细胞生物学：15 细胞衰老与细胞死亡.ppt

第十五章第十五章 细胞衰老与细胞死亡细胞衰老与细胞死亡Chapter 15 Cell Senescence & DeathChapter 15 Cell Senescence & Death2024/9/10中山大学药学院 王红胜2目目 录录ا1  §1  细细胞衰老胞衰老胞衰老胞衰老(cell senescence)(cell senescence)ا2  §2  细细胞死亡胞死亡胞死亡胞死亡(cell death)(cell death)ا3  §3  细细胞凋亡胞凋亡胞凋亡胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)2024/9/10中山大学药学院 王红胜3第一节第一节  细胞衰老细胞衰老一、一、一、一、细细胞衰老的概念胞衰老的概念胞衰老的概念胞衰老的概念ØØ细细胞衰老胞衰老胞衰老胞衰老(Cell Senescence)(Cell Senescence)：：：：是指在正常是指在正常是指在正常是指在正常环环境条件下境条件下境条件下境条件下细细胞的生理功能和增殖能力的减弱以及胞的生理功能和增殖能力的减弱以及胞的生理功能和增殖能力的减弱以及胞的生理功能和增殖能力的减弱以及细细胞形胞形胞形胞形态发态发生改生改生改生改变变，，，，并并并并趋趋向死亡的向死亡的向死亡的向死亡的现现象。

象ØØ细细胞衰老是机体的衰老和老年病胞衰老是机体的衰老和老年病胞衰老是机体的衰老和老年病胞衰老是机体的衰老和老年病        发发病的基病的基病的基病的基础础ØØ细细胞衰老胞衰老胞衰老胞衰老有机体衰老有机体衰老有机体衰老有机体衰老老年病老年病老年病老年病        老老老老龄龄化化化化( (生物学生物学生物学生物学问题问题社会学社会学社会学社会学问题问题) )ØØ衰老相关研究衰老相关研究衰老相关研究衰老相关研究老年医学老年医学老年医学老年医学(gerontology)(gerontology)：延：延：延：延缓缓衰老衰老衰老衰老   vs vs 老老老老年病年病年病年病2024/9/10中山大学药学院 王红胜4(一一)、细胞衰老与机体的衰、细胞衰老与机体的衰老既老既有区别又有联系有区别又有联系ØØ机体衰老：机体衰老：机体衰老：机体衰老：绝绝大多数生物在大多数生物在大多数生物在大多数生物在性成熟以后性成熟以后性成熟以后性成熟以后，机体形，机体形，机体形，机体形态结态结构和生构和生构和生构和生理功能理功能理功能理功能逐逐逐逐渐渐退化或老化退化或老化退化或老化退化或老化的的的的过过程，是一个受程，是一个受程，是一个受程，是一个受发发育程序、育程序、育程序、育程序、环环境因境因境因境因子等多种因素控制的、子等多种因素控制的、子等多种因素控制的、子等多种因素控制的、不可逆不可逆不可逆不可逆的生物学的生物学的生物学的生物学现现象。

象ØØ区区区区别别ØØ机体的衰老与动物的寿命密切相关机体的衰老与动物的寿命密切相关机体的衰老与动物的寿命密切相关机体的衰老与动物的寿命密切相关；个别细胞，甚至机体；个别细胞，甚至机体；个别细胞，甚至机体；个别细胞，甚至机体局部许多细胞的衰老死亡并不影响机体的寿命局部许多细胞的衰老死亡并不影响机体的寿命局部许多细胞的衰老死亡并不影响机体的寿命局部许多细胞的衰老死亡并不影响机体的寿命ØØ机体衰老并机体衰老并机体衰老并机体衰老并不代表所有细胞的衰老不代表所有细胞的衰老不代表所有细胞的衰老不代表所有细胞的衰老ØØ联联系系系系ØØ机体衰老与细胞衰老有着密切的联系，机体衰老以机体衰老与细胞衰老有着密切的联系，机体衰老以机体衰老与细胞衰老有着密切的联系，机体衰老以机体衰老与细胞衰老有着密切的联系，机体衰老以细胞总细胞总细胞总细胞总体的衰老为基础体的衰老为基础体的衰老为基础体的衰老为基础2024/9/10中山大学药学院 王红胜5(二二)、机体内各类细胞的寿命不同、机体内各类细胞的寿命不同ØØ人体的自然寿命人体的自然寿命人体的自然寿命人体的自然寿命约约120120岁岁，而，而，而，而组组成人体成人体成人体成人体组织组织的的的的细细胞寿命有胞寿命有胞寿命有胞寿命有显显著差异，著差异，著差异，著差异，根据根据根据根据细细胞的增殖能力，分化程度，生存胞的增殖能力，分化程度，生存胞的增殖能力，分化程度，生存胞的增殖能力，分化程度，生存时间时间，可将人体的，可将人体的，可将人体的，可将人体的组织细组织细胞分胞分胞分胞分为为3 3类类：：：：ØØ①①①①快速更新细胞：寿命较短快速更新细胞：寿命较短快速更新细胞：寿命较短快速更新细胞：寿命较短，如表皮细胞、红细胞，白细胞，如表皮细胞、红细胞，白细胞，如表皮细胞、红细胞，白细胞，如表皮细胞、红细胞，白细胞   ØØ②②②②缓慢更新的细胞：缓慢更新的细胞：缓慢更新的细胞：缓慢更新的细胞：其寿命比机体的寿命短，正常情况下没有其寿命比机体的寿命短，正常情况下没有其寿命比机体的寿命短，正常情况下没有其寿命比机体的寿命短，正常情况下没有明显的衰老现象，细胞分裂少见，但在某些细胞受到破坏丧失明显的衰老现象，细胞分裂少见，但在某些细胞受到破坏丧失明显的衰老现象，细胞分裂少见，但在某些细胞受到破坏丧失明显的衰老现象，细胞分裂少见，但在某些细胞受到破坏丧失时，其余细胞也能进行分裂，以补充失去的细胞，如肝、肾细时，其余细胞也能进行分裂，以补充失去的细胞，如肝、肾细时，其余细胞也能进行分裂，以补充失去的细胞，如肝、肾细时，其余细胞也能进行分裂，以补充失去的细胞，如肝、肾细胞，胃壁细胞。

胞，胃壁细胞胞，胃壁细胞胞，胃壁细胞ØØ③③③③恒久组织细胞：恒久组织细胞：恒久组织细胞：恒久组织细胞：细胞寿命细胞寿命细胞寿命细胞寿命接近于动物的整体寿命接近于动物的整体寿命接近于动物的整体寿命接近于动物的整体寿命，，，，属高度分属高度分属高度分属高度分化的细胞，个体一生中没有细胞更替，破坏或丧失后不能由这化的细胞，个体一生中没有细胞更替，破坏或丧失后不能由这化的细胞，个体一生中没有细胞更替，破坏或丧失后不能由这化的细胞，个体一生中没有细胞更替，破坏或丧失后不能由这类细胞分裂来补充如神经元，脂肪细胞，骨骼细胞和心肌细类细胞分裂来补充如神经元，脂肪细胞，骨骼细胞和心肌细类细胞分裂来补充如神经元，脂肪细胞，骨骼细胞和心肌细类细胞分裂来补充如神经元，脂肪细胞，骨骼细胞和心肌细胞胞胞胞2024/9/10中山大学药学院 王红胜6（三）细胞在体外培养条件下的寿命（三）细胞在体外培养条件下的寿命Ø离体离体离体离体细细胞同培养胞同培养胞同培养胞同培养细细胞一胞一胞一胞一样样，也有一定的寿命，其，也有一定的寿命，其，也有一定的寿命，其，也有一定的寿命，其长长短取决于培养短取决于培养短取决于培养短取决于培养细细胞的平均代数，所取培养胞的平均代数，所取培养胞的平均代数，所取培养胞的平均代数，所取培养组织组织的年的年的年的年龄龄、种属等、种属等、种属等、种属等ØØHayflickHayflick界限界限界限界限(Hayflick life span)(Hayflick life span)：体外培养细胞所具有增：体外培养细胞所具有增：体外培养细胞所具有增：体外培养细胞所具有增殖分裂的极限殖分裂的极限殖分裂的极限殖分裂的极限      Ø癌癌癌癌细细胞的胞的胞的胞的永生化永生化永生化永生化(immortalization)(immortalization)：无限：无限：无限：无限传传代，不受代，不受代，不受代，不受HayflickHayflick界限支配，成界限支配，成界限支配，成界限支配，成为为模式模式模式模式细细胞株胞株胞株胞株(cell line)(cell line)ØØ细胞特征：非整倍性或亚二倍体，稳定生长，失去接触抑细胞特征：非整倍性或亚二倍体，稳定生长，失去接触抑细胞特征：非整倍性或亚二倍体，稳定生长，失去接触抑细胞特征：非整倍性或亚二倍体，稳定生长，失去接触抑制制制制2024/9/10中山大学药学院 王红胜72024/9/10中山大学药学院 王红胜8物种的寿命与体外培养物种的寿命与体外培养时细时细胞传代次数的关系胞传代次数的关系2024/9/10中山大学药学院 王红胜9二、细胞衰老的表现二、细胞衰老的表现( (一一一一) )、细胞衰老的形态学改变、细胞衰老的形态学改变、细胞衰老的形态学改变、细胞衰老的形态学改变 细胞成分细胞成分细胞成分细胞成分细胞衰老的改变细胞衰老的改变细胞衰老的改变细胞衰老的改变核核核核核增大、有分叶、染色体凝集、破碎、核膜内陷、核内形核增大、有分叶、染色体凝集、破碎、核膜内陷、核内形核增大、有分叶、染色体凝集、破碎、核膜内陷、核内形核增大、有分叶、染色体凝集、破碎、核膜内陷、核内形成包含物成包含物成包含物成包含物细胞质细胞质细胞质细胞质糖原减少、脂肪积聚、色素沉积糖原减少、脂肪积聚、色素沉积糖原减少、脂肪积聚、色素沉积糖原减少、脂肪积聚、色素沉积线粒体线粒体线粒体线粒体体积增大、数目减少体积增大、数目减少体积增大、数目减少体积增大、数目减少Golgi BodyGolgi Body破碎破碎破碎破碎ERER数目减少数目减少数目减少数目减少溶酶体溶酶体溶酶体溶酶体数量增加、体积增大，膜破坏数量增加、体积增大，膜破坏数量增加、体积增大，膜破坏数量增加、体积增大，膜破坏细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜细胞连接减少细胞连接减少细胞连接减少细胞连接减少2024/9/10中山大学药学院 王红胜10（二）细胞衰老的分子水平改变（二）细胞衰老的分子水平改变ØDNADNA：：：：复制与复制与复制与复制与转录转录受到抑制；个受到抑制；个受到抑制；个受到抑制；个别别基因会异常激活；基因会异常激活；基因会异常激活；基因会异常激活；端粒端粒端粒端粒DNADNA丢丢失；失；失；失；mtDNAmtDNA特异性缺失；特异性缺失；特异性缺失；特异性缺失；DNADNA氧化、氧化、氧化、氧化、断裂、缺失和交断裂、缺失和交断裂、缺失和交断裂、缺失和交联联；甲基化程度降低。

