞生物學(xué)意義（生理性和病理性細胞凋亡）細胞凋亡和疾病第27頁生物學(xué)意義生物學(xué)意義發(fā)揮主動免疫防御功效生物學(xué)意義生物學(xué)意義（生理性和病理性細胞凋亡）發(fā)揮主動防御功效細胞凋亡和疾病第28頁生理性凋亡病理性凋亡凋亡不足腫瘤、本身免疫性疾病凋亡過分艾滋病、老年性癡呆凋亡不足+凋亡過分動脈粥樣硬化生物學(xué)意義（生理性和病理性細胞凋亡）細胞凋亡和疾病第29頁凋亡誘導(dǎo)和抑制原因細胞凋亡和疾病第30頁誘導(dǎo)原因抑制原因激素和生長原因失調(diào)細胞因子理化原因一些激素免疫性原因其它：金屬離子、藥品、病毒微生物學(xué)原因其它：缺血缺氧細胞凋亡和疾病第31頁凋亡分期誘導(dǎo)原因受體或直接作用死亡信號凋亡相關(guān)基因激活繼發(fā)性壞死或巨噬細胞吞噬分解凋亡細胞誘導(dǎo)期執(zhí)行期消亡期DNase(+)(核酸內(nèi)切酶)Caspase(+)(凋亡蛋白酶)細胞凋亡和疾病第32頁發(fā)生機制及其轉(zhuǎn)歸主要信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路死亡受體通路線粒體通路主要酶學(xué)改變細胞凋亡相關(guān)基因細胞凋亡和疾病第33頁主要信號傳導(dǎo)通路死亡受體通路(外凋亡通路)死亡因子及受體TNF/TNFR

FasL(CD95L)/Fas細胞凋亡和疾病第34頁死亡受體激活路徑配體+受體受體三聚體化caspase-8ApoptosisDISCDISC:deathinducingsignalingcomplex受體死亡結(jié)構(gòu)域受體相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白Procaspase-8細胞凋亡和疾病第35頁死亡結(jié)構(gòu)域蛋白(deathdomainprotein）TRADD：TNF受體相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白TNF+TNFR1（死亡結(jié)構(gòu)域）+TRADD—細胞凋亡FADD：Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白FasL+Fas（死亡結(jié)構(gòu)域）+FADD—細胞凋亡RIP：受體相互作用蛋白CRADD：含有死亡結(jié)構(gòu)域caspase和RIP接頭蛋白MADD：活化MAP激酶死亡結(jié)構(gòu)域蛋白細胞凋亡和疾病第36頁死亡受體激活路徑細胞凋亡和疾病第37頁細胞凋亡和疾病第38頁主要信號傳導(dǎo)通路死亡受體通路(外凋亡通路)死亡因子及受體TNF/TNFR

FasL(CD95L)/Fas線粒體路徑(內(nèi)凋亡通路)細胞凋亡和疾病第39頁mPTP:正常情況下→絕大多數(shù)呈關(guān)閉狀態(tài)應(yīng)激→開放.線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔（mitochondrialpermeabilitytransitionpore,mPTP）細胞凋亡和疾病第40頁凋亡誘導(dǎo)因子細胞色素C（cytochromeC,Cyto-C）凋亡誘導(dǎo)因子（apoptosisinducingfactor,AIF）凋亡蛋白酶激活因子（apoptosisproteaseactivatingfactor,Apaf）細胞凋亡和疾病第41頁細胞凋亡和疾病第42頁Wyllie（1980）:糖皮質(zhì)激素→小鼠胸腺細胞→染色質(zhì)DNA特征性降解內(nèi)容:“半胱天冬酶”（cysteine-containingaspartate-specificprotease,Caspase）內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶(DNase)和DNA片段化主要酶學(xué)改變細胞凋亡和疾病第43頁Caspase分類類型組員生物學(xué)特征起始CaspaseCaspase-2,8,9,10開啟凋亡效應(yīng)CaspaseCaspase-3,6,7凋亡執(zhí)行者水解特定蛋白質(zhì)與炎癥相關(guān)CaspaseCaspase-1,4,5,11~14炎癥信號產(chǎn)生免疫調(diào)整細胞凋亡和疾病第44頁Caspase作用底物DNA酶抑制物（ICAD）水解核纖層蛋白和骨架蛋白水解其它caspase水解抗凋亡基因：Bcl-2細胞凋亡和疾病第45頁NCProdomainP20P10cleavageActivesiteP20/P10heterodimer(P20/P10)232-53KDaCaspase3剪切活化方式Caspase激活方式AspAspProcaspase-3caspase-3N細胞凋亡和疾病第46頁細胞凋亡和疾病第47頁內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶(DNase)ICAD:Caspase激活DNase抑制物CAD:Caspase激活DNase在核小體連接區(qū)將DNA鏈切開，形成180-200個核苷酸或其整數(shù)倍片段。內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶(DNase)激活和DNA片段化細胞凋亡和疾病第48頁CAD：caspase激活DNA酶（caspase-activatedDNase）ICAD：caspase激活DNA酶抑制物細胞凋亡和疾病第49頁細胞凋亡和疾病第50頁DNA片段化（瓊脂糖凝膠電泳）“梯狀”條帶細胞凋亡和疾病第51頁細胞凋亡相關(guān)基因抑制凋亡基因促進凋亡基因雙向調(diào)控基因Bcl-2，IAPBax，AIF，bid,wtP53c-myc細胞凋亡和疾病第52頁Bcl-2抗凋亡機制穩(wěn)定線粒體功效抑制促凋亡蛋白釋放結(jié)合Apaf-1和Caspase9，阻止Caspase級聯(lián)反應(yīng)細胞凋亡和疾病第53頁Bcl-2相關(guān)X蛋白（Bax）同源二聚體異源二聚體細胞凋亡和疾病第54頁細胞凋亡和疾病第55頁p53抑癌基因DNA結(jié)合蛋白“分子警察”促進凋亡:經(jīng)過調(diào)整Bc1-2↓和Bax↑基因表示來影響細胞凋亡?！麮yto-C釋放,激活Caspase細胞凋亡和疾病第56頁c-myc生長因子存在:細胞增殖生長因子缺乏:細胞凋亡IAP家族抑制Caspase-3,7,9AIF(凋亡誘導(dǎo)因子)細胞凋亡和疾病第57頁凋亡轉(zhuǎn)歸凋亡細胞識別與吞噬磷脂酰絲氨酸外翻（PSexternalization）吞噬細胞識別“食我”信號后吞噬凋亡細胞細胞凋亡和疾病第58頁細胞凋亡與疾病凋亡不足凋亡過分凋亡不足+凋亡過分腫瘤本身免疫病病毒感染心血管疾?。盒募∪毖毖?再灌注損傷血液系統(tǒng)疾?。贺氀?，再障，慢性嗜中性粒細胞降低動脈粥樣硬化（AS）

細胞凋亡和疾病第59頁細胞凋亡不足腫瘤

凋亡受抑制、死亡不足是腫瘤發(fā)生新路徑。腫瘤組織中Bcl-2基因高表示p53基因突變或缺失→腫瘤發(fā)生率↑誘導(dǎo)凋亡→抗腫瘤，如化療、放療

細胞凋亡和疾病第60頁細胞凋亡不足本身免疫病

本身免疫性淋巴細胞凋亡不足.

糖皮質(zhì)激素對本身免疫病有效

細胞凋亡和疾病第61頁細胞凋亡過分