细胞信号转导异常与疾病

优选细胞信号转导异常与疾病Ppt1现在是1页\一共有87页\编辑于星期日病理生理学

（Pathophysiology）

第十章细胞信号转导异常与疾病

（Abnormalcellsignaltransductionanddisease）

2

人民卫生出版社病理生理学现在是2页\一共有87页\编辑于星期日3第一节概述

人民卫生出版社病理生理学现在是3页\一共有87页\编辑于星期日概念cellsignaltransduction：细胞通过位于胞膜或胞内的受体感受胞外信息分子的刺激，经复杂的细胞内信号转导系统的转换而影响其生物学功能的过程。4

人民卫生出版社病理生理学现在是4页\一共有87页\编辑于星期日组成上游成分（受体识别）：受体或能接受信号的其他成分中游成分（信号传递）：细胞内信号转导通路下游成分（细胞内效应）：通路作用的终端效应器5

人民卫生出版社病理生理学现在是5页\一共有87页\编辑于星期日基本过程（一）信号的接受和转导1.细胞信号（1）按信号的性质分1）物理信号：光、电、机械、环境应激2）化学信号：A体液因子B气味因子C细胞的代谢产物D进入体内的药物、毒物6

人民卫生出版社病理生理学现在是6页\一共有87页\编辑于星期日基本过程（一）信号的接受和转导1.细胞信号（2）按信号引起的细胞生物效应分1）调节细胞增殖的信号2）促进细胞分化的信号3）促进细胞凋亡的信号4）调节细胞代谢、功能的信号5）诱发细胞应激反应的信号7

人民卫生出版社病理生理学现在是7页\一共有87页\编辑于星期日基本过程（一）信号的接受和转导2.细胞受体（1）膜受体占大多数（2）浆受体（3）核受体8

人民卫生出版社病理生理学现在是8页\一共有87页\编辑于星期日膜受体包括G蛋白偶联受体家族（GPCR）酪氨酸蛋白激酶型受体或受体酪氨酸激酶家族（RTK）细胞因子受体超家族丝/苏氨酸蛋白激酶型受体家族（PSTK）死亡受体家族离子通道型受体鸟苷酸环化酶受体黏附分子9

人民卫生出版社病理生理学现在是9页\一共有87页\编辑于星期日细胞信号转导过程是由细一系列信号转导蛋白的构象、活性或功能变化来实现的，信号转导蛋白通常具有活性和非活性形式，控制信号转导蛋白活性的方式有：

通过配体调节

通过G蛋白调节

通过可逆磷酸化调节10

人民卫生出版社病理生理学现在是10页\一共有87页\编辑于星期日（二）信号对靶蛋白的调节信号转导通路对靶蛋白调节的最重要的方式是可逆性的磷酸化调节

1.经可逆磷酸化快速调节效应蛋白活性

2.经调控基因表达产生较为缓慢的生物效应11

人民卫生出版社病理生理学现在是11页\一共有87页\编辑于星期日（二）信号对靶蛋白的调节信号转导通路中激活的蛋白激酶（如PKA、PKC、MAPK家族成员等）或磷酸酶能通过对各种效应蛋白（如代谢酶、离子通道、离子泵、运输蛋白、骨架蛋白等）进行可逆的磷酸化修饰，快速调节它们的活性和功能，导致神经的兴奋和抑制、肌肉的收缩、离子的转运、代谢变化等效应12

人民卫生出版社病理生理学现在是12页\一共有87页\编辑于星期日（二）信号对靶蛋白的调节跨膜信号转导通路还可通过对转录因子的可逆磷酸化修饰调节转录因子的活性：（1）促进原存在于胞浆的转录因子（NF-кB等）的激活和核转位（2）增强核内转录因子（AP-1等）与DNA的结合能力（3）提高转录因子（CREB等）的转录活性，调节基因表达，进而调节细胞的增殖、分化和凋亡等13

