病理生理学细胞凋亡与疾病课件.pptx

1、四、细胞凋亡与疾病四、细胞凋亡与疾病 三、细胞凋亡的发生机制三、细胞凋亡的发生机制 二、细胞凋亡过程与调控二、细胞凋亡过程与调控 一、概述一、概述 五、细胞凋亡在疾病防治中的意义五、细胞凋亡在疾病防治中的意义 一、概述一、概述（一）研究背景（一）研究背景 人们研究细胞的发育、分化和成熟至今已有百人们研究细胞的发育、分化和成熟至今已有百余年的历史，近二十年才发展到在分子水平上研余年的历史，近二十年才发展到在分子水平上研究相关基因的表达调控。和细胞增殖一样，细胞究相关基因的表达调控。和细胞增殖一样，细胞死亡规律的研究一直被人们所忽视。死亡规律的研究一直被人们所忽视。可寻的研可寻的研究：究：1858

2、年，年，Virchow提出细胞死亡在动脉瘤中的提出细胞死亡在动脉瘤中的重 要 性，并 将 它 简 单 地 定 义 为 细 胞 退 化重 要 性，并 将 它 简 单 地 定 义 为 细 胞 退 化（degeneration）、）、坏疽（坏疽（mortification）、）、软化软化（softening）和坏死（和坏死（necrosis）。）。1885年，年，Flemming在退行性卵巢囊泡中在退行性卵巢囊泡中观察到染色质凝聚成半月形和细胞核渐进性观察到染色质凝聚成半月形和细胞核渐进性退化、消失等现象，并称之为退化、消失等现象，并称之为“染色质裂解染色质裂解”（chromatolysis）。）。

3、1914年，年，Graper进一步提出机体内必定进一步提出机体内必定存在和有丝分裂为敌的平衡机制，而存在和有丝分裂为敌的平衡机制，而“染色染色质裂解质裂解”的意义就在于生理性清除细胞。的意义就在于生理性清除细胞。1951年，年，Glucksman发现细胞在生物发育中发现细胞在生物发育中的特定时空内发生死亡，并提出程序化细胞死的特定时空内发生死亡，并提出程序化细胞死亡（亡（programmed cell death）的概念。的概念。20年后，年后，Kerr发现结扎门静脉诱导肝细胞发现结扎门静脉诱导肝细胞缺血后，出现肝萎缩现象，他将它称为缺血后，出现肝萎缩现象，他将它称为“固固缩性坏死缩性坏死”（

4、shrinkage necrosis）。）。1972年，年，Kerr，Wyllie和和Currie等正式以细胞等正式以细胞凋亡（凋亡（apoptosis）命名这种特殊的细胞死亡形命名这种特殊的细胞死亡形式。式。19761981年间，三个小组分别发现淋巴年间，三个小组分别发现淋巴细胞凋亡伴随典型的细胞凋亡伴随典型的“梯样梯样”DNA电泳图谱。电泳图谱。1984年，年，Wyllie进一步提出细胞凋亡伴随进一步提出细胞凋亡伴随内源性核酸酶的激活。内源性核酸酶的激活。20世纪世纪80年代末期，生命科学家逐渐认识年代末期，生命科学家逐渐认识到到细胞死亡，特别是细胞死亡，特别是程序化细胞死亡特殊的生物程序

5、化细胞死亡特殊的生物学意义学意义，引起众多学者的广泛关注，形成一个，引起众多学者的广泛关注，形成一个新的研究热点，并以惊人的速度取得新进展新的研究热点，并以惊人的速度取得新进展.（二）概念（二）概念 细胞凋亡（细胞凋亡（apoptosisapoptosis）由体内外因由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程，又称程序性细胞死亡（死亡过程，又称程序性细胞死亡（PCDPCD）。）。ApoptosisApoptosis源自希腊语，意为源自希腊语，意为“花瓣或树花瓣或树叶的凋谢枯落叶的凋谢枯落”，细胞像秋天树叶凋谢一样，细胞像秋天树叶凋谢一样，一定

6、的生理或病理条件下，遵循自身所定程一定的生理或病理条件下，遵循自身所定程序结束生命的过程，细胞凋亡是一种由基因序结束生命的过程，细胞凋亡是一种由基因控制的自主性死亡。控制的自主性死亡。.有学者认为凋亡是有学者认为凋亡是形态学概念，程序性死亡是功能性概念。形态学概念，程序性死亡是功能性概念。2、钙失衡激活谷氨酰胺转移酶，催化胞内肽链酰基转移，在肽链间形成共价链，细胞骨架交联，有利于凋亡小体形成。（三）与细胞坏死的区别精确地结合起来，现在还是个谜。（三）线粒体损伤在细胞凋亡中的作用基因表达与其他致癌因素同存时为增殖作用，与其他抑癌条件共存时就导致细胞凋亡。免疫性因素 免疫细胞可分泌免疫分子，参于免

