四生命的基石細(xì)胞下優(yōu)秀公開課件

第四章生命的基石——細(xì)胞（下）品病癌山一種可怕的疾病無(wú)休止分裂堆積如山有進(jìn)化就有癌癥，癌癥是一場(chǎng)失控的達(dá)爾文進(jìn)化過(guò)程；從良性到惡性，每一步都是自然選擇壓力作用的結(jié)果；治療的“雙刃劍”促使新的突變發(fā)生，協(xié)助了癌細(xì)胞發(fā)展4.5

進(jìn)化的遺產(chǎn)—癌細(xì)胞流行病學(xué)資料→外因致病論→實(shí)驗(yàn)室內(nèi)癌癥重現(xiàn)→發(fā)現(xiàn)基因突變→發(fā)現(xiàn)癌基因→從何而來(lái)？→癌癥多步起源說(shuō)→流行病學(xué)單基因突變的非難發(fā)現(xiàn)抑癌基因→癌基因與抑癌基因的搏斗（癌細(xì)胞的生長(zhǎng)機(jī)制、分裂機(jī)制、信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制、DNA修復(fù)機(jī)制）→掙斷韁繩（端粒與端粒酶、細(xì)胞凋亡）→開拓殖民地：腫瘤轉(zhuǎn)移

錯(cuò)誤在哪里？癌癥發(fā)生新觀點(diǎn)→應(yīng)對(duì)選擇：早期診斷、生物治療、預(yù)防、遺傳篩選、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)等迷霧重重

——生命現(xiàn)象撥云見日

——進(jìn)化本質(zhì)人類選擇

——進(jìn)化未來(lái)2、癌細(xì)胞的生理特征脫分化：腫瘤細(xì)胞中表達(dá)20余種甲胎蛋白。無(wú)限增殖：細(xì)胞周期失控，能持續(xù)的分裂與增殖。

細(xì)胞表面和粘附性質(zhì)改變：細(xì)胞粘著和連接相關(guān)成分發(fā)生變異或缺失，細(xì)胞失去聯(lián)結(jié)，相關(guān)信號(hào)通路受阻，易于從腫瘤上脫落。許多癌細(xì)胞具有變形運(yùn)動(dòng)能力，并且能產(chǎn)生酶類，使血管基底層和結(jié)締組織穿孔，使它向其它組織遷移。接觸抑制現(xiàn)象喪失對(duì)生長(zhǎng)因子需求降低：不依賴生長(zhǎng)因素，釋放血管生成因子。代謝旺盛：合成代謝超過(guò)分解代謝。DNA和RNA聚合酶活性均高于正常組織，DNA和RNA的含量均明顯增高。蛋白質(zhì)合成及分解代謝都增強(qiáng)，甚至可奪取正常組織的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)物，結(jié)果可使機(jī)體處于嚴(yán)重消耗的惡病質(zhì)狀態(tài)。

癌細(xì)胞產(chǎn)生原因原癌基因產(chǎn)物：生長(zhǎng)因子生長(zhǎng)因子受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)組分細(xì)胞周期蛋白細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白轉(zhuǎn)錄因子原癌基因激活的機(jī)制1.獲得啟動(dòng)子與增強(qiáng)子2.基因易位:人Burkitt淋巴瘤,位于8號(hào)染色體的c-myc移至14號(hào)染色體免疫球蛋白重鏈基因的強(qiáng)啟動(dòng)子下游，產(chǎn)生過(guò)度表達(dá)。3.原癌基因擴(kuò)增：人的急性粒性白血病細(xì)胞株HL-60細(xì)胞中C-myc擴(kuò)增8～32倍。4.點(diǎn)突變:人正常膀胱上皮細(xì)胞中的H-ras與人膀胱癌細(xì)胞中的H-ras序列差別只是第一外顯子的第12位密碼子GGC突變成GTC，由正常細(xì)胞的甘氨酸變成纈氨酸。原癌基因的類型Pathwayleadingtocancer（3）抑癌基因

