《病生课件调亡》PPT课件.ppt

apoptosisl凋亡过程与调控l凋亡与疾病l凋亡在疾病防治中的意义l 凋 亡 概 述 apoptosisn研究历史n定义n与坏死的区别n生理意义概 述概 述 Apoptosis and Disease 3 p 1842年 Vogt在 研 究 蝌 蚪 发 育 时 ， 发 现 一 种 不 同 于 细 胞 坏死 的 细 胞 死 亡 现 象 。p 1885年 Flemming在 研 究 卵 巢 滤 泡 时 再 一 次 发 现 了 有 不 同于 细 胞 坏 死 的 细 胞 死 亡 现 象 ， 并 指 出 这 种 细 胞 死 亡 是 生 物体 生 理 机 能 的 一 部 分 。p 1887年 Flemming将 自 己 的 发 现 的 这 种 细 胞 死 亡 命 名 为 染色 质 溶 解 死 亡 ， 并 对 死 亡 现 象 做 了 精 彩 的 形 态 描 述 。p 1887年 德 国 的 科 学 家 Graper在 一 篇 关 于 线 粒 体 论 文 中 再次 提 到 Flemming的 发 现 。 Apoptosis and Disease 4 p 1965年 发 育 生 物 学 家 Lockshin在 研 究 蛾 发 育 过 程 中 首 次 提出 程 序 化 死 亡 （ programmed cell death ） 概 念 。p 1972年 Kerr首 次 提 出 细 胞 凋 亡 （ apoptosis） 的 概 念 。p 1973年 首 次 在 细 胞 凋 亡 中 发 现 DNA的 降 解 。p 1973 1987 形 态 学 描 述 和 生 物 化 学 研 究 阶 段 。p-至 今 细 胞 凋 亡 进 入 分 子 阶 段 的 研 究 ， 在 此 间 发 现 细 胞 凋亡 的 相 关 的 调 控 基 因 ； 发 现 细 胞 凋 亡 的 抑 制 剂 ； 认 识 线 粒体 在 凋 亡 中 的 重 要 作 用 ； 发 现 细 胞 凋 亡 的 诱 导 因 子 ； 尤 其近 几 年 细 胞 凋 亡 进 入 临 床 应 用 阶 段 。 Apoptosis and Disease 5 Sydney Brenner 1/3 of the prize United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley, CA, USA b. 1927 (in Union of South Africa) H. Robert Horvit 1/3 of the prize USA Massachusetts Institute of Technology (MIT) Cambridge, MA, USA b. 1947 John E. SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge, United Kingdom b. 1942 THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER Apoptosis and Disease 6 细 胞 凋 亡 （ Apoptosis ） 在 一 些 体 内 外 因 素诱 导 下 ， 细 胞 内 的 而 引 发 的 有 序的 细 胞 死 亡 。 又 称 为 程 序 性 细 胞 死 亡 （ programmed cell death） ； 凋 亡 有 其 独 特 的 形 态 学 和 生 物 化 学 改 变 。 1972年 英 国 Aberdeen大 学 病 理 系 Kerr教 授 和 Wyllie在 研 究 中 观 察 到 一 种 不 同 于 坏 死 的 散 在 细 胞 死 亡 方 式 ， 联 想 到 秋 日 落 叶 特 征 ， 命 名 为 “ apoptosis”。 三、凋亡与坏死的区别特 征 ： 线 粒 体 膨 胀 ， 细 胞 骨 架 降 解 ， 溶 酶 体 释 放酶 ， 细 胞 核 内 染 色 质 沉 淀 靠 近 核 膜 边 ， 蛋 白 质 合 成下 降 ， 由 于 膜 破 裂 ， 出 现 炎 症 反 应一 般 过 程 ： 因 补 体 反 应 或 烈 性 病 毒 感 染 破 坏 了质 膜 ， 或 者 能 量 依 赖 性 离 子 泵 被 破 坏 产 生 的 钠 钾等 离 子 沿 着 各 自 的 浓 度 梯 度 进 入 细 胞 ， 从 而 导 致细 胞 吸 水 膨 胀 ， 最 终 破 膜 而 死 。 