第十四章 細(xì)胞的衰老與死亡課件

第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第一節(jié)細(xì)胞衰老一、細(xì)胞衰老概念細(xì)胞衰老：功能減退，增殖能力減弱，形態(tài)逐漸枯萎細(xì)胞的衰老與機(jī)體衰老不完全相同，是機(jī)體衰老的基礎(chǔ)體內(nèi)細(xì)胞壽命：長(zhǎng)壽命細(xì)胞：不增殖細(xì)胞，神經(jīng)元、肌細(xì)胞、脂肪細(xì)胞緩慢更新細(xì)胞(壽命中等)：，肝細(xì)胞、胃壁細(xì)胞快速更新細(xì)胞(短壽細(xì)胞)：皮膚表皮細(xì)胞、血細(xì)胞、腸粘膜細(xì)胞第十四章細(xì)胞的衰老與死亡細(xì)胞壽命與Hayflick界限細(xì)胞體外培養(yǎng)傳代次數(shù)、增殖能力有一定的限制細(xì)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(zhǎng)——增殖能力強(qiáng)供體年齡大——增殖能力弱第十四章細(xì)胞的衰老與死亡二、表現(xiàn)1原生質(zhì)與水分減少、細(xì)胞收縮2核固縮、核質(zhì)比率減少3細(xì)胞內(nèi)殘質(zhì)體增多4生化活動(dòng)減少第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡生化變化DNA缺失、突變復(fù)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(dòng)性減弱第十四章細(xì)胞的衰老與死亡二、細(xì)胞衰老學(xué)說（一）遺傳程序?qū)W說：基因表達(dá)啟動(dòng)與關(guān)閉程序化1.重復(fù)基因利用枯竭2.DNA修復(fù)能力下降3.端粒鐘學(xué)說：（二）細(xì)胞磨損學(xué)說1.差錯(cuò)災(zāi)難學(xué)說2.大分子交聯(lián)學(xué)說3.自由基學(xué)說第十四章細(xì)胞的衰老與死亡端粒鐘學(xué)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(xì)胞壽命：細(xì)胞體外培養(yǎng)Hayflick界限人胚細(xì)胞：40－60代成人體細(xì)胞：20－40代第十四章細(xì)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(gè)5’－TTAGGG3’重復(fù)序列組成5'.TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG..3'3'.AATCCCAATCCCAATCCCAATCCCAATCCCAATCCC..5'第十四章細(xì)胞的衰老與死亡細(xì)胞每分裂一次，端?？s短約100bp，共16個(gè)端粒單位當(dāng)端?？s短到一定程度，會(huì)導(dǎo)致染色體的不穩(wěn)定性，并限制細(xì)胞增殖，促使細(xì)胞死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡每次DNA復(fù)制后，會(huì)在DNA末端留下一段缺口，通過端粒補(bǔ)平缺口，并維持染色體穩(wěn)定第十四章細(xì)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(fù)合體，含有RNA和蛋白質(zhì)RNA含AAUCCC序列，能與端粒單位互補(bǔ)，蛋白質(zhì)為端粒逆轉(zhuǎn)錄酶（humanTelomereReverseTranscriptase，hTERT）第十四章細(xì)胞的衰老與死亡生殖系細(xì)胞（germline）包括ES細(xì)胞單細(xì)胞真核生物：四膜蟲（Tetrahymena）惡性腫瘤細(xì)胞等端粒酶活性增高，具有無限增殖能力第十四章細(xì)胞的衰老與死亡克隆羊dolly病死(2003.2)第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第二節(jié)細(xì)胞死亡一、細(xì)胞死亡的概念