抑癌基因是一類抑制細(xì)胞過(guò)度生長(zhǎng)、增殖從而遏制腫瘤形成的基因。抑癌基因的丟失或失活可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。

Rb基因是最早發(fā)現(xiàn)的腫瘤抑制基因，發(fā)現(xiàn)于兒童的視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma)。當(dāng)Rb基因功能喪失或先天性缺乏，可導(dǎo)致包括視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的多種腫瘤，具有一定的廣泛性。如骨肉瘤，小細(xì)胞肺癌，乳腺癌等。

Rb基因位于人13號(hào)染色體q14，含有27個(gè)外顯子，轉(zhuǎn)錄4.7Kb的mRNA。抑癌基因的類型

DNA的損傷激活p53后,在細(xì)胞周期的不同階段可引起不同結(jié)果：早期：通過(guò)誘導(dǎo)p21蛋白對(duì)CDK-cyclin激酶的抑制，阻止細(xì)胞周期前進(jìn)直到損傷修復(fù);晚期：引發(fā)細(xì)胞凋亡

P53等位基因的缺失或突變都可使細(xì)胞生長(zhǎng)不受限制所謂“癌基因”、“抑癌基因”是在癌癥研究過(guò)程中命名的。事實(shí)上，它們均是細(xì)胞的正?；虺煞?，具有重要的生理功能，除了癌癥以外，在多種疾病過(guò)程中也發(fā)揮重要作用。研究已證明，一些突變對(duì)生命基因型的表達(dá)沒(méi)有作用，被稱為“靜寞的或中性的”突變，說(shuō)明變異在生命進(jìn)化歷程中以特定的速度積累，這可能正是癌癥初發(fā)時(shí)期的變異特點(diǎn)，積累到一定程度，癌癥就發(fā)生了。Zawacki等的研究證明，絕大多數(shù)的癌癥不是因?yàn)閱蝹€(gè)遺傳基因的突變，而是由于突變的積累。Greenman等對(duì)癌癥基因組的系統(tǒng)性排序分析顯示，癌癥基因變異的多樣性，并且暗示有一個(gè)比以往想象的更大的癌基因庫(kù)，有350個(gè)以上的癌基因已被鑒定。

值得提出的：（4）腫瘤形成的外因致癌物分為：化學(xué)、生物和物理三類。根據(jù)在致癌過(guò)程中的作用，又可分為；啟動(dòng)劑：能使DNA變異。促進(jìn)劑：本身不誘發(fā)腫瘤，但有促進(jìn)作用。如糖精、苯巴比妥。完全致癌物：兼具啟動(dòng)和促進(jìn)兩種作用。a.化學(xué)致癌物①亞硝胺類，引起消化系統(tǒng)腫瘤；②多環(huán)芳香烴類，如苯并芘。③芳香胺類，乙萘胺、誘發(fā)泌尿系統(tǒng)的癌癥；④烷化劑類，芥子氣、環(huán)磷酰胺；⑤氨基偶氮類，奶油黃，可引起肝癌；⑥堿基類似物，如5-溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；⑦氯乙烯，與塑料工人的肝血管肉瘤有關(guān)。⑧元素，如鉻、鎳、砷?；瘜W(xué)致癌物的作用機(jī)理：可與DNA、RNA、蛋白質(zhì)等生物大分子中的親核基團(tuán)發(fā)生作用，引起堿基顛換、缺失，DNA交聯(lián)、斷裂，染色體畸變等。引起細(xì)胞中胞嘧啶的甲基化水平降低。c.物理因素電離輻射產(chǎn)生電離，形成自由基，自由基可誘導(dǎo)30多種DNA加合物、DNA蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，誘導(dǎo)一些癌基因表達(dá)。紫外線引起TT，TC，CC等二聚體的形成，阻礙DNA復(fù)制。誘發(fā)皮膚癌、基底細(xì)胞癌和黑色素瘤。X射線引起DNA鏈斷裂癌癥與飲食扼殺癌細(xì)胞一名男子從36歲到75歲味覺(jué)喪失64％腎小球減少44％腎小球過(guò)濾率減少31％脊神經(jīng)元減少37％神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢10％腦供血量減少20％肺活量減少44％2、細(xì)胞衰老的原因細(xì)胞核的遺傳控制起主要作用端粒DNA序列的縮短自由基理論telomere（端粒）染色體端部的特化部分，作用是維持染色體的完整性和個(gè)體性。端粒由長(zhǎng)5-10bp的高度重復(fù)單位串聯(lián)而成，在進(jìn)化上高度保守，不同生物的端粒序列都很相似，脊椎動(dòng)物類的序列為TTAGGG，從500-3000次重復(fù)不等。（1）端粒與端粒酶熒光原位雜交顯示端粒（白色部分）

