细胞凋亡和疾病培训课件

细胞凋亡和疾病胞凋亡和疾病2002年诺贝尔生理与医学奖获得者年诺贝尔生理与医学奖获得者 英国人悉尼布雷诺尔、美国人罗伯特霍维茨、英国人约翰苏尔斯顿器官发育的遗传调控和细胞程序性死亡细胞程序性死亡2细胞凋亡和疾病3细胞凋亡和疾病死：静如秋之落叶 在体内外因素的在体内外因素的诱导诱导下，由下，由基因基因严格严格调控而发生的调控而发生的自主自主性细胞性细胞有序有序死亡。死亡。Kerr,Wyllie and Currie：Apoptosis:a basis biological phenomenonwith wide-ranging implication in tissue kinetics.(Br J Cancer 1972)1.凋亡凋亡(Apo离开离开ptosis脱落脱落)4细胞凋亡和疾病5细胞凋亡和疾病2.2.形态学变化形态学变化形态学变化形态学变化6细胞凋亡和疾病电子显微镜电子显微镜电子显微镜电子显微镜7细胞凋亡和疾病8细胞凋亡和疾病9细胞凋亡和疾病坏死坏死凋亡凋亡性质性质病理性病理性生理或病理性生理或病理性诱导因素诱导因素强烈刺激、随机发生强烈刺激、随机发生弱刺激、非随机发生弱刺激、非随机发生形态变化形态变化细胞肿胀、细胞结构细胞肿胀、细胞结构全面溶解、破坏全面溶解、破坏细胞膜及细胞器相对完整细胞膜及细胞器相对完整、细胞皱缩、核固缩细胞皱缩、核固缩染色质染色质稀疏、分散、呈絮状稀疏、分散、呈絮状致密、固缩、边聚致密、固缩、边聚细胞形状细胞形状裂解成碎片裂解成碎片形成形成凋亡小体凋亡小体生化特点生化特点被动、无新蛋白合成被动、无新蛋白合成不耗能不耗能主动、新蛋白合成主动、新蛋白合成耗能耗能DNADNA电泳电泳随机降解，随机降解，电泳呈弥散条带电泳呈弥散条带DNADNA片段化片段化（180-200bp180-200bp），），电泳呈电泳呈“梯梯”状条带状条带炎症反应炎症反应有有无无基因调控基因调控无无有有潜伏期潜伏期无无数小时数小时10细胞凋亡和疾病生理性凋亡生理性凋亡确保正常生长发育确保正常生长发育维持内环境稳定维持内环境稳定发挥积极的免疫防御功能发挥积极的免疫防御功能3.3.3.3.生物学意义生物学意义生物学意义生物学意义 （生理性和病理性细胞凋亡）（生理性和病理性细胞凋亡）（生理性和病理性细胞凋亡）（生理性和病理性细胞凋亡）11细胞凋亡和疾病12细胞凋亡和疾病病理性凋亡病理性凋亡凋亡不足凋亡不足肿瘤、自身免疫性疾病肿瘤、自身免疫性疾病凋亡过度凋亡过度老年性痴呆、心肌的缺血再灌注损伤、艾滋病老年性痴呆、心肌的缺血再灌注损伤、艾滋病凋亡不足凋亡不足+凋亡过度凋亡过度动脉粥样硬化动脉粥样硬化13细胞凋亡和疾病4.4.凋亡的调控信号凋亡的调控信号凋亡的调控信号凋亡的调控信号14细胞凋亡和疾病激素和生长因子激素和生长因子失平衡失平衡微生物学微生物学因素因素细胞因子细胞因子理化因素理化因素免疫性免疫性因素因素15细胞凋亡和疾病5.5.凋亡的分期凋亡的分期凋亡的分期凋亡的分期诱诱导导因因素素受受体体或或直直接接作作用用死死亡亡信信号号凋凋亡亡相相关关基基因因的的激激活活巨巨噬噬细细胞胞吞吞噬噬分分解解凋凋亡亡细细胞胞诱导期诱导期执行期执行期消亡期消亡期DNase(+)(核酸内切酶核酸内切酶)Caspase(+)(凋亡蛋白酶凋亡蛋白酶)16细胞凋亡和疾病凋亡的发生机制凋亡的发生机制凋亡的发生机制凋亡的发生机制凋亡的相关酶学变化凋亡的相关酶学变化凋亡的主要信号转导通路凋亡的主要信号转导通路死亡受体通路死亡受体通路线粒体通路线粒体通路凋亡的相关基因凋亡的相关基因17细胞凋亡和疾病“凋亡蛋白酶凋亡蛋白酶”（cysteine-containing aspartate-specific protease,Caspase）内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶(DNase)重要酶重要酶重要酶重要酶18细胞凋亡和疾病“凋亡蛋白酶凋亡蛋白酶”（cysteine-containing aspartate-specific protease,Caspase）是一组对底物的天冬氨酸部位有特异性水解作用，是一组对底物的天冬氨酸部位有特异性水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白水解酶。