8细 胞 坏 死 细 胞 凋 亡性 质 病 理 性 ， 非 特 异 性 生 理 性 或 病 理 性 ， 特 异 性诱 导 因 素 强 烈 刺 激 ， 随 机 、 成 片 发 生 较 弱 刺 激 ， 非 随 机 、 散 在 发 生形 态 变 化 细 胞 肿 胀 、 胞 浆 、 核 染 色质 等 结 构 全 面 破 坏 、 崩 解 细 胞 皱 缩 、 核 固 缩 ， 染 色 质 边 集 ，胞 膜 和 细 胞 器 相 对 完 整凋 亡 小 体 无 由 膜 包 绕 分 割 细 胞 形 成炎 症 反 应 溶 酶 体 破 裂 ， 局 部 炎 症 反 应 细 胞 内 含 物 不 外 溢 ， 无 局 部 炎 症 反 应生 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 ， 耗 能 ，内 源 性 核 酸 内 切 酶 活 化DNA电 泳 弥 散 性 降 解 ， 片 段 长 短 不 一 核 酸 内 切 酶 水 解 DNA呈 片 段 化 （ 180- 200bp倍 数 片 段 ） ， 呈 梯 形 电 泳 带基 因 调 控 无 有 凋 亡 相 关 基 因 参 与 四、细胞凋亡的生理意义 确保正常发育、生长 维持内环境稳定 发挥积极的防御功能 所以细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。 概 述 细胞凋亡的生理意义 确保正常发育、生长 维持内环境稳定 发挥积极的防御功能 所以细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。 apoptosis概 述 apoptosisn生化改变凋亡过程与调控凋亡时细胞的主要变化n形态学改变 Apoptosis and Disease 14 （ 一 ） 形 态 学 改 变 1. 细 胞 固 缩 （ condensation, shrinkage） 细 胞 表 面 微 绒 毛 消 失 ， 与 周 围 细 胞 脱 离 ； 胞 质 浓 缩 ，胞 膜 空 泡 化 ， 细 胞 体 积 缩 小 、 出 现 固 缩 ； Apoptosis and Disease 15 2. 核 边 集 （ margination） ： 核 染 色 质 高 度 浓 缩 ， 融 合 成 团 并 向 核 膜 下 聚 集 ， 呈 新 月 形 或 环 形 分 布 ， 也 可 呈 马 蹄 、 镰 刀 等 形 状 排 列 ； 或 向 中 心 集 中 （ 即 中 聚 形 成 黑 洞 样 ） 。新 月 状 八 字 形 花 瓣 状 环 状 球 状 黑 洞 样 Apoptosis and Disease 16Transmissional Electron Microscopy 对 照 凋 亡凋 亡 坏死 Apoptosis and Disease 17 3. 出 芽 （ budding） 及 形 成 凋 亡 小 体 （ apoptotic body） ：骨 架 与 胞 浆 膜 脱 耦 联 ， 包 膜 向 外 不 规 则 膨 出 ， 包 裹 线 粒 体 等 细胞 器 、 空 泡 化 的 胞 浆 及 裂 解 的 高 浓 度 核 物 质 ， 最 终 脱 落 形 成 多个 外 有 膜 包 裹 、 内 有 不 能 外 溢 内 涵 物 的 凋 亡 小 体 ， 其 大 小 不 一 ，圆 形 或 椭 圆 型 或 不 规 则 型 。 Apoptosis and Disease 18 4. 识 别 并 被 吞 噬 清 除 ： 专 职 吞 噬 细 胞 （ 如 单 核 巨 噬 细 胞 ） 或 邻 近 固 有 的 组织 细 胞 （ 如 上 皮 细 胞 、 内 皮 细 胞 、 肿 瘤 细 胞 ） 或 自然 脱 落 离 开 生 物 体 ， 不 伴 有 局 部 炎 症 反 应 。 Apoptosis and Disease 19 Apoptosis and Disease 20 Apoptosis and Disease 21 （ 二 ） 生 化 改 变 1.DNA片 段 化 ： 凋 亡 诱 因 激 活 凋 亡 蛋 白 酶（ Caspase） 激 活 内 源 性 核 酸 内 切 酶 裂解 DNA， 形 成 180-200bp整 数 倍 的 寡 核 苷 酸 片 段 电 泳 呈 梯 形 条 带 （ ladder pattern)。 