甲基化程度降低甲基化程度降低甲基化程度降低ØRNARNA：：：：mRNAmRNA和和和和tRNAtRNA含量降低含量降低含量降低含量降低Ø蛋白蛋白蛋白蛋白质质：：：：含量下降含量下降含量下降含量下降；；；；发发生修生修生修生修饰饰反反反反应应；；；；稳稳定性、抗原定性、抗原定性、抗原定性、抗原性、可降解性下降；性、可降解性下降；性、可降解性下降；性、可降解性下降；肽键肽键断裂、交断裂、交断裂、交断裂、交联变联变性Ø酶酶：：：：活性中心被氧化，活性中心被氧化，活性中心被氧化，活性中心被氧化，酶酶失活失活失活失活Ø脂脂脂脂类类：：：：不不不不饱饱和脂肪酸被氧化，膜的流和脂肪酸被氧化，膜的流和脂肪酸被氧化，膜的流和脂肪酸被氧化，膜的流动动性降低2024/9/10中山大学药学院 王红胜11三、衰老的学说与机制三、衰老的学说与机制（一）（一）（一）（一）遗传遗传学决定学学决定学学决定学学决定学说说ØØ衰老是衰老是衰老是衰老是遗传遗传上的上的上的上的程序化程序化程序化程序化过过程程程程，其推，其推，其推，其推动动力和决定因素是力和决定因素是力和决定因素是力和决定因素是遗传遗传的基因的基因的基因的基因组组；控；控；控；控制生制生制生制生长发长发育和衰老的基因都在特定育和衰老的基因都在特定育和衰老的基因都在特定育和衰老的基因都在特定时时期期期期有序地开启和关有序地开启和关有序地开启和关有序地开启和关闭闭   。

ØØ衰老基因和衰老基因和衰老基因和衰老基因和长长寿基因寿基因寿基因寿基因(longevity (longevity genes)genes)：物种的寿命主要取决于：物种的寿命主要取决于：物种的寿命主要取决于：物种的寿命主要取决于遗传遗传物物物物质质，，，，DNADNA链链上存在一些上存在一些上存在一些上存在一些“ “长长寿基因寿基因寿基因寿基因” ”或或或或“ “衰老基因衰老基因衰老基因衰老基因” ”来决定个体的寿限来决定个体的寿限来决定个体的寿限来决定个体的寿限ØØ衰老基因：衰老基因：衰老基因：衰老基因：Eε4Eε4，，，，   β-APβ-AP，，，，p21p21，，，，          wP53wP53，，，，p16p16，，，，RBRB等基因等基因等基因等基因ØØ长寿基因：长寿基因：长寿基因：长寿基因：EF-1αEF-1α，，，，WRNWRN，，，，            bcl-2bcl-22024/9/10中山大学药学院 王红胜12一个一个37岁的成人早衰症患者岁的成人早衰症患者ØØ成人早衰症成人早衰症成人早衰症成人早衰症(Werner's syndrome)(Werner's syndrome)病人平均病人平均病人平均病人平均3939岁时岁时出出出出现现衰老，衰老，衰老，衰老，4747岁岁左右生命左右生命左右生命左右生命结结束束束束   2024/9/10中山大学药学院 王红胜13正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）ØØ患婴幼儿早衰症患婴幼儿早衰症患婴幼儿早衰症患婴幼儿早衰症(Hutchinson-Gilford (Hutchinson-Gilford syndrome)syndrome)的小孩在的小孩在的小孩在的小孩在1 1岁时出现明显的衰老，岁时出现明显的衰老，岁时出现明显的衰老，岁时出现明显的衰老，12-1812-18岁即过早夭折岁即过早夭折岁即过早夭折岁即过早夭折   2024/9/10中山大学药学院 王红胜14(二二)、自由基学说、自由基学说Ø在代在代在代在代谢过谢过程中程中程中程中产产生的生的生的生的活性氧基活性氧基活性氧基活性氧基团团或分子或分子或分子或分子(OH(OH，，，，HH2 2OO2 2，超，超，超，超氧自由基氧自由基氧自由基氧自由基) )引引引引发发的氧化性的氧化性的氧化性的氧化性损伤损伤的的的的积积累，最累，最累，最累，最终导终导致衰老致衰老致衰老致衰老   Ø在正常条件下，人体内自由基的在正常条件下，人体内自由基的在正常条件下，人体内自由基的在正常条件下，人体内自由基的产产生有两个方面：生有两个方面：生有两个方面：生有两个方面：   ØØ外源性自由基：外源性自由基：外源性自由基：外源性自由基：由环境的高温、辐射、光解、化学物质等引由环境的高温、辐射、光解、化学物质等引由环境的高温、辐射、光解、化学物质等引由环境的高温、辐射、光解、化学物质等引起起起起ØØ内源性自由基：内源性自由基：内源性自由基：内源性自由基：由体内各种代谢反应产生，是人体自由基的由体内各种代谢反应产生，是人体自由基的由体内各种代谢反应产生，是人体自由基的由体内各种代谢反应产生，是人体自由基的主要来源。

主要来源主要来源主要来源Ø产产生的途径：生的途径：生的途径：生的途径：ØØ由线粒体呼吸链电子泄露产生由线粒体呼吸链电子泄露产生由线粒体呼吸链电子泄露产生由线粒体呼吸链电子泄露产生ØØ由多功能氧化酶等催化底物羟化产生由多功能氧化酶等催化底物羟化产生由多功能氧化酶等催化底物羟化产生由多功能氧化酶等催化底物羟化产生ØØ非酶促反应产生非酶促反应产生非酶促反应产生非酶促反应产生   2024/9/10中山大学药学院 王红胜15自由基导致细胞损伤自由基导致细胞损伤：：Ø质质膜中膜中膜中膜中不不不不饱饱和脂肪酸和脂肪酸和脂肪酸和脂肪酸的氧化，的氧化，的氧化，的氧化，导导致膜运致膜运致膜运致膜运输输功能紊乱功能紊乱功能紊乱功能紊乱以至以至以至以至丧丧失Ø蛋白蛋白蛋白蛋白质质的的的的巯巯基化，造成蛋白基化，造成蛋白基化，造成蛋白基化，造成蛋白质发质发生交生交生交生交联联、、、、变变性，使性，使性，使性，使酶酶失活失活失活失活ØDNADNA链链的断裂、交的断裂、交的断裂、交的断裂、交联联、碱基、碱基、碱基、碱基羟羟基化、碱基切除等基化、碱基切除等基化、碱基切除等基化、碱基切除等对对DNADNA造成造成造成造成损伤损伤。

   Ø有人有人有人有人认为认为在衰老的原因中，在衰老的原因中，在衰老的原因中，在衰老的原因中，99%99%是自由基造成的是自由基造成的是自由基造成的是自由基造成的2024/9/10中山大学药学院 王红胜16(三三)、端粒钟学说、端粒钟学说 Ø端粒随端粒随端粒随端粒随细细胞的分裂不断胞的分裂不断胞的分裂不断胞的分裂不断缩缩短，当其短，当其短，当其短，当其长长度度度度缩缩短到一定的短到一定的短到一定的短到一定的阀值时阀值时，，，，细细胞就胞就胞就胞就进进入衰老入衰老入衰老入衰老过过程程程程Ø端粒端粒端粒端粒(telomere)(telomere)：：：：染色体末端由染色体末端由染色体末端由染色体末端由简单简单串串串串联联重复重复重复重复顺顺序序序序组组成成成成的特殊的特殊的特殊的特殊结结构；构；构；构；细细胞分裂胞分裂胞分裂胞分裂过过程中，端粒不能完全复制而程中，端粒不能完全复制而程中，端粒不能完全复制而程中，端粒不能完全复制而逐逐逐逐渐变渐变短Ø端粒端粒端粒端粒酶酶(telomerase)(telomerase)：：：：合成端粒合成端粒合成端粒合成端粒DNADNA，在精原，在精原，在精原，在精原细细胞、胞、胞、胞、干干干干细细胞和胞和胞和胞和肿肿瘤瘤瘤瘤细细胞胞胞胞( (如如如如HelaHela细细胞胞胞胞) )中有中有中有中有较较高的端粒高的端粒高的端粒高的端粒酶酶活活活活性，而正常体性，而正常体性，而正常体性，而正常体细细胞中端粒胞中端粒胞中端粒胞中端粒酶酶的活性很低，呈抑制状的活性很低，呈抑制状的活性很低，呈抑制状的活性很低，呈抑制状态态2024/9/10中山大学药学院 王红胜17(四四)、代谢废物累积、代谢废物累积Ø由于由于由于由于细细胞功能下降胞功能下降胞功能下降胞功能下降，，，，细细胞既不能将代胞既不能将代胞既不能将代胞既不能将代谢废谢废物及物及物及物及时时排出胞排出胞排出胞排出胞外，又不能将其降解消化，外，又不能将其降解消化，外，又不能将其降解消化，外，又不能将其降解消化，导导致代致代致代致代谢废谢废物物物物积积累累累累，阻碍，阻碍，阻碍，阻碍细细胞正常的生理功能，胞正常的生理功能，胞正常的生理功能，胞正常的生理功能，最最最最终终引起衰老引起衰老引起衰老引起衰老。

ØØ哺乳动物脂褐质的沉积：脂褐质是一些长寿命的蛋白质和哺乳动物脂褐质的沉积：脂褐质是一些长寿命的蛋白质和哺乳动物脂褐质的沉积：脂褐质是一些长寿命的蛋白质和哺乳动物脂褐质的沉积：脂褐质是一些长寿命的蛋白质和DNADNA、脂类共价缩合形成的巨交联物脂类共价缩合形成的巨交联物脂类共价缩合形成的巨交联物脂类共价缩合形成的巨交联物ØØ次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密，不次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密，不次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密，不次级溶酶体是形成脂褐质的场所，由于脂褐质结构致密，不能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，能被彻底水解，又不能排出细胞，结果在细胞内沉积增多，阻碍细胞的物质交流和信号传递最后导致细胞衰老阻碍细胞的物质交流和信号传递最后导致细胞衰老阻碍细胞的物质交流和信号传递最后导致细胞衰老阻碍细胞的物质交流和信号传递最后导致细胞衰老ØØ脂褐素：作为细胞衰老的形态学指标脂褐素：作为细胞衰老的形态学指标脂褐素：作为细胞衰老的形态学指标脂褐素：作为细胞衰老的形态学指标ØØ老年性痴呆老年性痴呆老年性痴呆老年性痴呆(AD)(AD)就是由就是由就是由就是由β-β-淀粉样蛋白沉积引起的，因此淀粉样蛋白沉积引起的，因此淀粉样蛋白沉积引起的，因此淀粉样蛋白沉积引起的，因此AβAβ可可可可做为做为做为做为ADAD的鉴定指标的鉴定指标的鉴定指标的鉴定指标2024/9/10中山大学药学院 王红胜18(五五)、基因转录或翻译差错学说、基因转录或翻译差错学说Ø随着年随着年随着年随着年龄龄的增的增的增的增长长，，，，细细胞内胞内胞内胞内DNADNA复制效率下降，常会复制效率下降，常会复制效率下降，常会复制效率下降，常会发发生生生生核酸、蛋白核酸、蛋白核酸、蛋白核酸、蛋白质质和和和和酶酶等等等等大分子的合成差大分子的合成差大分子的合成差大分子的合成差错错，差，差，差，差错错的的的的积积累最累最累最累最终终引起引起引起引起细细胞功能降低，并逐胞功能降低，并逐胞功能降低，并逐胞功能降低，并逐渐导渐导致致致致细细胞衰老死亡胞衰老死亡胞衰老死亡胞衰老死亡ØØ(1) (1) 核核核核DNADNA突变突变突变突变修复功能下降修复功能下降修复功能下降修复功能下降转录翻译差错转录翻译差错转录翻译差错转录翻译差错累累累累积积积积衰老衰老衰老衰老ØØ(2) (2) mtDNAmtDNA最容易发生突变：高自由基浓度最容易发生突变：高自由基浓度最容易发生突变：高自由基浓度最容易发生突变：高自由基浓度mtDNAmtDNA突变突变突变突变(DNA(DNA裸露，裸露，裸露，裸露，缺乏校正和修复缺乏校正和修复缺乏校正和修复缺乏校正和修复) )呼吸链功能受损呼吸链功能受损呼吸链功能受损呼吸链功能受损自由基堆积自由基堆积自由基堆积自由基堆积( (反复循环反复循环反复循环反复循环) )衰老衰老衰老衰老ØØmtDNAmtDNA缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系。

缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系缺失与衰老及伴随的老年衰退性疾病有密切关系ØØ人类的脑、心、骨骼肌的氧负荷人类的脑、心、骨骼肌的氧负荷人类的脑、心、骨骼肌的氧负荷人类的脑、心、骨骼肌的氧负荷(oxidative stress)(oxidative stress)最大，因而最大，因而最大，因而最大，因而是最容易衰老的组织是最容易衰老的组织是最容易衰老的组织是最容易衰老的组织2024/9/10中山大学药学院 王红胜19第二节第二节  细胞死亡细胞死亡(Cell Death)Ø细细胞死亡的原因胞死亡的原因胞死亡的原因胞死亡的原因Ø细细胞死亡的特征与形式胞死亡的特征与形式胞死亡的特征与形式胞死亡的特征与形式Ø细细胞自噬及意胞自噬及意胞自噬及意胞自噬及意义义2024/9/10中山大学药学院 王红胜20Ø细细胞死亡是指胞死亡是指胞死亡是指胞死亡是指细细胞生命胞生命胞生命胞生命现现象的象的象的象的终结终结，有两种形式：，有两种形式：，有两种形式：，有两种形式：ØØ细胞坏死细胞坏死细胞坏死细胞坏死(necrosis)(necrosis)：：：：在外来致病因子作用下，细胞生命在外来致病因子作用下，细胞生命在外来致病因子作用下，细胞生命在外来致病因子作用下，细胞生命活动被强行终止所致的病理性、活动被强行终止所致的病理性、活动被强行终止所致的病理性、活动被强行终止所致的病理性、被动性被动性被动性被动性的死亡过程。

的死亡过程的死亡过程的死亡过程ØØ细胞凋亡细胞凋亡细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)：：：：在特定信号诱导下，细胞内的死亡在特定信号诱导下，细胞内的死亡在特定信号诱导下，细胞内的死亡在特定信号诱导下，细胞内的死亡级联反应级联反应级联反应级联反应被触发所致的生理或病理性、被触发所致的生理或病理性、被触发所致的生理或病理性、被触发所致的生理或病理性、主动性主动性主动性主动性的死亡过的死亡过的死亡过的死亡过程Ø近年来，有学者近年来，有学者近年来，有学者近年来，有学者认为认为细细胞自噬胞自噬胞自噬胞自噬也是也是也是也是细细胞死亡胞死亡胞死亡胞死亡的一种方式的一种方式的一种方式的一种方式2024/9/10中山大学药学院 王红胜21一、死亡的原因一、死亡的原因2024/9/10中山大学药学院 王红胜22二、死亡的特征与形式二、死亡的特征与形式Ø细细胞是否死亡，可用胞是否死亡，可用胞是否死亡，可用胞是否死亡，可用特征性的形特征性的形特征性的形特征性的形态态改改改改变为变为指指指指标标：：：：ØØ细胞坏死细胞坏死细胞坏死细胞坏死时，细胞膜破裂，细胞解体并引起周围组织发生时，细胞膜破裂，细胞解体并引起周围组织发生时，细胞膜破裂，细胞解体并引起周围组织发生时，细胞膜破裂，细胞解体并引起周围组织发生炎症反应炎症反应炎症反应炎症反应ØØ细胞凋亡细胞凋亡细胞凋亡细胞凋亡时，质膜保持完整，出现凋亡小体，不引起炎症时，质膜保持完整，出现凋亡小体，不引起炎症时，质膜保持完整，出现凋亡小体，不引起炎症时，质膜保持完整，出现凋亡小体，不引起炎症反应反应反应反应Ø细细胞是否死亡，胞是否死亡，胞是否死亡，胞是否死亡，还应还应根据根据根据根据细细胞是否胞是否胞是否胞是否还还具有具有具有具有生理功能生理功能生理功能生理功能和和和和繁殖能繁殖能繁殖能繁殖能力来判断。

力来判断力来判断力来判断2024/9/10中山大学药学院 王红胜23三、细胞自噬及其意义三、细胞自噬及其意义Ø细细胞自噬胞自噬胞自噬胞自噬(autophagy)(autophagy)：：：：是真核生物中普遍存在的是真核生物中普遍存在的是真核生物中普遍存在的是真核生物中普遍存在的过过程，程，程，程，通通通通过过降解降解降解降解细细胞内的胞内的胞内的胞内的长长寿命蛋白寿命蛋白寿命蛋白寿命蛋白质质和和和和细细胞器，胞器，胞器，胞器，产产生氨基酸生氨基酸生氨基酸生氨基酸以以以以维维持持持持细细胞在缺乏胞在缺乏胞在缺乏胞在缺乏营营养养养养时时的生存Ø显显著特征：著特征：著特征：著特征：形成双形成双形成双形成双层层膜的膜的膜的膜的自噬泡自噬泡自噬泡自噬泡(autophagosome)(autophagosome)2024/9/10中山大学药学院 王红胜24细胞自噬的意义细胞自噬的意义Ø长长期以来被期以来被期以来被期以来被认为认为是是是是细细胞的自救行胞的自救行胞的自救行胞的自救行为为Ø近年来近年来近年来近年来发现发现，在某些条件下，，在某些条件下，，在某些条件下，，在某些条件下，细细胞的自噬也能胞的自噬也能胞的自噬也能胞的自噬也能导导致致致致细细胞胞胞胞死亡死亡死亡死亡Ø受多种基因的受多种基因的受多种基因的受多种基因的调调控：控：控：控：ATG(autophagy-related)ATG(autophagy-related)基因，蛋基因，蛋基因，蛋基因，蛋白激白激白激白激酶酶基因，磷酸基因，磷酸基因，磷酸基因，磷酸酶酶基因等。

基因等Ø自噬作用自噬作用自噬作用自噬作用对对生物的生生物的生生物的生生物的生长发长发育、育、育、育、细细胞分化及胞分化及胞分化及胞分化及环环境境境境应应激激激激应应答答答答方面极方面极方面极方面极为为关关关关键键：：：：ØØ防止某些疾病防止某些疾病防止某些疾病防止某些疾病ØØ抵御病原微生物侵染抵御病原微生物侵染抵御病原微生物侵染抵御病原微生物侵染ØØ延缓衰老，延长寿命延缓衰老，延长寿命延缓衰老，延长寿命延缓衰老，延长寿命ØØ参与天然免疫应答和适应性免疫应答参与天然免疫应答和适应性免疫应答参与天然免疫应答和适应性免疫应答参与天然免疫应答和适应性免疫应答2024/9/10中山大学药学院 王红胜25第三节第三节 细胞凋亡细胞凋亡(apoptosis)Ø细细胞凋亡的特征胞凋亡的特征胞凋亡的特征胞凋亡的特征Ø细细胞凋亡的影响因素胞凋亡的影响因素胞凋亡的影响因素胞凋亡的影响因素Ø细细胞凋亡的分子机制胞凋亡的分子机制胞凋亡的分子机制胞凋亡的分子机制Ø细细胞凋亡的胞凋亡的胞凋亡的胞凋亡的检测检测Ø细细胞凋亡与疾病胞凋亡与疾病胞凋亡与疾病胞凋亡与疾病2024/9/10中山大学药学院 王红胜26Ø细细胞凋亡胞凋亡胞凋亡胞凋亡(apoptosis)(apoptosis)：：：：或称或称或称或称程序性程序性程序性程序性细细胞死亡胞死亡胞死亡胞死亡(programmed cell death, PCD)(programmed cell death, PCD)，在一定，在一定，在一定，在一定时间时间内，内，内，内，细细胞胞胞胞发发生主生主生主生主动动的，由基因控制的自我消亡方式，具有的，由基因控制的自我消亡方式，具有的，由基因控制的自我消亡方式，具有的，由基因控制的自我消亡方式，具有严严格的基因格的基因格的基因格的基因时时空性和空性和空性和空性和选择选择性。

性Ø是多是多是多是多细细胞生物在胞生物在胞生物在胞生物在发发育育育育过过程中，一种由基因控制的主程中，一种由基因控制的主程中，一种由基因控制的主程中，一种由基因控制的主动动的的的的细细胞生理性自胞生理性自胞生理性自胞生理性自杀杀行行行行为为Ø细细胞凋亡普遍存在于人胞凋亡普遍存在于人胞凋亡普遍存在于人胞凋亡普遍存在于人类类和各种和各种和各种和各种动动植物中，是多植物中，是多植物中，是多植物中，是多细细胞生物体个体正常胞生物体个体正常胞生物体个体正常胞生物体个体正常发发育，育，育，育，维维持成体持成体持成体持成体组织结组织结构不可缺构不可缺构不可缺构不可缺少的部分，少的部分，少的部分，少的部分，贯贯穿于生物全部的生命活穿于生物全部的生命活穿于生物全部的生命活穿于生物全部的生命活动动中2024/9/10中山大学药学院 王红胜272024/9/10中山大学药学院 王红胜28一、细胞凋亡的概念与特征一、细胞凋亡的概念与特征( (一一一一) )、、、、细细胞凋亡的形胞凋亡的形胞凋亡的形胞凋亡的形态态学特征学特征学特征学特征Ø主要以主要以主要以主要以细细胞胞胞胞皱缩皱缩，，，，染色体凝集染色体凝集染色体凝集染色体凝集，，，，凋亡小体形成凋亡小体形成凋亡小体形成凋亡小体形成，，，，细细胞骨架解体胞骨架解体胞骨架解体胞骨架解体等，其中等，其中等，其中等，其中细细胞核的胞核的胞核的胞核的变变化最化最化最化最为显为显著著著著1. 1. 细细胞核的胞核的胞核的胞核的变变化化化化Ø核核核核DNADNA断裂断裂断裂断裂浓缩浓缩成染色成染色成染色成染色质块质块，呈多种形，呈多种形，呈多种形，呈多种形态态核膜断裂，核膜断裂，核膜断裂，核膜断裂，形成核碎片形成核碎片形成核碎片形成核碎片2. 2. 细细胞胞胞胞质质的的的的变变化化化化Ø胞胞胞胞质浓缩质浓缩Ø线线粒体增大，粒体增大，粒体增大，粒体增大，嵴嵴增多，出增多，出增多，出增多，出现现空泡化空泡化空泡化空泡化Ø内内内内质质网腔膨大网腔膨大网腔膨大网腔膨大Ø细细胞骨架胞骨架胞骨架胞骨架结结构构构构变变得致密而紊乱得致密而紊乱得致密而紊乱得致密而紊乱2024/9/10中山大学药学院 王红胜293. 3. 细细胞膜的胞膜的胞膜的胞膜的变变化化化化Ø原有的特化原有的特化原有的特化原有的特化结结构消失构消失构消失构消失Ø细细胞膜起泡，但仍保持胞膜起泡，但仍保持胞膜起泡，但仍保持胞膜起泡，但仍保持完整完整完整完整Ø细细胞膜内胞膜内胞膜内胞膜内侧侧的磷脂的磷脂的磷脂的磷脂酰丝酰丝氨酸翻氨酸翻氨酸翻氨酸翻转转到到到到细细胞膜的表胞膜的表胞膜的表胞膜的表面面面面2024/9/10中山大学药学院 王红胜304. 凋亡小体的形成有三种方式凋亡小体的形成有三种方式ØØ①①①①发发芽脱落机制：芽脱落机制：芽脱落机制：芽脱落机制：细细胞通胞通胞通胞通过发过发芽、起泡的方式形成球形突起，并在根部芽、起泡的方式形成球形突起，并在根部芽、起泡的方式形成球形突起，并在根部芽、起泡的方式形成球形突起，并在根部绞绞窄脱落，形成大小不等，内含胞窄脱落，形成大小不等，内含胞窄脱落，形成大小不等，内含胞窄脱落，形成大小不等，内含胞质细质细胞器及核碎片的膜包小体，即凋胞器及核碎片的膜包小体，即凋胞器及核碎片的膜包小体，即凋胞器及核碎片的膜包小体，即凋亡小体。

