第十四章 细胞的衰老与死亡课件

第十四章细胞的衰老与死亡第一节细胞衰老一、细胞衰老概念细胞衰老：功能减退，增殖能力减弱，形态逐渐枯萎细胞的衰老与机体衰老不完全相同，是机体衰老的基础体内细胞寿命：长寿命细胞：不增殖细胞，神经元、肌细胞、脂肪细胞缓慢更新细胞(寿命中等)：，肝细胞、胃壁细胞快速更新细胞(短寿细胞)：皮肤表皮细胞、血细胞、肠粘膜细胞第十四章细胞的衰老与死亡细胞寿命与Hayflick界限细胞体外培养传代次数、增殖能力有一定的限制细胞体外增殖能力与物种寿命、供体年龄、传代次数有关供体寿命长——增殖能力强供体年龄大——增殖能力弱第十四章细胞的衰老与死亡二、表现1原生质与水分减少、细胞收缩2核固缩、核质比率减少3细胞内残质体增多4生化活动减少第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡生化变化DNA缺失、突变复制和转录水平下降，mRNA、tRNA减少蛋白合成能力减弱，含量减少，交联变性酶活力下降脂质氧化，流动性减弱第十四章细胞的衰老与死亡二、细胞衰老学说（一）遗传程序学说：基因表达启动与关闭程序化1.重复基因利用枯竭2.DNA修复能力下降3.端粒钟学说：（二）细胞磨损学说1.差错灾难学说2.大分子交联学说3.自由基学说第十四章细胞的衰老与死亡端粒钟学说端粒（telomere）随分离次数逐渐缩短，染色体稳定性下降，端粒酶(telomerase)活性丧失细胞寿命：细胞体外培养Hayflick界限人胚细胞：40－60代成人体细胞：20－40代第十四章细胞的衰老与死亡端粒（telomere）:位于染色体末端的特殊DNA序列和结构每条染色体约由2000个5’－TTAGGG3’重复序列组成5'.TTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGGTTAGGG..3'3'.AATCCCAATCCCAATCCCAATCCCAATCCCAATCCC..5'第十四章细胞的衰老与死亡细胞每分裂一次，端粒缩短约100bp，共16个端粒单位当端粒缩短到一定程度，会导致染色体的不稳定性，并限制细胞增殖，促使细胞死亡第十四章细胞的衰老与死亡每次DNA复制后，会在DNA末端留下一段缺口，通过端粒补平缺口，并维持染色体稳定第十四章细胞的衰老与死亡端粒酶（telomerase）端粒序列由端粒酶催化合成端粒酶是一种核糖核蛋白复合体，含有RNA和蛋白质RNA含AAUCCC序列，能与端粒单位互补，蛋白质为端粒逆转录酶（humanTelomereReverseTranscriptase，hTERT）第十四章细胞的衰老与死亡生殖系细胞（germline）包括ES细胞单细胞真核生物：四膜虫（Tetrahymena）恶性肿瘤细胞等端粒酶活性增高，具有无限增殖能力第十四章细胞的衰老与死亡克隆羊dolly病死(2003.2)第十四章细胞的衰老与死亡第二节细胞死亡一、细胞死亡的概念

细胞生命活动不可逆的停止二、细胞死亡表现大分子破坏，小分子、离子堆积，渗透压升高原生质凝集，细胞混浊无氧酵解继续，PH值下降核溶解三、类型细胞坏死（necrosis）细胞凋亡（apoptosis）第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡1、细胞坏死是细胞受到急性强力伤害时立即出现的早期反应。细胞肿胀、浑浊、细胞器肿胀细胞骨架破坏，溶酶体释放，Ca2+升高，最后细胞膜和细胞器破裂，DNA降解细胞内容物流出，引起周围组织炎症反应第十四章细胞的衰老与死亡1972年Kerr最先提出这一概念，结扎大鼠肝的左，中叶门静脉后，周围细胞发生缺血性坏死由肝动脉供应区的实质细胞仍存活，只是范围逐渐缩小，其间一些细胞不断转变成细胞质小块，不伴有炎症提出细胞凋亡概念二、细胞凋亡第十四章细胞的衰老与死亡三、细胞死亡方式细胞凋亡（apoptosis）：是一种有序、受控制并按某种预定程序发展的生理性自然死亡，又称程序性细胞死亡（programmedcelldeath，PCD）。细胞坏死（necrosis）：是细胞受某些外界因素而产生的细胞急速死亡(病理性死亡)。

