细胞衰老与凋亡

机体衰老

机体的衰老表现为有一定的寿命。因为“生-老-死”是生命(shēngmìng)活动的必然规律。第十五章细胞(xìbāo)的衰老与死亡

第一节细胞的衰老机体衰老≠细胞衰老细胞衰老是机体衰老的基础(jīchǔ)；机体衰老是细胞衰老的结果。一、细胞衰老的概念和特征第一页，共四十二页。精选ppt细胞衰老也表现为有一定(yīdìng)的寿命机体内总有细胞在不断地衰老与死亡，同时又有细胞增殖产生新生细胞进行补偿，不同类型(lèixíng)细胞寿命不同，如：神经元、胃酶原细胞、脂肪细胞、骨细胞等为缓慢更新细胞（与机体几乎等寿）。肝细胞等寿命长于３０天，为短于机体寿命的细胞。皮肤表皮细胞、角膜上皮细胞、血细胞等为快速更新的细胞，寿命短于３０天。第二页，共四十二页。精选ppt体外培养细胞的传代数与来源(láiyuán)物种的寿命呈正比关系如：体外培养不同物种的胚胎成纤维细胞：小鼠细胞可传(kěchuán)12代，而其个体寿命约3年；小鸡细胞可传25代，其个体寿命近30年；龟细胞可传140代，其个体寿命约200年。第三页，共四十二页。精选ppt体外培养细胞的传代数

与其(yǔqí)来源个体的年龄成反比关系如：体外培养人胚胎的成纤维细胞可传(kěchuán)40-60代；出生至15岁以下的成纤维细胞可传20-40代；15岁以上者的成纤维细胞可传10-30代。第四页，共四十二页。精选ppt衰老细胞(xìbāo)与“青年期”细胞(xìbāo)的比较生长(shēngzhǎng)旺盛细胞富有微绒毛衰老细胞缺乏(quēfá)微绒毛，体积缩小，呈园球形。第五页，共四十二页。精选ppt（一）细胞(xìbāo)衰老的概念细胞衰老：指细胞维持其内环境恒定的能力及对内外(nèiwài)环境变化适应能力降低的总现象。即，细胞的结构(jiégòu)老化，功能衰退。第六页，共四十二页。精选ppt（二）细胞(xìbāo)衰老的特征形态特征1、细胞内原生质水分(shuǐfèn)减少2、老年色素等“垃圾”的积累3、细胞核固缩4、细胞尼氏小体含量下降

生化反应改变1.氨基酸、蛋白质合成速率下降2.不溶性蛋白质增多(zēnɡduō)3.衰老细胞内酶的活性下降。4..细胞增殖周期延长第七页，共四十二页。精选ppt二、细胞衰老(shuāilǎo)的机理与细胞衰老有关(yǒuguān)的因素多而且复杂，关于细胞衰老的学说也很多，现已提出300多个，它们之间有的部分相互补充，有的部分相互重叠。大致可归纳为以下２个方面：（1）衰老因子的积累(jīlěi)引起细胞衰老（2）细胞遗传程序的表达引起衰老第八页，共四十二页。精选ppt（一）衰老(shuāilǎo)因子积累说衰老因子：细胞代谢(dàixiè)过程中积累的一些代谢废物（如脂褐质、残余体）代谢差错（如DNA突变、蛋白质交联）有害的中间代谢产物（自由基）等。第九页，共四十二页。精选ppt

随着细胞年龄的增长，在细胞内常发生核酸、蛋白质、酶等大分子合成差错、有害中间产物及代谢废物等衰老因子的不断积累，当这些衰老因子少的时候可以修复，当衰老因子积累过多或修复系统出现差错不能有效(yǒuxiào)修复的时候，就会造成细胞内的代谢障碍，引起细胞衰老。“衰老因子(yīnzǐ)积累说”内容：第十页，共四十二页。精选ppt脂褐质、老年色素、类蜡体、残余体等的积累占据细胞内有限的空间(kōngjiān)，阻碍细胞生命活动的进行，使细胞工作效率下降，引起衰老。代谢废物(fèiwù)的影响：第十一页，共四十二页。精选ppt在环境因素的作用下，DNA突变是经常发生的，一般情况下可被修复(xiūfù)，但修复(xiūfù)系统也可能受致修复(xiūfù)功能下降，导致功能蛋白不能合成或合成废品蛋白，使细胞功能受阻而走向衰老。代谢(dàixiè)差错的影响：第十二页，共四十二页。精选pptⅠ、自由基及其产生自由基是细胞进行生物氧化过程中或受电离辐射时产生的一些高反应活性的化合物，它们是外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团的总称。如.O2-、.H、.OH、L.、LOO.,它们的化学性质活跃(huóyuè)，在细胞中经常产生，广泛存在。自由基的影响(yǐngxiǎng)第十三页，共四十二页。精选ppt自由基生物膜中的不饱和脂肪酸过氧化脂质(膜通透性、流动性）Ⅱ、自由基的危害(wēihài)自由基ＤＮＡ断裂、交联、碱基羟基化，碱基切除等，使ＤＮＡ损伤。自由基蛋白质蛋白质交联、变性即巯基（－ＳＨ＋－ＳＨ）二硫键（－Ｓ－Ｓ－）过氧化脂质+蛋白质脂褐素第十四页，共四十二页。精选ppt机体对细胞中产生的自由基有一定的清除机制：保护性的酶：主要有超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶(CAT)等。