亡小体ØØ②②②②分隔机制：分隔机制：分隔机制：分隔机制：细细胞内由内胞内由内胞内由内胞内由内质质网分割成大小不等的分隔区，靠近网分割成大小不等的分隔区，靠近网分割成大小不等的分隔区，靠近网分割成大小不等的分隔区，靠近细细胞膜短胞膜短胞膜短胞膜短的分隔膜与的分隔膜与的分隔膜与的分隔膜与细细胞膜融合并脱落形成凋亡小体胞膜融合并脱落形成凋亡小体胞膜融合并脱落形成凋亡小体胞膜融合并脱落形成凋亡小体ØØ③③③③自噬体形成机制：自噬体形成机制：自噬体形成机制：自噬体形成机制：内内内内质质网包裹网包裹网包裹网包裹细细胞器形成自噬体，胞器形成自噬体，胞器形成自噬体，胞器形成自噬体，            排出排出排出排出细细胞外形成凋亡小体胞外形成凋亡小体胞外形成凋亡小体胞外形成凋亡小体2024/9/10中山大学药学院 王红胜31（二）凋亡细胞的生化改变（二）凋亡细胞的生化改变1. DNA1. DNA片段化片段化片段化片段化   Ø细细胞外的胞外的胞外的胞外的时时，内源性的核酸内切，内源性的核酸内切，内源性的核酸内切，内源性的核酸内切酶酶活化，特异地在活化，特异地在活化，特异地在活化，特异地在相相相相邻邻的核小体的核小体的核小体的核小体连连接区域切断接区域切断接区域切断接区域切断DNADNA链链，，，，形成形成形成形成长长度度度度为为180~200bp180~200bp整数倍的寡聚核苷酸片段整数倍的寡聚核苷酸片段整数倍的寡聚核苷酸片段整数倍的寡聚核苷酸片段，在，在，在，在进进行行行行琼琼脂脂脂脂糖凝胶糖凝胶糖凝胶糖凝胶电电泳泳泳泳时时，凋亡，凋亡，凋亡，凋亡细细胞表胞表胞表胞表现现出出出出特征性的梯状条特征性的梯状条特征性的梯状条特征性的梯状条带带(DNA ladders) (DNA ladders) 细胞凋亡与坏死的细胞凋亡与坏死的DNADNA电泳电泳 2024/9/10中山大学药学院 王红胜322. 2. 细细胞凋亡中的蛋白胞凋亡中的蛋白胞凋亡中的蛋白胞凋亡中的蛋白酶酶Ø细细胞凋亡是通胞凋亡是通胞凋亡是通胞凋亡是通过过多种蛋白多种蛋白多种蛋白多种蛋白酶酶控制的，控制的，控制的，控制的，蛋白蛋白蛋白蛋白酶级联酶级联切割切割切割切割是凋亡最关是凋亡最关是凋亡最关是凋亡最关键键的的的的过过程程程程3. 3. 胞胞胞胞浆浆CaCa2+2+、、、、pHpH的的的的变变化化化化Ø①①①①   CaCa2+2+通通通通过过两条途径两条途径两条途径两条途径诱导细诱导细胞凋亡胞凋亡胞凋亡胞凋亡ØØ胞内胞内胞内胞内CaCa2+2+库释放，胞外库释放，胞外库释放，胞外库释放，胞外CaCa2+2+内流，启动凋亡内流，启动凋亡内流，启动凋亡内流，启动凋亡ØØCaCa2+2+的释放打破细胞内结构的稳定性，触发凋亡的释放打破细胞内结构的稳定性，触发凋亡的释放打破细胞内结构的稳定性，触发凋亡的释放打破细胞内结构的稳定性，触发凋亡Ø②②②②胞胞胞胞浆浆碱化或酸化均能引起碱化或酸化均能引起碱化或酸化均能引起碱化或酸化均能引起细细胞凋亡胞凋亡胞凋亡胞凋亡2024/9/10中山大学药学院 王红胜334. 4. 线线粒体在粒体在粒体在粒体在细细胞凋亡中的作用胞凋亡中的作用胞凋亡中的作用胞凋亡中的作用Ø凋亡凋亡凋亡凋亡时时，，，，线线粒体表粒体表粒体表粒体表现现出一系列出一系列出一系列出一系列显显著著著著变变化：化：化：化：ØØ呼吸链受损呼吸链受损呼吸链受损呼吸链受损，能量代谢受到破坏，导致细胞死亡，能量代谢受到破坏，导致细胞死亡，能量代谢受到破坏，导致细胞死亡，能量代谢受到破坏，导致细胞死亡ØØ释放释放释放释放细胞色素细胞色素细胞色素细胞色素c c，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶，激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶ØØ产生产生产生产生活性氧类物质活性氧类物质活性氧类物质活性氧类物质(reactive oxygen species, ROS)(reactive oxygen species, ROS)ØØ线粒体渗透转变孔通透性增高，触发线粒体渗透转变孔通透性增高，触发线粒体渗透转变孔通透性增高，触发线粒体渗透转变孔通透性增高，触发级联反应级联反应级联反应级联反应2024/9/10中山大学药学院 王红胜342024/9/10中山大学药学院 王红胜35Ø细细胞凋亡的性胞凋亡的性胞凋亡的性胞凋亡的性质质与与与与细细胞坏死完全不同，两者属于截胞坏死完全不同，两者属于截胞坏死完全不同，两者属于截胞坏死完全不同，两者属于截然不同的然不同的然不同的然不同的细细胞学胞学胞学胞学现现象象象象2024/9/10中山大学药学院 王红胜36Two Different Types of Cell Death2024/9/10中山大学药学院 王红胜37细胞凋亡和细胞死亡的区别细胞凋亡和细胞死亡的区别比较比较细胞凋亡细胞凋亡细胞死亡细胞死亡能量需求能量需求能量需求能量需求细胞形态细胞形态细胞形态细胞形态细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜细胞器细胞器细胞器细胞器细胞核细胞核细胞核细胞核凋亡小体凋亡小体凋亡小体凋亡小体DNADNA分子机制分子机制分子机制分子机制代谢反应代谢反应代谢反应代谢反应周围组织炎性反应周围组织炎性反应周围组织炎性反应周围组织炎性反应对机体的影响对机体的影响对机体的影响对机体的影响依赖依赖依赖依赖ATPATP皱缩皱缩皱缩皱缩始终完整始终完整始终完整始终完整形态改变少，完整形态改变少，完整形态改变少，完整形态改变少，完整染色质凝集、断裂染色质凝集、断裂染色质凝集、断裂染色质凝集、断裂有有有有有规律断裂（梯状有规律断裂（梯状有规律断裂（梯状有规律断裂（梯状DNADNA））））多基因参与、有序调控多基因参与、有序调控多基因参与、有序调控多基因参与、有序调控蛋白酶逐次参与蛋白酶逐次参与蛋白酶逐次参与蛋白酶逐次参与无无无无个体生长发育、代谢的需要个体生长发育、代谢的需要个体生长发育、代谢的需要个体生长发育、代谢的需要不依赖不依赖不依赖不依赖ATPATP肿胀肿胀肿胀肿胀破裂破裂破裂破裂肿胀破裂肿胀破裂肿胀破裂肿胀破裂固缩、核膜破裂固缩、核膜破裂固缩、核膜破裂固缩、核膜破裂无无无无随机降解随机降解随机降解随机降解无基因调控无基因调控无基因调控无基因调控无秩序反应无秩序反应无秩序反应无秩序反应有有有有有损伤、破坏作用有损伤、破坏作用有损伤、破坏作用有损伤、破坏作用2024/9/10中山大学药学院 王红胜382024/9/10中山大学药学院 王红胜39编程死亡与细胞坏死有三个根本的区别编程死亡与细胞坏死有三个根本的区别Ø1. 1. 引起死亡的原因不同引起死亡的原因不同引起死亡的原因不同引起死亡的原因不同：如物理性或化学性的：如物理性或化学性的：如物理性或化学性的：如物理性或化学性的损损害因子害因子害因子害因子及缺氧与及缺氧与及缺氧与及缺氧与营营养不良等均养不良等均养不良等均养不良等均导导致致致致细细胞坏死，而胞坏死，而胞坏死，而胞坏死，而编编程性程性程性程性细细胞死胞死胞死胞死亡亡亡亡则则是由基因控制的；是由基因控制的；是由基因控制的；是由基因控制的；Ø2. 2. 死亡的死亡的死亡的死亡的过过程不同程不同程不同程不同：坏死：坏死：坏死：坏死细细胞的胞膜通透性增高，致使胞的胞膜通透性增高，致使胞的胞膜通透性增高，致使胞的胞膜通透性增高，致使细细胞胞胞胞肿胀肿胀，，，，细细胞器胞器胞器胞器变变形或形或形或形或肿肿大，早期核无明大，早期核无明大，早期核无明大，早期核无明显显形形形形态态学学学学变变化，最后化，最后化，最后化，最后细细胞破裂。