Apoptosis and Disease 22 （ 二 ） 生 化 改 变 DNA Ladder from Apoptosis and Disease 23 （ 二 ） 生 化 改 变 2.内 源 性 核 酸 内 切 酶 Ca2+/Mg2+依 赖 性 核 酸 内 切 酶 ， Zn2+抑 制 其 活 性 。 正 常 细 胞 中 ， CAD （ Caspase激 活 的 DNA酶 ） 与ICAD （ Caspase激 活 的 DNA酶 抑 制 物 ） 结 合 而 无 活 性 。 Caspase裂 解 ICAD使 CAD游 离 而 活 化 分 解 DNA使 其 片 段 化 。 Apoptosis and Disease 24 （ 二 ） 生 化 改 变 3. 凋 亡 蛋 白 酶 （ Caspase蛋 白 家 族 ） （ Cysteine-containing aspartate-specific proteinase） 结 构 含 半 胱 氨 酸 ， 可 在 天 冬 氨 酸 （ Asp） 残 基 后切 断 肽 链 的 蛋 白 酶 家 族 ， 其 相 应 基 因 用 CASP 表 示 。 1、 酶 原 结 构 （ Procaspase) ： 含 N末 端 结 构 域 、 20Kd大 亚 基 和 10Kd小 亚 基 。 Apoptosis and Disease 25 2、 酶 原 活 化 ： Caspase酶 原 水 解 N-端 前 肽 亚 基 之 间 切 断 大 、 小 亚 基 分 离 组 成 活 性 四 聚 体 Apoptosis and Disease 26 3、 Caspase的 分 类 ： （ 1） 凋 亡 启 动 酶 ： Caspase 2、 8、 9、 10 前 体 部 分 含 与 其 它 接 头 蛋 白 结 合 的 特 异 区 ， 分 别与 凋 亡 启 动 酶 、 死 亡 受 体 的 死 亡 区 结 合 。 Apoptosis and Disease 27 死 亡 诱 导 信 号 复 合 物 Apoptosis and Disease 28 3、 Caspase的 分 类 ： （ 2） 凋 亡 效 应 酶 ： Caspase 3， 6， 7 前 体 部 分 小 不 含 蛋 白 结 合 区 ， 分 解 细 胞 蛋 白 （ 凋亡 执 行 器 ） 。 （ 3） ICE（ IL-1 converting enzyme） 亚 类 Caspase 蛋白 酶 ： Caspase1、 4、 5、 11、 12、 13、 14。 参 与 凋 亡 但 不 起 主 要 作 用 Apoptosis and Disease 29 4. 功 能 凋 亡 信 号 激 活 Caspase酶 原 级 联 反 应 ， 是 细 胞 凋亡 的 共 同 通 路 。 FasL与 靶 细 胞 Fas受 体 结 合 激 活 Caspase8酶原 Caspase3,6,7 级 联 放 大 。 不 同 Caspase介 导 不 同 的 凋 亡 信 号 通 路 ： Caspase8 死 亡 受 体 相 关 的 凋 亡 ； Caspase9 细 胞 毒 因 子 诱 导 的 凋 亡 ； Caspase12 内 质 网 应 激 途 径 的 凋 亡 The process of apoptosis凋 亡 信 号 转 导 凋 亡 基 因 激 活 凋 亡 的 执 行 凋 亡 细 胞 清 除 apoptosis凋亡过程与调控受体cAMPCa2+神经酰胺凋亡相关基因激活信号转导细胞膜细胞核凋亡诱导因素+ Dnase激活Caspases激活死亡信号 apoptosis凋亡过程与调控DNase激活Caspases激活凋亡细胞的清除凋 亡 执 行 Apoptosis and Disease 34 （ 一 ） ： 1. 理 化 因 素 ： 射 线 、 缺 血 缺 氧 、 抗 癌 药 ； 2. 生 物 因 素 ： 细 菌 及 病 毒 ； 3. 激 素 和 生 长 因 子 水 平 失 衡 ； 4. 免 疫 因 素 ： 一 些 免 疫 分 子 诱 导 靶 细 胞 凋 亡 。 （ 二 ） : 1. 某 些 细 胞 因 子 (IL-2、 神 经 生 长 因 子 )； 2. 