第十二章 细胞凋亡

第十二章细胞凋亡第一页，共四十三页，编辑于2023年，星期五第一节凋亡的概念第二页，共四十三页，编辑于2023年，星期五细胞死亡的方式细胞坏死细胞凋亡细胞程序性死亡第三页，共四十三页，编辑于2023年，星期五是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应早期表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀溶酶体破裂,细胞内容物流出,引起炎症一、细胞坏死(necrosis)第四页，共四十三页，编辑于2023年，星期五

由Kerr（1972年）最先提出细胞凋亡的概念：由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程

细胞凋亡的特点：①细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体；②凋亡小体内有结构完整的细胞器；③溶酶体活性不增加④内切酶活化，DNA片断化，凝胶电泳图谱呈梯状二、细胞凋亡(apoptosis)第五页，共四十三页，编辑于2023年，星期五•

细胞程序性死亡（programmedcelldeath，PCD）是一种基因指导的细胞自我消亡方式。•

PCD和细胞凋亡的区别在以下方面：–PCD是功能性概念，凋亡是形态学概念。–PCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都是程序化的。–PCD存在于胚胎发育过程中。三、细胞程序性死亡第六页，共四十三页，编辑于2023年，星期五细胞凋亡与细胞坏死的比较(一)坏死凋亡1.性质病理性，非特异性生理性/病理性，特异性2.诱因强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.基因调控无有4.生化特点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第七页，共四十三页，编辑于2023年，星期五细胞凋亡与细胞坏死的比较(二)坏死凋亡5.形态改变细胞肿胀结构溶解，破坏细胞皱缩，核固缩胞膜/细胞器相对完整6.凋亡小体无有7.DNA变化弥散性降解电泳呈均一片状片段化（180-200bp）电泳呈“梯”状条带8.溶酶体改变破裂相对完整9.炎症反应局部炎症反应局部无炎症反应第八页，共四十三页，编辑于2023年，星期五第二节细胞凋亡的过程与调控第九页，共四十三页，编辑于2023年，星期五一、细胞凋亡的过程cAMPCa2+神经酰胺凋亡诱因凋亡信号转导凋亡基因激活细胞凋亡凋亡细胞清除受体死亡信号DNase活化Caspases活化↓∶DNA片断↓凋亡小体形成巨噬细胞吞噬、分解第十页，共四十三页，编辑于2023年，星期五二、凋亡时细胞的主要变化㈠细胞凋亡的形态学改变

微绒毛消失脱水

空泡化(blebbing)

固缩(condensation)

出芽(budding)

染色质边集(margination)凋亡小体(apoptosisbody)第十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期五凋亡细胞形态学改变第十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期五㈡细胞凋亡的生化改变DNA片断化caspase激活灭活凋亡抑制物水解活性蛋白水解结构蛋白Ca2+/Mg2+

Zn2+

核酸内切酶激活①②③第十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期五三、细胞凋亡的调控㈠细胞凋亡相关因素诱导性因素激素和生长因子失衡理化因素免疫性因素微生物学因素大量糖皮质激素↓淋巴细胞凋亡射线/高温/强酸/强碱/乙醇/抗癌药物CTL分泌粒酶HIV→CD4+细胞凋亡第十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期五抑制性因素细胞因子(IL-2/NGF)激素(ACTH/睾丸酮/雌激素)金属阳离子(Zn2+)药物(苯巴比妥/半胱氨酸酶抑制剂)病毒EB病毒/牛痘病毒细胞凋亡相关因素第十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期五㈡细胞凋亡信号的转导信号转导特点：多样性耦联性同一性多途性第十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期五胞内Ca2+信号系统cAMP/PKA信号系统Fas蛋白/Fas配体信号系统神经酰胺信号系统二酰甘油/PKC信号系统酪氨酸蛋白激酶(PTK)信号系统凋亡信号转导系统第十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期五APOPTOSIS腺苷酸环化酶←钙调素←Ca2+↓↓cAMP↑谷氨酰胺转移酶↓↓PKA↑转录因子FasFasL神经酰胺↓SPP↑↓AP-1↑↓S期(抗凋)caspase↑↓H1组蛋白CKCK-RMAPK↑MAPKK↑Raf-1↑Ras↑PTK↑↓分化×PKC↑二酰甘油Tc-R糖皮质激素①②③④⑤⑥第十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期五㈢凋亡相关基因Bcl-2

