《细胞凋亡》PPT课件

第 八 章 第 二 节 细 胞 凋 亡 异 常 与 疾病u细 胞 凋 亡 的 概 述u细 胞 凋 亡 的 调 控u细 胞 凋 亡 调 控 异 常 与 疾 病u调 控 细 胞 凋 亡 与 疾 病 的 防 治 定 义 与 坏 死 的 区 别 细 胞 凋 亡 过 程一 、 细 胞 凋 亡 的 概 述 apoptosis概 述Apoptosis 由 体 内 外 因 素 触 发 细 胞 内 预 存 的死 亡 程 序 而 导 致 的 细 胞 主 动 死 亡 过 程 ，是 程 序 性 细 胞 死 亡 的 形 式 之 一 。 apoptosis细 胞 坏 死概 述特 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 。 细 胞 凋 亡 与 坏 死 的 区 别 坏 死 凋 亡1.性质 病理性，非特异性 生理性或病理性，特异性2.诱导因素 强烈刺激，随机发生 较弱刺激，非随机发生3.生化特点 被动过程，无新蛋白合成， 主动过程，有新蛋白合成， 不耗能 耗能4.形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、 胞膜及细胞器相对完整 细胞肿胀 细胞皱缩，核固缩5.DNA电泳 弥散性降解，电泳呈均一 DNA片段化（180-200bp）， DNA片状 电泳呈“梯”状条带6.炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应 溶酶体相对完整，局部无 炎症反应7.凋亡小体 无 有 8.基因调控 无 有 apoptosis功 能概 述确 保 正 常 发 育 、 生 长维 持 内 环 境 稳 定发 挥 积 极 的 防 御 功 能 凋 亡 的 病 理 意 义器 官 功 能 障 碍恶 性 肿 瘤 发 生 apoptosis细 胞 凋 亡 过 程 的 三 个 阶 段 诱 导 期 效 应 期 降 解 期 apoptosis凋 亡 过 程+受体cAMPCa2+神经酰胺凋亡诱导因素死亡信号凋亡相关基因激活Dnase激活Caspases激活巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞诱导期效应期降解期（第二信使） apoptosis凋 亡 过 程受体cAMPCa2+神经酰胺效应期诱导期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 程降解期Dnase激活Caspases激活 apoptosis 生 化 改 变凋 亡 时 细 胞 的 主 要 变 化 形 态 学 改 变 apoptosis . 细 胞 凋 亡 的 形 态 学 改 变空 泡 化 固 缩 出 芽 边 集凋 亡 小 体 .细 胞 凋 亡 的 生 化 改 变 apoptosis 和 凋 亡 有 关 的 两 个 酶作 用 ： 切 割 染 色 质 DNA（ 核 小 体 连 接 区 ） 形 成 180 200bp或 成 倍 数 的 几 个 核 小 体 长 短 的 DNA片 段Dnase 特 点 ： Ca 2+ Mg2+依 赖 ， Zn2+能 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 二 、 细 胞 凋 亡 的 调 控u凋 亡 信 号u细 胞 凋 亡 信 号 的 转 导u细 胞 凋 亡 的 执 行u细 胞 凋 亡 基 因 调 控u吞 噬 细 胞 对 凋 亡 细 胞 的 识 别 与 吞 噬 apoptosis（ 一 ） 凋 亡 信 号 .