某 些 激 素 （ ACTH、 睾 丸 酮 、 雌 激 素 ） ； 3. 其 他 ： Zn2+、 病 毒 （ EB） 、 苯 巴 比 妥 等 。 Apoptosis and Disease多 途 性 ： 同 一 凋 亡 诱 导 因 素 可 通 过 多 条 信 号 转 导 途 径 触 发 凋 亡 。多 样 性 ： 不 同 种 类 的 细 胞 有 不 同 的 信 号 转 导 系 统偶 联 性 ： 死 亡 信 号 的 转 导 系 统 与 细 胞 增 殖 、 分 化 过 程 中 的 信 号 转 导 系 统 在 某 些 环 节 上 有 交 叉 、 偶 联 。 同 一 性 ： 不 同 的 凋 亡 诱 导 因 素 可 通 过 同 一 信 号 转 导 途 径 触 发 凋 亡 。凋 亡 诱导 因 素 凋 亡 信号 转 导 死 亡 程序 激 活 apoptosis特 点 ： Apoptosis and Disease 36 可 分 为 ： 死 亡 因 子 及 其 受 体 介 导 的 凋 亡 ； 线 粒 体 损 伤 启 动 的 细 胞 凋 亡 。(一 ) 死 亡 因 子 及 其 受 体 介 导 的 细 胞 凋 亡 1.死 亡 因 子 及 其 受 体 （ death factor） ： TNF、 FasL、 TNF-相 关 凋 亡 诱 导 性 配 体 。 （ death receptor, DR） ： Fas、 TNFR 为 跨 膜 蛋 白 ， 胞 外 C端 是 配 体 结 合 区 ， 胞 浆N端 含 死 亡 结 构 域 （ death domain, DD） 。 Apoptosis and Disease 37 2. 信 号 转 导 死 亡 因 子 （ TNF、 FasL ） 与 受 体 结 合 受 体 三 聚 体 与 接 头 蛋 白 结 合激 活 Caspase8 引 发 级 联 反 应 细 胞 凋 亡 Apoptosis and Disease胞内信号途径 Apoptosis and Disease Apoptosis and Disease 40 (二 ) 线 粒 体 损 伤 启 动 的 细 胞 凋 亡 1. 线 粒 体 膜 通 透 性 转 换 （ permeability transition pore,PTP） ： 凋 亡 因 子 线 粒 体 跨 膜 电 位 、 电 子 传 递 脱 耦联 PTP开 放 膜 通 透 性 ， 线 粒 体 释 出 AIF、 CytC、 Apaf 凋 亡 。 AIF （ 细 胞 凋 亡 诱 导 因 子 ） 可 快 速 激 活 核 酸内 切 酶 ， 并 增 强 Caspase3活 性 ； 细 胞 色 素 C ( CytC ) 与 Apaf（ 凋 亡 蛋 白 酶 激 活 因子 ） 相 互 作 用 激 活 Caspases9 激 活 Caspases3， 6。 Apoptosis and Disease 41 2. 活 性 氧 及 胞 内 Ca2+改 变 ： 线 粒 体 损 伤 氧 化 应 激 胞 内 及 损 伤 DNA由 野 生 型 p53基 因 介 导 凋 亡 ； 损 伤 膜 结 构 脂 质 过 氧 化 反 应 ； ATP使 钙 泵 失 灵 促 进 Ca2+i激 活 核 酸 内切 酶 或 蛋 白 激 酶 C (PKC) 等 途 径 ， 介 导 凋 亡 。 Apoptosis and Disease Apoptosis and Disease 44 凋 亡 相 关 基 因 指 可 诱 导 或 阻 止 细 胞 凋 亡 的 基 因 。 抑 制 凋 亡 基 因 ： Bcl-2（ 属 于 Bcl-2家 族 ） ； 促 进 凋 亡 基 因 ： Bax， Bid， P53 ； 对 凋 亡 双 向 调 控 基 因 ： C-myc， Bclx。 Apoptosis and Disease 45 （ 一 ） B细 胞 淋 巴 瘤 /白 血 病 -2家 族 （ B cell lymphoma/leukemia-2 ， ） 含 1个 或 多 个 BH（ homologous domain） 结 构 域 ： 1. Bcl-2亚 家 族 ： Bcl-2、 Bcl-xl、 Bcl-w等 （ 抑 制 ） ； 2. Bax亚 家 族 ： Bax、 Bak、 Bok等 （ 促 进 凋 亡 ） ； 3. BH3亚 家 族 ： Bad、 Bid 、 Bik、 Hrk等 （ 促 进 ） 。