第九章+细胞凋亡与疾病

细胞凋亡与疾病

蚌埠医学院病理生理学教研室1细胞凋亡调控障碍与疾病一、概述二、凋亡细胞的主要变化三、细胞凋亡的调控四、调控障碍的机理五、调控失常与疾病六、调控失常的防治2一、概述1.概念：

是指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。

细胞凋亡（apoptosis）

是形态学概念

程序性细胞死亡(programmedcelldeath,PCD)

是功能性概念32.细胞凋亡与坏死的比较性质

病理性生理性或病理性诱导因素

强烈剌激较弱剌激生化特点

被动过程主动过程形态变化

细胞溶解、破坏细胞膜、细胞器相对完整DNA电泳

均一DNA片状“梯”状条带凋亡小体

无有细胞坏死细胞凋亡4细细胞凋亡与细胞坏死的比较53.生理意义

㈠确保正常发育、生长清除多余的、失去功能价值的细胞㈡维持内环境稳定清除受损、突变或衰老的细胞㈢发挥积极的防御功能受病毒感染的细胞凋亡，整合的DNA随之破坏64.病理意义7二、凋亡细胞的主要变化1.形态学变化

㈠

脱离：表面的微绒毛消失，与周围细胞脱离接触。

㈡空泡化和固缩：（blebbingandcondensation）

胞浆脱水，胞膜迅速发生空泡化，细胞体积逐渐缩小，出现固缩。空泡化固缩8二、凋亡细胞的主要变化㈢出芽（buding）：

内质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起。㈣染色质边集(margination)：

核质高度浓缩融合成团，染色质集中分布在核膜的边缘，呈新月形或马蹄形。出芽边集9二、凋亡细胞的主要变化㈤凋亡小体(apoptosisbody)：⑴什么是：胞膜皱缩内陷，分割包裹胞浆，形成的泡状小体，称凋亡小体。⑵主要成份：胞浆、碎裂的核物质和亚微结构。胞膜内陷凋亡小体形成10二、凋亡细胞的主要变化2.生化改变

㈠DNA片段化

DNA双链在核小体连接处断裂，形成180～200bp

或其整倍数的片段，在琼脂糖凝胶电泳中呈现特征性的“梯”状构图或条带（ladderpattern）。11二、凋亡细胞的主要变化㈡内源性核酸内切酶激活⑴作用：切割DNA，彻底破坏细胞生命活动所必须的全部指令。⑵激活：Ⅰ.二价阳离子依赖性核酸内切酶

Ca2+∕Mg2+

增强活性

Zn2+

抑制活性Ⅱ.非二价金属阳离子依赖性核酸内切酶12㈢凋亡蛋白酶（caspase）激活⑴凋亡蛋白酶：是一组对底物天门冬氨酸部位有特异水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。

caspase是cysteine-containingaspartate-specificprotease的缩写。⑵作用：使细胞结构全面解体二、凋亡细胞的主要变化13二、凋亡细胞的主要变化㈢凋亡蛋白酶（caspase）激活

⑵组成：至少有13个成员

CED-3／ICE

启动子、效应子⑶作用：Ⅰ.灭活细胞凋亡的抑制物；Ⅱ.水解细胞的蛋白质结构；Ⅲ.水解凋亡相关活性蛋白。14三、细胞凋亡的调控1.细胞凋亡的过程凋亡诱导因素受体cAMPCa2+神经酰胺各种死亡信号凋亡相关基因激活DNaseCaspases激活巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞信号转导基因激活凋亡执行细胞清除15三、细胞凋亡的调控2.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因素微生物因素糖皮质激素生长因子射线、高温、乙醇、抗癌药细胞毒T淋巴细胞HIV16三、细胞凋亡的调控2.细胞凋亡相关因素抑制性因素某些细胞因子某些激素某些二价金属离子某些药物、病毒等IL-2、NGF睾丸酮雌激素Zn2+17三、细胞凋亡的调控3.细胞凋亡的信号转导

多样性偶联性同一性多途性特征18三、细胞凋亡的调控㈡主要细胞信号转导途径⑴Ca2+信号系统Ⅰ.影响Ca2+依赖的蛋白激酶和磷酸酶的活性，进而影响基因转录；Ⅱ.激活Ca2+∕Mg2+依赖性核酸内切酶；Ⅲ.调节谷氨酰胺酶的活性，促进凋亡小体形成。

19三、细胞凋亡的调控㈡主要细胞信号转导途径⑵cAMP∕PKA信号系统β-受体Gsa腺苷酸环化酶（＋）钙调素cAMPPKA靶蛋白磷酸化细胞凋亡糖皮质激素Ca2+∕钙调素信号系统20三、细胞凋亡的调控㈡主要细胞信号转导途径