其活性中心富含半胱氨酸的蛋白水解酶。19细胞凋亡和疾病Caspase Caspase 的分类的分类的分类的分类类型类型成员成员生物学特性生物学特性起始起始CaspaseCaspase-2,8,9,10启动凋亡启动凋亡效应效应CaspaseCaspase-3,6,7凋亡的执行者凋亡的执行者水解特定蛋白质水解特定蛋白质20细胞凋亡和疾病NCProdomainP20P10cleavageActive siteP20/P10heterodimer（P20/P10）232-53KDaCaspase8 的剪切活化方式的剪切活化方式CaspaseCaspase的激活方式的激活方式的激活方式的激活方式AspAspProcaspase-8caspase-821细胞凋亡和疾病CaspaseCaspase的功能的功能的功能的功能灭活凋亡抑制蛋白 直接破坏细胞结构分解与细胞骨架构成相关的蛋白瓦解核结构成核碎片22细胞凋亡和疾病内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶(DNase)在核小体连接区将在核小体连接区将DNA链切开，形成链切开，形成180-200个核苷酸或其整数倍的片段。个核苷酸或其整数倍的片段。内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶(DNase(DNase)23细胞凋亡和疾病内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶内源性核酸内切酶(DNase(DNase)的作用的作用的作用的作用24细胞凋亡和疾病DNA片段化（琼脂糖凝胶电泳）片段化（琼脂糖凝胶电泳）“梯状梯状”条带条带25细胞凋亡和疾病凋亡的主要信号传导通路凋亡的主要信号传导通路凋亡的主要信号传导通路凋亡的主要信号传导通路死亡受体通路死亡受体通路(外凋亡通路外凋亡通路)死亡因子及受体死亡因子及受体TNF/TNFR FasL/Fas26细胞凋亡和疾病死亡受体的激活途径死亡受体的激活途径死亡受体的激活途径死亡受体的激活途径配体配体+受体受体受体三聚体化受体三聚体化caspase-8Apoptosis DISCDISCDISC:death inducing signaling complex 受体死亡结构域受体死亡结构域 受体相关的死亡结构域蛋白受体相关的死亡结构域蛋白 Procaspase-8Procaspase-827细胞凋亡和疾病死亡受体的激活途径死亡受体的激活途径死亡受体的激活途径死亡受体的激活途径28细胞凋亡和疾病29细胞凋亡和疾病主要信号传导通路主要信号传导通路主要信号传导通路主要信号传导通路死亡受体通路死亡受体通路(外凋亡通路外凋亡通路)死亡因子及受体死亡因子及受体TNF/TNFR FasL/Fas线粒体途径线粒体途径(内凋亡通路内凋亡通路)30细胞凋亡和疾病mPTP:mPTP:正常情况下正常情况下绝大多数呈关闭状态绝大多数呈关闭状态 射线，化疗药，氧化应激，钙稳态失衡射线，化疗药，氧化应激，钙稳态失衡开放开放.线粒体通透性转换孔线粒体通透性转换孔线粒体通透性转换孔线粒体通透性转换孔（mitochondrial permeability transition pore,mPTP mitochondrial permeability transition pore,mPTP）31细胞凋亡和疾病凋亡诱导因子凋亡诱导因子细胞色素细胞色素C（cytochrome C,Cyto-C）凋亡诱导因子凋亡诱导因子（apoptosis inducing factor,AIF）凋亡蛋白酶激活因子凋亡蛋白酶激活因子（apoptosis protease activating