存 在 ： 造 血 细 胞 、 上 皮 细 胞 、 淋 巴 细 胞 、 癌 细 胞 等 。定 位 ： 细 胞 膜 、 线 粒 体 膜 和 内 质 网 膜 。 Apoptosis and Disease 46 Bcl-2抑 制 凋 亡 的 作 用 机 制 ： （ 1） 调 节 PTP活 性 降 低 线 粒 体 膜 通 透 性 ，阻 止 Cyt-C释 放 ， 可 与 Apaf-1直 接 结 合 而 阻 止Caspase-9的 激 活 ； （ 2） 与 凋 亡 促 进 蛋 白 Bax形 成 异 二 聚 体 ， 抑 制Bax的 促 凋 亡 作 用 ； （ 3） 减 少 内 质 网 Ca2+释 放 ， 限 制 核 内 Ca2+ 持续 ； （ 4） 抑 制 Caspase的 活 化 。 Apoptosis and Disease 47 （ 二 ） 野 生 型 P53基 因 （ “ 分 子 警 察 ” ）野 生 型 P53基 因 ： 表 达 产 物 P53蛋 白 是 DNA结 合 蛋 白 ， G1期 负 责 监 测 DNA损 伤 并 启 动 修 复 机 制 ， 维 持 细 胞 基 因 的 完 整 性 。 若 不 能 修 复 ， 则 促 进 细 胞 凋 亡 而 减 少 带 有 缺 损 或 突 变 基 因 的 继 续 存 活 ， 被 誉 为 “ 基 因 警 卫 ” 。突 变 型 p53基 因 ： 编 码 的 p53蛋 白 对 细 胞 凋 亡 有 抑 制 作 用 。 Apoptosis and Disease 48 DNA严 重 受 损 后 ， P53大 量 表 达 ， 诱 导 细 胞 凋 亡 Bax、 Fas、Apaf-1、DR5、 Apoptosis and Disease 50 （ 三 ） C-myc和 Bcl-X 双 向 调 控 凋 亡 ， 取 决 于 刺 激 种 类 和 生 长 环 境 ； C-myc基 因 表 达 ， 若 无 足 够 的 生 长 因 子 刺 激 细 胞 凋 亡 ； Bcl-X基 因 可 翻 译 出 2种 蛋 白 Bcl-XL（ 抑 制 凋 亡 ） ； 而 Bcl-Xs（ 促 凋 亡 ） 。 四、细胞凋亡的执行 n特点：cysteine-containing aspartate-specific protease（含半胱氨酸的天门冬氨酸特异水解酶）apoptosis凋亡过程与调控和凋亡有关的两个酶作用：切割染色质DNADNase特点：Ca2+/Mg2+增强活性，Zn2+抑制其活性Caspases作用：灭活凋亡抑制物水解蛋白质结构，形成凋亡小体水解凋亡相关活性蛋白 Caspases家族简介 1993年Yuan从哺乳类细胞中发现第1个Ced-3同源分子，叫白细胞介素-1转换酶（Interleukin-1 Converting Enzyme，ICE），Pro-ICE含404个氨基酸，分子量45KD。在一定形式下可自身催化产生20KD和10KD二个片段，聚合形成（p20）2(p10)2杂四聚体，为活化的ICE。到1998年底为止共发现有14个Ced-3同源分子，分别定名为Caspase1-14。 n使抑制凋亡因子失活，如CAD/ICADn破坏细胞结构，如Laminan将调节区与催化区分离，使蛋白失活，如GelsolinCaspase 如何杀死细胞？ 五 、 凋 亡 细 胞 的 清 除吞 噬 细 胞 对 凋 亡 细 胞 的 识 别 与 吞 噬吞 噬 细 胞 凝 集 素 （ lectin）血 小 板 反 应 蛋 白磷 脂 酰 丝 氨 酸 受 体 apoptosis 细胞凋亡与疾病的关系 该“死”的细胞不死，不该“死”的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度或凋亡不足都可以导致疾病的发生。n细胞凋亡不足：肿瘤，自身免疫病，n细胞凋亡过度：心肌缺血，心力衰竭，神经元 退行性疾病，病毒感染n不足与过度并存：动脉粥样硬化凋 亡 与 疾 病 Apoptosis and Disease 57 一 、 肿 瘤 增 殖 过 度 而 分 化 不 足 、 凋 亡 受 抑 发 生 肿 瘤 。 