生 理 性 凋 亡 信 号（ 1） 某 些 激 素 和 细 胞 因 子 的 直 接 作 用 ： 糖 皮 质 激 素 淋 巴 细 胞 TNF 多 种 细 胞 谷 氨 酸 皮 质 神 经 元（ 2） 某 些 激 素 和 细 胞 因 子 的 间 接 作 用 ： 睾 丸 酮 不 足 前 列 腺 上 皮 促 肾 上 腺 皮 质 激 素 不 足 肾 上 腺 皮 质 细 胞 apoptosis（ 一 ） 凋 亡 信 号2.病 理 性 凋 亡 信 号生 物 学 因 素 ： 细 菌 、 病 毒 等理 化 因 素 ： 高 温 、 射 线 、 强 酸 、 强 碱 、 抗 癌 药 物 等 病 理 性 凋 亡 信 号 诱 导 细 胞 凋 亡 的 环 节（ 1） 氧 化 应 激 的 作 用（ 2） 死 亡 受 体 的 激 活（ 3） 线 粒 体 结 构 和 功 能 的 改 变 （ 1） 氧 化 应 激 的 作 用1）引起DNA损伤可激活P53基因导致细胞凋亡。2）引起DNA损伤可活化多聚ADP核糖合成酶， 引起NAD快速消耗，ATP大量消耗，引发细 胞凋亡。3）引发脂质过氧化反应，直接造成细胞膜损伤 可诱导细胞凋亡。4）激活核酸内切酶。5）引起细胞膜通透性增高（ Ca 2+内流增加） 和线粒体膜损伤6）活化核转录因子，可加速凋亡相关基因的表达。 （ 2） 死 亡 受 体 的 激 活 死 亡 受 体 是 一 组 TNF受 体 基 因 超 家 族的 成 员 ， 包 括 Fas、 TNFR1和 死 亡 受 体 3-5等 。 是 一 组 膜 蛋 白 ， 与 相 应 配 体 （ 凋 亡信 号 ） 结 合 后 即 触 发 凋 亡 过 程 。 （ 3） 线 粒 体 结 构 和 功 能 的 改 变凋亡诱导因素线粒体跨膜电位线粒体PTP开放 Cyt.C,Apaf,等释放凋亡诱导因子（AIF）潜在Dnase活化Dnase激活Caspases细胞凋亡 （ 通 透 性 转 换 孔 ） （ 凋 亡 蛋 白 酶 激 活 因 子 ） 钙 稳 态 失 衡1）激活Dnase2）激活谷氨酰胺转移酶，催化细胞内肽链间的酰基转 移，使骨架蛋白交联形成，有利于凋亡小体形成。3）激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录。4）Ca 2+在ATP的配合下使DNA舒展，暴露出核小体之 间的连接区内的酶切位点。 apoptosis （ 二 ） 细 胞 凋 亡 信 号 的 转 导多途性：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 的 信 号 转 导1.Fas/FasL信 号 系 统 死 亡 受 体 介 导 的 凋 亡 通 路 Fas是跨膜蛋白，为TNF受体家族，与T细胞上的FasL结合，启动凋亡 Fas配 体 或 抗 Fas抗 体 与 Fas蛋 白 结 合神 经 鞘 磷 脂酶 活 性 神 经 酰 胺 途 径诱 导 细 胞 凋 亡 激 活 ICE样的 caspase降 解 H1组 蛋 白 暴 露DNase的 酶 切 位 点 通 过 Ca2+信 号 系 统传 递 死 亡 信 号1.Fas蛋 白 /Fas配 体 信 号 系 统 2、 线 粒 体 介 导 的 凋 亡 通 路凋亡诱导因素线粒体跨膜电位线粒体PTP开放 Cyt.C,Apaf,等释放凋亡诱导因子（AIF）潜在Dnase活化Dnase激活Caspases细胞凋亡 （ 通 透 性 转 换 孔 ） （ 凋 亡 蛋 白 酶 激 活 因 子 ） （ 三 ） 细 胞 凋 亡 的 执 行Caspases:天 冬 氨 酸 特 异 的 半 胱 氨 酸 蛋 白 酶 