端粒酶真核細(xì)胞染色體端粒的重復(fù)序列不是染色體DNA復(fù)制時(shí)連續(xù)合成的，而是由端粒酶（telomerase）合成后添加到染色體末端。端粒酶是一種核糖核蛋白復(fù)合物，具有逆轉(zhuǎn)錄酶的性質(zhì)，以物種專一的內(nèi)在RNA為模板，把合成的DNA添加到染色體的3’端。端粒酶-長(zhǎng)壽的秘密-抗衰老-端粒酶因子活化蛋白端粒序列和端粒酶端粒——細(xì)胞分裂計(jì)時(shí)器與基因DNA不同，端粒核苷酸每復(fù)制一次減少50-100bp正常體細(xì)胞染色體缺乏端粒酶活性，故隨細(xì)胞分裂而變短，細(xì)胞隨之衰老；人的生殖細(xì)胞和部分干細(xì)胞染色體具有端粒酶活性，所以這些細(xì)胞的染色體末端比體細(xì)胞染色體末端長(zhǎng)幾千個(gè)bp；腫瘤細(xì)胞和永生細(xì)胞系具有端粒酶的活性。

體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞來(lái)自胎兒

可傳代50次

（與供體年齡有關(guān)）來(lái)自成人

可傳代20次來(lái)自小鼠

可傳代14－28次

（與供體物種來(lái)自烏龜

可傳代90－125次

特性有關(guān)）水電離輻射產(chǎn)生自由基

H2OH?＋OH?帶有不成對(duì)電子的化學(xué)分子或基團(tuán)稱為自由基。自由基的反應(yīng)活潑性特別強(qiáng)自由基及其性質(zhì)：（2）細(xì)胞衰老的自由基理論

衰老的自由基學(xué)說(shuō)衰老是由自由基對(duì)細(xì)胞成分的有害進(jìn)攻造成的。衰老自由基理論的實(shí)質(zhì)就是衰老的氧自由基理論。維持體內(nèi)適當(dāng)水平的抗氧化劑和自由基清除劑水平可以延長(zhǎng)壽命和推遲衰老。

