第九章+細(xì)胞凋亡與疾病

細(xì)胞凋亡與疾病

蚌埠醫(yī)學(xué)院病理生理學(xué)教研室1細(xì)胞凋亡調(diào)控障礙與疾病一、概述二、凋亡細(xì)胞的主要變化三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控四、調(diào)控障礙的機(jī)理五、調(diào)控失常與疾病六、調(diào)控失常的防治2一、概述1.概念：

是指由體內(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。

細(xì)胞凋亡（apoptosis）

是形態(tài)學(xué)概念

程序性細(xì)胞死亡(programmedcelldeath,PCD)

是功能性概念32.細(xì)胞凋亡與壞死的比較性質(zhì)

病理性生理性或病理性誘導(dǎo)因素

強(qiáng)烈剌激較弱剌激生化特點(diǎn)

被動(dòng)過程主動(dòng)過程形態(tài)變化

細(xì)胞溶解、破壞細(xì)胞膜、細(xì)胞器相對(duì)完整DNA電泳

均一DNA片狀“梯”狀條帶凋亡小體

無有細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡4細(xì)細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的比較53.生理意義

㈠確保正常發(fā)育、生長清除多余的、失去功能價(jià)值的細(xì)胞㈡維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定清除受損、突變或衰老的細(xì)胞㈢發(fā)揮積極的防御功能受病毒感染的細(xì)胞凋亡，整合的DNA隨之破壞64.病理意義7二、凋亡細(xì)胞的主要變化1.形態(tài)學(xué)變化

㈠

脫離：表面的微絨毛消失，與周圍細(xì)胞脫離接觸。

㈡空泡化和固縮：（blebbingandcondensation）

胞漿脫水，胞膜迅速發(fā)生空泡化，細(xì)胞體積逐漸縮小，出現(xiàn)固縮。空泡化固縮8二、凋亡細(xì)胞的主要變化㈢出芽（buding）：

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)不斷擴(kuò)張并與胞膜融合，形成膜表面的芽狀突起。㈣染色質(zhì)邊集(margination)：

核質(zhì)高度濃縮融合成團(tuán)，染色質(zhì)集中分布在核膜的邊緣，呈新月形或馬蹄形。出芽邊集9二、凋亡細(xì)胞的主要變化㈤凋亡小體(apoptosisbody)：⑴什么是：胞膜皺縮內(nèi)陷，分割包裹胞漿，形成的泡狀小體，稱凋亡小體。⑵主要成份：胞漿、碎裂的核物質(zhì)和亞微結(jié)構(gòu)。胞膜內(nèi)陷凋亡小體形成10二、凋亡細(xì)胞的主要變化2.生化改變

㈠DNA片段化

DNA雙鏈在核小體連接處斷裂，形成180～200bp

或其整倍數(shù)的片段，在瓊脂糖凝膠電泳中呈現(xiàn)特征性的“梯”狀構(gòu)圖或條帶（ladderpattern）。11二、凋亡細(xì)胞的主要變化㈡內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活⑴作用：切割DNA，徹底破壞細(xì)胞生命活動(dòng)所必須的全部指令。⑵激活：Ⅰ.二價(jià)陽離子依賴性核酸內(nèi)切酶

Ca2+∕Mg2+

增強(qiáng)活性

Zn2+

抑制活性Ⅱ.非二價(jià)金屬陽離子依賴性核酸內(nèi)切酶12㈢凋亡蛋白酶（caspase）激活⑴凋亡蛋白酶：是一組對(duì)底物天門冬氨酸部位有特異水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。

caspase是cysteine-containingaspartate-specificprotease的縮寫。⑵作用：使細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面解體二、凋亡細(xì)胞的主要變化13二、凋亡細(xì)胞的主要變化㈢凋亡蛋白酶（caspase）激活