細(xì)胞生命活動(dòng)不可逆的停止二、細(xì)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(xì)胞混濁無氧酵解繼續(xù)，PH值下降核溶解三、類型細(xì)胞壞死（necrosis）細(xì)胞凋亡（apoptosis）第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡1、細(xì)胞壞死是細(xì)胞受到急性強(qiáng)力傷害時(shí)立即出現(xiàn)的早期反應(yīng)。細(xì)胞腫脹、渾濁、細(xì)胞器腫脹細(xì)胞骨架破壞，溶酶體釋放，Ca2+升高，最后細(xì)胞膜和細(xì)胞器破裂，DNA降解細(xì)胞內(nèi)容物流出，引起周圍組織炎癥反應(yīng)第十四章細(xì)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(xì)胞發(fā)生缺血性壞死由肝動(dòng)脈供應(yīng)區(qū)的實(shí)質(zhì)細(xì)胞仍存活，只是范圍逐漸縮小，其間一些細(xì)胞不斷轉(zhuǎn)變成細(xì)胞質(zhì)小塊，不伴有炎癥提出細(xì)胞凋亡概念二、細(xì)胞凋亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡三、細(xì)胞死亡方式細(xì)胞凋亡（apoptosis）：是一種有序、受控制并按某種預(yù)定程序發(fā)展的生理性自然死亡，又稱程序性細(xì)胞死亡（programmedcelldeath，PCD）。細(xì)胞壞死（necrosis）：是細(xì)胞受某些外界因素而產(chǎn)生的細(xì)胞急速死亡(病理性死亡)。

第十四章細(xì)胞的衰老與死亡（一）細(xì)胞凋亡的表現(xiàn)

細(xì)胞皺縮（cellshrinkage）、染色質(zhì)凝集（chromatincondensation）、細(xì)胞膜空泡化(blebbing)、凋亡小體（apoptoticbody）1.細(xì)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(xì)胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細(xì)胞吞噬消化。沒有內(nèi)溶物釋放，故不會(huì)引起炎癥第十四章細(xì)胞的衰老與死亡細(xì)胞凋亡凋亡小體(細(xì)胞核和細(xì)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(xì)胞的衰老與死亡左:正常胸腺細(xì)胞右:凋亡胸腺細(xì)胞第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)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(xì)胞器空泡化，但結(jié)構(gòu)完整生化活動(dòng)減弱細(xì)胞骨架凌亂、致密3.細(xì)胞膜改變細(xì)胞皺縮，特化結(jié)構(gòu)消失細(xì)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(xì)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(jí)聯(lián)反應(yīng)鈣離子內(nèi)流，PH值改變線粒體膜滲透性升高，釋放細(xì)胞色素C和活性氧，加劇凋亡蛋白酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡凋亡細(xì)胞DNA梯狀帶第十四章細(xì)胞的衰老與死亡

細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的比較第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡（三）細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)因素免疫細(xì)胞：NKcell、CTL、免疫分子：Granzyme/Perforin生長(zhǎng)抑制因子：TNF、TGF-β、糖皮質(zhì)激素營(yíng)養(yǎng)缺乏、缺氧生物因素：細(xì)菌、真菌、病毒感染化學(xué)試劑：化學(xué)試劑、化療藥物、毒素物理因素：輻射、光、電、熱第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡凋亡抑制因素生長(zhǎng)因子細(xì)胞癌基因、病毒癌基因表達(dá)蛋白酶抑制劑抗氧化物質(zhì)第十四章細(xì)胞的衰老與死亡三、細(xì)胞凋亡的分子調(diào)控細(xì)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(yīng)急反應(yīng)通路：一氧化氮、過氧化物、熱休克蛋白第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)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(xì)胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡細(xì)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(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡細(xì)胞凋亡研究的模式生物線蟲（Caenorhabditiselegans）是研究個(gè)體發(fā)育和細(xì)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(gè)體細(xì)胞，約2000個(gè)生殖細(xì)胞。若是雄蟲則有1031個(gè)體細(xì)胞和約1000個(gè)生殖細(xì)胞。神經(jīng)系統(tǒng)由302個(gè)細(xì)胞組成。這些細(xì)胞來自于407個(gè)前體細(xì)胞。這些前體細(xì)胞中有105個(gè)發(fā)生了程序死亡。控制線蟲細(xì)胞凋亡的基因主要有3個(gè)：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(dǎo)致胚胎因細(xì)胞過度凋亡而死亡。第十四章細(xì)胞的衰老與死亡第十四章細(xì)胞的衰老與死亡（六）細(xì)胞凋亡的研究意義研究機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育與器官形成機(jī)制了解機(jī)體免疫與耐受機(jī)制陽性選擇（positiveselection