7、疫细胞或靶细胞的凋亡细胞坏死是由强烈损伤因素作用下（缺氧、毒物、强酸、强碱等）细胞死亡，正常组织不发生细胞坏死，细胞凋亡为生理性、主动的细胞死亡。成酶引起神经酰胺升高，诱导细胞凋亡。抗肿瘤药物红必霉素可激活神经酰胺合同受体结合后通过些接头蛋白活化caspase导致细胞凋亡胞膜皱缩、内陷，分割胞浆，蛋白浓染形凋网相关基因在细胞凋亡过程中的作用。（2）Fas Fas基因对细胞凋亡有促进作用，Fas与其配体（Fasl）的相互作用是引起细胞凋亡的主要途径之一。白，进入CD4+细胞后产生OFR细胞凋亡TNF受体家族中的Fas蛋白（膜受体）可与淋巴细胞表面Fas配体（Fas ligand）或抗Fas抗体结

8、合 以三聚体形式与邻细胞的fas结合，并诱导受体的三聚化，激活的受体通过与多种具有死亡域的受体连接蛋白结合，形成死亡诱导信号复合体（DISC），同时激活caspase级联反应，诱发细胞凋亡。许多应激信号如DNA损伤、端粒磨损（telemere attrition）、癌基因活化和低氧（hypoxia）等广泛存在于癌症的发生和发展包括肿瘤细胞的侵袭和转移过程中，而这些信号都能活化p53基因，p53基因作为防止潜的在恶性细胞生长和存活的应激反应信号途径中枢，在防止肿瘤发生机制中发挥关键作用。以Bcl-2;Bax和BH3-only域蛋白（Bik）为代表的亚类。同受体结合后通过些接头蛋白活化caspas

9、e导致细胞凋亡五、细胞凋亡在疾病防治中的意义3、发挥积极的防御功能（三）与细胞坏死的区别（三）与细胞坏死的区别 细胞坏死是由强烈损伤因素作用下细胞坏死是由强烈损伤因素作用下（缺氧、毒物、强酸、强碱等）（缺氧、毒物、强酸、强碱等）细胞死细胞死亡，正常组织不发生细胞坏死，亡，正常组织不发生细胞坏死，细胞凋细胞凋亡为生理性、主动的细胞死亡。亡为生理性、主动的细胞死亡。因此同一个信号，在不同条件下既可引起凋亡，也可刺激增殖；（4）T细胞激活 激活的CD4+淋巴细胞，1、细胞钙失衡可激活Ca+/mg+依赖核4、胞内Ca+DNA链展开，暴露线粒体膜功能和结构上的完整性破坏引起细胞凋亡的可能机制是：线粒体内

10、、外膜之间的通透性转换孔（PTP）是一种蛋白复合物，具有调节线粒体膜通透性作用。IL-1、免疫分子、热休克蛋白、激素、用生长因子防止神经细胞凋亡，试 治引起细胞膜上神经鞘磷脂水解产生神经酰胺。正常情况下前二类基因处于动态的平衡，以确保细胞生死有序。在细胞凋亡中起重要作用，在细胞凋亡中线粒4、胞内Ca+DNA链展开，暴露核小体酶切位点，DNA易被酶切割。线粒体功能改变在细胞凋亡的发生中起关键性作用：抑制线粒体的三羧酸循环或呼吸链功能即可引起细胞凋亡；（因SOD可减轻凋亡）灭活细胞凋亡抑制物（如Bcl-2）（1）死亡因子介导的细胞凋亡 TNF受体家族至少12个成员，为I型膜蛋白。所致的、化学损伤的