人民卫生出版社病理生理学现在是13页\一共有87页\编辑于星期日受体与配体的分离受体的下调（受体数量↓）：膜受体的内化降解受体的减敏（受体亲和性↓）：膜受体的脱磷酸化（蛋白磷酸酶作用）G蛋白的失活：GTP酶的水解14

人民卫生出版社病理生理学（三）信号的终止现在是14页\一共有87页\编辑于星期日G蛋白偶联受体介导的信号转导途径G蛋白的概述

概念：指可与鸟嘌呤核苷酸可逆性结合的蛋白质家族分类：①由α、β和γ亚单位组成的异三聚体②小分子G蛋白（只具有G蛋白α亚基的功能）15

人民卫生出版社病理生理学现在是15页\一共有87页\编辑于星期日结构G蛋白偶联受体（Gproteincouplingreceptors，GPCR）系7次跨膜受体。16

人民卫生出版社病理生理学现在是16页\一共有87页\编辑于星期日G蛋白的活性调控G蛋白通过与GTP结合（激活态）和GDP结合（失活态）状态的转换导致信号的转导或终止。17

人民卫生出版社病理生理学G蛋白分子开关现在是17页\一共有87页\编辑于星期日当G蛋白偶联受体被配体激活后，Gα上的GDP为GTP所取代，这是G蛋白激活的关键步骤。此时G蛋白解离成GTP-Gα和Gβγ两部分，它们可分别与效应蛋白作用，直接改变其功能，如离子通道的开闭；或通过产生第二信使影响细胞的反应。Gα上的GTP酶水解GTP，终止G蛋白介导的信号转导。此时，Gα与Gβγ又结合成无活性的三聚体。18

人民卫生出版社病理生理学G蛋白的活性调控现在是18页\一共有87页\编辑于星期日19

人民卫生出版社病理生理学G蛋白的活性调控

G蛋白循环示意图

G蛋白活性调节示意图

现在是19页\一共有87页\编辑于星期日20

人民卫生出版社病理生理学G蛋白的介导途径GDPγβACNEGTPα

AdRATPcAMPGproteinmembrance现在是20页\一共有87页\编辑于星期日（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）21

人民卫生出版社病理生理学

cAMP对PKA的调节作用

现在是21页\一共有87页\编辑于星期日（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）22

人民卫生出版社病理生理学β-受体

Gs→⊕AC→cAMP↑→⊕PKA→效应靶蛋白磷酸化↑

IRG-受体

↓

转录因子磷酸化↑→靶基因转录↑

AT-II受体

а2-受体

Gi→AC→cAMP↓→PKA→效应靶蛋白磷酸化↓

M2-受体↓

转录因子磷酸化↓→靶基因转录↓⊙⊙现在是22页\一共有87页\编辑于星期日（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）23

人民卫生出版社病理生理学

cAMP介导的PKA通路活化（抑制）作用

现在是23页\一共有87页\编辑于星期日（一）cAMP-蛋白激酶A途径（cAMP-PKA）24

人民卫生出版社病理生理学现在是24页\一共有87页\编辑于星期日（二）IP3-钙调蛋白激酶途径（IP3-CaMPK）25

人民卫生出版社病理生理学

AT-Ⅱ受体

PIP2

а1-受体

Gqa→⊕PLCβ→

ET-受体IP3→⊕肌浆网膜Ca2+通道

SM释放Ca2+↑→与钙调蛋白结合→⊕钙调蛋白激酶(CaMPK)→

效应靶蛋白磷酸化

转录因子磷酸化→靶基因转录现在是25页\一共有87页\编辑于星期日（三）DG-蛋白激酶C途径（DG-PKC）26

人民卫生出版社病理生理学

AT-Ⅱ受体

PIP2

а1-受体

Gqa→⊕PLCβ→

ET-受体DG→⊕细胞膜Ca2+通道

Ca2+内流↑→⊕蛋白激酶C（PKC）→效应靶蛋白磷酸化↓

转录因子磷酸化→靶基因转录现在是26页\一共有87页\编辑于星期日酪氨酸蛋白激酶（Tyrosineproteinkinase，TPK）是一类能催化蛋白质酪氨酸磷酸化的蛋白激酶。共同结构特征是羧基端有典型的TPK结构和自身磷酸化位点。该酶可催化自身或底物的酪氨酸磷酸化，通过蛋白质磷酸化的级联反应传递信息，导致生物效应。TPK介导的信号转导分受体途径和非受体途经两大类。27

