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1、第十二章 细胞凋亡第1页，本讲稿共43页第一节第一节 凋亡的概念凋亡的概念第2页，本讲稿共43页细胞死亡的方式n细胞坏死细胞坏死n细胞凋亡细胞凋亡n细胞程序性死亡细胞程序性死亡第3页，本讲稿共43页是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应早期表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀溶酶体破裂,细胞内容物流出,引起炎症一、细胞坏死(necrosis)第4页，本讲稿共43页 由Kerr（1972年）最先提出 细胞凋亡的概念：由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致 的细胞死亡过程 细胞凋亡的特点：细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；凋亡小体内有结构完整的细胞器；溶酶体活性不增加 内切酶活化，DNA片断化，凝胶
2、电泳图谱呈梯状 二、细胞凋亡(apoptosis)第5页，本讲稿共43页 细胞程序性死亡细胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）是一种基因指导的细胞自我消亡方式。PCD和细胞凋亡的区别在以下方面：PCD是功能性概念，凋亡是形态学概念。PCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都是程序化的。PCD存在于胚胎发育过程中。三、细胞程序性死亡第6页，本讲稿共43页细胞凋亡与细胞坏死的比较(一)坏 死凋 亡1.性 质病理性，非特异性生理性/病理性，特异性2.诱 因强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.基因调控无有4.生化特点被动过程无新蛋白合成不耗能 主动过程有新蛋白合成
3、耗能第7页，本讲稿共43页细胞凋亡与细胞坏死的比较(二)坏 死凋 亡5.形态改变细胞肿胀结构溶解，破坏细胞皱缩，核固缩胞膜/细胞器相对完整6.凋亡小体无有7.DNA变化弥散性降解电泳呈均一片状片段化（180-200bp）电泳呈“梯”状条带8.溶酶体改变破裂相对完整9.炎症反应局部炎症反应局部无炎症反应第8页，本讲稿共43页第二节第二节 细胞凋亡的过程与调控细胞凋亡的过程与调控第9页，本讲稿共43页一、细胞凋亡的过程 cAMPCa2+神经酰胺凋亡诱因凋亡信号转导凋亡基因激活细胞凋亡凋亡细胞清除受受体体死亡信号DNase活化 Caspases活化 DNA片断 凋亡小体形成巨噬细胞吞噬、分解第10页
4、，本讲稿共43页二、凋亡时细胞的主要变化细胞凋亡的形态学改变 微绒毛消失 脱水 空泡化(blebbing)固缩(condensation)出芽(budding)染色质边集(margination)凋亡小体(apoptosis body)第11页，本讲稿共43页凋亡细胞形态学改变第12页，本讲稿共43页 细胞凋亡的生化改变DNA片断化caspase激活灭活凋亡抑制物水解活性蛋白水解结构蛋白Ca 2+/Mg 2+Zn 2+核酸内切酶激活第13页，本讲稿共43页三、细胞凋亡的调控细胞凋亡相关因素诱导性因素激素和生长因子失衡理化因素免疫性因素微生物学因素大量糖皮质激素淋巴细胞凋亡射线/高温/强酸/强碱
5、/乙醇/抗癌药物CTL分泌粒酶HIVCD4+细胞凋亡第14页，本讲稿共43页抑制性因素细胞因子(IL-2/NGF)激素(ACTH/睾丸酮/雌激素)金属阳离子(Zn2+)药物(苯巴比妥/半胱氨酸酶抑制剂)病毒EB病毒/牛痘病毒细胞凋亡相关因素第15页，本讲稿共43页细胞凋亡信号的转导n信号转导特点：n多样性n耦联性n同一性n多途性第16页，本讲稿共43页1.胞内Ca2+信号系统2.cAMP/PKA信号系统3.Fas蛋白/Fas配体信号系统4.神经酰胺信号系统5.二酰甘油/PKC信号系统6.酪氨酸蛋白激酶(PTK)信号系统凋亡信号转导系统第17页，本讲稿共43页APOPTOSIS腺苷酸环化酶钙调素
6、 Ca2+cAMP 谷氨酰胺转移酶 PKA 转录因子FasFas L神经酰胺 SPP AP-1 S期(抗凋)caspaseH1组蛋白CKCK-RMAPK MAPKKRaf-1RasPTK分化PKC 二酰甘油Tc-R糖皮质激素第18页，本讲稿共43页凋亡相关基因1.Bcl-2(B cell lymphoma/leukemia-2)n主要分布于线粒体内膜、细胞膜内表面、核膜及部分内质网中。n广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞及多种瘤细胞第19页，本讲稿共43页 Bcl-2抑制细胞凋亡n抗氧化n促凋亡蛋白释放(细胞色素C、AIF)n促凋亡蛋白Bax/Bak的细胞毒作用n凋亡蛋白酶(ca
