细胞衰老和死亡

关于细胞衰老和死亡第1页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五概述

衰老（aging）和死亡（death）是生命的基本现象。细胞衰老和死亡是不可避免的，是细胞生命活动的必然规律。第2页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第3页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老一、细胞衰老（Cellularaging）的概念1、定义

是细胞内部结构的衰变。在正常情况下细胞随着年龄的增加，机能和结构发生退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。第4页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老一、细胞衰老（Cellularaging）的概念1、定义2、细胞的寿限

细胞来源人胚肺成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数

40-60

20

2-4体外细胞可传代的次数与细胞来源个体的年龄成反比。第5页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老一、细胞衰老（Cellularaging）的概念1、定义2、细胞的寿限

4016012080255075100鼠鸡人龟寿命的最大限度培养细胞分裂最高次数动物体细胞在体外可传代的次数与物种的寿命有关。第6页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老一、细胞衰老（Cellularaging）的概念1、定义2、细胞的寿限

Hayflick界限（Hayflicklimitation）：细胞，至少是培养细胞，不是不死的，而是有一定的寿命的；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是Hayflick界限。体外培养细胞所具有增殖分裂的极限。第7页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老二、细胞衰老（Cellularaging）的表现（一）形态学改变

第8页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五体外培养的年轻和衰老的人成纤维细胞的显微形态第9页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老二、细胞衰老（Cellularaging）的表现（一）形态学改变

1、DNA:复制与转录受到抑制。2、RNA:mRNA和tRNA含量降低。3、蛋白质：含量下降；肽键断裂、交联变性。4、酶：活性中心被氧化，酶失活。5、脂类：不饱和脂肪酸被氧化，膜的流动性降低。（二）生化改变第10页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第一节细胞的衰老二、细胞衰老（Cellularaging）的表现（一）形态学改变

（二）生化改变（三）细胞外基质改变

大分子交联增加。（四）

细胞内水分减少第11页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

请观察以上的各图片,说明了人的一生是怎样的过程?为什么?第12页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五3.细胞内水分减少，萎缩体积变小、代谢减慢1.细胞内酶活性下降2.细胞内色素沉积出现老年斑？头发会变白？皮肤变干燥，出现皱纹？

第13页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五4.细胞内呼吸速度减慢，核体积增大，染色质固缩，染色加深。5.细胞膜通透性功能改变，物质运输功能降低。3.细胞内水分减少，萎缩体积变小、代谢减慢1.细胞内酶活性下降2.细胞内色素沉积出现老年斑？头发会变白？皮肤变干燥，出现皱纹？

第14页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五代谢废物累积学说大分子交联学说自由基学说线粒体DNA突变学说体细胞突变与DNA修复学说差错灾难学说微量元素学说神经内分泌学说程序性衰老学说重复基因失活学说复制性衰老学说长寿基因学说终末分化学说损伤积累学派遗传学派三、细胞衰老的机制第15页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五1.长寿基因学说衰老是一个过程，是在一定阶段，由一些基因依次触发启动所致，是细胞或机体本身的固有结果。（1）促进衰老的基因，称为衰老基因

（2）抑制衰老的基因，称为抗衰老基因或长寿基因

三、细胞衰老的机制第16页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五衰老基因：

细胞衰老时，一些衰老相关基因（SAG）表达特别活跃，其表达水平大大高于年轻细胞，已在人1号染色体、4号染色体及X染色体上发现SAG。

如：载脂蛋白Eε4基因、β淀粉样蛋白基因、p16、p53、p21、RB基因抗衰老基因：抗氧化酶类基因、延长因子-1a、凋亡抑制基因第17页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五成人早衰症（Werner‘ssyndrome

）：平均39岁时出现衰老，47岁左右生命结束。病因：WRN基因突变Werner'ssyndrome

第18页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五婴幼儿早衰症（Hutchinson-Gilfordsyndrome）：1岁时开始出现明显的衰老，12～18岁生命结束。病因：核纤层蛋白A（LMNA）基因突变Hutchinson-Gilfordsyndrome（左边：9岁；右边：8岁）第19页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五2.代谢废物积累学说三、细胞衰老的机制阻碍细胞的物质交换和信号传递细胞功能下降代谢废物不能及时排出胞外或降解与消化越积越多，占据的空间越来越大影响细胞代谢废物的运输引起细胞衰老细胞内代谢产物的积累至一定量后，会引起细胞衰老。例：脂褐素沉积第20页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五3.自由基学说三、细胞衰老的机制

自由基：一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团。包括氧自由基、氢自由基、碳自由基、脂自由基等。

外源性自由基：由环境中的高温、辐射、光解、化学物质等引起。内源性自由基：由体内各种代谢反应产生，是人体自由基的主要来源。第21页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五3.自由基学说三、细胞衰老的机制正常细胞内存在清除自由基的防御系统，包括：①酶系统（抗氧化酶）：超氧化物岐化酶（SOD），过氧化氢酶（CAT）等②非酶系统（抗氧化剂）：维生素才C、维生素E、醌类物质

当自由基产生超过机体的清除能力，过多的自由基就会对许多细胞组织造成损伤。第22页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五4.复制性衰老学说（端粒钟学说）端粒端粒：位于染色体末端，由端粒DNA和端粒蛋白构成；起稳定染色体末端的作用。三、细胞衰老的机制第23页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第24页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