⑵組成：至少有13個(gè)成員

CED-3／ICE

啟動(dòng)子、效應(yīng)子⑶作用：Ⅰ.滅活細(xì)胞凋亡的抑制物；Ⅱ.水解細(xì)胞的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)；Ⅲ.水解凋亡相關(guān)活性蛋白。14三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控1.細(xì)胞凋亡的過程凋亡誘導(dǎo)因素受體cAMPCa2+神經(jīng)酰胺各種死亡信號(hào)凋亡相關(guān)基因激活DNaseCaspases激活巨噬細(xì)胞吞噬分解凋亡細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)基因激活凋亡執(zhí)行細(xì)胞清除15三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控2.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因素微生物因素糖皮質(zhì)激素生長因子射線、高溫、乙醇、抗癌藥細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞HIV16三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控2.細(xì)胞凋亡相關(guān)因素抑制性因素某些細(xì)胞因子某些激素某些二價(jià)金屬離子某些藥物、病毒等IL-2、NGF睪丸酮雌激素Zn2+17三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控3.細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

多樣性偶聯(lián)性同一性多途性特征18三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡主要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑⑴Ca2+信號(hào)系統(tǒng)Ⅰ.影響Ca2+依賴的蛋白激酶和磷酸酶的活性，進(jìn)而影響基因轉(zhuǎn)錄；Ⅱ.激活Ca2+∕Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶；Ⅲ.調(diào)節(jié)谷氨酰胺酶的活性，促進(jìn)凋亡小體形成。

19三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡主要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑⑵cAMP∕PKA信號(hào)系統(tǒng)β-受體Gsa腺苷酸環(huán)化酶（＋）鈣調(diào)素cAMPPKA靶蛋白磷酸化細(xì)胞凋亡糖皮質(zhì)激素Ca2+∕鈣調(diào)素信號(hào)系統(tǒng)20三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡主要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

⑶Fas蛋白∕Fas配體信號(hào)系統(tǒng)細(xì)胞凋亡Fas配體∕Fas蛋白鞘磷脂酶（＋）神經(jīng)酰胺激活I(lǐng)CE降解組蛋白通過Ca2+信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)21三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡主要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑⑷神經(jīng)酰胺信號(hào)系統(tǒng)神經(jīng)鞘磷脂酶（＋）神經(jīng)鞘磷脂神經(jīng)酰胺細(xì)胞凋亡鞘氨醇1-磷酸鞘氨醇（SPP）抗細(xì)胞凋亡22三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡主要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑⑸二酰甘油∕蛋白激酶C（PKC）信號(hào)系統(tǒng)配體-受體GqαPLCβ磷脂酰肌醇三磷酸（PIP2）二酰甘油（DG）PKC細(xì)胞凋亡23三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡主要細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

⑹酪氨酸蛋白激酶（PTK）信號(hào)系統(tǒng)Ras活化MAPKKK（Raf）MAPKK（MEK）MAPK（ERK）細(xì)胞分化生長因子細(xì)胞因子＋受體PTK24三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控4.凋亡相關(guān)基因細(xì)胞凋亡抑制凋亡基因促進(jìn)凋亡基因雙向調(diào)控基因25三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控4.凋亡相關(guān)基因

㈠抑制細(xì)胞凋亡的基因⑴Bcl-2(B-細(xì)胞淋巴瘤／白血病-2)“長壽基因“

B-celllymphoma/leukemia-2,Bcl-2Ⅰ.直接抗氧化；Ⅱ.抑制線粒體釋放促凋亡的蛋白質(zhì)；Ⅲ.抑制促凋亡調(diào)節(jié)蛋白Bax、Bak的細(xì)胞毒作用；Ⅳ.抑制凋亡蛋白酶（caspases）的激活；Ⅴ.維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)。

26三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈠抑制細(xì)胞凋亡的基因

⑵IAP

在蛾細(xì)胞內(nèi)首先發(fā)現(xiàn)⑶EIB

在小鼠B細(xì)胞發(fā)現(xiàn)的⑷Mcl-1

是Bcl-2的相關(guān)基因，功能與Bcl-2基因相同27三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因⑴wtP53（野生型P53）