第十四章细胞的衰老与死亡（一）细胞凋亡的表现

细胞皱缩（cellshrinkage）、染色质凝集（chromatincondensation）、细胞膜空泡化(blebbing)、凋亡小体（apoptoticbody）1.细胞核变化：染色质凝聚、分块、位于核膜上。晚期被膜相结构包裹形成许多凋亡小体凋亡小体内有结构完整的细胞器，还有凝缩的染色体，可被邻近细胞吞噬消化。没有内溶物释放，故不会引起炎症第十四章细胞的衰老与死亡细胞凋亡凋亡小体(细胞核和细胞质浓缩而成);染色质DNA降解(核酸内切酶)第十四章细胞的衰老与死亡左:正常胸腺细胞右:凋亡胸腺细胞第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡2.胞质改变胞质浓缩线粒体、内质网等膜相细胞器空泡化，但结构完整生化活动减弱细胞骨架凌乱、致密3.细胞膜改变细胞皱缩，特化结构消失细胞膜空泡化(blebbing)，但结构完整胞质面磷脂酰丝氨酸（PS）外翻第十四章细胞的衰老与死亡（二）生化改变内源性核酸内切酶活化，DNA规律性断裂，凝胶电泳呈梯状凋亡蛋白酶级联反应钙离子内流，PH值改变线粒体膜渗透性升高，释放细胞色素C和活性氧，加剧凋亡蛋白酶级联反应第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡凋亡细胞DNA梯状带第十四章细胞的衰老与死亡

细胞凋亡与细胞坏死的比较第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡（三）细胞凋亡的诱导因素免疫细胞：NKcell、CTL、免疫分子：Granzyme/Perforin生长抑制因子：TNF、TGF-β、糖皮质激素营养缺乏、缺氧生物因素：细菌、真菌、病毒感染化学试剂：化学试剂、化疗药物、毒素物理因素：辐射、光、电、热第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡凋亡抑制因素生长因子细胞癌基因、病毒癌基因表达蛋白酶抑制剂抗氧化物质第十四章细胞的衰老与死亡三、细胞凋亡的分子调控细胞凋亡的几条通路死亡受体通路：Fas、TNF受体、TNF受体相关受体、TNF受体超家族死亡蛋白酶激活通路：半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶（cysteine-aspartic-acid-protease,CASPASE）抑癌基因通路：P53、P21、Rb线粒体通路：Bcl-2/Bcl-x，CytC、Apaf-1应急反应通路：一氧化氮、过氧化物、热休克蛋白第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡2002年英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特·霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生理与医学奖第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡细胞凋亡调控关键分子FasL/FasTNF/TNFRCASPASEsBcl-2/Bcl-XL、BaxCytC/Apaf-1P53/P21PARP/CAD第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡细胞凋亡研究的模式生物线虫（Caenorhabditiselegans）是研究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料。成熟的成虫若雌雄同体则有959个体细胞，约2000个生殖细胞。若是雄虫则有1031个体细胞和约1000个生殖细胞。神经系统由302个细胞组成。这些细胞来自于407个前体细胞。这些前体细胞中有105个发生了程序死亡。控制线虫细胞凋亡的基因主要有3个：Ced-3、Ced-4和Ced-9，Ced-3和Ced-4的作用是诱发凋亡。缺乏Ced-3、Ced-4的突变体中不发生凋亡。Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。Ced-9功能不足导致胚胎因细胞过度凋亡而死亡。第十四章细胞的衰老与死亡第十四章细胞的衰老与死亡（六）细胞凋亡的研究意义研究机体生长发育与器官形成机制了解机体免疫与耐受机制阳性选择（positiveselection