而胞破裂而胞破裂而胞破裂而编编程死亡的程死亡的程死亡的程死亡的细细胞不会膨胞不会膨胞不会膨胞不会膨胀胀、破裂，、破裂，、破裂，、破裂，而是收而是收而是收而是收缩缩并被割裂成膜性小泡后被吞噬；并被割裂成膜性小泡后被吞噬；并被割裂成膜性小泡后被吞噬；并被割裂成膜性小泡后被吞噬；Ø3. 3. 后果不同：后果不同：后果不同：后果不同：坏死的坏死的坏死的坏死的细细胞裂解要胞裂解要胞裂解要胞裂解要释释放出内含物，并常引放出内含物，并常引放出内含物，并常引放出内含物，并常引起炎症反起炎症反起炎症反起炎症反应应；在愈合；在愈合；在愈合；在愈合过过程中常伴随程中常伴随程中常伴随程中常伴随组织组织器官的器官的器官的器官的纤维纤维化，化，化，化，形成瘢痕而形成瘢痕而形成瘢痕而形成瘢痕而编编程死亡的程死亡的程死亡的程死亡的细细胞没有被完全裂解，所以不胞没有被完全裂解，所以不胞没有被完全裂解，所以不胞没有被完全裂解，所以不会引起炎症会引起炎症会引起炎症会引起炎症2024/9/10中山大学药学院 王红胜40(三三)、失巢凋亡、失巢凋亡Ø失巢凋亡失巢凋亡失巢凋亡失巢凋亡(anoikis)(anoikis)：：：：是又一种形式的是又一种形式的是又一种形式的是又一种形式的细细胞程序性死亡，胞程序性死亡，胞程序性死亡，胞程序性死亡，是在脱离原来生存是在脱离原来生存是在脱离原来生存是在脱离原来生存环环境的特殊情况下境的特殊情况下境的特殊情况下境的特殊情况下发发生的生的生的生的细细胞凋亡，胞凋亡，胞凋亡，胞凋亡，是因是因是因是因细细胞与胞与胞与胞与细细胞外基胞外基胞外基胞外基质质和其他和其他和其他和其他细细胞脱离接触而胞脱离接触而胞脱离接触而胞脱离接触而诱发诱发的的的的Ø在在在在细细胞分化生胞分化生胞分化生胞分化生长长周期短、周期短、周期短、周期短、组织组织更新快的更新快的更新快的更新快的细细胞中表胞中表胞中表胞中表现现更更更更为为明明明明显显，例如小，例如小，例如小，例如小肠肠上皮上皮上皮上皮细细胞、骨骼肌胞、骨骼肌胞、骨骼肌胞、骨骼肌细细胞。

胚胎成胞胚胎成胞胚胎成胞胚胎成纤维细纤维细胞等Ø失巢凋亡的意失巢凋亡的意失巢凋亡的意失巢凋亡的意义义：：：：防止脱落的防止脱落的防止脱落的防止脱落的细细胞种植并生胞种植并生胞种植并生胞种植并生长长于其他不于其他不于其他不于其他不适宜的地方适宜的地方适宜的地方适宜的地方Ø肿肿瘤瘤瘤瘤细细胞胞胞胞，尤其是，尤其是，尤其是，尤其是转转移的移的移的移的恶恶性性性性肿肿瘤瘤瘤瘤细细胞，具有胞，具有胞，具有胞，具有极极极极强强的抗的抗的抗的抗失巢凋亡失巢凋亡失巢凋亡失巢凋亡特性，从瘤体上脱落特性，从瘤体上脱落特性，从瘤体上脱落特性，从瘤体上脱落进进入循入循入循入循环环系系系系统统后，并不后，并不后，并不后，并不发发生凋亡，从而完成生凋亡，从而完成生凋亡，从而完成生凋亡，从而完成转转移移移移过过程程程程2024/9/10中山大学药学院 王红胜41二、细胞凋亡的影响因素二、细胞凋亡的影响因素ØØ受两种因素受两种因素受两种因素受两种因素调节调节：：：：诱发诱发因素和抑制因素因素和抑制因素因素和抑制因素因素和抑制因素ØØ细细胞凋亡的胞凋亡的胞凋亡的胞凋亡的诱发诱发因素因素因素因素ØØ生理性诱导因子生理性诱导因子生理性诱导因子生理性诱导因子：肿瘤坏死因子、转化生长因子：肿瘤坏死因子、转化生长因子：肿瘤坏死因子、转化生长因子：肿瘤坏死因子、转化生长因子ββββ、神经递质、、神经递质、、神经递质、、神经递质、CaCaCaCa2+2+2+2+、糖皮质激素等、糖皮质激素等、糖皮质激素等、糖皮质激素等ØØ损伤相关因子损伤相关因子损伤相关因子损伤相关因子：热休克、病毒感染、细菌毒素、原癌基因、抑：热休克、病毒感染、细菌毒素、原癌基因、抑：热休克、病毒感染、细菌毒素、原癌基因、抑：热休克、病毒感染、细菌毒素、原癌基因、抑癌基因等癌基因等癌基因等癌基因等ØØ疾病治疗相关因子疾病治疗相关因子疾病治疗相关因子疾病治疗相关因子：化疗、放疗、生物治疗、中药治疗等：化疗、放疗、生物治疗、中药治疗等：化疗、放疗、生物治疗、中药治疗等：化疗、放疗、生物治疗、中药治疗等ØØ某些细胞毒性物质某些细胞毒性物质某些细胞毒性物质某些细胞毒性物质：如乙醇、氧化砷、：如乙醇、氧化砷、：如乙醇、氧化砷、：如乙醇、氧化砷、   ββββ淀粉样肽等淀粉样肽等淀粉样肽等淀粉样肽等ØØ细细胞凋亡的抑制因素胞凋亡的抑制因素胞凋亡的抑制因素胞凋亡的抑制因素ØØ生理性抑制因子生理性抑制因子生理性抑制因子生理性抑制因子：如：如：如：如bcl-2bcl-2bcl-2bcl-2原癌基因、突变型原癌基因、突变型原癌基因、突变型原癌基因、突变型p53p53p53p53、各种生长因、各种生长因、各种生长因、各种生长因子、细胞外基质等。

子、细胞外基质等子、细胞外基质等子、细胞外基质等ØØ病毒基因病毒基因病毒基因病毒基因：：：：ØØ其他其他其他其他：线虫：线虫：线虫：线虫ced-9ced-9ced-9ced-9基因、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、钙蛋白酶抑制基因、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、钙蛋白酶抑制基因、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、钙蛋白酶抑制基因、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、钙蛋白酶抑制因子等因子等因子等因子等2024/9/10中山大学药学院 王红胜42三、细胞凋亡的分子机制三、细胞凋亡的分子机制( (一一一一) )、、、、细细胞凋亡受多种基因控制胞凋亡受多种基因控制胞凋亡受多种基因控制胞凋亡受多种基因控制1. 1. 线线虫虫虫虫Caenorhabditis elegansCaenorhabditis elegans是研究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料是研究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料其生命周期短，细胞数量少，其生命周期短，细胞数量少，成熟的线虫成虫有成熟的线虫成虫有1090个体细胞，在发育过程中共有个体细胞，在发育过程中共有131个发生凋亡个发生凋亡神经系统由神经系统由302个细胞组成个细胞组成 这些细胞来自于这些细胞来自于407个前体个前体 细胞。

这些前体细胞中有细胞这些前体细胞中有 105个发生了程序性死亡个发生了程序性死亡2024/9/10中山大学药学院 王红胜43Ø已已已已发现发现有有有有1515个基因与个基因与个基因与个基因与线线虫虫虫虫细细胞凋亡有关胞凋亡有关胞凋亡有关胞凋亡有关————调调控控控控细细胞凋胞凋胞凋胞凋亡的亡的亡的亡的cedced基因家族，可大致分基因家族，可大致分基因家族，可大致分基因家族，可大致分为为4 4组组：：：：ØØ第一组基因第一组基因第一组基因第一组基因：包含：包含：包含：包含cde-3cde-3、、、、cde-4cde-4和和和和ced-9ced-9的基因，虫的凋亡的基因，虫的凋亡的基因，虫的凋亡的基因，虫的凋亡调控中有重要意义调控中有重要意义调控中有重要意义调控中有重要意义ØØ第二组基因第二组基因第二组基因第二组基因：包含：包含：包含：包含ced-1ced-1、、、、ced-2ced-2、、、、ced-5~8ced-5~8以及以及以及以及ced-10ced-10基因，与基因，与基因，与基因，与凋亡细胞被吞噬清除过程有关凋亡细胞被吞噬清除过程有关凋亡细胞被吞噬清除过程有关凋亡细胞被吞噬清除过程有关ØØ第三组基因第三组基因第三组基因第三组基因：包含核酸酶基因：包含核酸酶基因：包含核酸酶基因：包含核酸酶基因1(1(nmc-1nmc-1) )，并非凋亡所必需，并非凋亡所必需，并非凋亡所必需，并非凋亡所必需ØØ第四组基因第四组基因第四组基因第四组基因：包含：包含：包含：包含ces-1ces-1、、、、ces-2ces-2以及以及以及以及egl-1egl-1和和和和her-1her-1，是影响特异，是影响特异，是影响特异，是影响特异细胞类型凋亡的基因与某些神经元和生殖系统体细胞的凋亡细胞类型凋亡的基因与某些神经元和生殖系统体细胞的凋亡细胞类型凋亡的基因与某些神经元和生殖系统体细胞的凋亡细胞类型凋亡的基因与某些神经元和生殖系统体细胞的凋亡有关有关有关有关2024/9/10中山大学药学院 王红胜442002年诺贝尔生理与医学奖获得者年诺贝尔生理与医学奖获得者 ØØ20022002年年年年1010月月月月7 7日英国人悉尼日英国人悉尼日英国人悉尼日英国人悉尼· ·布雷布雷布雷布雷诺尔诺尔、美国人、美国人、美国人、美国人罗罗伯伯伯伯特特特特· ·霍霍霍霍维维茨和英国人茨和英国人茨和英国人茨和英国人约约翰翰翰翰· ·苏尔苏尔斯斯斯斯顿顿，因在器官，因在器官，因在器官，因在器官发发育育育育的的的的遗传调遗传调控和控和控和控和细细胞程序性死亡方面的研究胞程序性死亡方面的研究胞程序性死亡方面的研究胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔获诺贝尔诺贝尔诺贝尔生理与医学生理与医学生理与医学生理与医学奖奖。

2024/9/10中山大学药学院 王红胜452. bcl-2基因家族基因家族ØØbcl-2bcl-2是既能抑制又能促是既能抑制又能促是既能抑制又能促是既能抑制又能促进细进细胞凋亡的基因家族胞凋亡的基因家族胞凋亡的基因家族胞凋亡的基因家族————B B细细胞淋巴瘤胞淋巴瘤胞淋巴瘤胞淋巴瘤/ /白血病白血病白血病白血病-2-2(B-cell lymphoma leukemia-2, (B-cell lymphoma leukemia-2, bcl-2bcl-2) )ØØ有的成员对细胞凋亡由抑制作用，如有的成员对细胞凋亡由抑制作用，如有的成员对细胞凋亡由抑制作用，如有的成员对细胞凋亡由抑制作用，如Bcl-2Bcl-2ØØ有的成员是凋亡的促进者，如有的成员是凋亡的促进者，如有的成员是凋亡的促进者，如有的成员是凋亡的促进者，如BadBad，，，，BaxBax等等等等ØØbcl-2 bcl-2 是目前是目前是目前是目前发现发现的与凋亡关系密切的原癌基因之一，是膜的整合的与凋亡关系密切的原癌基因之一，是膜的整合的与凋亡关系密切的原癌基因之一，是膜的整合的与凋亡关系密切的原癌基因之一，是膜的整合蛋白，主要存在于蛋白，主要存在于蛋白，主要存在于蛋白，主要存在于线线粒体外膜、核膜及部分内粒体外膜、核膜及部分内粒体外膜、核膜及部分内粒体外膜、核膜及部分内质质网中，它很少与网中，它很少与网中，它很少与网中，它很少与其他生化机制已清楚的蛋白同源。