人民卫生出版社病理生理学酪氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径现在是27页\一共有87页\编辑于星期日（一）受体酪氨酸蛋白激酶（RPTK）途径经Ras蛋白激活丝裂原活化蛋白激酶途径（Ras-MAPK途径）经PLCγ激活蛋白激酶C途径（PLCγ-PKC途径）经磷脂酰肌醇3激酶激活蛋白激酶B途径（PI-3K-PKB途径）28

人民卫生出版社病理生理学现在是28页\一共有87页\编辑于星期日（一）受体酪氨酸蛋白激酶（RPTK）途径RPTK是由50多种受体组成的超家族，其共同的结构特征是单次跨膜受体，胞内区含有TPK。配体以生长因子为代表，主要有表皮生长因子（EGF）、血小板源生长因子（PDGF）、血管内皮细胞生长因子（VEGF）等，与生长发育、分化、免疫、肿瘤等有密切关系。29

人民卫生出版社病理生理学现在是29页\一共有87页\编辑于星期日（一）受体酪氨酸蛋白激酶（RPTK）途径生长因子与受体结合，使受体发生二聚化后TPK激活，激活后可自身磷酸化，磷酸化的酪氨酸可被一类含有SH2区的蛋白质识别，通过级联反应向细胞内进行信号转导。30

人民卫生出版社病理生理学现在是30页\一共有87页\编辑于星期日（二）非受体酪氨酸蛋白激酶途径

（Jak-STAT途径）非受体TPK信号转导途径指的是：膜受体本身无TPK活性，但膜受体的胞内区有与胞内TPK结合的位点。配体以细胞因子为代表，包括白介素(IL)、干扰素(INF)、促红细胞生成素(EPO)及生长激素(GH)等，主要参与免疫、造血和生长的调节。31

人民卫生出版社病理生理学现在是31页\一共有87页\编辑于星期日（二）非受体酪氨酸蛋白激酶途径

（Jak-STAT途径）非受体TPK的调节机制差异较大，JAK激酶是起重要作用的非受体酪氨酸蛋白激酶之一。JAK激酶家族包括JAK1、JAK2、JAK3和TYK2。以下以生长激素,干扰素为例说明信号转导途径：

32

人民卫生出版社病理生理学现在是32页\一共有87页\编辑于星期日（二）非受体酪氨酸蛋白激酶途径

（Jak-STAT途径）33

人民卫生出版社病理生理学GH+R→受体二聚化→⊕JAK→STAT中酪氨酸磷酸化→STAT二聚化并入核→与靶基因DNA上游的相应序列结合→靶基因转录信号转导和转录激活因子（STAT）signaltransducerandactivatoroftranscription现在是33页\一共有87页\编辑于星期日（二）非受体酪氨酸蛋白激酶途径

（Jak-STAT途径）34

人民卫生出版社病理生理学生长激素受体信号转导通路

现在是34页\一共有87页\编辑于星期日（二）非受体酪氨酸蛋白激酶途径

（Jak-STAT途径）35

人民卫生出版社病理生理学

IFNγ→receptor（细胞膜）

Jak→STAT（细胞质）↓与DNA启动子活化序列结合（细胞核）↓靶基因表达现在是35页\一共有87页\编辑于星期日36

人民卫生出版社病理生理学丝/苏氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径TGFβ→Ser/ThrPKRⅡ→Ser/ThrPKRⅠ(PSTKⅡ)↘↙(PSTKⅠ)

