细胞衰老与凋亡

物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系1本文档共34页；当前第1页；编辑于星期二\5点38分早老症儿童与正常儿童的比较2本文档共34页；当前第2页；编辑于星期二\5点38分细胞衰老的特征◆细胞内水分减少◆色素生成和色素颗粒沉积◆细胞核◆内质网◆细胞质膜◆线粒体◆蛋白质合成的变化3本文档共34页；当前第3页；编辑于星期二\5点38分◆细胞核的变化●体外培养的二倍体细胞，细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大●细胞核的核膜内折（invagination）、染色质固缩化4本文档共34页；当前第4页；编辑于星期二\5点38分◆内质网的变化●衰老动物内质网成分弥散性地分散于核周胞质中，粗面内质网的总量似乎是减少了5本文档共34页；当前第5页；编辑于星期二\5点38分◆膜系统的变化●衰老的细胞，其膜流动性降低、韧性减小●衰老细胞间间隙连接及膜内颗粒的分布也发生变化6本文档共34页；当前第6页；编辑于星期二\5点38分◆线粒体的变化●通常，细胞中线粒体的数量随龄减少，而其体积则随龄增大7本文档共34页；当前第7页；编辑于星期二\5点38分细胞衰老的理论◆衰老的基因程序理论◆衰老的损伤积累理论◆细胞衰老的端粒假说◆细胞衰老的线粒体损伤论◆自由基理论8本文档共34页；当前第8页；编辑于星期二\5点38分●氧化性损伤学说该理论认为，代谢过程中产生的活性氧基团或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引发的氧化性损伤的积累，最终导致衰老。ROS主要有三种类型：◆

O2-，即超氧自由基；◆

OH-，即羟自由基；◆

H2O2。它们的高度活性引发脂类、蛋白质和核酸分子的氧化性损伤，从而导致细胞结构的损伤乃至破坏。清除ROS，就可以延长寿命9本文档共34页；当前第9页；编辑于星期二\5点38分16.2细胞凋亡(Apoptosis)◆又称程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)。是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程。●Apoptosis的概念源自于希腊语，原意是指树叶或花的自然凋落；●细胞发生程序性死亡时，就像树叶或花的自然凋落一样，凋亡的细胞散在于正常组织细胞中，无炎症反应，不遗留疤痕。●死亡的细胞碎片很快被巨噬细胞或邻近细胞清除，不影响其他细胞的正常功能。10本文档共34页；当前第10页；编辑于星期二\5点38分细胞坏死与程序性细胞死亡11本文档共34页；当前第11页；编辑于星期二\5点38分细胞坏死与程序性细胞死亡比较12本文档共34页；当前第12页；编辑于星期二\5点38分程序性死亡细胞的形态结构变化凋亡小体的形成凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细胞间接触的消失，但细胞膜依然完整；线粒体大体完整，但核糖体逐渐从内质网上脱离，内质网囊腔膨胀，并逐渐与质膜融合；染色质固缩，形成新月形帽状结构等形态，沿着核膜分布。13本文档共34页；当前第13页；编辑于星期二\5点38分细胞凋亡的生化特征◆细胞凋亡的主要特征是形成大小为180～200bp特征性的DNAladders◆凋亡细胞tTG（组织转谷氨酰胺酶tissueTransglutaminase）积累并达到较高水平14本文档共34页；当前第14页；编辑于星期二\5点38分程序性死亡细胞的DNA降解15本文档共34页；当前第15页；编辑于星期二\5点38分细胞凋亡的检测◆形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察◆DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带◆TUNEL测定法，即DNA断裂的原位末端标记法◆彗星电泳法（cometassay）◆流式细胞分析根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙啶使DNA

产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细胞，同时又能观察细胞的周期状态。16本文档共34页；当前第16页；编辑于星期二\5点38分16.3程序性细胞死亡的机理程序性细胞死亡相关基因◆程序性细胞死亡遗传学相关基因●程序性死亡的遗传控制●程序性死亡抑制基因◆程序性细胞死亡的过程●死亡激活期●死亡执行期17本文档共34页；当前第17页；编辑于星期二\5点38分雌雄同体的秀丽新小杆线虫18本文档共34页；当前第18页；编辑于星期二\5点38分◆秀丽新小杆线虫中参与