其他生化机制已清楚的蛋白同源其他生化机制已清楚的蛋白同源其他生化机制已清楚的蛋白同源ØØ最早由最早由最早由最早由Tsujimoto(1985)Tsujimoto(1985)从伴有从伴有从伴有从伴有1414、、、、1818染色体易位的淋巴瘤染色体易位的淋巴瘤染色体易位的淋巴瘤染色体易位的淋巴瘤细细胞中胞中胞中胞中发现发现，在正常人体内位于，在正常人体内位于，在正常人体内位于，在正常人体内位于1818号染色体，在患者易位于号染色体，在患者易位于号染色体，在患者易位于号染色体，在患者易位于1414号染色体号染色体号染色体号染色体2024/9/10中山大学药学院 王红胜463. 3. 可促进细胞凋亡的可促进细胞凋亡的iceice基因基因Ø白白白白细细胞介素胞介素胞介素胞介素-1-1β β转换酶转换酶(interleukin-1 (interleukin-1 β βconverting converting enzyme, enzyme, ICEICE) )基因与基因与基因与基因与线线虫的虫的虫的虫的ced-3ced-3基因在基因在基因在基因在DNADNA序列上高度序列上高度序列上高度序列上高度同源，迄今已同源，迄今已同源，迄今已同源，迄今已发现发现了了了了1111个同源基因，个同源基因，个同源基因，个同源基因，19961996年后年后年后年后这这些家族些家族些家族些家族成成成成员统员统称称称称为为CaspaseCaspase，能，能，能，能选择选择性地切割蛋白性地切割蛋白性地切割蛋白性地切割蛋白质质使其失活使其失活使其失活使其失活或激活。

或激活ØICEICE蛋白蛋白蛋白蛋白是一种半胱氨酸蛋白是一种半胱氨酸蛋白是一种半胱氨酸蛋白是一种半胱氨酸蛋白酶酶，其作用是将白，其作用是将白，其作用是将白，其作用是将白细细胞介胞介胞介胞介素素素素-1 -1 β β分解成有生理活性的白血病介素分解成有生理活性的白血病介素分解成有生理活性的白血病介素分解成有生理活性的白血病介素-1 -1 β β2024/9/10中山大学药学院 王红胜474. 参与调节细胞凋亡的参与调节细胞凋亡的p53基因基因ØØp53p53是是是是抑癌基因抑癌基因抑癌基因抑癌基因，能引起，能引起，能引起，能引起细细胞周期阻滞，胞周期阻滞，胞周期阻滞，胞周期阻滞，诱导诱导凋亡和促凋亡和促凋亡和促凋亡和促进细进细胞胞胞胞终终末末末末分化p53p53蛋白使那些蛋白使那些蛋白使那些蛋白使那些遗传遗传信息出信息出信息出信息出错错，有可能演，有可能演，有可能演，有可能演变为恶变为恶性性性性肿肿瘤的瘤的瘤的瘤的细细胞被消胞被消胞被消胞被消灭灭在萌芽之中，因而被称在萌芽之中，因而被称在萌芽之中，因而被称在萌芽之中，因而被称为为“ “分子警察分子警察分子警察分子警察” ”ØØ人人人人类类p53p53蛋白存在两种形式，均参与蛋白存在两种形式，均参与蛋白存在两种形式，均参与蛋白存在两种形式，均参与调节细调节细胞凋亡：胞凋亡：胞凋亡：胞凋亡：ØØ野生型野生型野生型野生型(wt p53)(wt p53)：对细胞增殖、转化有抑制作用，故能：对细胞增殖、转化有抑制作用，故能：对细胞增殖、转化有抑制作用，故能：对细胞增殖、转化有抑制作用，故能促进凋促进凋促进凋促进凋亡亡亡亡ØØ突变型突变型突变型突变型(mt p53)(mt p53)：可灭活野生型的功能，：可灭活野生型的功能，：可灭活野生型的功能，：可灭活野生型的功能，抑制凋亡抑制凋亡抑制凋亡抑制凋亡并导致细胞并导致细胞并导致细胞并导致细胞转化和过度增殖而产生肿瘤行为转化和过度增殖而产生肿瘤行为转化和过度增殖而产生肿瘤行为转化和过度增殖而产生肿瘤行为2024/9/10中山大学药学院 王红胜485. 可触发细胞凋亡的可触发细胞凋亡的Fas和和FasLØFasFas是属于是属于是属于是属于肿肿瘤坏死因子受体瘤坏死因子受体瘤坏死因子受体瘤坏死因子受体(tumor necrosis factoe (tumor necrosis factoe receptor, TNFR)receptor, TNFR)和神和神和神和神经经生生生生长长因子受体因子受体因子受体因子受体(Nerve growth (Nerve growth factor receptor, NGFR)factor receptor, NGFR)超家族的超家族的超家族的超家族的细细胞表面分子胞表面分子胞表面分子胞表面分子ØFasFas配体配体配体配体(Fas ligand(Fas ligand，，，，FasL)FasL)是是是是TNFTNF家族的家族的家族的家族的细细胞表面分子胞表面分子胞表面分子胞表面分子ØFasLFasL与其受体与其受体与其受体与其受体FasFas的的的的结结合将合将合将合将导导致携致携致携致携带带FasFas的的的的细细胞凋亡胞凋亡胞凋亡胞凋亡ØFas/FasLFas/FasL重要生理作用表重要生理作用表重要生理作用表重要生理作用表现现在：在：在：在：ØØFas/FasLFas/FasL触发细胞凋亡触发细胞凋亡触发细胞凋亡触发细胞凋亡ØØFas/FasLFas/FasL对免疫系统细胞的死亡起重要作用对免疫系统细胞的死亡起重要作用对免疫系统细胞的死亡起重要作用对免疫系统细胞的死亡起重要作用ØØFas/FasLFas/FasL介导免疫介导免疫介导免疫介导免疫“ “豁免豁免豁免豁免” ”2024/9/10中山大学药学院 王红胜496. c-myc基因基因ØØc-mycc-myc基因可基因可基因可基因可产产生两种翻生两种翻生两种翻生两种翻译产译产物：物：物：物：c-Myc1c-Myc1和和和和c-Myc2c-Myc2，两者的作用，两者的作用，两者的作用，两者的作用不同，有不同，有不同，有不同，有时时甚至相反，受作用甚至相反，受作用甚至相反，受作用甚至相反，受作用细细胞的微胞的微胞的微胞的微环环境、境、境、境、时时期、位点以及自期、位点以及自期、位点以及自期、位点以及自身的身的身的身的质质和量的影响和量的影响和量的影响和量的影响ØØ在在在在许许多人多人多人多人类恶类恶性性性性肿肿瘤瘤瘤瘤细细胞中都胞中都胞中都胞中都发现发现有有有有c-mycc-myc的的的的过过度表达，它能促度表达，它能促度表达，它能促度表达，它能促进进细细胞增殖、抑制分化。

在凋亡胞增殖、抑制分化在凋亡胞增殖、抑制分化在凋亡胞增殖、抑制分化在凋亡细细胞中胞中胞中胞中c-mycc-myc也是高表达也是高表达也是高表达也是高表达ØØc-mycc-myc主要参与主要参与主要参与主要参与转录转录，，，，既是凋亡的激活因子又是抑制因素既是凋亡的激活因子又是抑制因素既是凋亡的激活因子又是抑制因素既是凋亡的激活因子又是抑制因素ØØ作为转录调控因子，一方面激活那些控制细胞增殖的基因，另作为转录调控因子，一方面激活那些控制细胞增殖的基因，另作为转录调控因子，一方面激活那些控制细胞增殖的基因，另作为转录调控因子，一方面激活那些控制细胞增殖的基因，另一方面也激活促进细胞凋亡的基因，给细胞两种选择：增殖或一方面也激活促进细胞凋亡的基因，给细胞两种选择：增殖或一方面也激活促进细胞凋亡的基因，给细胞两种选择：增殖或一方面也激活促进细胞凋亡的基因，给细胞两种选择：增殖或凋亡ØØ当生长因子存在，当生长因子存在，当生长因子存在，当生长因子存在，bcl-2bcl-2基因表达时，促进细胞增殖，反之细胞基因表达时，促进细胞增殖，反之细胞基因表达时，促进细胞增殖，反之细胞基因表达时，促进细胞增殖，反之细胞凋凋凋凋亡亡亡亡除上述凋亡基因或蛋白除上述凋亡基因或蛋白除上述凋亡基因或蛋白除上述凋亡基因或蛋白产产物，其他一些基因如物，其他一些基因如物，其他一些基因如物，其他一些基因如junjun、、、、c-fosc-fos基因和基因和基因和基因和mybmyb基因都已基因都已基因都已基因都已证证明与凋亡有关。

明与凋亡有关明与凋亡有关明与凋亡有关2024/9/10中山大学药学院 王红胜50(二二)、细胞凋亡的信号转导通路、细胞凋亡的信号转导通路Ø主要由主要由主要由主要由死亡受体死亡受体死亡受体死亡受体和和和和线线粒体粒体粒体粒体介介介介导导Ø具有以下特点：具有以下特点：具有以下特点：具有以下特点：ØØ转导途径的启动可因细胞的种类、来源、生长环转导途径的启动可因细胞的种类、来源、生长环转导途径的启动可因细胞的种类、来源、生长环转导途径的启动可因细胞的种类、来源、生长环境及诱因的不同而存在境及诱因的不同而存在境及诱因的不同而存在境及诱因的不同而存在差异差异差异差异ØØ凋亡信号转导系统具有凋亡信号转导系统具有凋亡信号转导系统具有凋亡信号转导系统具有多样性多样性多样性多样性ØØ细胞凋亡的信号途径与细胞增殖、分化的途径存细胞凋亡的信号途径与细胞增殖、分化的途径存细胞凋亡的信号途径与细胞增殖、分化的途径存细胞凋亡的信号途径与细胞增殖、分化的途径存在一些在一些在一些在一些共同通路共同通路共同通路共同通路ØØ凋亡的多条信号途径间存在互通的凋亡的多条信号途径间存在互通的凋亡的多条信号途径间存在互通的凋亡的多条信号途径间存在互通的交叉部分交叉部分交叉部分交叉部分2024/9/10中山大学药学院 王红胜51凋亡途径凋亡途径Two principle pathways 膜受体通路膜受体通路--细胞细胞外外信号信号线粒体通路线粒体通路--细胞内信号细胞内信号2024/9/10中山大学药学院 王红胜52Ø细细胞外的胞外的胞外的胞外的许许多信号分子可以与多信号分子可以与多信号分子可以与多信号分子可以与细细胞表面相胞表面相胞表面相胞表面相应应的的的的死亡死亡死亡死亡受体受体受体受体(death receptor, DR)(death receptor, DR)结结合，激活合，激活合，激活合，激活细细胞凋亡信号胞凋亡信号胞凋亡信号胞凋亡信号通路，通路，通路，通路，导导致致致致细细胞凋亡胞凋亡胞凋亡胞凋亡Ø哺乳哺乳哺乳哺乳动动物物物物细细胞死亡受体属于胞死亡受体属于胞死亡受体属于胞死亡受体属于肿肿瘤坏死因子受体瘤坏死因子受体瘤坏死因子受体瘤坏死因子受体和和和和神神神神经经生生生生长长因子受体因子受体因子受体因子受体超家族，主要成超家族，主要成超家族，主要成超家族，主要成员员有：有：有：有：ØØFas/Apo-1/CD95Fas/Apo-1/CD95ØØDR-4/TRAIL-R1DR-4/TRAIL-R1ØØDR3/WSL-1/Apo-3/TRAMPDR3/WSL-1/Apo-3/TRAMP1. 细胞外信号：膜受体细胞外信号：膜受体(死亡受体死亡受体)通路通路2024/9/10中山大学药学院 王红胜53ØFasFas具有三个具有三个具有三个具有三个半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸半胱氨酸丰丰丰丰富的膜外区和一个称富的膜外区和一个称富的膜外区和一个称富的膜外区和一个称为为死亡死亡死亡死亡结结构域构域构域构域(Death (Death domaindomain，，，，DD)DD)胞内区，胞内区，胞内区，胞内区，ØFasFas也称也称也称也称为为Apo-1 Apo-1 或或或或   CD95CD95，是，是，是，是肿肿瘤坏死因子瘤坏死因子瘤坏死因子瘤坏死因子受体受体受体受体   (TNFR (TNFR superfamily)superfamily)超家族成超家族成超家族成超家族成员员。