细胞增殖次数与端粒DNA长度有关。

Harley等1991发现体细胞染色体的端粒DNA会随细胞分裂次数增加而不断缩短。细胞DNA每复制一次端粒就缩短一段，当缩短到一定程度至Hayflick点时，可能会启动DNA损伤检测点，激活p53，导致不可逆地退出细胞周期，走向衰亡。三、细胞衰老的机制4.复制性衰老学说（端粒钟学说）第25页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五3’5’第26页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第27页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

为什么干细胞、肿瘤细胞等可以永生化？

端粒酶（Telomerase）

端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的反转录酶，能以自身的RNA为模板合成端粒DNA，对于端粒的稳定有至关重要的作用。

端粒-端粒酶：2009年度诺贝尔生理学或医学奖

三、细胞衰老的机制4.复制性衰老学说（端粒钟学说）第28页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

细胞死亡（celldeath）：是细胞衰老的结果，是细胞生命现象不可逆的停止及细胞生命的结束。第二节细胞死亡

染液活细胞死细胞中性红红色无色台盼蓝无色蓝色活体染色第29页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五两类：

被动死亡——细胞坏死（cellnecrosis）；

主动死亡——程序性细胞死亡（programmedcelldeath,PCD），或细胞凋亡（apoptosis）。

第二节细胞死亡

第30页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五一、细胞坏死

细胞坏死（cellnecrosis）：指细胞受到化学因素、物理因素和生物因素等环境因素的伤害，引起细胞死亡的病理过程。

细胞坏死主要由酶性消化和蛋白质变性引起。第31页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

细胞坏死时，细胞膜和细胞器破裂溶解，细胞内容物释放引起周围组织产生的炎症反应对其他细胞具有破坏作用，常表现为成群细胞的丢失或破坏。第32页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五二、细胞凋亡

细胞凋亡（apoptosis）：是指体内细胞主动发生的、有基因控制的细胞自主结束生命的过程，是细胞为适应生存环境而主动采取的死亡方式。

第33页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五“fortheirdiscoveriesconcerninggeneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath”1090–131=959(cells)第34页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五王晓东：最年轻美国科学院院士（41）从事的是细胞凋亡规律的研究。2000年，他和助手们进行了一项实验，研究一种神秘的线粒体蛋白质Smac，这种蛋白质可以打破肿瘤的“坚硬堡垒”，诱使肿瘤细胞“自杀”，对研究治疗癌症方法有重要帮助。从1996年他建立起自己的研究室后，他的论文成果在8年间被其他科学家引用超过了15000次。第35页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五（一）凋亡发生的形态变化

1.凋亡的起始：

细胞膜表面微绒毛和细胞间连接的减少、消失，但细胞膜保持完整，未失去通透性；

细胞质浓缩、细胞器改变（细胞脱水、细胞质浓缩、细胞体积缩小、核糖体、线粒体聚集、细胞骨架结构排列紊乱）；

染色质固缩。二、细胞凋亡

第36页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

2.凋亡小体的形成：

当凋亡细胞核染色质裂解形成大小不等的碎片后，细胞膜皱缩，整个细胞经过类似胞吐的方式，形成一些大、小不等的，由细胞膜包裹的、表面光滑的球形小体，称为凋亡小体（apoptosisbody）。

凋亡小体是判断细胞凋亡的主要形态结构之一。（一）凋亡发生的的形态变化二、细胞凋亡

第37页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第38页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五

3.凋亡小体逐渐被邻近的细胞所吞噬并消化

（一）凋亡发生的的形态变化二、细胞凋亡

第39页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五图：凋亡的形态变化碎裂第40页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五1、胞浆内Ca2+浓度增加；2、细胞内活性氧增加；3、核酸内切酶活化、DNA断裂，电泳后呈梯状（DNAladder）。（二）凋亡发生的的生化变化二、细胞凋亡

第41页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五细胞凋亡与细胞坏死的区别————————————————————————————————————————————————————————————坏死凋亡1.性质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4.形态变化6.DNA电泳5.炎症反应7.凋亡小体8.基因调控被动过程，无新蛋白合成，不耗能主动过程，有新蛋白合成，耗能细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩弥散性降解，电泳呈均一DNA片状DNA片段化（180-200bp），电泳呈“梯”状条带溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应有病理性，非特异性生理性或病理性，特异性无有无第42页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第43页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第44页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五Caspase家族Apoptosisiscarriedoutbyaproteolyticsystem—

caspase

Whycalledcaspase?Activesite:CysteineCleavagesite:Asparaticacid

天冬氨酸特异性的半光氨酸蛋白水解酶CysteineAsparaticacidspecificprotease第45页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五使抑制凋亡因子失活，如CAD/ICAD破坏细胞结构，如Lamina将调节区与催化区分离，使蛋白失活，如GelsolinCaspase如何杀死细胞？第46页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五（三）细胞凋亡与医学的关系1.凋亡的生理学意义

①去除不需要的结构（蝌蚪发育、指端发育）；②控制细胞数目（神经系统发育）；③去除有害细胞（癌细胞的清除）；④产生无细胞器的细胞（哺乳动物红细胞等）；⑤细胞的自我保护作用（病毒侵入细胞启动凋亡）。第47页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五第48页，共55页，2022年，5月20日，23点38分，星期五1、凋亡的生理学意义2、细胞凋亡与疾病的关系（1）细胞过度凋亡，导致心血管疾病；

（2）细胞凋亡受阻，导致肿瘤的发生；（3）细胞凋亡过渡或不足导致自身免疫病；（4）神经系统的退行性病变。（三）细胞凋亡与医学的关系第49页，共55页，202