第十四章 細胞的衰老與死亡課件

第十四章細胞的衰老與死亡第一節(jié)細胞衰老一、細胞衰老概念細胞衰老：功能減退，增殖能力減弱，形態(tài)逐漸枯萎細胞的衰老與機體衰老不完全相同，是機體衰老的基礎體內(nèi)細胞壽命：長壽命細胞：不增殖細胞，神經(jīng)元、肌細胞、脂肪細胞緩慢更新細胞(壽命中等)：，肝細胞、胃壁細胞快速更新細胞(短壽細胞)：皮膚表皮細胞、血細胞、腸粘膜細胞第十四章細胞的衰老與死亡細胞壽命與Hayflick界限細胞體外培養(yǎng)傳代次數(shù)、增殖能力有一定的限制細胞體外增殖能力與物種壽命、供體年齡、傳代次數(shù)有關(guān)供體壽命長——增殖能力強供體年齡大——增殖能力弱第十四章細胞的衰老與死亡二、表現(xiàn)1原生質(zhì)與水分減少、細胞收縮2核固縮、核質(zhì)比率減少3細胞內(nèi)殘質(zhì)體增多4生化活動減少第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡生化變化DNA缺失、突變復制和轉(zhuǎn)錄水平下降，mRNA、tRNA減少蛋白合成能力減弱，含量減少，交聯(lián)變性酶活力下降脂質(zhì)氧化，流動性減弱第十四章細胞的衰老與死亡二、細胞衰老學說（一）遺傳程序?qū)W說：基因表達啟動與關(guān)閉程序化1.重復基因利用枯竭2.DNA修復能力下降3.端粒鐘學說：（二）細胞磨損學說1.差錯災難學說2.大分子交聯(lián)學說3.自由基學說第十四章細胞的衰老與死亡端粒鐘學說端粒（telomere）隨分離次數(shù)逐漸縮短，染色體穩(wěn)定性下降，端粒酶(telomerase)活性喪失細胞壽命：細胞體外培養(yǎng)Hayflick界限人胚細胞：40－60代成人體細胞：20－40代第十四章細胞的衰老與死亡端粒（telomere）:位于染色體末端的特殊DNA序列和結(jié)構(gòu)每條染色體約由2000個5’－TTAGGG3’重復序列組成5'.TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG..3'3'.AATCCCAATCCCAATCCCAATCCCAATCCCAATCCC..5'第十四章細胞的衰老與死亡細胞每分裂一次，端粒縮短約100bp，共16個端粒單位當端粒縮短到一定程度，會導致染色體的不穩(wěn)定性，并限制細胞增殖，促使細胞死亡第十四章細胞的衰老與死亡每次DNA復制后，會在DNA末端留下一段缺口，通過端粒補平缺口，并維持染色體穩(wěn)定第十四章細胞的衰老與死亡端粒酶（telomerase）端粒序列由端粒酶催化合成端粒酶是一種核糖核蛋白復合體，含有RNA和蛋白質(zhì)RNA含AAUCCC序列，能與端粒單位互補，蛋白質(zhì)為端粒逆轉(zhuǎn)錄酶（humanTelomereReverseTranscriptase，hTERT）第十四章細胞的衰老與死亡生殖系細胞（germline）包括ES細胞單細胞真核生物：四膜蟲（Tetrahymena）惡性腫瘤細胞等端粒酶活性增高，具有無限增殖能力第十四章細胞的衰老與死亡克隆羊dolly病死(2003.2)第十四章細胞的衰老與死亡第二節(jié)細胞死亡一、細胞死亡的概念

細胞生命活動不可逆的停止二、細胞死亡表現(xiàn)大分子破壞，小分子、離子堆積，滲透壓升高原生質(zhì)凝集，細胞混濁無氧酵解繼續(xù)，PH值下降核溶解三、類型細胞壞死（necrosis）細胞凋亡（apoptosis）第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡1、細胞壞死是細胞受到急性強力傷害時立即出現(xiàn)的早期反應。細胞腫脹、渾濁、細胞器腫脹細胞骨架破壞，溶酶體釋放，Ca2+升高，最后細胞膜和細胞器破裂，DNA降解細胞內(nèi)容物流出，引起周圍組織炎癥反應第十四章細胞的衰老與死亡1972年Kerr最先提出這一概念，結(jié)扎大鼠肝的左，中葉門靜脈后，周圍細胞發(fā)生缺血性壞死由肝動脈供應區(qū)的實質(zhì)細胞仍存活，只是范圍逐漸縮小，其間一些細胞不斷轉(zhuǎn)變成細胞質(zhì)小塊，不伴有炎癥提出細胞凋亡概念二、細胞凋亡第十四章細胞的衰老與死亡三、細胞死亡方式細胞凋亡（apoptosis）：是一種有序、受控制并按某種預定程序發(fā)展的生理性自然死亡，又稱程序性細胞死亡（programmedcelldeath，PCD）。細胞壞死（necrosis）：是細胞受某些外界因素而產(chǎn)生的細胞急速死亡(病理性死亡)。