程序性细胞死亡控制的基因●决定死亡的两个基因，即ces-1(ces表示CE细胞存活的调控基因)和ces-2基因●执行死亡的4个基因：ced-3、ced-4、ced-9和egl-1基因。●7个与死亡细胞被吞噬细胞所吞噬的基因，即ced-1、ced-2、ced-5、ced-6、ced-7、ced-10和ced-11。●死亡细胞在吞噬体中被降解的基因19本文档共34页；当前第19页；编辑于星期二\5点38分●ced-3、ced-4、ced-9和egl1-4个基因构成了线虫执行死亡的“死亡机器”(deathmachinery);●ced-3和ced-4是细胞杀手;●ced-9可抵消ced-3和ced-4

的作用，防止细胞被杀死，因此是存活因子;●进一步的研究发现真正的细胞杀手是ced-3而不是ced-4。20本文档共34页；当前第20页；编辑于星期二\5点38分程序性细胞死亡途径及相关基因21本文档共34页；当前第21页；编辑于星期二\5点38分Caspase家族与凋亡天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶◆自杀性蛋白水解酶是天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(cysteine-containingaspartatespecificprotease),简称caspase;◆caspase-3、6、7和8在FAS/TNF介导的程序性细胞死亡途径中起作用；◆caspase-9和3一起参与线粒体中Apaf-I、细胞色素c介导的程序性细胞死亡;◆在人类，已经鉴定了10种不同的caspase。22本文档共34页；当前第22页；编辑于星期二\5点38分执行者caspase在程序性细胞死亡中的作用23本文档共34页；当前第23页；编辑于星期二\5点38分◆能够被caspase切割的靶蛋白●蛋白激酶●核纤层蛋白●细胞结构蛋白●与DNA修复相关的酶类●caspase激活的DNase抑制蛋白。24本文档共34页；当前第24页；编辑于星期二\5点38分Caspase活化Caspase自身以非活化的Procaspase存在，其激活依赖于其他的Caspase在它的天冬氨酸位点裂解活化或自身活化25本文档共34页；当前第25页；编辑于星期二\5点38分胞外信号分子诱导的细胞凋亡途径·凋亡信号通路当细胞接受凋亡信号分子(Fas,TNF等)后，凋亡细胞表面信号分子受体相互聚集并与细胞内的衔接蛋白(Adaptorprotein)结合，这些衔接蛋白又募集Procaspases聚集在受体部位，Procaspase相互活化并产生级联反应，使细胞凋亡·下游Caspases活化后，作用底物：裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体；裂解DNase结合蛋白，使DNase释放，降解DNA形成DNALadder;

裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落，便于细胞吞噬；导致膜脂PS重排，便于吞噬细胞识别并吞噬。26本文档共34页；当前第26页；编辑于星期二\5点38分细胞内源信号激发细胞程序性死亡27本文档共34页；当前第27页；编辑于星期二\5点38分

Regulatorsandeffectorsapoptosis

28本文档共34页；当前第28页；编辑于星期二\5点38分Bcl-2家族、线粒体与细胞凋亡◆Bcl-2是一种原癌基因，是ced-9在哺乳类中的同源物，能抑制细胞凋亡；与线粒体及内质网膜相结合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一穿膜的结构域；Bcl-2家族成员的基因中，常常含有三个保守的Bcl-2同源区，即BH1，BH2和BH3 ◆Bcl-2、线粒体与细胞凋亡 ◆哺乳动物细胞中发现的Apaf2即是CytC29本文档共34页；当前第29页；编辑于星期二\5点38分基因产物功

能BCL-2凋亡抑制剂，可和Bax及Bak结合BCL-x其L型抑制凋亡，S型促进凋亡，与Bax及Bak结合BCL-w凋亡抑制剂Bax凋亡促进剂，可与BCL-2，BCL-XL，EIB19K结合Bak凋亡促进剂，亦可作抑制剂，可与BCL-2，BCL-X和E1B19K结合MCL-1凋亡抑制剂Bad凋亡促进剂，与BCL-2和BCL-XL结合Ced-9线虫中的凋亡抑制剂，BCL-2同源物E1B19K腺病毒凋亡抑制剂，与Bax和Bak结合BCL-2家族成员30本文档共34页；当前第30页；编辑于星期二\5点38分Bcl-2、线粒体与细胞凋亡◆当Caspase8活化后，它一方面作用于Procaspase3，另一方面使Bid裂解成2个片段，其中含BH3结构域的C-端片段被运送到线粒体，与Bcl-2/Bax的BH3结构域形成复合物，导致细胞色素C释放。CytC与胞质中Ced4同源物Apaf-1(凋亡蛋白酶活化因子apoptosisproteaseactivatingfactor)结合并活化Apaf-1，活化的Apaf-1再活化Procaspase9，最后引起细胞凋亡