factor,Apaf）32细胞凋亡和疾病Apaf-1Cytochrome CCytochrome CATPATPPro-casp-9Pro-caspase 3Pro-caspase 3caspase 3caspase 3线粒体通路线粒体通路Pro-casp-9caspase recruitment domain，CARD Pro-casp-9apoptosomeapoptosome34细胞凋亡和疾病35细胞凋亡和疾病细胞凋亡的相关基因细胞凋亡的相关基因细胞凋亡的相关基因细胞凋亡的相关基因抑制凋亡基因抑制凋亡基因促进凋亡基因促进凋亡基因双向调控基因双向调控基因Bcl-2，IAPBax，AIF，bid,wtP53c-myc36细胞凋亡和疾病Bcl-2Bcl-2的抗凋亡机制的抗凋亡机制的抗凋亡机制的抗凋亡机制Bcl-2的高表达维持了线粒体内钙稳态，阻止了线的高表达维持了线粒体内钙稳态，阻止了线粒体膜电位的下降和线粒体膜稳定线粒通透性转粒体膜电位的下降和线粒体膜稳定线粒通透性转换孔的开放，抑制了线粒体促凋亡蛋白的释放换孔的开放，抑制了线粒体促凋亡蛋白的释放结合结合Apaf-1和和Caspase9，阻止，阻止Caspase级联反应级联反应37细胞凋亡和疾病Bcl-2Bcl-2相关相关相关相关X X蛋白（蛋白（蛋白（蛋白（BaxBax）同源二聚体同源二聚体异源二聚体异源二聚体38细胞凋亡和疾病39细胞凋亡和疾病p53p53抑癌基因抑癌基因“分子警察分子警察”DNA结合蛋白结合蛋白促进凋亡促进凋亡:通过诱导通过诱导Bax基因、基因、Apaf-1 的表达来促进细的表达来促进细胞凋亡的胞凋亡的Cyto-C释放放,激活激活Caspase40细胞凋亡和疾病细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病凋亡不足凋亡不足凋亡过度凋亡过度凋亡不足凋亡不足+凋亡过度凋亡过度肿瘤肿瘤自身免疫病自身免疫病病毒感染病毒感染 心血管疾病：心血管疾病：心肌缺血心肌缺血 缺血缺血-再灌注损伤再灌注损伤血液系统疾病：血液系统疾病：贫血，再障，慢性嗜贫血，再障，慢性嗜中性粒细胞减少中性粒细胞减少AIDSAIDS动脉粥样硬化（动脉粥样硬化（AS）41细胞凋亡和疾病细胞凋亡不足细胞凋亡不足细胞凋亡不足细胞凋亡不足肿瘤肿瘤 凋亡受抑制、死亡不足是肿瘤发生的新途径。凋亡受抑制、死亡不足是肿瘤发生的新途径。肿瘤组织中肿瘤组织中Bcl-2基因高表达基因高表达p53基因突变或缺失基因突变或缺失肿瘤的发生率肿瘤的发生率诱导凋亡诱导凋亡抗肿瘤，如化疗、放疗抗肿瘤，如化疗、放疗 42细胞凋亡和疾病自身免疫病自身免疫病 自身免疫性淋巴细胞凋亡不足自身免疫性淋巴细胞凋亡不足.糖皮质激素对自身免疫病有效糖皮质激素对自身免疫病有效 43细胞凋亡和疾病细胞凋亡过度细胞凋亡过度细胞凋亡过度细胞凋亡过度获得性免疫缺陷综合征获得性免疫缺陷综合征(艾滋病艾滋病)HIV感染导致感染导致CD4+T淋巴细胞发生凋亡淋巴细胞发生凋亡44细胞凋亡和疾病心肌缺血与缺血心肌缺血与缺血-再灌注损伤再灌注损伤 既有心肌坏死，也存在心肌细胞凋亡既有心肌坏死，也存在心肌细胞凋亡心力衰竭心力衰竭 阻断诱导信号或信号转导通路，可以减少心肌细阻断诱导信号或信号转导通路，可以减少心肌细胞数量的减少，维持和改善心功能胞数量的减少，维持和改善心功能 45细胞凋亡和疾病细胞凋亡不足与过度并存细胞凋亡不足与过度并存动脉粥样硬化动脉粥样硬化（AS）平滑肌细胞凋亡不足，内皮细胞凋亡过度平滑肌细胞凋亡不足，内皮细胞凋亡过度 46细胞凋亡和疾病合理利用凋亡诱导因素合理利用凋亡诱导因素 放射,高热,TNF干预凋亡信号转导干预凋亡信号转导 阿霉素刺激肿瘤表达Fas/FasL.调节凋亡相关基因调节凋亡相关基因 p53,Bcl2控制凋亡相关的酶控制凋亡相关的酶 caspases，核酸内切酶防止线粒体跨膜电位的下降防止线粒体跨膜电位的下降 环孢霉素A细胞凋亡在疾病防治中的意义细胞凋亡在疾病防治中的意义细胞凋亡在疾病防治中的意义细胞凋亡在疾病防治中的意义47细胞凋亡和疾病