細(xì)胞生物學(xué)課程第16章(細(xì)胞衰老與細(xì)胞死亡)2017

第十五章細(xì)胞衰老與細(xì)胞死亡β-半乳糖苷酶染色編碼核膜蛋白的基因發(fā)生突變成人早衰癥：患者因DNA解螺旋酶基因（WRN)突變而導(dǎo)致DNA不能夠正常修復(fù)衰老相關(guān)基因與抗衰老基因衰老相關(guān)基因：MORF4,p16抗衰老基因：EF-1α,WRN,SIRT1,Klotho細(xì)胞清除自由基的防御系統(tǒng)正常細(xì)胞內(nèi)存在清除自由基的防御系統(tǒng)，包括酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng)：酶系統(tǒng)：超氧化物歧化酶（SOD），過(guò)氧化氫酶（CAT），谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-PX）。非酶系統(tǒng)：維生素E、醌類物質(zhì)等電子受體。研究顯示（1994），將銅鋅超氧化物岐化酶基因?qū)牍?，使轉(zhuǎn)基因果蠅具有3個(gè)拷貝的SOD基因，其壽命比野生型延長(zhǎng)1/3。這個(gè)實(shí)驗(yàn)為衰老的自由基學(xué)說(shuō)提供了有力的證據(jù)。Harley等人發(fā)現(xiàn)人體內(nèi)成纖維細(xì)胞端粒每年縮短14-18bp，1990他提出細(xì)胞衰老的端粒假說(shuō)。主要思想：端粒是細(xì)胞衰老的“有絲分裂鐘”，隨細(xì)胞每次分裂，端粒不斷縮短；當(dāng)端粒長(zhǎng)度縮短達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)細(xì)胞進(jìn)入衰老。生殖細(xì)胞、癌細(xì)胞具有端粒酶活性，能維持端粒長(zhǎng)度，從而能持續(xù)增殖；脂褐質(zhì)是一些長(zhǎng)壽命的蛋白質(zhì)和DNA、脂類共價(jià)縮合形成的巨交聯(lián)物，次級(jí)溶酶體是形成脂褐質(zhì)的場(chǎng)所，由于脂褐質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，不能被徹底水解，又不能排出細(xì)胞，結(jié)果在細(xì)胞內(nèi)沉積增多，阻礙細(xì)胞的物質(zhì)交流和信號(hào)傳遞，最后導(dǎo)致細(xì)胞衰老。如老年性癡呆（AD）就是由β-淀粉樣蛋白沉積引起的，因此β-AP可做為AD的鑒定指標(biāo)。第二節(jié)細(xì)胞死亡神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育過(guò)程中，未與靶細(xì)胞配對(duì)的細(xì)胞發(fā)生凋亡。哺乳動(dòng)物發(fā)育早期連在一起的指間的蹼通過(guò)細(xì)胞凋亡清除。蝌蚪向成體發(fā)育過(guò)程中尾部細(xì)胞的凋亡。凋亡的生物學(xué)意義清除多余的細(xì)胞清除發(fā)育不正常的細(xì)胞清除有害的細(xì)胞細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞凋亡的發(fā)生過(guò)程，在形態(tài)學(xué)上可分為三個(gè)階段：（1）凋亡的起始：細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細(xì)胞間接觸的消失，但細(xì)胞膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿核膜分布；細(xì)胞質(zhì)也發(fā)生固縮。（2）凋亡小體（apoptoticbodies）的形成核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細(xì)胞器（如線粒體）一起聚集，為反折的細(xì)胞質(zhì)膜所包圍。細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起，逐漸形成單個(gè)的凋亡小體。（3）凋亡小體逐漸為鄰近的細(xì)胞所吞噬并消化整個(gè)過(guò)程細(xì)胞質(zhì)膜保持完整，細(xì)胞內(nèi)容物不會(huì)滲漏到細(xì)胞外環(huán)境，因而不會(huì)引起炎癥反應(yīng)。細(xì)胞核變化：

染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿核膜分布，形成核碎片4.線粒體在細(xì)胞凋亡中的作用

細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)或凋亡信號(hào)能引起線粒體細(xì)胞色素c釋放，作為凋亡誘導(dǎo)因子，細(xì)胞色素c能與Apaf-1、caspase-9前體、ATP/dATP形成凋亡體（apoptosome），然后召集并激活caspase-3，進(jìn)而引發(fā)caspases級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。（三）失巢凋亡——另一種凋亡形式

失巢凋亡：是又一種形式的細(xì)胞程序死亡，是在脫離原來(lái)生存環(huán)境的特殊情況下發(fā)生的細(xì)胞凋亡，是因細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)和其他細(xì)胞脫離接觸而誘發(fā)的。三、細(xì)胞凋亡的影響因素四、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制

線蟲(chóng)蟲(chóng)體共有1090個(gè)細(xì)胞，在發(fā)育過(guò)程中有131個(gè)細(xì)胞發(fā)生凋亡。在這一過(guò)程中確定15個(gè)與凋亡相關(guān)的基因。TheApoptoticSysteminMammalsAhumanmonocyte-derivedmacrophageingestsmultipleapoptoticbodies五、細(xì)胞凋亡的檢測(cè)形態(tài)學(xué)觀測(cè)

利用各種方法對(duì)細(xì)胞染色，再在光鏡、熒光顯微鏡、電鏡下檢測(cè)其形態(tài)特征。臺(tái)盼藍(lán)被生活細(xì)胞、凋亡細(xì)胞拒染，但可將壞死細(xì)胞染成藍(lán)色；借助蘇木精-伊紅染色（H.E)、Giemsa染色、孚爾根染色、DAPI染色等，可觀察到動(dòng)物細(xì)胞的細(xì)胞核及染色體變化特征；TEM和SEM可觀察凋亡細(xì)胞的細(xì)胞核、染色體、凋亡小體、細(xì)胞表面結(jié)構(gòu)、細(xì)胞器的變化特征。根據(jù)凋亡細(xì)胞DNA斷裂和丟失，采用碘化丙啶使DNA產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì)胞，同時(shí)又能觀察細(xì)胞的周期狀態(tài)。（一）細(xì)胞凋亡過(guò)低導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生腫瘤：凋亡抑制基因和凋亡活化基因表達(dá)異常系統(tǒng)性紅斑狼瘡：Fas表達(dá)缺陷，導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞凋亡障礙。（二）細(xì)胞凋亡過(guò)度導(dǎo)致相關(guān)疾病的發(fā)生神經(jīng)退行性疾病——神經(jīng)元凋亡AIDS——CD4T細(xì)胞凋亡，免疫系統(tǒng)崩潰-心血管疾病——多種細(xì)胞的凋亡引起功能障礙六