自由基在生物體內(nèi)的作用自由基積極的生物學(xué)功能

強(qiáng)力殺菌劑，參與前列腺素、膠原蛋白、凝血酶原的合成等。自由基的危害破壞細(xì)胞中的DNA，導(dǎo)致癌癥的發(fā)生；破壞蛋白質(zhì),體內(nèi)的酶被破壞,從而導(dǎo)致炎癥和老年化；破壞脂肪,發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化,導(dǎo)致動(dòng)脈粥樣硬化,最后發(fā)生中風(fēng)或心臟??；破壞碳水化合物,體內(nèi)的透明質(zhì)酸降解,發(fā)生關(guān)節(jié)炎。空調(diào)、冰箱的大量使用，使空氣中增加了大量的氟，破壞了臭氧層，使紫外光更容易侵入，產(chǎn)生自由基。汽車、工廠排放的二氧化氮和有毒氣體，污染空氣。很多殺蟲劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)，都會(huì)導(dǎo)致自由基的產(chǎn)生。由于大量殺蟲劑、化肥和除草劑的使用和殘留，使農(nóng)作物缺乏清除自由基的維生素和微量元素，如維生素C、維生素E、β-胡蘿卜素及硒和鋅等。自由基的產(chǎn)生①環(huán)境因素②膳食因素生活的節(jié)奏加快，快餐或方便面中食品添加劑的含量高，體內(nèi)缺乏清除自由基的維生素C、維生素E、β-胡蘿卜素及微量元素。精制的大米和面粉，缺乏纖維素和B族維生素。工作繁忙使得日常的飲水量減少，污染物和有毒物質(zhì)不能排出體外。肉食（尤其是豬肉）脂肪含量高，容易產(chǎn)生自由基。③生活方式鍛煉太少。生活高度緊張，使應(yīng)激反應(yīng)增加，脂質(zhì)過(guò)氧化增加，產(chǎn)生自由基。酗酒、吸煙、吸毒都會(huì)促進(jìn)體內(nèi)自由基產(chǎn)生。香煙內(nèi)含有大量自由基，每吸一口可吸入幾百萬(wàn)個(gè)自由基。孤獨(dú)和離群都會(huì)使腦功能退化，發(fā)生與自由基和脂質(zhì)過(guò)氧化有關(guān)的疾病，如老年癡呆和阿茲海默氏病。

自由基的清除非酶類清除劑（抗氧化劑）

維生素E、C、胡蘿卜素、微量元素鋅、硒、銅、錳等酶類清除劑（抗氧化酶）

超氧化物歧化酶（SOD）過(guò)氧化氫酶谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-Px）等維生素E抗氧化、防衰老，是主要的天然自由基清除劑或抗氧化劑之一。從理論上講，要優(yōu)于SOD。它可以進(jìn)入皮膚細(xì)胞，具有抗自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的作用。維生素C水溶性維生素，能在血液和體液內(nèi)流動(dòng)，因而處在抗氧化和清除自由基的最前線?？深A(yù)防癌癥和白內(nèi)障。胡蘿卜素維生素A的前體，促進(jìn)細(xì)胞分化與刺激免疫系統(tǒng)，重要的還在于它是一個(gè)抗氧化劑。超氧化物歧化酶簡(jiǎn)稱SOD。有銅-鋅-SOD、錳-SOD和鐵-SOD三種，是清除自由基和抗氧化最重要的酶，在細(xì)胞內(nèi)淬滅自由基的機(jī)制：SOD歧化反應(yīng)：·O2+·O2+

2H+→O2+H2O2過(guò)氧化氫酶：4H2O2→O2+2H2O細(xì)胞器的分隔有利于把自由基限制在較小空間內(nèi)，不擴(kuò)散危害到整個(gè)細(xì)胞。SOD在動(dòng)物的血液、牛乳中含量較多。高等植物中，菠菜、小白菜、油菜、西紅柿、檸檬等較多，大豆皂苷可清除自由基，促進(jìn)DNA損傷修復(fù)，抑制腫瘤生長(zhǎng)。金屬硫蛋白(MT)一類富含半胱氨酸殘基及非金屬離子的非酶蛋白。對(duì)毒性最高的羥自由基有很強(qiáng)的清除作用，是SOD的一萬(wàn)倍以上。它同時(shí)可以親和體內(nèi)重金屬排毒。市場(chǎng)上有“MT活性肽”保健食品。碧蘿芷天然植物提取物，強(qiáng)抗氧化保健食品，源自法國(guó)波爾多南部的一種沿海松樹的樹皮。能預(yù)防和自由基有關(guān)的70多種疾病，如心臟病、癌癥、關(guān)節(jié)炎、兒童多動(dòng)癥、老年癡呆，提高免疫功能。日前在美國(guó)、法國(guó)、意大利、德國(guó)、瑞士、芬蘭、荷蘭、日本和韓國(guó)廣泛應(yīng)用。葡樂(lè)安、銀杏提取物、紅葡萄酒、茶多酚等SOD與自由基的關(guān)系4.6.2細(xì)胞死亡概念：細(xì)胞生命現(xiàn)象不可逆的停止。多細(xì)胞動(dòng)物個(gè)體死亡時(shí)，并不是所有細(xì)胞都立即停止生命活動(dòng)。人的心臟停止跳動(dòng)后，氣管上皮細(xì)胞的纖毛還在擺動(dòng)，皮膚表皮細(xì)胞可繼續(xù)存活120小時(shí)以上，作為植皮、角膜移植的供體?；铙w內(nèi)的細(xì)胞并非全部都活著，紅細(xì)胞，白細(xì)胞等。兩種細(xì)胞死亡：因環(huán)境因素突變或病原物入侵而死亡，稱為病理死亡，或細(xì)胞壞死。因個(gè)體正常生命活動(dòng)的需要，一部分細(xì)胞必定在一定階段死去，稱細(xì)胞凋亡。