Smadprotein

↓

靶基因转录细胞膜细胞质细胞核现在是36页\一共有87页\编辑于星期日37

人民卫生出版社病理生理学丝/苏氨酸蛋白激酶介导的信号转导途径现在是37页\一共有87页\编辑于星期日配体与死亡受体结合，介导其形成三聚体，通过多种接头蛋白启动：1.激活凋亡蛋白酶（caspase）引发细胞凋亡通路2.激活核转录因子KB启动抑制细胞凋亡通路38

人民卫生出版社病理生理学死亡受体介导的信号转导途径

现在是38页\一共有87页\编辑于星期日39

人民卫生出版社病理生理学死亡受体介导的信号转导途径

①激活caspases家族蛋白酶(凋亡酶),引发细胞凋亡通路②激活核转录因子KB(NF-KB),启动使细胞免于凋亡的通路membranceTRADDFADDDEDRIPTRAF2TNFα①②现在是39页\一共有87页\编辑于星期日40

人民卫生出版社病理生理学鸟苷酸环化酶介导的信号转导途径1.胞膜GC受体介导的信号转导途径

ANPGTP离子通道排钠、利尿

BNPcGMPPKG

PDEGC

血管舒张细胞膜现在是40页\一共有87页\编辑于星期日41

人民卫生出版社病理生理学鸟苷酸环化酶介导的信号转导途径2.胞质sGC受体介导的信号转导途径

GTPAch→R→NOS→NO→sGC→↓←sGC←CO←HO←R←LPScGMP↓

L-ArgPKGHeme

内皮依赖性→调节血管紧张性←非内皮依赖性

VECVSMCMC现在是41页\一共有87页\编辑于星期日42

人民卫生出版社病理生理学简言之

GTP

胞浆可溶性膜颗粒性

NO--→⊕GC----→←---⊕GC←--R+细胞因子

cGMP↑→⊕PKG

↓

靶蛋白磷酸化现在是42页\一共有87页\编辑于星期日43

人民卫生出版社病理生理学黏附分子介导的信号转导途径整合素介导的信号转导通路示意图现在是43页\一共有87页\编辑于星期日概念：细胞内受体（胞浆内），本质上是配体调控的转录因子，在胞浆内启动信号转导并影响基因转录。类型：类固醇激素受体家族：糖皮质激素、盐皮质激素、性激素受体等。44

人民卫生出版社病理生理学浆受体介导的信号转导途径现在是44页\一共有87页\编辑于星期日45

人民卫生出版社病理生理学作用机制现在是45页\一共有87页\编辑于星期日46

人民卫生出版社病理生理学作用机制

R-HSP+配体→⊕R-配体+HSP

受体二聚体→入核与HRE结合

±靶基因转录糖皮质激素受体信号转导通路性激素受体信号转导通路现在是46页\一共有87页\编辑于星期日概念：细胞内受体（胞核内），本质上是配体调控的转录因子，在核内启动信号转导并影响基因转录。类型：甲状腺素受体家族：甲状腺素、维生素D和维A酸受体等。

47

人民卫生出版社病理生理学核受体介导的信号转导途径现在是47页\一共有87页\编辑于星期日48

人民卫生出版社病理生理学结构现在是48页\一共有87页\编辑于星期日49

人民卫生出版社病理生理学作用机制现在是49页\一共有87页\编辑于星期日近年来研究表明，不同信息分子、不同信号转导途径之间还存在交叉对话（相互调节），从而构成复杂的信号转导网络。50

人民卫生出版社病理生理学核受体介导的信号转导途径

配体入核+R-DNA→⊕R-配体+DNA

与HRE结合→±靶基因转录现在是50页\一共有87页\编辑于星期日51第三节细胞信号转导异常与疾病

人民卫生出版社病理生理学现在是51页\一共有87页\编辑于星期日疾病时细胞信号转导异常可涉及受体、胞内信号转导分子及转录因子等多个环节受体异常与疾病受体病（受体异常症）52