2H++O2-.+O2-.O2+H2O2(ＳＯＤ催化)H2O2+

H2O22H2O+O2(过氧化氢酶催化)抗氧化物分子,如维生素Ｅ和维生素Ｃ，都是终止自由基反应的有效物质。细胞内部自身隔离化，如许多氧化物的代谢(dàixiè)主要在线粒体内进行。Ш、自由基的清除(qīngchú)第十五页，共四十二页。精选ppt随着(suízhe)细胞生命活动时间的延长，自由基过量产生以及清除能力的下降，导致自由基破坏细胞中多种物质，引起衰老。第十六页，共四十二页。精选ppt（二）细胞遗传程序(chéngxù)学说1.细胞内衰老钟的程序表达Ⅰ、内容:生物体内有衰老相关基因，这些基因将在细胞生活到一定程度时开启并表达，而导致衰老。即衰老本身是一个遗传过程，在正常情况下控制生长发育的基因在各个发育时期有序地开启和关闭(guānbì)，如同计算机的程序，故名。有些在生命后期才开启的基因控制着机体的衰老过程，称为“衰老相关基因”。Ⅱ、细胞衰老钟(cellularagingclock)学说：如图示：第十七页，共四十二页。精选ppt(促进(cùjìn)细胞分裂)抑制(yìzhì)蛋白抑制(yìzhì)DNA复制的蛋白质增殖基因衰老相关基因抑制衰老基因图1第十八页，共四十二页。精选ppt分裂(fēnliè)终止抑制(yìzhì)细胞(xìbāo)衰老增殖基因衰老相关基因抑制衰老基因抑制DNA复制的蛋白质抑制蛋白图2

第十九页，共四十二页。精选ppt支持(zhīchí)的根据：衰老细胞中DNA含量减少，可能是由于阻碣基因丢失(diūsī)。体外培养细胞都有一定的寿命（无论如何优化条件）。年青细胞与年老细胞融合，前者DNA合成受抑制，说明老年细胞中产生有DNA合成的抑制剂。青春期总是在一定年龄到来，这时有一些基因表达，形成第二性征，好象基因程序运行到这时才表达。第二十页，共四十二页。精选ppt2、衰老(shuāilǎo)基因学说子女的寿命与双亲的寿命有关；各种(ɡèzhǒnɡ)动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命；成人早衰症：平均39岁时出现衰老，47岁生命结束；婴幼儿早衰症：1岁时出现明显的衰老，12~18岁生命结束，早衰症患者体内解旋酶发生突变。第二十一页，共四十二页。精选ppt左-健康(jiànkāng)9岁儿童，右-患早老症8岁儿童

第二十二页，共四十二页。精选ppt3.细胞(xìbāo)衰老的端粒假说

人类染色体端粒是由250～1500个进化上高度保守的TTAGGG重复顺序组成，是由端粒酶催化合成的。Harley等发现人体内成纤维细胞端粒每年约缩短14～18bp，而外周血淋巴细胞则每年缩短33bp。正常人二倍体成纤维细胞在体外培养时随代数的增加，细胞中的端粒以一定速率缩短，DNA每复制一次，端粒就缩短一段。人体血细胞与皮肤细胞端粒长度也随增龄而相应缩短。因此，端粒记录着细胞的年龄并预示(yùshì)它死亡的时限。