(Bcelllymphoma/leukemia-2)主要分布于线粒体内膜、细胞膜内表面、核膜及部分内质网中。广泛存在于造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、神经细胞及多种瘤细胞第十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期五Bcl-2抑制细胞凋亡抗氧化↓促凋亡蛋白释放(细胞色素C、AIF)↓促凋亡蛋白Bax/Bak的细胞毒作用↓凋亡蛋白酶(caspases)激活维持细胞钙稳态凋亡相关基因第二十页，共四十三页，编辑于2023年，星期五P53野生型P53(wtP53)诱导凋亡，突变后抑制凋亡wtP53在G1期发挥卡点功能→有缺陷DNA→CIP表达→启动修复→失败→启动凋亡CIP-----cyclindependentkinase–interactingprotein-1P53=molecularpoliceman?凋亡相关基因第二十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期五c-myc,bcl-x

促进增殖c-myc(转录调节因子)诱导凋亡

Bcl-XL→抑制凋亡Bcl-x

Bcl-Xs→促进凋亡凋亡相关基因GF第二十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期五第三节细胞凋亡的发生机制第二十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期五一、氧化损伤氧自由基①DNA损伤→P53基因②DNA损伤→活化聚ADP核糖转移酶，引起NAD耗竭，ATP↓↓③膜损伤：过氧羟基24碳四烯酸诱导第二十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期五氧化应激④激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶，膜发泡⑤膜透性↑，Ca2+内流↑⑥活化NF-ΚB和AP-1，加速凋亡相关基因表达第二十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期五二、钙稳态失衡TNFα/抗CD3抗体-钙依赖性→细胞凋亡①激活Ca2+/Mg2+依赖的核酸内切酶，降解DNA链②激活谷氨酰胺转移酶，酰基转移，共价键，骨架蛋白分子间交联，凋亡小体形成③激活与凋亡有关的核转录因子④促使核小体间酶切位点暴露第二十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期五三、线粒体损伤超微结构基本正常，功能明显↓：

①线粒体内膜通透性↑②跨膜电位（ΔΨm）↓③能量合成明显↓

第二十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期五线粒体ΔΨm↓PTP开放Apaf+Cyt.CAIFCaspase抑制剂Caspase9活化Caspase-3活化蛋白质水解核酸内切酶激活DNA断裂Bcl-2apoptosis？Ca2+第二十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期五氧化损伤钙稳态失衡线粒体损伤恶性网络假说(deleteriousnetworkhypothesis)

细胞凋亡ΔΨm↓

AIF，ApafPTP开放第二十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期五第四节细胞凋亡与疾病第三十页，共四十三页，编辑于2023年，星期五一、细胞凋亡不足肿瘤

※抑制凋亡基因过度表达

Bcl-2基因表达↑(前列腺癌、结肠癌)

※促凋亡基因突变或缺失

wtP53基因突变(小细胞肺癌、非小细胞肺癌)第三十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期五自身免疫病—胸腺负选择机制失调T细胞在胸腺发育过程中的正负选择正选择：与非已抗原-MHC抗原结合的TCR的单阳性细胞保留存活，进入外周T细胞库负选择：与自身抗原-MHC抗原结合的TCR的双阳性细胞通过细胞凋亡被清除负选择失调→多发性硬化症、胰岛素依赖性糖尿病、慢性甲状腺炎第三十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期五二、细胞凋亡过度（一）心血管疾病心肌缺血-再灌注损伤①缺血早期-凋亡为主②梗死灶周边-凋亡为主③轻度缺血-凋亡为主④发生缺血-再灌注损伤较单纯缺血凋亡严重心力衰竭

氧化应激/压力、容量负荷↑/神经-内分泌失调/TNF/缺血/缺氧→心肌细胞凋亡机制①氧化应激：SOD可减轻②受体Fas上调：FasL反应③P53激活:卡点作用第三十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期五（二）神经元退行性疾病阿尔茨海默氏病(Alzheimer’sdisease,AD)

β-淀粉样蛋白/钙超载/氧化应激/NGF↓→神经元凋亡帕金森氏症(Parkinson’sdisease)多发性硬化症细胞凋亡过度第三十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期五（三）病毒感染AIDS细胞凋亡过度第三十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期五Gp120糖蛋白-CD4结合→CD4+细胞凋亡Fas基因表达↑HIV-感染→CD4+细胞→合胞体形成T细胞激活→AICD巨噬细胞→TNF分泌↑HIV-感染→tat蛋白表达→CD4+细胞产生氧自由基第三十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期五三、细胞凋亡不足与过度并存动脉粥样硬化氧化型LDL↑血小板激活AgⅡ高血压内皮细胞凋亡↑平滑肌细胞增殖平滑肌细胞凋亡第三十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期五第五节细胞凋亡与疾病防治第三十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期五一、合理利用凋亡因素低剂量照射→急性T细胞性白血病TNF-α→白血病细胞株U937高温(43℃)→肿瘤NGF→老年性痴呆撤除雄激素→前列腺癌第三十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期五二、干预凋亡信号转导阿霉素→Fas/FasL表达↑→肿瘤细胞凋亡SPP用于凋亡过度疾病(AIDS、老年性痴呆)第四十页，共四十三页，编辑于2023年