人民卫生出版社病理生理学细胞信号转导异常与疾病现在是52页\一共有87页\编辑于星期日概念：因受体的数量、结构或调节功能变化，使之不能介导配体在靶细胞中应有的效应所引起的疾病。表现上调---受体数量增多下调---受体数量减少增敏---靶细胞对配体刺激的反应性增强或过度减敏---靶细胞对配体刺激的反应性减弱或消失53

人民卫生出版社病理生理学细胞信号转导异常与疾病现在是53页\一共有87页\编辑于星期日（一）遗传性受体病概念：由于编码受体的基因突变使受体缺失、减少或结构异常而引起的疾病54

人民卫生出版社病理生理学现在是54页\一共有87页\编辑于星期日家族性高胆固醇血症（FH）LDL受体合成障碍LDL受体转运障碍LDL受体与配体结合障碍LDL受体内吞缺陷55

人民卫生出版社病理生理学类型现在是55页\一共有87页\编辑于星期日ADHV2受体合成减少ADHV2受体敏感性下降56

人民卫生出版社病理生理学家族性肾性尿崩症现在是56页\一共有87页\编辑于星期日β-甲状腺素受体编码基因突变57

人民卫生出版社病理生理学甲状腺素抵抗综合征现在是57页\一共有87页\编辑于星期日（二）自身免疫性受体病概念：体内产生抗受体的自身抗体而引起的疾病58

人民卫生出版社病理生理学现在是58页\一共有87页\编辑于星期日重症肌无力

Ach受体抗体↑59

人民卫生出版社病理生理学类型现在是59页\一共有87页\编辑于星期日刺激性TSH受体抗体↑——甲亢抑制性TSH受体抗体↑——甲减

60

人民卫生出版社病理生理学自身免疫性甲状腺病现在是60页\一共有87页\编辑于星期日许多疾病过程中，可因配体的含量、PH、磷脂膜环境及细胞合成与分解蛋白质的能力等变化引起受体数量及亲和力的继发性改变。其中有的是损伤性变化，有的是代偿性调节61

人民卫生出版社病理生理学（三）继发性受体异常现在是61页\一共有87页\编辑于星期日（一）霍乱霍乱是由霍乱弧菌引起的烈性肠道传染病。霍乱弧菌通过分泌毒性极强的霍乱毒素干扰细胞内信号转导过程。62

人民卫生出版社病理生理学G蛋白异常与疾病现在是62页\一共有87页\编辑于星期日（一）霍乱霍乱毒素选择性催化Gsα亚基的精氨酸201核糖化，使GTP酶活性丧失，不能将结合的GTP水解成GDP，从而使Gsα处于不可逆性激活状态，不断刺激AC生成cAMP，胞浆中的cAMP含量可增加至正常的100倍以上，小肠上皮细胞内Cl-、Na+和水持续转运入肠腔，引起严重的腹泻和脱水。63

人民卫生出版社病理生理学现在是63页\一共有87页\编辑于星期日（二）肢端肥大症和巨人症生长激素（GH）是腺垂体分泌的多肽激素，其功能是促进机体生长。GH的分泌受丘脑下部GH释放激素（GHRH）和生长抑素的调节，GHRH与垂体细胞上的受体结合后经激活Gs，导致AC活性升高和cAMP积聚，促进腺垂体分泌GH。GH分泌增多可刺激骨骼过度生长，在成人引起肢端肥大症，在儿童引起巨人症。64

人民卫生出版社病理生理学现在是64页\一共有87页\编辑于星期日（二）肢端肥大症和巨人症65

人民卫生出版社病理生理学垂体腺瘤下丘脑

Gs↑生长抑素Gi↑

编码Gs的基因点突变

Gs的GTP酶活性降低

Gs持续激活状态

（腺垂体）GHRHACcAMPGH骨骼生长过度

(-)

巨人症

肢端肥大症（儿童）（成人）现在是65页\一共有87页\编辑于星期日（一）NO与IRI（二）NF-кB与炎症Nuclearfactor-kappaB（NF-кB）66

