細胞生物學細胞衰老與死亡

第一節(jié)細胞衰老10/20/2024一、細胞是否衰老胎兒/成人肺成纖維細胞體外培養(yǎng)胎兒的傳代50次，成人的傳代20次。不同物種胚成纖維細胞培養(yǎng)早衰癥成纖維細胞培養(yǎng)

傳代2-4次龜鼠平均壽命1753.5傳代90-12514-2810/20/2024Werner‘ssyndrome早衰10/20/2024細胞，至少是體外培養(yǎng)的細胞，不是不死的，而是有一定壽命的，細胞增殖能力也是有一定限度的。Hayflick界限10/20/2024二、細胞衰老的原因環(huán)境還是細胞本身？10/20/2024老年男子細胞年輕女子細胞老年男子細胞老年男子細胞年輕女子細胞年輕女子細胞（單獨培養(yǎng)）（單獨培養(yǎng)）（混合培養(yǎng)）結(jié)果：混合培養(yǎng)中兩類細胞的增殖次數(shù)與單獨培養(yǎng)相同。培養(yǎng)條件完全一致結(jié)論：細胞衰老的原因在于細胞內(nèi)部。10/20/2024細胞質(zhì)還是細胞核？二、細胞衰老的原因10/20/2024年輕女性細胞細胞松弛素B老年男子細胞細胞核細胞質(zhì)細胞核細胞質(zhì)細胞核細胞質(zhì)細胞質(zhì)細胞核分裂能力與年輕細胞相同不分裂細胞融合是細胞核決定了細胞的衰老，而不是細胞質(zhì)。10/20/2024三、體內(nèi)條件下的細胞衰老體內(nèi)細胞衰老和死亡是自然現(xiàn)象。終身保持分裂的細胞，分裂能力隨機體年齡的增高而下降。細胞本身的衰老還是體內(nèi)環(huán)境的惡化？10/20/2024實驗：組織移植小鼠皮膚F1F2…結(jié)果：皮膚細胞存活7-8年小鼠壽命：3.5年衰老機體內(nèi)環(huán)境因素影響上皮細胞的增殖和衰老。10/20/2024四、衰老細胞結(jié)構(gòu)的變化10/20/2024五、細胞衰老的分子機制復(fù)制衰老的機制脅迫誘導的早熟性衰老10/20/2024端粒（telomere）：染色體末端,由高度重復(fù)的短序列組成，高度保守。端粒與衰老理論支持：1998年，Wright等人將端粒酶相關(guān)基因引入正常人體細胞，發(fā)現(xiàn)表達端粒酶的轉(zhuǎn)染細胞，端粒長度增加，分裂旺盛。不支持：敘利亞倉鼠胚細胞在復(fù)制分裂各階段始終表達端粒酶，端粒長度不變，但是經(jīng)過20-30代分裂后，細胞仍然衰老。端粒與衰老理論端粒受損后p53表達量高，p21量隨之變多，抑制CDK4、6，阻止細胞進入S期。10/20/2024氧化性損傷學說——自由基理論在生物氧化過程中會產(chǎn)生一些活性氧基團或分子，它們可以導致細胞結(jié)構(gòu)和功能的改變，最終導致細胞衰老，這就是所說的自由基理論。10/20/2024自由基對細胞的損傷性作用氧化質(zhì)膜的不飽和脂肪酸，從而導致膜結(jié)構(gòu)破壞，膜的運輸功能紊以致喪失。氧化蛋白質(zhì)中的巰基而造成蛋白質(zhì)的鉸鏈、變性使酶失活。10/20/2024細胞內(nèi)清除自由基的機制1、保護性的酶;如超氧化物岐化酶(SOD)2、抗氧化分子如維生素E、維生素C10/20/2024第二節(jié)程序性細胞死亡

（programmedcelldeath,PCD)凋亡壞死自噬10/20/2024一、細胞凋亡概念：受基因調(diào)控的主動的生理性細胞自殺的行為。生物學意義：1、保證多細胞生物的個體發(fā)育正常進行。2、保持機體的自穩(wěn)平衡。3、抵御外界因素的干擾。10/20/202410/20/2024凋亡的形態(tài)學特征1、凋亡啟始細胞表面特化結(jié)構(gòu)消失，細胞間接觸消失，核糖體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫落，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，逐漸與質(zhì)膜融合，染色質(zhì)固縮2、凋亡小體形成染色質(zhì)斷裂，細胞膜反折。3、凋亡小體的吞噬消化10/20/2024胸腺細胞正常凋亡10/20/2024凋亡10/20/2024細胞凋亡的檢測方法◆形態(tài)學觀測：染色法、透射和掃描電鏡觀察◆DNA電泳：DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶◆TUNEL測定法，即DNA斷裂的原位末端標記法◆彗星電泳法（cometassay）◆流式細胞分析

10/20/2024凋亡的分子基礎(chǔ)分子基礎(chǔ)Caspase天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白水解酶。分子機制激活期，caspase激活成為二聚體，同型活化。執(zhí)行期，caspase把底物水解，異型活化。10/20/2024caspase激活模型10/20/2024外源性死亡通路