11、DNA损伤和生存必需因子短氧化应激引起细胞凋亡的可能机制（四）细胞凋亡的意义（四）细胞凋亡的意义 1、确保机体正常发育、生长、确保机体正常发育、生长 2 2、维持内环境稳定、维持内环境稳定 3、发挥积极的防御功能、发挥积极的防御功能 二、细胞凋亡过程与调控二、细胞凋亡过程与调控 （一）细胞凋亡过程（一）细胞凋亡过程1 1、凋亡信号转导、凋亡信号转导 2 2、凋亡基因激活、凋亡基因激活 3 3、细胞凋亡执行、细胞凋亡执行 4、凋亡细胞的清除、凋亡细胞的清除 诱导期诱导期效应期效应期降解期降解期（二）凋亡时细胞主要变化（二）凋亡时细胞主要变化 1 1、细胞形态学变化、细胞形态学变化胞膜逐渐脱离与周

12、围细胞的接触胞膜逐渐脱离与周围细胞的接触 空泡化空泡化 胞体缩小胞体缩小 固缩固缩内质网与胞膜融合内质网与胞膜融合,在膜表面突起在膜表面突起出芽出芽染色质深缩成团，分布于膜边缘染色质深缩成团，分布于膜边缘边集边集胞膜皱缩、内陷，分割胞浆，蛋白浓染形胞膜皱缩、内陷，分割胞浆，蛋白浓染形成成凋亡小体凋亡小体 凋亡小体被邻近细胞吞噬、清除（主要是巨凋亡小体被邻近细胞吞噬、清除（主要是巨噬细胞）凋亡过程不导致周围组织损伤和炎噬细胞）凋亡过程不导致周围组织损伤和炎症反应症反应 2 2、细胞凋亡的生化改变、细胞凋亡的生化改变（1 1）DNADNA片段化片段化 DNA链上每隔链上每隔200个核苷个核苷酸有酸

13、有1个核小体，核小体之间的连接区易受内个核小体，核小体之间的连接区易受内切酶的切割而断裂，当在核小体连接区切开切酶的切割而断裂，当在核小体连接区切开DNA时，可形成时，可形成200bp或整倍数的片段，在凝或整倍数的片段，在凝胶电泳中呈胶电泳中呈“梯梯”状。状。（2 2）内源性核酸内切酶激活）内源性核酸内切酶激活 该酶由细胞该酶由细胞内信号转导环节被激活，在细胞凋亡过程内信号转导环节被激活，在细胞凋亡过程中执行染色质中执行染色质DNA切割任务切割任务（3 3）凋亡蛋白酶（）凋亡蛋白酶（caspasescaspases）的激活及其的激活及其作用作用 凋亡蛋白酶是一组对底物天冬氨酸部凋亡蛋白酶是一组

14、对底物天冬氨酸部位有特异性水解作用，活性中心富含半胱氨位有特异性水解作用，活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶酸的蛋白酶。（含半胱氨酸的门冬氨酸特异。（含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解酶）水解酶）有人在研究无脊椎动物如线虫细胞凋亡时发现，有人在研究无脊椎动物如线虫细胞凋亡时发现，细胞的死亡呈现严格的特异性，在雌雄同体发育产细胞的死亡呈现严格的特异性，在雌雄同体发育产生的生的10901090个体细胞中，个体细胞中，131131个细胞在特定的时空内以个细胞在特定的时空内以凋亡而终结，这些细胞凋亡至少受凋亡而终结，这些细胞凋亡至少受1414个基因的调控，个基因的调控，其中最重要的是其中最重要的是凋亡活化基因凋亡

15、活化基因Ced-3Ced-3、Ced-4Ced-4和和凋亡凋亡抑制基因抑制基因Ced-9Ced-9。它们诱导和调控细胞凋亡的基本机它们诱导和调控细胞凋亡的基本机制：制：Ced-3Ced-3是具严格底物特异性的半胱氨酸蛋白酶，是具严格底物特异性的半胱氨酸蛋白酶，诱导细胞诱导细胞的特征性形态学和生化学变化的特征性形态学和生化学变化。Ced-3Ced-3能结合能结合Ced-4Ced-4，后者能结合后者能结合Ced-9Ced-9。在活细胞，在活细胞，Ced-9Ced-9以以Ced-4Ced-4为中介和为中介和Ced-3Ced-3结合成三体复合物，结合成三体复合物，扣押扣押Ced-3Ced-3使其以无活

16、性的酶原形式存在于细胞内，使其以无活性的酶原形式存在于细胞内，在凋亡诱导信号的作用下，在凋亡诱导信号的作用下，Ced-9Ced-9自复合物中解离。自复合物中解离。其结果是导致其结果是导致Ced-3的活化和细胞凋亡。如的活化和细胞凋亡。如Ced-3和和Ced-9在人体的类似物分别代两大家族，即在人体的类似物分别代两大家族，即caspases家族和家族和Bcl-2家族家族.人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得多。差别可能在于线粒体在哺乳细胞凋亡中的多。差别可能在于线粒体在哺乳细胞凋亡中的重要性。哺乳细胞凋亡主要包括两条途径，即重要性。哺乳细胞凋亡主要包括

