细胞凋亡与疾病

1、细胞凋亡与疾病 由于体内外生理或病理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。【凋亡的概念】【凋亡的生理学意义】参与发育、生长（指间隙）。维持内环境稳定。参与防御反应。细胞死亡的模式 Necrosis= 细胞意外性死亡Apoptosis=细胞自发性死亡坏死凋亡凋亡诱导因素凋亡相关基因激活DNase激活、Caspases激活巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞细胞凋亡大致过程+cAMP、Ca2+、神经酰胺受体死亡信号1、凋亡信号转导 2、凋亡基因激活 3、凋亡的执行 凋亡细胞清除 一、细胞凋亡的过程与调控凋亡时细胞的主要变化细胞固缩、染色质边集和发芽细胞体积逐渐缩小，细胞固缩核质高度浓缩融合成

2、团，染色质边集分布在核膜的边缘内质不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起空泡化固缩凋亡小体 出芽凋亡细胞(扫描电镜) 凋亡细胞(透射电镜)APLApoptosis 1. 形态学改变凋亡细胞与周围细胞脱接触（实体细胞）细胞表面微绒毛消失，逐步脱离与周围细胞的接触胞膜空泡化胞浆脱水，胞膜迅速发生空泡化边集凋亡小体胞膜皱缩内陷，分割包裹胞浆，形成泡状小体即为凋亡小体内源性核酸内切酶激活Ca2+/Mg2+增加核酸内切酶活性Zn2+抑制核酸内切酶活性DNA片段化激活核酸内切酶 核小体连接区发生DNA降解寡核小体片段（180200bp的倍数） 2. 生化改变 caspase激活及其作用灭活细胞凋亡的抑

3、制物；促使细胞解体；水解凋亡相关活性蛋白细胞坏死与凋亡的差异* 坏死凋亡 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，随机发生较弱刺激，非随机发生 生化特点被动过程，无新蛋白质合成，不耗能主动过程，有新蛋白质合成，耗能 DNA电泳 形态变化弥散性降解，电泳呈均一DNA片状细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀DNA片段化（180200 bp），电泳呈“梯”状条带胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩 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 凋亡小体无有 基因调控无有1氧化损伤氧自由基破坏了机体正常的氧化/还原动态平衡，造成生物大分子的氧化损伤，形成严重的氧化应

4、激状态。【机制】DNA损伤激活p53基因DNA损伤活化多聚ADP核糖合成酶，引起NAD消耗，ATP大量消耗、攻击不饱和脂肪酸，生物膜脂质过氧化，直接引起细胞膜损伤，其产物过氧羟基24碳四烯酸可诱发凋亡激活核酸内切酶，产生膜的发泡现象增加细胞膜通透性，钙内流增加活化核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的表达二、细胞凋亡的发生机制2钙稳态失衡各种凋亡刺激引起的细胞凋亡是钙依赖过程，凋亡发生时胞浆钙浓度显著上升，并在随后发生的一系列凋亡改变中起关键性作用。【机制】二、细胞凋亡的发生机制激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶，降解DNA链激活谷氨酰胺转移酶，催化细胞内肽链间的酰基转移，在肽链间形成共价键，

5、使细胞骨架蛋白分子间发生广泛交联，有利于凋亡小体形成。激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录Ca2+在ATP的配合下使DNA链舒展，暴露出核小体之间的连接区内的酶切位点，有利于DNA内切酶切割DNA3线粒体损伤在细胞凋亡期间尽管线粒体仍能维持其超微结构的基本正常，但其功能已发生显著改变（如线粒体内膜通透性增大，线粒体内膜的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低等）。【恶性网络学说】二、细胞凋亡的发生机制m、膜通透性、线粒体肿胀Apaf-1活化Cyt.cCa2+NO缺血缺氧活性氧PTP开放细胞色素C+Pro-caspase-9Caspase-9ATP凋亡蛋白酶激活因子+Apaf-1活化Cyt.c