凋亡Apoptosis

壞死Necrosis機(jī)制基因調(diào)控的程序化（programmed）細(xì)胞死亡，主動(dòng)進(jìn)行（自殺性）意外事故性（accident）細(xì)胞死亡，被動(dòng)進(jìn)行（他殺性）誘因生理性或輕微病理性刺激因子誘導(dǎo)發(fā)生，如生長(zhǎng)因子缺乏病理性刺激因子誘導(dǎo)發(fā)生，如缺氧、感染、中毒死亡范圍多為散在的單個(gè)細(xì)胞多為聚集的大片細(xì)胞形態(tài)特征細(xì)胞固縮，核染色質(zhì)邊集，細(xì)胞膜及各細(xì)胞器膜完整，膜可發(fā)泡成芽，形成凋亡小體細(xì)胞腫脹，核染色質(zhì)絮狀或邊集，細(xì)胞膜及各細(xì)胞器膜溶解破壞，溶酶體酶釋放，細(xì)胞自溶生化特征耗能的主動(dòng)過(guò)程，有新蛋白合成，DNA早期規(guī)律降解為180-200bp片段，瓊脂凝膠電泳呈特征性梯帶狀不耗能的被動(dòng)過(guò)程，無(wú)新蛋白合成，DNA降解不規(guī)律，片段大小不一，瓊脂凝膠電泳呈拖尾狀周圍反應(yīng)不引起周圍組織炎癥反應(yīng)和修復(fù)再生，但凋亡小體可被鄰近細(xì)胞吞噬引起周圍組織炎癥反應(yīng)和修復(fù)再生細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死有明顯區(qū)別1、細(xì)胞凋亡的概念（apoptosis）又稱程序性細(xì)胞死亡（programmedcelldeath,

PCD）。是細(xì)胞對(duì)環(huán)境的生理性病理性刺激信號(hào)，環(huán)境條件的變化或緩和性損傷產(chǎn)生的應(yīng)答有序變化的死亡過(guò)程，是一種在特定時(shí)空主動(dòng)發(fā)生的、受基因嚴(yán)密調(diào)控的細(xì)胞逐漸死亡現(xiàn)象。2002年英國(guó)人Sydney、美國(guó)人Horvitz和英國(guó)人Sulston，因在PCD方面的研究獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。H.RobertHorvitzJohnE.Sulston