突 变 型 P53、 野 生 型 P53缺 失 使 肿 瘤 发 生 率 （ 在 肺 癌 中 ， 发 生 率 上 升 50 80%） ； bcl-2基 因 的 高 表 达 与 肿 瘤 的 恶 化 程 度 与 预 后 密 切相 关 （ 前 列 腺 癌 、 结 肠 癌 等 ） ； 肿 瘤 细 胞 Fas低 表 达 ， 降 低 肿 瘤 细 胞 凋 亡 ； 肿 瘤 细 胞 分 泌 FasL 淋 巴 细 胞 凋 亡 肿 瘤 细胞 逃 脱 免 疫 攻 击 。 Apoptosis and Disease 58 二 、 自 身 免 疫 性 疾 病 发 育 中 清 除 针 对 自 身 抗 原 的 免 疫 细 胞 。细 胞 凋 亡 在 T细 胞 发 育 中 的 作 用 ：胸 腺 细 胞 正 选 择 ： 同 MHC多 肽 复 合 体 异 己 抗 原 起 反 应 的 T细 胞 保 留 和 存 活 ；胸 腺 细 胞 负 选 择 ： 同 MHC多 肽 -自 身 抗 原 复 合 体 起 反 应的 T细 胞 通 过 凋 亡 而 去 除 （ 可 预 防 自 身 免 疫 病 ） 。 自 身 抗 体致 敏 T淋 巴 细 胞 含 自 身 抗 原 细 胞 自 身 组 织 损 伤 临 床 症 状 Apoptosis and Disease 59 多 发 性 硬 化 症胰 岛 素 依 赖 性 糖 尿 病系 统 性 红 斑 狼 疮慢 性 甲 状 腺 炎细 胞 免 疫 应 答 过 程 中 ， 靶 细 胞 死 亡 的 重 要 方 式是 Fas-FasL途 径 的 凋 亡机 制 ： 淋 巴 细 胞 Fas抗 原 和 FasL表 达 减 弱 或 缺陷 ， 阻 碍 胸 腺 细 胞 负 选 择 ；Bcl-2过 表 达糖 皮 质 激 素 可 诱 导 异 常 存 活 的 自 身 免 疫 性 T细 胞 凋 亡 Apoptosis and Disease 60 三 、 心 血 管 疾 病 1. 心 脏 传 导 障 碍 与 心 律 失 常 （ 1） 发 育 中 P细 胞 凋 亡 ， 残 存 P细 胞 能 产 生 自 主 心律 （ 某 些 心 律 失 常 患 者 随 着 年 龄 增 长 ， 心 律 失 常 可 自 行 消退 ， 与 延 迟 凋 亡 有 关 ） ； （ 2） 发 育 中 P细 胞 过 度 凋 亡 不 稳 定 电 活 动 ，心 源 性 猝 死 。新 生 儿 窦 房 结大 量 P细 胞 和 少 量 胶 原 成 人 窦 房 结少 量 P细 胞 、 过 渡 细 胞 和 大 量 胶 原P细 胞 凋 亡 Apoptosis and Disease 61 2. 心 力 衰 竭 内 毒 素 、 过 度 负 荷 、 缺 血 缺 氧 等 心 肌 细 胞 、心 肌 成 纤 维 细 胞 高 表 达 TNF- 心 肌 细 胞 凋 亡 心 功 能 ， 心 力 衰 竭 。 3. 心 肌 缺 血 -再 灌 注 损 伤 缺 血 、 氧 自 由 基 、 Ca2+超 载 等 均 为 凋 亡 诱 因 缺 血 早 期 以 凋 亡 为 主 ， 晚 期 以 坏 死 为 主 ； 轻 度 缺 血 以 细 胞 凋 亡 为 主 ， 重 度 以 坏 死 为 主 ； 缺 血 -再 灌 注 的 一 定 时 间 内 ， 发 生 的 凋 亡 比 单纯 缺 血 更 严 重 ； 细 胞 凋 亡 有 可 能 通 过 干 预 加 以 挽 救 。 Apoptosis and Disease 62 缺 血 性 心 脏 病 (ischemic heart disease) 、 心 力 衰 竭 (heart failure) 、 心 律 失 常 (arrhythmia) 、 心 肌 病 (cardiomyopathy) 、 动 脉 粥 样 硬 化 （ artherosclerosis） 、 高 血 压 （ hypertension） 等 心 血 管 疾 病 其 发 生 均 与 凋 亡 密 切 相 关 。 Apoptosis and Disease 63 四 、 神 经 元 退 行 性 疾 病 阿 尔 茨 海 默 病 (Alzheimers disease,早 老 性 痴 呆 ) 帕 金 森 病 、 肌 萎 缩 性 侧 索 硬 化 症 、 脊 肌 肉 萎 缩 、 小 脑 退 行 性 病 、 遗 传 性 视 网 膜 退 行 性 变 凋 亡 在 神 经 元 退 行 性 疾 病 发 生 机 制 中 起 重 要作 用 。 