6、CARDapoptosome凋亡诱导因子快速激活DNase增加capase-3的活性Pro-Caspase-3凋亡Caspase-3蛋白质水解DNA断裂(-)Bcl-2(-)(-)三、细胞凋亡异常和疾病表：与细胞凋亡异常相关的疾病凋亡不足凋亡过度肿瘤肝癌、恶性血液肿瘤、乳腺癌、膀胱癌、肺癌、胶质瘤、前列腺癌等发育异常 气管-食管瘘、房（室）间隙缺损、唇（腭）裂、短肢畸形、尿道下裂以及多囊肾等发育异常 先天性消化道、胆道、肛门狭窄或闭锁、动脉导管未闭、两性畸形、甲状舌骨囊肿等CNSAlsheimer病、Parkinson 病、肌萎缩性侧索硬化症、色素性视网膜病，脊肌肉萎缩、早老性痴呆免疫系统 系

7、统性红斑狼疮、糖尿病、类风湿性关节炎、桥本甲状腺炎 、多发性的硬化症等 免疫系统免疫缺陷病、AIDS bcl-2基因过表达85%滤泡状和20%弥漫性B细胞淋巴瘤 染色体t（14;18）易位 bcl-2基因受到Ig基因增强子控制 肿瘤发生 细胞凋亡速率 bcl-2基因高表达 存在细胞凋亡不足1. 肿瘤（Tumor）细胞凋亡异常乳腺癌、肝癌、膀胱癌、肺癌、胶质瘤等也存在Bcl-2高水平表达细胞凋亡不足1. 肿瘤（Tumor） p53基因缺失或突变调节P53的稳定性、细胞内定位或（和）活性发生异常 p53表达或功能存在缺陷 细胞凋亡速率 肿瘤发生 （50%以上恶性肿瘤中存在P53异常） 2自身免疫病

8、（Autoimmune diseases）针对自身抗原的免疫细胞未被及时清除，机体产生了针对自身抗 原的体液免疫和细胞免疫，导致器官组织损伤。清除针对自身抗原的免疫细胞以凋亡为主细胞凋亡过度（Apoptosis excess）1.心肌缺血与缺血-再灌注损伤特点缺血早期以凋亡为主，晚期以细胞的坏死为主。在梗死灶的中心以坏死为主，梗死灶周边以凋亡为主；轻度缺血以凋亡为主，重度缺血以坏死为主；单纯缺血缺血再灌注损伤急性、危重的心肌缺血以坏死为主，慢性、轻度以凋亡为主机制氧化应激FasR通路p53基因的转录增加。2、神经退行性疾病以特定神经元进行性丧失为其病理特征的疾病 如阿尔茨海默氏病，帕金森氏病及

9、多发性硬化症等 引起神经元凋亡的因素-淀粉样蛋白、钙超载、氧化应激及神经生长因子分泌不足等3、病毒感染HIV感染引起的AIDS-淀粉样蛋白细胞凋亡不足与过度并存氧化型LDL血小板激活Ag高血压 内皮细胞凋亡过度 平滑肌凋亡不足动脉粥样硬化细胞凋亡在疾病防治中的作用合理利用凋亡相关因素 TNF-诱导肿瘤细胞凋亡，热疗治疗肿瘤，生长因子阻断剂治疗肿瘤；干预凋亡信号转导 以1-磷酸鞘氨醇（SPP）拮抗凋亡作用治疗AIDS；调节凋亡相关基因 导入野生型p53基因，反义Bcl-2 DNA；调控凋亡相关的酶学机制 调节Ca2+ 、Mg2+和Zn2+浓度；防止线粒体跨膜电位的下降 免疫抑制剂环胞霉素A； 内源性核酸内切酶的作用H1核心颗粒连接区180-200 bp内源性核酸内切酶Zn2+Ca2+ Mg2+鉴定细胞凋亡的常用方法 特性 推荐使用手段 说明形态学细胞表面改变 扫描电镜 微绒毛消失,芽状突起,可见凋亡小体胞浆改变 相差显微镜 细胞皱缩,质膜变形,胞浆空泡染色质凝聚 相差显微镜或光镜 适用于组织切片核裂解 荧光显微镜 用结合DNA的染料标记,适用于培养细胞 流式细胞仪 定量测定DNA含量,细胞的大小和蛋白,适于 培养细胞超微结构