2024/9/10中山大学药学院 王红胜54细胞凋亡的膜受体通路细胞凋亡的膜受体通路2024/9/10中山大学药学院 王红胜552024/9/10中山大学药学院 王红胜562.细胞内信号：线粒体途径细胞内信号：线粒体途径Ø线线粒体在粒体在粒体在粒体在细细胞凋亡中胞凋亡中胞凋亡中胞凋亡中处处于凋亡于凋亡于凋亡于凋亡调调控的重要位控的重要位控的重要位控的重要位置，置，置，置，许许多凋亡信号多凋亡信号多凋亡信号多凋亡信号( (如如如如DNADNA损伤损伤，氧化，氧化，氧化，氧化剂剂等等等等) )都可以引起都可以引起都可以引起都可以引起线线粒体的粒体的粒体的粒体的损伤损伤和膜渗透性的改和膜渗透性的改和膜渗透性的改和膜渗透性的改变变ØØBcl-2Bcl-2家族的蛋白定位于线粒体膜上，阻止家族的蛋白定位于线粒体膜上，阻止家族的蛋白定位于线粒体膜上，阻止家族的蛋白定位于线粒体膜上，阻止CytcCytc从线粒体释放来抑制细胞凋亡从线粒体释放来抑制细胞凋亡从线粒体释放来抑制细胞凋亡从线粒体释放来抑制细胞凋亡ØØBAXBAX与线粒体膜上的通道结合，促进与线粒体膜上的通道结合，促进与线粒体膜上的通道结合，促进与线粒体膜上的通道结合，促进CytcCytc的释的释的释的释放而促进凋亡放而促进凋亡放而促进凋亡放而促进凋亡2024/9/10中山大学药学院 王红胜57线粒体途径线粒体途径Various types of cellular stressBcl-2 family: Bad or Bax to become inserted into OM of MitRelease of cytochrome c from I-O space of Mit.Form a multisubunit complex;  and Caspase Cascade,…2024/9/10中山大学药学院 王红胜582024/9/10中山大学药学院 王红胜59线粒体信号转导通路线粒体信号转导通路 2024/9/10中山大学药学院 王红胜60 2024/9/10中山大学药学院 王红胜613.3.凋亡的效应分子凋亡的效应分子ØCaspaseCaspase即半胱氨酸天冬氨酸蛋白即半胱氨酸天冬氨酸蛋白即半胱氨酸天冬氨酸蛋白即半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶酶，在凋亡，在凋亡，在凋亡，在凋亡过过程中是程中是程中是程中是起着必不可少的作用，起着必不可少的作用，起着必不可少的作用，起着必不可少的作用，细细胞凋亡的胞凋亡的胞凋亡的胞凋亡的过过程程程程实际实际上是上是上是上是CaspaseCaspase不可逆水解底物的不可逆水解底物的不可逆水解底物的不可逆水解底物的级联级联放大反放大反放大反放大反应应过过程。

程Ø半胱氨酸蛋白半胱氨酸蛋白半胱氨酸蛋白半胱氨酸蛋白酶酶，水解底物天冬氨酸，水解底物天冬氨酸，水解底物天冬氨酸，水解底物天冬氨酸C C端端端端肽键肽键，因此，因此，因此，因此又称之又称之又称之又称之为为Caspases(Caspases(取英文取英文取英文取英文C Cysteine Cysteine C，，，，AspAspartic acid artic acid ，，，，proteproteasesases的的的的词头词词头词尾尾尾尾)  ) 2024/9/10中山大学药学院 王红胜62Ø级联级联反反反反应应中的自中的自中的自中的自杀杀性蛋白水解性蛋白水解性蛋白水解性蛋白水解酶酶就是就是就是就是caspasecaspase   Ø由于由于由于由于caspasecaspase家族的成家族的成家族的成家族的成员较员较多，它多，它多，它多，它们们作用作用作用作用时时分成一些分成一些分成一些分成一些亚亚组组被激活，每一被激活，每一被激活，每一被激活，每一组组caspasecaspase对应对应不同的激活信号不同的激活信号不同的激活信号不同的激活信号ØØ如如如如caspase-3caspase-3、、、、–6–6、、、、-7-7和和和和-8 -8 在在在在FAS/TNFFAS/TNF介导的程序性细胞死介导的程序性细胞死介导的程序性细胞死介导的程序性细胞死亡途径中起作用；亡途径中起作用；亡途径中起作用；亡途径中起作用；ØØ而而而而caspase-9caspase-9和和和和-3 -3 一起参与线粒体中一起参与线粒体中一起参与线粒体中一起参与线粒体中Apaf-IApaf-I、细胞色素、细胞色素、细胞色素、细胞色素c c介导介导介导介导的程序性细胞死亡。

的程序性细胞死亡的程序性细胞死亡的程序性细胞死亡   2024/9/10中山大学药学院 王红胜63Procaspases are activated by binding to adaptor proteinsProcaspases are activated by binding to adaptor proteinsProcaspases are activated by binding to adaptor proteinsProcaspases are activated by binding to adaptor proteinsThe caspase cascade involved in apoptosisA.Procaspase activation by proteolytic cleavage.B.Caspase cascade2024/9/10中山大学药学院 王红胜642024/9/10中山大学药学院 王红胜65Caspase家族的结构与分类家族的结构与分类Ø①①①① ICE ICE亚类亚类CaspaseCaspase蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶：：：：ICEICE是是是是单单核核核核细细胞来源的参胞来源的参胞来源的参胞来源的参与成熟的一种蛋白与成熟的一种蛋白与成熟的一种蛋白与成熟的一种蛋白酶酶，参与凋亡但不起主要作用；，参与凋亡但不起主要作用；，参与凋亡但不起主要作用；，参与凋亡但不起主要作用；   Caspase1Caspase1，，，，Caspase4Caspase4，，，，   Caspase5Caspase5，，，，   Caspase11 Caspase11 Caspase12Caspase12，，，，Caspase13Caspase13，，，，   Caspase14Caspase14。

Ø②②②②   凋亡启凋亡启凋亡启凋亡启动亚类动亚类CaspaseCaspase蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶：：：：Caspase8Caspase8，，，，   Caspase2Caspase2，，，，   Caspase 9Caspase 9，，，，Caspase10Caspase10Ø③③③③   凋亡效凋亡效凋亡效凋亡效应亚类应亚类CaspaseCaspase蛋白蛋白蛋白蛋白酶酶：：：：Caspase3Caspase3，，，，   Caspase6Caspase6，，，，   Caspase7Caspase72024/9/10中山大学药学院 王红胜66细胞凋亡的主要信号转导通路细胞凋亡的主要信号转导通路 2024/9/10中山大学药学院 王红胜674. PCD和细胞凋亡和细胞凋亡Ø在在在在细细胞凋亡一胞凋亡一胞凋亡一胞凋亡一词词出出出出现现之前，胚胎学家已之前，胚胎学家已之前，胚胎学家已之前，胚胎学家已观观察到察到察到察到动动物物物物发发育育育育过过程中存在着程中存在着程中存在着程中存在着细细胞程序性死亡胞程序性死亡胞程序性死亡胞程序性死亡(programmed (programmed cell deathcell death，，，，PCD)PCD)现现象，近年来象，近年来象，近年来象，近年来PCDPCD和和和和细细胞凋亡常被胞凋亡常被胞凋亡常被胞凋亡常被做做做做为为同同同同义词义词使用，但两者使用，但两者使用，但两者使用，但两者实质实质上是有上是有上是有上是有差异差异差异差异的的的的   。

ØØ首先，首先，首先，首先，PCDPCD是一个是一个是一个是一个功能性概念功能性概念功能性概念功能性概念，描述在一个多细胞生物，描述在一个多细胞生物，描述在一个多细胞生物，描述在一个多细胞生物体中，某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的，并受体中，某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的，并受体中，某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的，并受体中，某些细胞的死亡是个体发育中一个预定的，并受到严格控制的正常组成部分到严格控制的正常组成部分到严格控制的正常组成部分到严格控制的正常组成部分   ，而，而，而，而凋亡凋亡凋亡凋亡是一个是一个是一个是一个形态学概念形态学概念形态学概念形态学概念，，，，指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式；指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式；指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式；指与细胞坏死不同的受到基因控制的细胞死亡形式；ØØ其次，其次，其次，其次，PCDPCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非都是程序化的是程序化的是程序化的是程序化的。

2024/9/10中山大学药学院 王红胜685. 细胞凋亡的意义细胞凋亡的意义Ø1 1、个体、个体、个体、个体发发育育育育过过程中，清除多余的或程中，清除多余的或程中，清除多余的或程中，清除多余的或发发育不育不育不育不正常的正常的正常的正常的细细胞胞胞胞Ø2 2、清除那些功能已、清除那些功能已、清除那些功能已、清除那些功能已丧丧失并逐失并逐失并逐失并逐渐渐退化以及有退化以及有退化以及有退化以及有害的害的害的害的细细胞，从而保胞，从而保胞，从而保胞，从而保证证机体新机体新机体新机体新陈陈代代代代谢顺谢顺利利利利进进行行行行Ø细细胞凋亡受到破坏，将是胞凋亡受到破坏，将是胞凋亡受到破坏，将是胞凋亡受到破坏，将是导导致致致致肿肿瘤、感染性瘤、感染性瘤、感染性瘤、感染性疾病、自身免疫性疾病等的重要原因疾病、自身免疫性疾病等的重要原因疾病、自身免疫性疾病等的重要原因疾病、自身免疫性疾病等的重要原因2024/9/10中山大学药学院 王红胜69四、凋亡的检测四、凋亡的检测四、凋亡的检测四、凋亡的检测( (一一一一) )、形、形、形、形态态学学学学检测检测ØØ普通光学普通光学普通光学普通光学显显微微微微镜镜ØØHEHE染色染色染色染色( (苏木素－伊红染色苏木素－伊红染色苏木素－伊红染色苏木素－伊红染色   ) )ØØ甲基绿甲基绿甲基绿甲基绿- -派诺宁染色派诺宁染色派诺宁染色派诺宁染色ØØGiemsaGiemsa染色染色染色染色ØØ荧荧光光光光显显微微微微镜镜ØØ吖啶橙吖啶橙吖啶橙吖啶橙ØØHeochst33258Heochst33258ØØ电电子子子子显显微微微微镜镜ØØ超薄切片超薄切片超薄切片超薄切片HE染色染色2024/9/10中山大学药学院 王红胜70(二二)、生化特征检测、生化特征检测Ø细细胞凋亡最胞凋亡最胞凋亡最胞凋亡最显显著的生化特征：内源性核酸著的生化特征：内源性核酸著的生化特征：内源性核酸著的生化特征：内源性核酸酶酶激活后，染色体断裂形成激活后，染色体断裂形成激活后，染色体断裂形成激活后，染色体断裂形成180~200bp180~200bp或其多或其多或其多或其多聚体聚体聚体聚体组组成的成的成的成的寡聚核苷酸片段寡聚核苷酸片段寡聚核苷酸片段寡聚核苷酸片段。