17、两条途径，即死亡受体途径和线粒体途径。它们通过一系列死亡受体途径和线粒体途径。它们通过一系列分子和生物化学途径导致两条途径共同的分子和生物化学途径导致两条途径共同的“中中央处理器央处理器”分子即分子即caspases的活化的活化，并诱导许，并诱导许多细胞核和细胞浆内相关底物的降解。多细胞核和细胞浆内相关底物的降解。9393年有人发现年有人发现Ced-3Ced-3基因与哺乳动物白介素基因与哺乳动物白介素1 1转化酶转化酶ICEICE功能和序列相似，和功能和序列相似，和Ced-3Ced-3一样，一样，ICEICE高表达可致成纤维细胞凋亡，之后，许多实验室高表达可致成纤维细胞凋亡，之后，许多实验室致

18、力于识别致力于识别ICE/Ced-3ICE/Ced-3样蛋白，至今已发现样蛋白，至今已发现1414个个ICE/Ced-3ICE/Ced-3家族成员（分为三组），其中一些参于家族成员（分为三组），其中一些参于细胞凋亡，一些参于细胞因子加工和炎症，为避细胞凋亡，一些参于细胞因子加工和炎症，为避免命名上混乱，免命名上混乱，9696年专门小组推荐年专门小组推荐ICE/Ced-3ICE/Ced-3家族家族成员统一命名成员统一命名天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶，并按先后为序在并按先后为序在caspasecaspase后加阿拉伯数字表示。后加阿拉伯数字表示。其在凋亡中作用：其在凋亡

19、中作用：灭活细胞凋亡抑制物（如灭活细胞凋亡抑制物（如Bcl-2Bcl-2）水解细胞的蛋白结构，导致细胞解体水解细胞的蛋白结构，导致细胞解体 凋亡小体；凋亡小体；在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白，使在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白，使 该蛋白另具功能等。该蛋白另具功能等。Caspase Caspase 的天然抑制剂：病毒性蛋白、的天然抑制剂：病毒性蛋白、p35p35，抑制，抑制蛋白蛋白-抑制抑制CaspaseCaspase活化，凋亡蛋白抑制因子活化，凋亡蛋白抑制因子IAPIAP等等（三）细胞凋亡的调控（三）细胞凋亡的调控 1 1、细胞凋亡相关因素、细胞凋亡相关因素 （1 1）诱导性因素）诱导性因

20、素 细胞外诱导因素启动细胞凋亡程序，细胞外诱导因素启动细胞凋亡程序，使细胞趋于死亡使细胞趋于死亡激素与生长因子失衡激素与生长因子失衡 强烈应激使糖强烈应激使糖皮质激素分泌，可诱导淋巴细胞凋亡皮质激素分泌，可诱导淋巴细胞凋亡同受体结合后通过些接头蛋白活化caspase导致细胞凋亡1858年，Virchow提出细胞死亡在动脉瘤中的重要性，并将它简单地定义为细胞退化（degeneration）、坏疽（mortification）、软化（softening）和坏死（necrosis）。雌激素等可抑制相应的靶细胞凋亡，防（三）细胞凋亡的调控灭活细胞凋亡抑制物（如Bcl-2）二、细胞凋亡过程与调控1993

21、年Jacobson等人发现用溴化乙锭除去线粒免疫性因素 免疫细胞可分泌免疫分子，参于免疫细胞或靶细胞的凋亡基因表达与其他致癌因素同存时为增殖作用，与其他抑癌条件共存时就导致细胞凋亡。细胞外诱导因素启动细胞凋亡程序，氧化应激引起细胞凋亡的可能机制细胞外诱导因素启动细胞凋亡程序，据结构特点的不同，Bcl-2家族可划分为三个分别（5）二酰甘油/PKC 信号系统（因SOD可减轻凋亡）（）吞噬细胞凝集素作用对细胞凋亡起负调控作用，神经、表皮生和细胞增殖一样，细胞死亡规律的研究一直被人们所忽视。4、胞内Ca+DNA链展开，暴露有学者将离体大鼠心肌细胞置无氧的培养环境中，发现其在12小时后细胞出现凋亡，同时