Apoptosis and Disease 64 四 、 神 经 元 退 行 性 疾 病 阿 尔 茨 海 默 病 (Alzheimers disease,早 老 性 痴 呆 ) 海 马 及 基 底 神 经 核 的 胆 碱 能 神 经 元 丧 失 达 30-50大 脑 皮 质 神 经 元 丧 失 、 脑 萎 缩脑 实 质 有 大 量 淀 粉 样 蛋 白 及 神 经 原 纤 维 缠 结机 制 ：氧 自 由 、 神 经 元 内 钙 增 多 、 淀 粉 样 蛋 白 增 多临 床 上 采 用 钙 拮 抗 剂 （ 尼 莫 地 平 ） 治 疗 ，能 延 缓 神 经 元 的 死 亡 ， AD症 状 可 得 到 改 善 。 Apoptosis and Disease五 、 病 毒 感 染 HIV1. 感 染 HIV的 宿 主 细 胞 膜 上 表 达 一 种 gp120糖 蛋 白 ， 与 CD4 淋 巴 细 胞 表 面 的 受 体 结 合 ， 触 发 凋 亡2. 感 染 HIV的 CD4 细 胞 逐 步 融 合 成 合 胞 体 或 多 核 巨 细 胞 ，合 胞 体 在 形 成 过 程 中 或 形 成 后 即 可 发 生 凋 亡 解 体 。3. Fas基 因 表 达 上 调 ， 使 CD4 细 胞 对 Fas介 导 的 细 胞 凋 亡 敏感 性 增 加 ， 易 发 生 凋 亡4. T细 胞 激 活 ， 与 凋 亡 有 共 同 的 信 号 传 递 系 统 ， 缺 乏 足 够 的细 胞 生 长 因 子 时 ， 引 起 凋 亡5. 巨 噬 细 胞 分 泌 TNF， 与 TNF受 体 （ 死 亡 受 体 ） 结 合 ， 启 动 凋 亡 ， 或 产 生 氧 自 由 基 Apoptosis and Disease 66 6. 受 感 染 的 细 胞 产 生 tat蛋 白 ， 透 过 细 胞 膜 ， 使 CD4+细 胞 内 氧 自 由 基 生 成 增 多 ， 增 强 Fas抗 原 表 达 ， 细 胞 对 凋 亡 的 易 感 性 升 高7. 慢 性 感 染 期 ， 受 感 染 的 CD4+淋 巴 细 胞 作 为 效 应 细 胞 ，诱 导 未 受 感 染 的 CD4+淋 巴 细 胞 凋 亡8. HIV可 诱 导 B细 胞 ， CD8+淋 巴 细 胞 ， 巨 噬 细 胞 凋 亡意 义 ： 终 止 病 毒 复 制 和 表 达 Apoptosis and Disease 67 五 .细 胞 凋 亡 不 足 与 过 度 并 存 性 疾 病 动 脉 粥 样 硬 化 （ atherosclerosis， AS） 动 脉 内 膜 和 内 膜 下 脂 质 沉 着 ， 中 层 平 滑 肌 细 胞 向 内膜 移 行 增 殖 ， 内 膜 增 厚 形 成 粥 样 病 灶 或 纤 维 脂 质 斑 块 。 AS发 生 中 ： 血 管 内 皮 细 胞 凋 亡 （ 为 34.0%远 高 于对 照 组 8.0%） ； 血 管 平 滑 肌 细 胞 增 殖 、 凋 亡 （ 为29%远 高 于 对 照 组 0.06%， 增 殖 占 优 势 ） 。 Apoptosis and Disease 68 通 过 调 控 （ 抑 制 或 促 进 ） 细 胞 凋 亡 ， 防 治 疾 病 。 1、 合 理 利 用 凋 亡 相 关 因 素 （ 1） 诱 导 凋 亡 （ 射 线 、 高 温 ） ， 治 疗 肿 瘤 。 （ 2） 抑 制 凋 亡 （ 生 长 因 子 、 激 素 ） ， 治 疗 退 行 性 病 变 2、 干 预 凋 亡 信 号 转 导 来 调 控 凋 亡 ， 治 疗 疾 病 （ 1） 阿 霉 素 刺 激 肿 瘤 细 胞 表 达 Fas/FasL使 细 胞 相 互交 联 ， 促 进 肿 瘤 细 胞 凋 亡 ； （ 2） 磷 酸 鞘 氨 醇 （ SPP） 具 有 转 递 增 殖 信 号 拮 抗 凋 亡作 用 ， 防 止 神 经 元 凋 亡 。 Apoptosis and Disease 69 3、 调 节 凋 亡 相 关 基 因 来 影 响 凋 亡 导 入 野 生 型 P53基 因 诱 导 肿 瘤 细 胞 凋 亡 ， 抑 制 或 封 闭Bcl-2表 达 提 高 肿 瘤 细 胞 对 抗 癌 药 物 敏 感 性 。 4、 控 制 凋 亡 相 关 酶 来 影 响 凋 亡 调 控 caspase、 核 酸 内 切 酶 活 性 影 响 细 胞 凋 亡 。 5、 防 止 线 粒 体 跨 膜 电 位 的 下 降 ， 抑 制 凋 亡 环 孢 菌 素 A能 稳 定 线 粒 体 膜 电 位 抑 制 凋 亡 。 