第十二章-細(xì)胞凋亡課件

第一節(jié)凋亡的概念細(xì)胞死亡的方式細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡細(xì)胞程序性死亡是細(xì)胞受到急性強(qiáng)力傷害時立即出現(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)

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：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)?細(xì)胞程序性死亡（programmedcelldeath，PCD）是一種基因指導(dǎo)的細(xì)胞自我消亡方式。?PCD和細(xì)胞凋亡的區(qū)別在以下方面：–PCD是功能性概念，凋亡是形態(tài)學(xué)概念。–PCD的最終結(jié)果是細(xì)胞凋亡，但細(xì)胞凋亡并非都是程序化的。–PCD存在于胚胎發(fā)育過程中。三、細(xì)胞程序性死亡細(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.生化特點被動過程無新蛋白合成不耗能主動過程有新蛋白合成耗能細(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完整9.炎癥反應(yīng)局部炎癥反應(yīng)局部無炎癥反應(yīng)第二節(jié)細(xì)胞凋亡的過程與調(diào)控一、細(xì)胞凋亡的過程cAMPCa2+神經(jīng)酰胺凋亡誘因凋亡信號轉(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DNase活化Caspases活化↓∶

DNA片斷↓凋亡小體形成巨噬細(xì)胞吞噬、分解二、凋亡時細(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)凋亡細(xì)胞形態(tài)學(xué)改變㈡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①②③三、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/牛痘病毒細(xì)胞凋亡相關(guān)因素㈡細(xì)胞凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)特點：多樣性耦聯(lián)性同一性多途性胞內(nèi)Ca2+信號系統(tǒng)cAMP/PKA信號系統(tǒng)Fas蛋白/Fas配體信號系統(tǒng)神經(jīng)酰胺信號系統(tǒng)二酰甘油/PKC信號系統(tǒng)酪氨酸蛋白激酶(PTK)信號系統(tǒng)凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)APOPTOSIS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①②③④⑤⑥㈢凋亡相關(guān)基因Bcl-2

(Bcelllymphoma/leukemia-2)主要分布于線粒體內(nèi)膜、細(xì)胞膜內(nèi)表面、核膜及部分內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。廣泛存在于造血細(xì)胞、上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞及多種瘤細(xì)胞

Bcl-2抑制細(xì)胞凋亡抗氧化↓促凋亡蛋白釋放(細(xì)胞色素C、AIF)↓促凋亡蛋白Bax/Bak的細(xì)胞毒作用↓凋亡蛋白酶(caspases)激活維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)凋亡相關(guān)基因P53野生型P53(wtP53)誘導(dǎo)凋亡，突變后抑制凋亡wtP53在G1期發(fā)揮卡點功能→有缺陷DNA→CIP表達(dá)→啟動修復(fù)→失敗→啟動凋亡CIP-----cyclindependentkinase–interactingprotein-1P53=molecularpoliceman?凋亡相關(guān)基因c-myc,bcl-x

促進(jìn)增殖c-myc(轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子)

誘導(dǎo)凋亡

Bcl-XL→抑制凋亡Bcl-x

Bcl-Xs→促進(jìn)凋亡凋亡相關(guān)基因GF第三節(jié)細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制一、氧化損傷氧自由基①DNA損傷→P53基因②DNA損傷→活化聚ADP核糖轉(zhuǎn)移酶，引起

NAD耗竭，ATP↓↓③膜損傷：過氧羥基24碳四烯酸誘導(dǎo)氧化應(yīng)激④激活Ca2+/Mg2+

依賴的核酸內(nèi)切酶，膜發(fā)泡⑤膜透性↑，Ca2+

內(nèi)流↑⑥活化NF-ΚB和AP-1，加速凋亡相關(guān)基因表達(dá)二、鈣穩(wěn)態(tài)失衡TNFα/抗CD3抗體-鈣依賴性→細(xì)胞凋亡①激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈②激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，?；D(zhuǎn)移，共價鍵，骨架蛋白分子間交聯(lián)，凋亡小體形成③激活與凋亡有關(guān)的核轉(zhuǎn)錄因子④促使核小體間酶切位點暴露三、線粒體損傷超微結(jié)構(gòu)基本正常，功能明顯↓：

①線粒體內(nèi)膜通透性↑②跨膜電位（ΔΨm）↓③能量合成明顯↓

線粒體ΔΨm↓PTP開放Apaf+Cyt.CAIFCaspase抑制劑Caspase9活化Caspase-3活化蛋白質(zhì)水解核酸內(nèi)切酶激活DNA斷裂Bcl-2apoptosis？Ca2+氧化損傷鈣穩(wěn)態(tài)失衡線粒體損傷惡性網(wǎng)絡(luò)假說(deleteriousnetworkhypothesis)

細(xì)胞凋亡ΔΨm↓

AIF，ApafPTP開放第四節(jié)細(xì)胞凋亡與疾病一、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)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、慢性甲狀腺炎二、細(xì)胞凋亡過度（一）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:卡點作用（二）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)性硬化癥細(xì)胞凋亡過度（三）病毒感染AIDS細(xì)胞凋亡過度

Gp120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)生氧自由基三、細(xì)胞凋亡不足與過度并存動脈粥樣硬化氧化型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)胞凋亡第五節(jié)細(xì)胞凋亡與疾病防治一、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→前列腺癌二、干預(yù)凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)阿霉素→Fas/FasL表達(dá)↑→腫瘤細(xì)胞凋