死亡受體:●CD95(或者Fas),●

TNFR1(TNFreceptor-1)●

DR4和DR5.10/20/2024

凋亡配體受體，如與TNF同源的膜受體，可識別和結(jié)合凋亡配體編輯蛋白，致瘤因子受體(TNFR)1相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu)域(TRADD)對募集信號分子結(jié)合到膜上的TNFRI受體復(fù)合物上起重要作用。編輯蛋白結(jié)合在受體的胞質(zhì)面，募集信號分子外源性凋亡信號轉(zhuǎn)導通路的主要組分10/20/2024執(zhí)行caspases完成細胞凋亡過程。這些受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域有一段80個氨基酸的伸展肽鏈，我們稱之為死亡結(jié)構(gòu)域。在死亡結(jié)構(gòu)域形成一個接頭蛋白Fas相關(guān)蛋白與之結(jié)合(FADD)的死亡誘導信號復(fù)合體(DISC)，且前體caspase8變成有活性的caspase8。有活性的

caspase8激活執(zhí)行caspases的下游分子。10/20/2024受體配體CD95(Fas)CD95L(FasL)TRAIL-R1-4TRAIL[APO-2L]TNFR1(CD120a)TNFα，TNFβ(LTα)OPGTRANCE[RANKLOPGL]LTb-RLymphotoxinb[LTb]CD40CD40L[TRAP/gp39]CD30CD30LCD27CD27L[CD70]4-IBB4-IBBLOX-40OX-40L[gp34]NGF-R1NGFDeathreceptor3(DR3)TWEAK(Apo3L)Deathreceptor4(DR4)TRAIL(Apo2L)Deathreceptor5(DR5)TRAIL(Apo2L)Deathreceptor6(DR6)TNFa,Lymphotoxina[LTa]Decoyreceptor1(DcR1)TRAIL(Apo2L)Decoyreceptor2(DcR2)TRAIL(Apo2L)10/20/2024內(nèi)源性死亡通路

10/20/2024●

胞內(nèi)和/或胞外促凋亡信號●

細胞色素c從線粒體釋放，進入胞漿●

細胞色素c與凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)蛋白結(jié)合,●前體caspase9激活，三磷酸腺苷/脫氧三磷酸腺苷(ATP/dATP)水解，細胞色素c與Apaf-1結(jié)合使寡聚化，凋亡小體形成。●執(zhí)行caspases(caspases3,6,7)完成細胞凋亡進程。內(nèi)源性凋亡信號轉(zhuǎn)導通路的主要組分10/20/202410/20/2024DNA損傷啟動凋亡信號通路(箭頭代表激活，‘T’代表抑制)10/20/2024線粒體在不依賴caspase的細胞程序性死亡和細胞壞死的內(nèi)源性凋亡通路中的作用10/20/2024凋亡通路中的蛋白10/20/2024凋亡蛋白—p5310/20/2024Bid凋亡蛋白—Bcl-2家族Bid10/20/2024凋亡蛋白—Caspase家族CCaspase已知功能已知底物Caspase-1inflammationpre-Interleukin-1,Interleukin-18,LaminsCaspase-2initiator/effecterofapoptosisGolgin-160,Lamins(?)Caspase-3effecterofapoptosisPARP,SREBs,Gelsolin,Caspase-6,Caspase-7,MDM2Caspase-9,DNA-PK,Gas2Fodrin–Catenin,LaminsNuMA,HnRNPproteins,TopoisomeraseI,FAKCalpastatin,p21Waf1,Presenelin2,ICADCaspase-4Inflammation/ApoptosisCaspase-1Caspase-5Inflammation/Apoptosis?Caspase-6effecterofapoptosisPARP,Lamins,NuMA,FAK,Caspase-3,Keratin-18Caspase-7effecterofapoptosisPARP,Gas2,SREB1,EMAPII,FAK,Calpastatin,p21Waf1Caspase-8initiatorofapoptosisCaspase-3,Caspase-4,Caspase-6,Caspase-7,Caspase-9Caspase-10,Caspase-13,PARP,BidCaspase-9initiatorofapoptosisCaspase-3,pro-Caspase-9,Caspase-7,PARPCaspase-10initiatorofapoptosisCaspase-3,Caspase-4,Caspase-6,Caspase-7,Caspase-8Caspase-9Caspase-11Inflammation/Apoptosis?Caspase-12Apoptosis?minvolvedinERstressinducedapoptosisCaspase-13Inflammation/Apoptosis?10/20/2024凋亡蛋白—IAP家族livin10/20/2024凋亡誘導因子AIF是一種蛋白酶，位于線粒體膜間間隙。在很多凋亡模型中，AIF轉(zhuǎn)運到細胞核中，誘導染色質(zhì)凝聚和DNA降解。AIF對細胞死亡的作用取決于細胞類型和凋亡insult，且僅在caspases被抑制或沒有被激活時出現(xiàn)。凋亡蛋白—AIF

(凋亡誘導因子)10/20/2024凋亡小體10/20/2024衰老和凋亡①凋亡調(diào)控失調(diào)引起的衰老②

源于拮抗性多態(tài)的衰老和凋亡③

衰老和凋亡都與線粒體有關(guān)④

氧化應(yīng)激既可導致衰老，又可引起凋亡⑤

衰老還是凋亡?10/20/2024牛肺動脈上皮細胞。左邊為早期衰老細胞，右邊為凋亡細胞。10/20/2024凋亡和衰老都是細胞的錯誤消除機制細胞應(yīng)對潛在的致癌性刺激時啟動衰老和凋亡機制，這意味著這兩種錯誤消除機制保護細胞不會轉(zhuǎn)化為腫瘤細胞。潛在的致癌性刺激正常衰老正常凋亡正常癌變10/20/202410/20/2024癌細胞逃脫衰老和凋亡的命運10/20/2024拮抗性多效理論指出自然選擇傾向于保留那些對早期繁殖有利，卻對生命晚期有惡劣影響的基因。

細胞對環(huán)境影響反應(yīng)的結(jié)果，有些分子發(fā)生了與凋亡或者衰老有