灭 活 凋 亡 抑 制 水 解 蛋 白 质 结 构 ， 形 成 凋 亡 小 体 水 解 凋 亡 相 关 活 性 蛋 白Dnase 切 割 染 色 质 DNA（ 核 小 体 连 接 区 ） 形 成 180 200bp或 成 倍 数 的 几 个 核 小 体 长 短 的 DNA片 段谷 氨 酰 胺 酶 参 与 凋 亡 小 体 的 形 成 apoptosis（ 四 ） 细 胞 凋 亡 的 基 因 调 控1、Bcl-2家 族分 成 三 大 类 ： 抗 凋 亡 成 员 Bcl-2和 Bcl-xl 促 凋 亡 成 员 Bax和 Bak 死 亡 蛋 白2、P533、其 他： c-myc apoptosisBcl-2家 族Bcl-2B 细 胞 淋 巴 瘤 /白 血 病 -2， B cell lymphoma/leukemia-2分 布 ： 造 血 细 胞 ， 上 皮 细 胞 ， 淋 巴 细 胞 等 多 种 瘤 细 胞抗 凋 亡 机 制 ：直接抗氧化抑制线粒体释放促凋亡蛋白质抑制凋亡调节蛋白对细胞的毒作用抑制凋亡蛋白酶的激活 P53基 因wtP53 修 复 受 损 的 DNA， 如 修 复 失 败 则 诱 导 细 胞 凋 亡突 变 的 P53失 活 的 P53 丧 失 监 视 DNA损 伤 的 功 能射 线 ， 毒 素 P53蛋 白+ 细 胞 凋 亡 3、 其 他 C-myc是 一 种 癌 基 因 ， 是 调 控 细 胞 周 期 的主 要 基 因 。 编 码 的 蛋 白 是 DNA结 合 蛋 白 ， 调控 基 因 转 录 ， 在 GF充 足 时 主 要 激 活 介 导 细 胞增 殖 的 基 因 ； 反 之 激 活 凋 亡 基 因 。 C-myc （ 五 ） 吞 噬 细 胞 对 调 亡 细 胞 的 识别 与 吞 噬 凋 亡 小 体 形 成 后 迅 即 被 邻 近 细 胞 吞 噬细 胞 或 正 常 细 胞 迅 速 识 别 和 吞 噬 。 整 个 凋亡 过 程 没 有 细 胞 内 容 物 的 外 漏 ， 因 而 不 伴有 局 部 的 炎 症 反 应 ， 也 无 纤 维 化 现 象 。 1、 吞 噬 细 胞 凝 集 素 的 作 用 吞 噬 细 胞 识 别 和 清 除 凋 亡 细 胞 过 程 ，由 凋 亡 细 胞 表 面 表 达 的 膜 相 关 标 志 的 改 变介 导 。 这 些 标 志 （ N-乙 酰 葡 萄 糖 胺 、 N-乙 酰 半 乳 糖 和 半 乳 糖 ） 暴 露 出 来 并 选 择 性的 与 吞 噬 细 胞 表 面 凝 集 素 相 互 作 用 。 2、 血 小 板 反 应 蛋 白 介 导 吞 噬 吞 噬 细 胞 分 泌 的 血 小 板 反 应 蛋 白 可 介导 巨 噬 细 胞 上 Vitronectin(玻 璃 粘 连 蛋白 )受 体 对 凋 亡 细 胞 的 吞 噬 。 血 小 板 反 应 蛋 白 是 一 种 糖 蛋 白 ， 含 有RGD序 列 。 氨 基 酸 序 列 （ 精 氨 酰 +甘 氨 酰 +天 冬 氨 酸 ， 简 称 RGD） 。 与 细 胞 间 和 细 胞与 基 质 的 相 互 作 用 有 关 。 3、 磷 脂 酰 丝 氨 酸 受 体 的 作 用 凋 亡 细 胞 的 膜 磷 脂 的 不 对 称 分 布 破坏 ， 暴 露 内 层 的 磷 脂 酰 丝 氨 酸 与 巨 噬 细胞 上 的 磷 脂 酰 丝 氨 酸 受 体 结 合 。 apoptosis 不 足 与 过 度 并 存 ： 动 脉 粥 样 硬 化(内 皮 凋 亡 过 度 , 平 滑 肌 细 胞 增 殖 凋 亡 )三 、 细 胞 凋 亡 调 控 异 常 与 疾 病凋亡失调 过 度 ： 心 肌 缺 血 、 心 力 衰 竭 、 神 经 元 退 行 性 疾 病 、 病 毒 感 染 等不 足 ： 肿 瘤 、 自 身 免 疫 病 （ 一 ） 细 胞 凋 亡 不 足 .