⑶Fas蛋白∕Fas配体信号系统细胞凋亡Fas配体∕Fas蛋白鞘磷脂酶（＋）神经酰胺激活ICE降解组蛋白通过Ca2+信号转导21三、细胞凋亡的调控㈡主要细胞信号转导途径⑷神经酰胺信号系统神经鞘磷脂酶（＋）神经鞘磷脂神经酰胺细胞凋亡鞘氨醇1-磷酸鞘氨醇（SPP）抗细胞凋亡22三、细胞凋亡的调控㈡主要细胞信号转导途径⑸二酰甘油∕蛋白激酶C（PKC）信号系统配体-受体GqαPLCβ磷脂酰肌醇三磷酸（PIP2）二酰甘油（DG）PKC细胞凋亡23三、细胞凋亡的调控㈡主要细胞信号转导途径

⑹酪氨酸蛋白激酶（PTK）信号系统Ras活化MAPKKK（Raf）MAPKK（MEK）MAPK（ERK）细胞分化生长因子细胞因子＋受体PTK24三、细胞凋亡的调控4.凋亡相关基因细胞凋亡抑制凋亡基因促进凋亡基因双向调控基因25三、细胞凋亡的调控4.凋亡相关基因

㈠抑制细胞凋亡的基因⑴Bcl-2(B-细胞淋巴瘤／白血病-2)“长寿基因“

B-celllymphoma/leukemia-2,Bcl-2Ⅰ.直接抗氧化；Ⅱ.抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质；Ⅲ.抑制促凋亡调节蛋白Bax、Bak的细胞毒作用；Ⅳ.抑制凋亡蛋白酶（caspases）的激活；Ⅴ.维持细胞钙稳态。

26三、细胞凋亡的调控㈠抑制细胞凋亡的基因

⑵IAP

在蛾细胞内首先发现⑶EIB

在小鼠B细胞发现的⑷Mcl-1

是Bcl-2的相关基因，功能与Bcl-2基因相同27三、细胞凋亡的调控㈡促进细胞凋亡的基因⑴wtP53（野生型P53）

周期蛋白（Cyclin）

依赖周期蛋白的蛋白激酶(cyclindependentkinase，CDK)CDK交互作用蛋白-1(CDK-interactingprotein-1，CIP)

检查点(checkpoint)28野生型p53

p53蛋白检查点功能

DNA缺陷DNA无缺陷

CIP表达阻止细胞进入细胞周期启动DNA修复机制修复失败启动凋亡修复成功p53分子警察（molecularpoliceman)的作用机制细胞进入正常周期29三、细胞凋亡的调控㈡促进细胞凋亡的基因⑵

FasFasL

FasFas抗体神经生长因子

神经生长因子受体30三、细胞凋亡的调控⑶ced-3、ced-4“死亡基因”是从雌雄同体的低等蠕虫透明线虫中发现的

ced-3ced-4细胞凋亡＋－不发生－＋不发生＋＋发生

＋表示激活

ced-9

与ced-3和ced-4的功能相对抗的基因起“制动作用”31三、细胞凋亡的调控⑷BaxBax对抗Bcl-2

⑸白介素-1-β转换酶基因家族(IL-1-βconvertingenzyme，ICE)

32三、细胞凋亡的调控㈢双相调控基因⑴c-mycc-myc蛋白是双向转录调节因子何去何从？细胞接受的信号细胞所处的生长环境如生长因子

⑵Bcl-x

翻译出两种蛋白质：

Bcl-XL抑制细胞凋亡

Bcl-XS促进细胞凋亡33四、细胞凋亡的发生机制1.氧化损伤氧自由基p53Ca2+／Mg2+依赖性核酸内切酶

Ca2+

内流细胞膜脂质过氧化损伤NF-κBAP-1聚ADP核糖合成酶34四、细胞凋亡的发生机制2.钙稳态失衡钙稳态失衡Ca2+／Mg2+依赖性核酸内切酶谷氨酰胺转移酶核转录因子舒展DNA链35四、细胞凋亡的发生机制3.线粒体损伤线粒体ΔΨm↓

PTP开放细胞色素C（Cyt.C）＋凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）凋亡诱导因子（AIF）核酸内切酶（＋）DNA断裂细胞凋亡caspase-9酶原caspase-9氧自由基钙超载caspase-3酶原caspase-3蛋白质水解36氧化损伤

钙稳态失衡线粒体损伤37恶性网络假说（deleteriousnetworkhypothesis）

是指在细胞凋亡的发生上，氧化损伤、钙稳态失衡、线粒体损伤，既可单独启动，又可联合作用，而且三种机制常常互相联系、互为因果，以致各种机制都得到加强。38五、细胞凋亡调控失常与疾病1.细胞凋亡不足㈠肿瘤⑴发生Ⅰ.与细胞凋亡受抑制有关①p53基因缺失和突变如肺癌②Bcl-2基因过度表达，如前列腺癌、结肠癌、白血病③某些肿瘤对Fas诱导的凋亡抵抗39五、细胞凋亡调控失常与疾病Ⅱ.机理：①凋亡对细胞的选择假说