SydneyBrenner細(xì)胞凋亡是普遍存在的變態(tài)：蝌蚪青蛙

昆蟲、卵幼蟲成蟲哺乳類:皮膚，指（趾）甲紅細(xì)胞：分化成熟失去細(xì)胞核凋亡月經(jīng)周期：子宮內(nèi)膜的脫落與增生淋巴細(xì)胞：95%以上在成熟之前死去T細(xì)胞殺傷靶細(xì)胞的機(jī)制之一——誘使靶細(xì)胞凋亡癌細(xì)胞亦可看作是凋亡失控了的細(xì)胞。細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的、信號(hào)依賴的過(guò)程,可以由許多因素所誘導(dǎo)。誘導(dǎo)因子包括物理、化學(xué)和生物因素。物理性誘導(dǎo)因子包括射線(如紫外線,γ射線等)、較溫和的溫度刺激(如熱激、冷激)等；化學(xué)及生物誘導(dǎo)因子包括活性氧基團(tuán)和分子、鈣離子載體、視黃酸、細(xì)胞毒素、DNA和蛋白質(zhì)合成抑制劑（如藥物）、缺血缺氧、腫瘤壞死因子等。2、細(xì)胞凋亡的形態(tài)變化胞漿濃縮，核糖體、線粒體等聚集，胞體縮小，結(jié)構(gòu)緊密；染色質(zhì)逐漸凝聚成新月狀附于核膜周邊，嗜堿性增強(qiáng)。細(xì)胞核固縮呈均一的致密物，進(jìn)而斷裂為大小不一的片段：胞膜不斷出芽、脫落，細(xì)胞變成數(shù)個(gè)大小不等的由胞膜包裹的凋亡小體(apoptoticbodies)；凋亡小體被吞噬細(xì)胞如巨噬細(xì)胞、上皮細(xì)胞等吞噬、降解：凋亡過(guò)程中，細(xì)胞膜完整，細(xì)胞內(nèi)容物不釋放。光鏡下凋亡一般累及單個(gè)或少數(shù)幾個(gè)細(xì)胞，凋亡細(xì)胞呈圓形，胞漿紅染，細(xì)胞核染色質(zhì)聚集成團(tuán)塊狀。

左圖典型凋亡小體：染色質(zhì)呈新月狀，并可見細(xì)胞器

右圖凋亡細(xì)胞：凋亡細(xì)胞(↑)與鄰近細(xì)胞分離

3、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制凋亡相關(guān)的基因和蛋白

細(xì)胞凋亡受基因控制。線蟲是研究細(xì)胞凋亡的理想材料。每條線蟲具有1090個(gè)細(xì)胞，其中131個(gè)細(xì)胞在發(fā)育過(guò)程中凋亡。從線蟲中找到若干控制細(xì)胞凋亡的基因。秀麗隱桿線蟲(CaenorbabditisElegans)

ced-3、ced-4

誘發(fā)、啟動(dòng)凋亡

ced-3或ced-4基因突變或缺失，使凋亡受阻

ced-9

抑制凋亡移入ced-9

使凋亡受阻失去ced-9

使細(xì)胞凋亡病原體侵染；誘導(dǎo)凋亡——HIV抑制凋亡——Poxvirus細(xì)胞凋亡過(guò)度神經(jīng)退行性疾病（AD，帕金森癥）、心肌梗塞、再生障礙性貧血、骨組織壞死細(xì)胞凋亡不足腫瘤，自身免疫疾病4、細(xì)胞凋亡的病理學(xué)意義

細(xì)胞凋亡過(guò)度可引發(fā)的疾?、賽?ài)滋病的發(fā)展過(guò)程中，CD4+T細(xì)胞數(shù)目的減少；②移植排斥反應(yīng)中，細(xì)胞毒性T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞死亡；③缺血及再灌注損傷，導(dǎo)致心肌細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞的凋亡增多；④神經(jīng)系統(tǒng)退化疾?。ˋlzheimer、Parkinson）的重要原因是細(xì)胞凋亡的異常增加。⑤暴露于電離輻射可引起多種組織細(xì)胞的凋亡。細(xì)胞凋亡過(guò)少也可引起疾病發(fā)生在腫瘤的發(fā)生過(guò)程中，誘導(dǎo)凋亡的基因如p53等失活、突變，而抑制凋亡的基因如Bcl-2等過(guò)度表達(dá)，都會(huì)引起細(xì)胞凋亡顯著減少，在腫瘤發(fā)病學(xué)中具有重要意義；針對(duì)自身抗原的淋巴細(xì)胞的凋亡障礙可導(dǎo)致自身免疫