Ø可用如下方法可用如下方法可用如下方法可用如下方法检测检测：：：：ØØ琼脂糖凝胶电泳琼脂糖凝胶电泳琼脂糖凝胶电泳琼脂糖凝胶电泳ØØ原位末端标记法原位末端标记法原位末端标记法原位末端标记法ØØELISAELISA法法法法2024/9/10中山大学药学院 王红胜71(三三)、流式细胞仪检测、流式细胞仪检测Ø凋亡使凋亡使凋亡使凋亡使细细胞在胞在胞在胞在细细胞、胞、胞、胞、亚细亚细胞和分子水平胞和分子水平胞和分子水平胞和分子水平发发生生生生特征性改特征性改特征性改特征性改变变，造成，造成，造成，造成荧荧光染料光染料光染料光染料对对凋亡凋亡凋亡凋亡细细胞胞胞胞DNADNA可染性可染性可染性可染性发发生改生改生改生改变变Ø凋亡使凋亡使凋亡使凋亡使细细胞形胞形胞形胞形态发态发生改生改生改生改变变，影响光散射特性，影响光散射特性，影响光散射特性，影响光散射特性2024/9/10中山大学药学院 王红胜72五、细胞凋亡与疾病五、细胞凋亡与疾病Ø细胞凋亡调控异常可导致多种疾病的发生细胞细胞凋亡调控异常可导致多种疾病的发生细胞细胞凋亡调控异常可导致多种疾病的发生细胞细胞凋亡调控异常可导致多种疾病的发生细胞凋亡与疾病的关系凋亡与疾病的关系凋亡与疾病的关系凋亡与疾病的关系—— —— 该该该该“ “死死死死” ”的细胞不死，不的细胞不死，不的细胞不死，不的细胞不死，不该该该该“ “死死死死” ”的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度或凋亡不足都可以导致疾病的发生或凋亡不足都可以导致疾病的发生或凋亡不足都可以导致疾病的发生或凋亡不足都可以导致疾病的发生   2024/9/10中山大学药学院 王红胜73(一一) 细胞凋亡在肿瘤发生中的作用细胞凋亡在肿瘤发生中的作用Ø目前目前目前目前认为细认为细胞增殖和分化异常是胞增殖和分化异常是胞增殖和分化异常是胞增殖和分化异常是肿肿瘤瘤瘤瘤发发病的途径之一，病的途径之一，病的途径之一，病的途径之一，而凋亡受抑、而凋亡受抑、而凋亡受抑、而凋亡受抑、细细胞死亡不足是胞死亡不足是胞死亡不足是胞死亡不足是肿肿瘤瘤瘤瘤发发病的另一途径。

病的另一途径病的另一途径病的另一途径许许多人多人多人多人类恶类恶性性性性肿肿瘤瘤瘤瘤细细胞胞胞胞对对生理刺激做出凋亡反生理刺激做出凋亡反生理刺激做出凋亡反生理刺激做出凋亡反应应的能力的能力的能力的能力显显著下降p53p53突突突突变变，，，，Bcl-2Bcl-2的高表达在的高表达在的高表达在的高表达在许许多多多多肿肿瘤中都存在瘤中都存在瘤中都存在瘤中都存在   2024/9/10中山大学药学院 王红胜742024/9/10中山大学药学院 王红胜75    (    (二二二二)  ) 细胞凋亡在缺血性心脏病及心衰发病机制中的作用细胞凋亡在缺血性心脏病及心衰发病机制中的作用细胞凋亡在缺血性心脏病及心衰发病机制中的作用细胞凋亡在缺血性心脏病及心衰发病机制中的作用   ØØ心肌细胞虽为终末分化心肌细胞虽为终末分化心肌细胞虽为终末分化心肌细胞虽为终末分化细胞，但仍存在凋亡细胞，但仍存在凋亡细胞，但仍存在凋亡细胞，但仍存在凋亡在心肌梗死、在心肌梗死、在心肌梗死、在心肌梗死、I/RI/R损伤损伤损伤损伤及慢性心衰等心脏疾病及慢性心衰等心脏疾病及慢性心衰等心脏疾病及慢性心衰等心脏疾病的动物模型及临床病人的动物模型及临床病人的动物模型及临床病人的动物模型及临床病人均观察到细胞凋亡的存均观察到细胞凋亡的存均观察到细胞凋亡的存均观察到细胞凋亡的存在。

这是一梗死的心肌：在这是一梗死的心肌：在这是一梗死的心肌：在这是一梗死的心肌：   ØØ将梗死区边缘的心肌做成切片后，可发现有凋亡细胞将梗死区边缘的心肌做成切片后，可发现有凋亡细胞将梗死区边缘的心肌做成切片后，可发现有凋亡细胞将梗死区边缘的心肌做成切片后，可发现有凋亡细胞2024/9/10中山大学药学院 王红胜76（三）细胞凋亡在其它疾病发生中的作用（三）细胞凋亡在其它疾病发生中的作用 Ø1 1．神．神．神．神经经元退行性病元退行性病元退行性病元退行性病变变        在神在神在神在神经经系系系系统统疾病中有一疾病中有一疾病中有一疾病中有一类类以特定神以特定神以特定神以特定神经经元元元元进进行性行性行性行性丧丧失失失失为为其病理特征的疾其病理特征的疾其病理特征的疾其病理特征的疾病，如阿病，如阿病，如阿病，如阿尔尔茨海默氏病，帕金森氏病茨海默氏病，帕金森氏病茨海默氏病，帕金森氏病茨海默氏病，帕金森氏病现现在研究表明，造成神在研究表明，造成神在研究表明，造成神在研究表明，造成神经经元元元元丧丧失失失失的主要机制是的主要机制是的主要机制是的主要机制是细细胞凋亡由于大量神胞凋亡由于大量神胞凋亡。

由于大量神胞凋亡由于大量神经经元元元元发发生凋亡，大生凋亡，大生凋亡，大生凋亡，大脑脑皮皮皮皮质质出出出出现现广泛广泛广泛广泛萎萎萎萎缩缩，，，，脑脑沟沟沟沟变宽变宽，，，，脑脑回回回回变变窄   大脑的退行性病变大脑的退行性病变 2024/9/10中山大学药学院 王红胜77Ø2 2．自身免疫性疾病．自身免疫性疾病．自身免疫性疾病．自身免疫性疾病        正常情况下，免疫系正常情况下，免疫系正常情况下，免疫系正常情况下，免疫系统统在在在在发发育育育育过过程中已将程中已将程中已将程中已将针对针对自身抗原的免疫自身抗原的免疫自身抗原的免疫自身抗原的免疫细细胞以胞以胞以胞以细细胞凋亡的方式有效清除如清除失胞凋亡的方式有效清除如清除失胞凋亡的方式有效清除如清除失胞凋亡的方式有效清除如清除失败败，，，，针对针对自身抗原的自身抗原的自身抗原的自身抗原的T T细细胞就可存胞就可存胞就可存胞就可存活，活，活，活，进进而攻而攻而攻而攻击击自身自身自身自身组织组织，，，，产产生自身免疫性疾病生自身免疫性疾病生自身免疫性疾病生自身免疫性疾病Ø3 3．病毒感染．病毒感染．病毒感染．病毒感染        如人免疫缺陷病毒如人免疫缺陷病毒如人免疫缺陷病毒如人免疫缺陷病毒(HIV)(HIV)感染引起的感染引起的感染引起的感染引起的AIDSAIDS，其关，其关，其关，其关键键的的的的发发病机制是病机制是病机制是病机制是CD4+CD4+淋巴淋巴淋巴淋巴细细胞被胞被胞被胞被选择选择破坏。

研究表明，破坏研究表明，破坏研究表明，破坏研究表明，细细胞凋亡在胞凋亡在胞凋亡在胞凋亡在AIDS CD4+AIDS CD4+淋巴淋巴淋巴淋巴细细胞减少胞减少胞减少胞减少中扮演了非常重要的角色中扮演了非常重要的角色中扮演了非常重要的角色中扮演了非常重要的角色Ø4 4．．．．创伤创伤合并休克，肝衰，免疫排斥反合并休克，肝衰，免疫排斥反合并休克，肝衰，免疫排斥反合并休克，肝衰，免疫排斥反应应等等等等等等等等   2024/9/10中山大学药学院 王红胜78本章学习目的与要求本章学习目的与要求Ø掌握掌握掌握掌握细细胞凋亡的概念及特征胞凋亡的概念及特征胞凋亡的概念及特征胞凋亡的概念及特征Ø熟悉熟悉熟悉熟悉细细胞衰老的特点、表胞衰老的特点、表胞衰老的特点、表胞衰老的特点、表现现及及及及HeyflickHeyflick界限界限界限界限Ø熟悉熟悉熟悉熟悉细细胞死亡的分胞死亡的分胞死亡的分胞死亡的分类类、特征、特征、特征、特征Ø了解了解了解了解细细胞衰老的机制与学胞衰老的机制与学胞衰老的机制与学胞衰老的机制与学说说Ø了解了解了解了解细细胞凋亡的分子机制和信号胞凋亡的分子机制和信号胞凋亡的分子机制和信号胞凋亡的分子机制和信号转导转导通路通路通路通路2024/9/10中山大学药学院 王红胜79本章复习思考题本章复习思考题Ø名名名名词词：：：：   HayflickHayflick界限；界限；界限；界限；apoptosisapoptosis；；；；   programmed cell death, PCDprogrammed cell death, PCD；；；；ØØ思考思考思考思考题题：：：：ØØ程序性细胞死亡与细胞坏死有什么不同程序性细胞死亡与细胞坏死有什么不同程序性细胞死亡与细胞坏死有什么不同程序性细胞死亡与细胞坏死有什么不同   ？？？？ØØ试述细胞凋亡过程中细胞的主要形态学和生物化学变化试述细胞凋亡过程中细胞的主要形态学和生物化学变化试述细胞凋亡过程中细胞的主要形态学和生物化学变化试述细胞凋亡过程中细胞的主要形态学和生物化学变化   ØØ试述线粒体通路及死亡受体通路在细胞凋亡过程中的作用及试述线粒体通路及死亡受体通路在细胞凋亡过程中的作用及试述线粒体通路及死亡受体通路在细胞凋亡过程中的作用及试述线粒体通路及死亡受体通路在细胞凋亡过程中的作用及其联系。

其联系EndEndThanksThanks。