Apoptosis and Disease 70 教 学 要 求1. 掌 握 细 胞 凋 亡 的 概 念 及 特 征 性 的 变 化 。 2. 熟 悉 细 胞 凋 亡 的 调 控 因 素 及 发 生 机 制 。 3. 了 解 细 胞 凋 亡 的 生 物 学 意 义 及 凋 亡 与 疾 病 发 生 进 展的 关 系 。 细 胞 凋 亡 不 足肿瘤：凋亡抑制基因Bcl-2基因过高表达-凋亡衰减（前列 腺癌） 促凋亡基因如p53基因突变或缺失，肿瘤发生率自身免疫病 自身抗原受到自身抗体或致敏T淋巴细胞的攻击而损伤 T、B淋巴细胞通过正选择和负选择才能发育、分化成熟 负选择：凋亡清除针对自身组织抗原和TCR的双阳性细胞 正选择：保留能够识别自身组织抗原的T细胞，并增殖成熟 如 果 负 选 择 机 制 失 调 ， 针 对 自 身 组 织 抗 原 的 T细 胞 存 活 、 增 殖 ，产 生 自 身 免 疫 病 。 细 胞 凋 亡 过 度 心血管疾病 心力衰竭 心肌缺血与再灌注损伤 坏死与凋亡共存 发生机制：氧化应激；细胞内钙超载； Fas受体上调；p53基因转录增强 凋亡特点：早期凋亡为主，晚期坏死为主 梗死灶中央以坏死为主，周边凋亡为主 慢性、轻度缺血以凋亡为主，急性、重度缺血则常常发生坏死 IR引起的细胞凋亡有时比单纯缺血更严重 神经元退行性疾病 特定神经元进行性丧失为病理特征的疾病阿尔茨海默病（Alzheimer disease AD） AD主要是由于海马及基底神经核的胆碱能神经元大量丧失,病理切片上可见-淀粉样蛋白沉积和神经元缠结 机制： -淀粉样蛋白基因位于21号染色体，当钙超载、氧化应激或神经生长因子分泌不足时， Ca 2内流增加，激活与-淀粉样蛋白合成有关的基因，使-淀粉样蛋白含量增加，沉积于神经元内，进一步激活周围的M释放细胞因子和炎性介质促进凋亡的发生 病毒感染 病毒感染宿主细胞后有两种结局： 一是诱导细胞 凋亡从而限制病毒生长（肝炎病毒）； 二是由病毒基因表达的蛋白抑制宿主细胞凋亡，造成持续性感染或增加某些病毒的致癌可能性。 AIDS:由HIV感染引起，其关键是CD4+淋巴细胞被破坏，导致CD4+淋巴细胞显著减少，相关免疫功能缺陷。 CD4 +淋巴细胞与HIV感染者病情发生发展有密切关系，它决定感染者是否发病和发病的速度和严重程度。 HIV感 染 导 致 CD4+淋 巴 细 胞 发 生 凋 亡 的 相 关 因 素 ：l1）HIV的基因产物GP120能直接启动CD4+淋巴细胞的死亡程序u2）合胞体形成：u3）Fas基因表达上调u4）T细胞激活 激活诱导的细胞死亡n5）细胞因子 受感染的M释放TNF增多l6）tat蛋白： 诱导CD4 +淋巴细胞产生OFR，增强 Fas表达u7）慢性感染时，受感染CD4+淋巴细胞作为效应细胞，可增强未感染的CD4+淋巴细胞对凋亡的敏感性 细 胞 凋 亡 不 足 与 过 度 并 存 由于细胞类型的差异，各种细胞在致病因子作用下，有些可表现为凋亡不足，而另一些细胞可表现为凋亡过度，因此同一疾病或病理过程中两种情况也可同时存在。例如：动脉粥样硬化（atherosclerosis, AS） AS 血管内皮细胞凋亡过度而血管平滑肌细胞凋亡不足 血脂（oxLDL） 血流动力学改变 动脉内膜功能受损 血管内皮解剖性损伤单核C粘附、移行内膜下 内皮下胶原暴露 吞噬LDL成为泡沫C 血小板激活 释放GF （PDGF、FGF、TGF-、EGF）刺激平滑肌C、成纤维C增生 刺激结缔组织形成、抑制平 滑肌C增生 细 胞 凋 亡 在 疾 病 防 治 中 的 意 义 细胞凋亡是一个程序化过程，可以通过不同的手段在不同的阶段进行干预而治疗疾病 合理利用凋亡相关因素1.诱导靶细胞凋亡 放疗、化疗 高热、高温2.减少细胞凋亡 NGF、促生长因子 抗氧化剂抑 制 Bcl-2抗 凋 亡 作 用促 进 促 凋 亡 基 因 作 用引 发 氧 化 应 激 ， 增 强 P53促 凋 亡 作 用 干预凋亡信号转导 调节凋亡相关基因 控制凋亡相关酶学机制 防止线粒体跨膜电位的下降 附：细胞凋亡检测一、Annexin V-FITC结合膜表PS实验二、细胞培养液LDH活性检测三、核DNA片段检测 1.DNA Ladder 2.Tunel 法四、镜检凋亡小体五、 细胞凋亡反应核心因子检测六、 流式细胞术