22、伴有Fas抗原mRNA表达的增加，而对照组成纤维细胞在72小时后的仍然无凋亡，Itoh等观察19例急性心梗者心肌细胞证实：心肌细胞除坏死外还存在凋亡，缺血早期以凋亡为主，晚期以坏死为主，梗死区周边细胞凋亡为主，中央以坏死为主，急性严重心梗以坏死为主，慢性轻度则发生细胞凋亡。吞噬细胞分泌的TSP黏附巨噬细胞在凋亡细胞间理化因素理化因素 OFR增加，细胞处氧化应激增加，细胞处氧化应激 状态，状态，DNA受损，细胞凋亡受损，细胞凋亡免疫性因素免疫性因素 免疫细胞可分泌免疫分子，参免疫细胞可分泌免疫分子，参于免疫细胞或靶细胞的凋亡于免疫细胞或靶细胞的凋亡生物因素生物因素 细菌、病毒及其毒素可细菌、病毒

23、及其毒素可 诱导细胞凋亡诱导细胞凋亡（2 2）抑制性因素）抑制性因素 某些细胞因子、激素具有抑制细胞凋某些细胞因子、激素具有抑制细胞凋亡的作用，如亡的作用，如IL-2、NGF、ACTH、睾酮、睾酮、雌激素等可抑制相应的靶细胞凋亡，防雌激素等可抑制相应的靶细胞凋亡，防止其萎缩。止其萎缩。某些二价阳离子（某些二价阳离子（ZnZn+）药物（苯药物（苯巴比妥）病毒（巴比妥）病毒（EBEB）、）、中性氨基酸亦具中性氨基酸亦具抑制细胞凋亡作用。抑制细胞凋亡作用。2 2、细胞凋亡信号转导、细胞凋亡信号转导 凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导因凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导因素与素与DNADNA片段化断裂及最终激

24、活细胞死亡片段化断裂及最终激活细胞死亡程序，导致细胞结构蛋白降解的中间环节。程序，导致细胞结构蛋白降解的中间环节。这个系统的特点是：这个系统的特点是：多样性：多样性：即不同种即不同种类的细胞有不同的信号转导系统；类的细胞有不同的信号转导系统；偶联性：偶联性：即死亡信号的转导系统与细胞增殖、即死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转导系统在某些环节上有交分化过程中的信号转导系统在某些环节上有交叉；因此同一个信号，在不同条件下既可引起叉；因此同一个信号，在不同条件下既可引起凋亡，也可刺激增殖；凋亡，也可刺激增殖；同一性：同一性：即不同的即不同的凋亡诱导因素可以通过同一信号转导系统触发凋亡诱

25、导因素可以通过同一信号转导系统触发细胞凋亡。细胞凋亡。多途径：多途径：即同一凋亡诱导因素可即同一凋亡诱导因素可经过多条信号转导途径触发凋亡。经过多条信号转导途径触发凋亡。（1 1）死亡因子介导的细胞凋亡）死亡因子介导的细胞凋亡 TNFTNF受体家族至少受体家族至少1212个成员，为个成员，为I I型膜蛋白。型膜蛋白。TNFTNF受体家族中的受体家族中的FasFas蛋白蛋白（膜受体）可与淋巴细胞表面（膜受体）可与淋巴细胞表面FasFas配体（配体（Fas ligandFas ligand）或抗或抗FasFas抗体结合抗体结合 以三聚体形式与邻细胞的以三聚体形式与邻细胞的fasfas结合，结合，并

26、诱导受体的三聚化，激活的受体通过与多种具有死并诱导受体的三聚化，激活的受体通过与多种具有死亡域的受体连接蛋白结合，形成死亡诱导信号复合体亡域的受体连接蛋白结合，形成死亡诱导信号复合体（DISCDISC），），同时激活同时激活caspasecaspase级联反应，诱发细胞凋级联反应，诱发细胞凋亡。亡。TNFTNF被称为死亡因子（被称为死亡因子（death factordeath factor）,作用的受作用的受体被称为死亡受体（体被称为死亡受体（DRDR）。）。同受体结合后通过些接头同受体结合后通过些接头蛋白活化蛋白活化caspasecaspase导致细胞凋亡导致细胞凋亡（3）cAMP/PKA