第十四章細胞的衰老與死亡（一）細胞凋亡的表現(xiàn)

細胞皺縮（cellshrinkage）、染色質(zhì)凝集（chromatincondensation）、細胞膜空泡化(blebbing)、凋亡小體（apoptoticbody）1.細胞核變化：染色質(zhì)凝聚、分塊、位于核膜上。晚期被膜相結(jié)構(gòu)包裹形成許多凋亡小體凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細胞吞噬消化。沒有內(nèi)溶物釋放，故不會引起炎癥第十四章細胞的衰老與死亡細胞凋亡凋亡小體(細胞核和細胞質(zhì)濃縮而成);染色質(zhì)DNA降解(核酸內(nèi)切酶)第十四章細胞的衰老與死亡左:正常胸腺細胞右:凋亡胸腺細胞第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡2.胞質(zhì)改變胞質(zhì)濃縮線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等膜相細胞器空泡化，但結(jié)構(gòu)完整生化活動減弱細胞骨架凌亂、致密3.細胞膜改變細胞皺縮，特化結(jié)構(gòu)消失細胞膜空泡化(blebbing)，但結(jié)構(gòu)完整胞質(zhì)面磷脂酰絲氨酸（PS）外翻第十四章細胞的衰老與死亡（二）生化改變內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶活化，DNA規(guī)律性斷裂，凝膠電泳呈梯狀凋亡蛋白酶級聯(lián)反應鈣離子內(nèi)流，PH值改變線粒體膜滲透性升高，釋放細胞色素C和活性氧，加劇凋亡蛋白酶級聯(lián)反應第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡凋亡細胞DNA梯狀帶第十四章細胞的衰老與死亡

細胞凋亡與細胞壞死的比較第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡（三）細胞凋亡的誘導因素免疫細胞：NKcell、CTL、免疫分子：Granzyme/Perforin生長抑制因子：TNF、TGF-β、糖皮質(zhì)激素營養(yǎng)缺乏、缺氧生物因素：細菌、真菌、病毒感染化學試劑：化學試劑、化療藥物、毒素物理因素：輻射、光、電、熱第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡凋亡抑制因素生長因子細胞癌基因、病毒癌基因表達蛋白酶抑制劑抗氧化物質(zhì)第十四章細胞的衰老與死亡三、細胞凋亡的分子調(diào)控細胞凋亡的幾條通路死亡受體通路：Fas、TNF受體、TNF受體相關(guān)受體、TNF受體超家族死亡蛋白酶激活通路：半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶（cysteine-aspartic-acid-protease,CASPASE）抑癌基因通路：P53、P21、Rb線粒體通路：Bcl-2/Bcl-x，CytC、Apaf-1應急反應通路：一氧化氮、過氧化物、熱休克蛋白第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡2002年英國人悉尼·布雷諾爾、美國人羅伯特·霍維茨和英國人約翰·蘇爾斯頓，因在細胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾諾貝爾生理與醫(yī)學獎第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡細胞凋亡調(diào)控關(guān)鍵分子FasL/FasTNF/TNFRCASPASEsBcl-2/Bcl-XL、BaxCytC/Apaf-1P53/P21PARP/CAD第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡細胞凋亡研究的模式生物線蟲（Caenorhabditiselegans）是研究個體發(fā)育和細胞程序性死亡的理想材料。成熟的成蟲若雌雄同體則有959個體細胞，約2000個生殖細胞。若是雄蟲則有1031個體細胞和約1000個生殖細胞。神經(jīng)系統(tǒng)由302個細胞組成。這些細胞來自于407個前體細胞。這些前體細胞中有105個發(fā)生了程序死亡。控制線蟲細胞凋亡的基因主要有3個：Ced-3、Ced-4和Ced-9，Ced-3和Ced-4的作用是誘發(fā)凋亡。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。Ced-9功能不足導致胚胎因細胞過度凋亡而死亡。第十四章細胞的衰老與死亡第十四章細胞的衰老與死亡（六）細胞凋亡的研究意義研究機體生長發(fā)育與器官形成機制了解機體免疫與耐受機制陽性選擇（positiveselection