人民卫生出版社病理生理学胞内信号转导分子、转录因子异常与疾病TNFα、佛波酯受体

神经酰胺↑→⊕PK→NF-кB内毒素、IL-1

解离、入核↑→靶基因转录↑→炎症介质合成、释放↑现在是66页\一共有87页\编辑于星期日67

人民卫生出版社病理生理学LPS介导的信号转导通路示意图胞内信号转导分子、转录因子异常与疾病现在是67页\一共有87页\编辑于星期日68

人民卫生出版社病理生理学TLR4介导的信号转导通路示意图胞内信号转导分子、转录因子异常与疾病现在是68页\一共有87页\编辑于星期日69

人民卫生出版社病理生理学炎症细胞活化及炎症介质泛滥的机制示意图胞内信号转导分子、转录因子异常与疾病现在是69页\一共有87页\编辑于星期日（一）非胰岛素依赖性糖尿病同义词：2型糖尿病类型胰岛素受体异常：遗传性、自身免疫性、继发性胰岛素受体后信号转导异常：PI3K↓、IRS↓70

人民卫生出版社病理生理学多个环节细胞信号转导障碍与疾病现在是70页\一共有87页\编辑于星期日71

人民卫生出版社病理生理学多个环节细胞信号转导障碍与疾病胰岛素介导的信号转导通路现在是71页\一共有87页\编辑于星期日72

人民卫生出版社病理生理学多个环节细胞信号转导障碍与疾病Ⅱ型糖尿病的受体及信号转导异常PI3KPKBrasinsulinTyrPKTyrPKIRSⅠIRSⅡmembrance现在是72页\一共有87页\编辑于星期日（二）心肌肥大特征：心肌细胞增殖、肥大，伴细胞表型改变（胎儿期基因激活及某些功能性基因抑制）原因（1）激素信号：NE、AT-II、ET等（2）生长因子如PDGF、FGF等（3）机械性因素（牵拉刺激）73

人民卫生出版社病理生理学现在是73页\一共有87页\编辑于星期日（二）心肌肥大途径（1）MAPK通路（2）PLC-PKC通路（3）PI3K通路（4）JAK-STAT通路（5）胞内钠、钙浓度↑74

人民卫生出版社病理生理学现在是74页\一共有87页\编辑于星期日（三）高血压病特征：血管平滑肌细胞（VSMC）从收缩表型转化为合成表型→VSMC增殖、肥大原因（1）NE、AT-II、ET等

（2）生长因子如PDGF（3）机械性因素75

人民卫生出版社病理生理学现在是75页\一共有87页\编辑于星期日（三）高血压病途径（1）G蛋白介导（2）TPK介导（3）整合素介导76

人民卫生出版社病理生理学现在是76页\一共有87页\编辑于星期日高血压的细胞信号转导异常77

人民卫生出版社病理生理学TyrPKintegrinsGPCRGrb2SosrasrafMEKMAPKNEAGTETPDGFmechanicalbiochamicalGqPCLβPCLγDGPKCDGPKCIP3IP3Ca2+Ca2+AP-1mRNA现在是77页\一共有87页\编辑于星期日（四）肿瘤肿瘤细胞信号转导的改变是多成分、多环节的肿瘤的早期主要是与增殖、分化、凋亡有关的基因发生改变，造成调控细胞生长、分化和凋亡信号转导异常，使细胞出现高增殖、低分化、凋亡减弱等特征肿瘤晚期则主要是控制细胞黏附和运动性的基因发生变化，使肿瘤细胞获得了转移性78

人民卫生出版社病理生理学现在是78页\一共有87页\编辑于星期日（四）肿瘤近年来人们认识到绝大多数的癌基因表达产物都是细胞信号转导系统的组成成分，它们可以从多个环节干扰细胞信号转导过程，导致肿瘤细胞增殖与分化异常79

人民卫生出版社