细胞凋亡与疾病课件

第九章细胞凋亡与疾病APOPTOSISANDDISEASE1本章重点1.掌握细胞凋亡的概念2.掌握细胞凋亡的病理生理意义3.了解细胞凋亡的主要变化、细胞凋亡的调控4.了解细胞凋亡的主要过程5.掌握凋亡不足、过度或并存的疾病，理解凋亡在疾病防治中的意义。2第一节概述3apoptosis4悉尼·布雷诺尔罗伯特·霍维茨约翰·苏尔斯顿2002年诺贝尔生理与医学奖获得者表彰他们在“细胞程序性死亡”这一领域中的开创性工作5细胞死亡的方式细胞坏死细胞凋亡/细胞程序性死亡6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)7

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)8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9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1011坏死与凋亡的形态学区别12CTL肿瘤细胞CTL正在诱导肿瘤细胞凋亡Membraneblebbing131415MorphologicalfeaturesofapoptosisChromatinMargination&Membraneblebbing16神经细胞凋亡核浓染和核碎裂17Formationofapoptoticbody18FIGURE3

SEMofanecroticcell.Numerouslesionsappearonthecellsurface.

(originalmagnification:x5,000)FIGURE4

SEMofanapoptoticcell.Surfaceblebbingisevident.

(originalmagnification:x5,000)坏死与凋亡细胞的扫描电镜19生理性细胞凋亡的作用确保正常发育、生长

在器官、组织的形成、成熟中发挥作用

(细胞团具备复杂结构的组织器官)多余细胞的清除20Normalfunctionsofapoptosis11)Deletingstructuresthatarenolongerrequirede.g.regressionofthetadpoletail2)Sculpting3)Adjustingcellnumbersindevelopingtissues,e.g.thenervoussystemNGFNGFNGFtargetcellsdevelopingneuronsNGFNGFNGFtargetcells21APOPTOSISINSECT222324生理性细胞凋亡的作用维持内环境的稳定

清除受损、衰老和突变的细胞

(针对自身抗原T细胞的清除、子宫内膜周期性剥脱)发挥积极的防御作用

病毒DNA25第二节细胞凋亡的过程与调控26一、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27二、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)28凋亡细胞形态学改变29㈡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①②30使抑制凋亡因子失活，如CAD/ICAD破坏细胞结构，如Lamina将调节区与催化区分离，使蛋白失活，如GelsolinCaspase如何杀死细胞？31323334三、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35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36细胞凋亡信号的转导信号转导特点：多样性：不同种类细胞有不同的信号转导系统耦联性：死亡信号转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转导系统在一些环节上交叉、偶联同一性：不同凋亡诱导因素可通过同一信号转导系统引起细胞凋亡多途性：同一凋亡诱导因素可经过多条信号途径触发细胞凋亡37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)信号系统细胞凋亡信号的转导38APOPTOSIS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①②③④⑤⑥39细胞凋亡信号转导：死亡受体通路FSALFADDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3细胞凋亡生长因子、信号、Fas抗体FASFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）。DEDDEDDDcaspase-1040细胞凋亡异常c-FLIP:cellularFas-associateddeathdomain-likeIL-1beta-convertingenzymeinhibitoryprotein41细胞凋亡的线粒体途径Apaf-1Bcl-XL活性氧NO缺血、缺氧Ca2+PTP42apoptosis凋亡的调控凋亡的调控凋亡相关基因抑制凋亡基因：Bcl-2，EIB，IAP促进凋亡基因：wtP53，Bax，ICE双向调控基因：c-myc，Bcl-x43C-myc基因C-myc基因：是一种瘤基因是一种凋亡双向调控基因即：c-myc基因上调+有生长因子支持→细胞增殖

c-myc基因上调+无生长因子支持→细胞凋亡44吞噬细胞与凋亡细胞的相互识别45细胞凋亡与疾病46细胞凋亡与疾病

凋亡减弱性疾病凋亡增强性疾病1、癌症：1、AIDS(艾滋病)

淋巴瘤2、神经退行性病变：

p53突变所致癌症巴金森氏病依赖于激素引起的肿瘤小脑退行性病乳腺癌、前列腺癌老年性痴呆症2、自身免疫性疾病：3、再性障碍性贫血系统性红斑狼疮4、缺血性损伤：免疫介导的肾小球肾炎心肌梗死、脑卒中3、病毒感染：再灌流损伤疱疹病毒5、部分肝脏疾病：腺病毒如酒精中毒痘瘤病毒6、休克47

表：与细胞凋亡异常相关的疾病

凋亡不足凋亡过度肿瘤肝癌、恶性血液肿瘤、乳腺癌发育异常气管-食管瘘、房（室）间隙缺、膀胱癌、肺癌、胶质瘤、前损、唇（腭）裂、短肢畸形、列腺癌等尿道下裂以及多囊肾等发育异常先天性消化道、胆道、肛门狭CNSAlsheimer病、Parkinson病、窄或闭锁、动脉导管未闭、两肌萎缩性侧索硬化症、色素性性畸形、甲状舌骨囊肿等视网膜病，脊肌肉萎缩、早老免疫系统系统性红斑狼疮、糖尿病、类性痴呆风湿性关节炎、桥本甲状腺炎免疫系统免疫缺陷病、AIDS

、多发性的硬化症等细胞凋亡异常和疾病（Diseasesassociatedtoapoptosisderegulation）4849一、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)50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51二、细胞凋亡过度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52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53病毒感染AIDS54Gp120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55三、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56第五节细胞凋亡与疾病防治57一、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58二、干预凋亡信号转导阿霉素→Fas/FasL表达↑→肿瘤细胞凋亡1-磷酸鞘氨醇(SPP)用于凋亡过度疾病(AIDS、老年性痴呆)59三、调节凋亡相关基因基因转移

wtP53→P53基因突变肿瘤细胞基因封闭反义寡核苷酸→bcl-2表达×60四、控制凋亡相关酶的活性核酸内切酶和caspasesCa2+载体/阻断剂→核酸内切酶活性↑/↓Zn2+↑→caspases活性↓