第二十三页，共四十二页。精选ppt不符合甚至(shènzhì)反对遗传程序论的例子

蜂王可活6年之长，而工蜂(gōngfēng)只能活3～6个月。它们的基因组是相同的。寿命不同是因为在幼虫期是否喂食蜂王浆，蜂王浆可使蜜蜂的寿限提高大约20倍。第二十四页，共四十二页。精选ppt第二节细胞(xìbāo)的死亡

1、坏死性死亡(necrosis)：由于某些外界因素（如局部缺血、高热及物理化学损伤和微生物的侵袭等造成细胞急速死亡。2、自然凋亡(apoptosis）：又称程序化细胞死亡（programmedcelldeath，ＰＣＤ），指活组织中，单个细胞由于外来因素促使内在编程基因表达，通过主动的生理(shēnglǐ)生化过程，而自杀死亡的现象。一、细胞死亡(sǐwáng)的类型第二十五页，共四十二页。精选pptＡ、细胞膜通透性增加，细胞外形变得不规则。Ｂ、细胞核及线粒体肿胀，内质网扩张，溶酶体破裂，最终细胞膜破坏，胞浆外溢，细胞解体(jiětǐ)，引起炎症反应。

坏死是病理性死亡。坏死(huàisǐ)的特征：第二十六页，共四十二页。精选ppt凋亡(diāowánɡ)细胞的形态变化第二十七页，共四十二页。精选ppt第二十八页，共四十二页。精选ppt胸腺细胞(xìbāo)正常(zhèngcháng)凋亡(diāowánɡ)第二十九页，共四十二页。精选ppt胸腺细胞(xìbāo)正常(zhèngcháng)凋亡(diāowánɡ)第三十页，共四十二页。精选ppt2.细胞(xìbāo)凋亡的过程第三十一页，共四十二页。精选ppt细胞凋亡的生化(shēnɡhuà)特征◆细胞凋亡的主要特征(tèzhēng)是形成大小为180～200bp特征性的DNAladders

细胞色素(sèsù)c诱导的凋亡细胞DNA电泳图1．细胞色素c诱导0h2．细胞色素c诱导1h3．细胞色素c诱导2h4．细胞色素c诱导3h5．细胞色素c诱导4h6．阴性对照7．Marker

第三十二页，共四十二页。精选ppt凋亡(diāowánɡ)的特征：Ａ、细胞首先变圆，与邻近细胞脱离。Ｂ、染色质固缩，常聚集于核膜呈境界分明颗粒，块状、或新月形小体，胞浆浓缩。Ｃ、ＤＮＡ在核小体连接区被激活的核酸内切酶降解为180--200bp或其倍数的片段。Ｄ、细胞膜突出形成质膜小泡（即细胞“出泡”现象(xiànxiàng)）脱落后形成凋亡小体或细胞固缩形成凋亡小体，其内可保留完整的细胞器和致密的染色质。Ｅ、凋亡小体被周围细胞吞噬，无细胞内容物外泄，故无炎症反应。第三十三页，共四十二页。精选ppt二、坏死(huàisǐ)与凋亡的区别

凋亡坏死

胞体变小变大胞膜皱缩肿胀胞核浓缩,溶解,染色质固缩形成染色质裂解块状小体,为颗粒状,位于膜下散在分布胞质浓缩肿胀结果(jiēguǒ)形成凋亡小体细胞崩解无炎症反应引起炎症反应只影响散在单个细胞涉及周边大量细胞组织结构不被破坏组织结构被破坏

形态上第三十四页，共四十二页。精选ppt凋亡坏死生DNA由内切酶切为不规则断裂180bp或其倍数的片段片段大小不一化电泳结果(jiēguǒ)“梯状”条带“弥散”条带酶核酸内切酶等的激活无酶的激活上大分子RNA和蛋白质的合成无合成第三十五页，共四十二页。精选ppt三、细胞凋亡的基因(jīyīn)调控生存基因促进细胞增殖的基因(c-myc、c-abl、ras)促进细胞存活(cúnhuó)的基因(bcl-2、EIB、c-kit)死亡基因细胞增殖的抑制基因(p53、RB、WT-1)促进细胞死亡的基因(Bax、ICE、TRPM/SGP-2)第三十六页，共四十二页。精选ppt细胞凋亡的意义：Ａ、细胞调亡是维持个体正常生理过程(guòchéng)所必需的。如在生理条件下，许多退化过程(guòchéng)都与之相关，象断奶后乳房恢复静息状态，许多昆虫，两栖类动物发育过程(guòchéng)中的变态现象等。Ｂ、已衰老或病变的细胞发生凋亡而被清除，这对于维持体内细胞的新陈代