周期蛋白（Cyclin）

依賴周期蛋白的蛋白激酶(cyclindependentkinase，CDK)CDK交互作用蛋白-1(CDK-interactingprotein-1，CIP)

檢查點(diǎn)(checkpoint)28野生型p53

p53蛋白檢查點(diǎn)功能

DNA缺陷DNA無缺陷

CIP表達(dá)阻止細(xì)胞進(jìn)入細(xì)胞周期啟動(dòng)DNA修復(fù)機(jī)制修復(fù)失敗啟動(dòng)凋亡修復(fù)成功p53分子警察（molecularpoliceman)的作用機(jī)制細(xì)胞進(jìn)入正常周期29三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈡促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因⑵

FasFasL

FasFas抗體神經(jīng)生長因子

神經(jīng)生長因子受體30三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控⑶ced-3、ced-4“死亡基因”是從雌雄同體的低等蠕蟲透明線蟲中發(fā)現(xiàn)的

ced-3ced-4細(xì)胞凋亡＋－不發(fā)生－＋不發(fā)生＋＋發(fā)生

＋表示激活

ced-9

與ced-3和ced-4的功能相對(duì)抗的基因起“制動(dòng)作用”31三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控⑷BaxBax對(duì)抗Bcl-2

⑸白介素-1-β轉(zhuǎn)換酶基因家族(IL-1-βconvertingenzyme，ICE)

32三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控㈢雙相調(diào)控基因⑴c-mycc-myc蛋白是雙向轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子何去何從？細(xì)胞接受的信號(hào)細(xì)胞所處的生長環(huán)境如生長因子

⑵Bcl-x

翻譯出兩種蛋白質(zhì)：

Bcl-XL抑制細(xì)胞凋亡

Bcl-XS促進(jìn)細(xì)胞凋亡33四、細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制1.氧化損傷氧自由基p53Ca2+／Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶

Ca2+

內(nèi)流細(xì)胞膜脂質(zhì)過氧化損傷NF-κBAP-1聚ADP核糖合成酶34四、細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制2.鈣穩(wěn)態(tài)失衡鈣穩(wěn)態(tài)失衡Ca2+／Mg2+依賴性核酸內(nèi)切酶谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶核轉(zhuǎn)錄因子舒展DNA鏈35四、細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制3.線粒體損傷線粒體ΔΨm↓

PTP開放細(xì)胞色素C（Cyt.C）＋凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）核酸內(nèi)切酶（＋）DNA斷裂細(xì)胞凋亡caspase-9酶原caspase-9氧自由基鈣超載caspase-3酶原caspase-3蛋白質(zhì)水解36氧化損傷

鈣穩(wěn)態(tài)失衡線粒體損傷37惡性網(wǎng)絡(luò)假說（deleteriousnetworkhypothesis）

是指在細(xì)胞凋亡的發(fā)生上，氧化損傷、鈣穩(wěn)態(tài)失衡、線粒體損傷，既可單獨(dú)啟動(dòng)，又可聯(lián)合作用，而且三種機(jī)制常?；ハ嗦?lián)系、互為因果，以致各種機(jī)制都得到加強(qiáng)。38五、細(xì)胞凋亡調(diào)控失常與疾病1.細(xì)胞凋亡不足㈠腫瘤⑴發(fā)生Ⅰ.與細(xì)胞凋亡受抑制有關(guān)①p53基因缺失和突變?nèi)绶伟贐cl-2基因過度表達(dá)，如前列腺癌、結(jié)腸癌、白血病③某些腫瘤對(duì)Fas誘導(dǎo)的凋亡抵抗39五、細(xì)胞凋亡調(diào)控失常與疾病Ⅱ.機(jī)理：①凋亡對(duì)細(xì)胞的選擇假說