肿 瘤 Bcl-2基 因 表 达 增 加P53异 常 （ 突 变 ， 缺 失 ） .自 身 免 疫 病胚胎期 各种组织器官成熟 识 别 自 身 抗 原的 淋 巴 细 胞 凋 亡 凋 亡 不 足 攻 击自 身组 织 1. HIV感 染 导 致 CD4 淋 巴 细 胞 凋 亡 的 主 要 因 素 ：(1) 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， 易发生凋亡。(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。（ 二 ） 细 胞 凋 亡 过 度 (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) 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和诱导B细胞，CD8+淋巴细胞，巨噬细胞凋亡(5) 细胞因子分泌，TNF，与TNF受体（死亡受体）结合，启动凋亡，或产生氧自由基。HIV感 染 导 致 CD4 淋 巴 细 胞 凋 亡 的 主 要 因 素 ： （ 二 ） 细 胞 凋 亡 过 度2.心 脏 疾 病（ 1） 心 肌 缺 血 再 灌 注 损 伤机 制 ： 氧 化 应 激 ；缺 血 缺 氧 使 心 肌 细 胞 死 亡 受 体 上 调 ，Fas/FasL配 体 信 号 系 统 激 活 ； 缺 氧 增 加 P53基 因 的 转 录 ， 启 动 凋 亡 。 （ 2） 心 力 衰 竭机 制 ： 氧 化 应 激 ；压 力 或 容 量 负 荷 过 度 ；神 经 内 分 泌 失 调 （ 交 感 神 经 ， RAAS， TNF，IL-2， NO） ；缺 血 缺 氧 。正 常 心 肌 凋 亡 指 数 ： 0.2%-0.4%心 衰 时 心 肌 凋 亡 指 数 ： 35.5% 3.神 经 元 退 行 性 疾 病 以 特 定 神 经 元 进 行 性 丧 失 为 病 理 特 征 的 疾 病 。AD，alzhemers disease， PD，Parkinsons disease，多 发 性 硬 化 症 等 。机 制 ：氧 自 由 基 增 加 ， 神 经 元 内 钙 增 多 ， 激 活 与 淀粉 样 蛋 白 合 成 有 关 的 基 因 ， 使 神 经 元 内 淀 粉样 蛋 白 增 加 ， 从 而 导 致 神 经 元 凋 亡 。临 床 应 用 ：尼 莫 地 平 （ 钙 拮 抗 剂 ） 降 低 细 胞 内 Ca 2+ VitE（ 抗 氧 化 剂 ） 清 除 氧 自 由 基 (三 )细 胞 凋 亡 不 足 与 过 度动 脉 粥 样 硬 化（atherosclerosis，AS）血浆中 LDL（氧化型）升高血小板激活Ang高血压内 皮细 胞凋 亡凋亡率：34正常凋亡率：8血管 血 管 平 滑 肌 增 生 超 过 凋 亡 四 、 调 控 细 胞 凋 亡 与 疾 病 的 防 治1、 合 理 利 用 凋 亡 相 关 因 素凋 亡 不 足 的疾 病 诱 导 凋 亡 肿 瘤 促 凋 亡 的 研 究凋 亡 过 度 的疾 病 抑 制 凋 亡 钙 拮 抗 剂抗 氧 化 剂生 长 因 子 2、 干 预 凋 亡 信 号 转 导Fas/FasL1，磷酸鞘氨醇（SPP）3、 调 节 凋 亡 相 关 基 因促凋亡抗凋亡P53Bcl-2促凋亡抗凋亡4、 控 制 凋 亡 相 关 酶Caspases、核酸内切酶