7、spases)激活n维持细胞钙稳态凋亡相关基因第20页，本讲稿共43页2.P53n野生型P53(wtP53)诱导凋亡，突变后抑制凋亡nwtP53在G1期发挥卡点功能有缺陷DNACIP表达启动修复失败启动凋亡nCIP-CIP-c cyclin dependent kinase yclin dependent kinase i interacting nteracting p protein-1rotein-1nP53=molecular policeP53=molecular policemanman?凋亡相关基因第21页，本讲稿共43页3.c-myc,bcl-x 促进增殖nc-myc(转录调节
8、因子)诱导凋亡 Bcl-XL 抑制凋亡nBcl-x Bcl-Xs 促进凋亡凋亡相关基因GF第22页，本讲稿共43页第三节第三节 细胞凋亡的发生机制细胞凋亡的发生机制第23页，本讲稿共43页一、氧化损伤n氧自由基 DNA损伤P53基因 DNA损伤活化聚ADP核糖转移酶，引起 NAD耗竭，ATP 膜损伤：过氧羟基24碳四烯酸诱导第24页，本讲稿共43页氧化应激 激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶，膜发泡 膜透性，Ca2+内流 活化NF-B和AP-1，加速凋亡相关基因表达第25页，本讲稿共43页二、钙稳态失衡nTNF/抗CD3抗体-钙依赖性 细胞凋亡 激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶，降解
9、DNA链 激活谷氨酰胺转移酶，酰基转移，共价键，骨 架蛋白分子间交联，凋亡小体形成 激活与凋亡有关的核转录因子 促使核小体间酶切位点暴露第26页，本讲稿共43页三、线粒体损伤n超微结构基本正常，功能明显：线粒体内膜通透性 跨膜电位（m）能量合成明显 第27页，本讲稿共43页线粒体线粒体 m PTP开放开放 Apaf+Cyt.C AIFCaspase抑制剂Caspase 9活化Caspase-3活化蛋白质水解核酸内切酶激活DNA断裂Bcl-2apoptosis？Ca2+第28页，本讲稿共43页氧化损伤钙稳态失衡线粒体损伤恶性网络假说(deleterious network hypothesis)
10、细胞凋亡m AIF，ApafPTP开放第29页，本讲稿共43页第四节第四节 细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病第30页，本讲稿共43页一、细胞凋亡不足1.肿瘤 抑制凋亡基因过度表达 Bcl-2基因表达(前列腺癌、结肠癌)促凋亡基因突变或缺失 wtP53基因突变(小细胞肺癌、非小细胞 肺癌)第31页，本讲稿共43页2.自身免疫病胸腺负选择机制失调nT细胞在胸腺发育过程中的正负选择n正选择：与非已抗原-MHC抗原结合的TCR的单阳性细胞保留存活，进入外周T细胞库n负选择：与自身抗原-MHC抗原结合的TCR的双阳性细胞通过细胞凋亡被清除n负选择失调多发性硬化症、胰岛素依赖性糖尿病、慢性甲状腺炎第32页，本
11、讲稿共43页二、细胞凋亡过度（一）心血管疾病n心肌缺血-再灌注损伤 缺血早期-凋亡为主 梗死灶周边-凋亡为主 轻度缺血-凋亡为主 发生缺血-再灌注损伤较单纯缺血凋亡严重n心力衰竭 氧化应激/压力、容量负荷/神经-内分泌失调 /TNF/缺血/缺氧心肌细胞凋亡机制氧化应激：SOD可减轻受体Fas上调：FasL反应P53激活:卡点作用第33页，本讲稿共43页（二）神经元退行性疾病n阿尔茨海默氏病(Alzheimers disease,AD)-淀粉样蛋白/钙超载/氧化应激/NGF神经元凋亡n帕金森氏症(Parkinsons disease)n多发性硬化症细胞凋亡过度第34页，本讲稿共43页（三）病毒感
12、染nAIDS细胞凋亡过度第35页，本讲稿共43页 Gp120糖蛋白-CD4结合 CD4+细胞凋亡 Fas基因表达HIV-感染 CD4+细胞合胞体形成 T细胞激活AICD 巨噬细胞TNF分泌HIV-感染tat蛋白表达 CD4+细胞 产生氧自由基第36页，本讲稿共43页三、细胞凋亡不足与过度并存n动脉粥样硬化氧化型LDL血小板激活Ag高血压内皮细胞凋亡平滑肌细胞增殖平滑肌细胞凋亡第37页，本讲稿共43页第五节第五节 细胞凋亡与疾病防治细胞凋亡与疾病防治第38页，本讲稿共43页一、合理利用凋亡因素n低剂量照射急性T细胞性白血病nTNF-白血病细胞株U937n高温(43)肿瘤nNGF老年性痴呆n撤除雄激素前列腺癌第39页，本讲稿共43页二、干预凋亡信号转导n阿霉素Fas/FasL表达肿瘤细胞凋亡nSPP用于凋亡过度疾病(AIDS、老年性痴呆)第40页，本讲稿共43页三、调节凋亡相关基因n基因转移 wtP53P53基因突变肿瘤细胞n基因封闭 反义寡核苷酸bcl-2表达第41页，本讲稿共43页四、控制凋亡相关酶的活性n核酸内切酶和caspasesnCa 2+载体/阻断剂核酸内切酶活性/nZn 2+caspases活性 第42页，本讲稿共43页五、防止线粒体跨膜电位的下降n环胞霉素 AnN-methyl-Val-Cyclosporin第43页，本讲稿共43页