27、信号系统信号系统 糖皮质激素淋巴细胞糖皮质激素淋巴细胞 Ca+/Ca+调蛋白调蛋白 cAMP PKA 细胞凋亡细胞凋亡（2）胞内胞内Ca+信号系统信号系统:胞内胞内Ca+(+)Ca+依赖性谷氨酰胺转移酶依赖性谷氨酰胺转移酶活化转录因子活化转录因子 细胞凋亡细胞凋亡（4）神经酰胺介导的细胞凋亡）神经酰胺介导的细胞凋亡 神经酰胺是神经酰胺是细胞凋亡信号调控中的第二信使分子，许多诱细胞凋亡信号调控中的第二信使分子，许多诱导和刺激因素能激活细胞膜上神经鞘磷脂酶，导和刺激因素能激活细胞膜上神经鞘磷脂酶，引起细胞膜上神经引起细胞膜上神经鞘磷脂鞘磷脂水解产生水解产生神经酰胺神经酰胺。有人用维生素有人用维生素

28、D3处理处理HL-60白血病细胞后，该白血病细胞后，该细胞出现早期的和可逆的神经鞘磷脂水解，同细胞出现早期的和可逆的神经鞘磷脂水解，同时伴有神经酰胺升高，随后发生细胞凋亡。时伴有神经酰胺升高，随后发生细胞凋亡。雌激素等可抑制相应的靶细胞凋亡，防雌激素等可抑制相应的靶细胞凋亡，防形成分子桥，介导对凋亡细胞的吞噬多途径：即同一凋亡诱导因素可经过多条信号转导途径触发凋亡。20世纪80年代末期，生命科学家逐渐认识到4、胞内Ca+DNA链展开，暴露长因子与其受体结合，激活该系统，促进（）磷脂酰丝氨酸受体的作用细胞凋亡（apoptosis）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，又称程序

29、性细胞死亡（PCD）。理化因素 OFR增加，细胞处氧化应激凋亡小体被邻近细胞吞噬、清除（主要是巨噬细胞）凋亡过程不导致周围组织损伤和炎症反应在细胞凋亡中起重要作用，在细胞凋亡中线粒TNF受体家族中的Fas蛋白（膜受体）可与淋巴细胞表面Fas配体（Fas ligand）或抗Fas抗体结合 以三聚体形式与邻细胞的fas结合，并诱导受体的三聚化，激活的受体通过与多种具有死亡域的受体连接蛋白结合，形成死亡诱导信号复合体（DISC），同时激活caspase级联反应，诱发细胞凋亡。、吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬（3）p53 因编码53 KD蛋白质而得名，在胞膜皱缩、内陷，分割胞浆，蛋白浓染形它们诱导和调控细胞

30、凋亡的基本机制：Ced-3是具严格底物特异性的半胱氨酸蛋白酶，诱导细胞的特征性形态学和生化学变化。（4）神经酰胺介导的细胞凋亡 神经酰胺是（三）调节凋亡相关基因Bcl-x，由241氨基酸残基组成，与人Bcl-2基因同源性达74%，其由于mRNA剪切方式不同可产生两种大小不同Bclx蛋白，大分子（Bcl-XL）含有Bcl-2的二个同源结构域（BH1和BH2）其功能与Bcl-2相似，可以抑制细胞凋亡；抗肿瘤药物红必霉素可激活神经酰胺合抗肿瘤药物红必霉素可激活神经酰胺合成酶引起神经酰胺升高，诱导细胞凋亡。成酶引起神经酰胺升高，诱导细胞凋亡。许多刺激因子如许多刺激因子如TNF、Fas、离子射线、离子射

31、线、IL-1、免疫分子、热休克蛋白、激素、免疫分子、热休克蛋白、激素、抗癌药（红必霉素、长春碱）和活性氧抗癌药（红必霉素、长春碱）和活性氧等能激活神经鞘磷脂产生神经酰胺，诱等能激活神经鞘磷脂产生神经酰胺，诱导多种细胞发生凋亡。导多种细胞发生凋亡。（一）合理利用细胞凋亡相关因素生物因素 细菌、病毒及其毒素可4、凋亡细胞的清除同一性：即不同的凋亡诱导因素可以通过同一信号转导系统触发细胞凋亡。如前所述p53基因是目前最受关注的抑癌基因，作为转录调节蛋白，p53即上调细胞凋亡的促进因子Bax，又能抑制细胞周期的进展，并修复损伤的DNA。Caspase 的天然抑制剂：病毒性蛋白、p35，抑制蛋白-抑制C

32、aspase活化，凋亡蛋白抑制因子IAP等（6）PTK信号系统对细胞凋亡起负调控作用，神经、表皮生而自身免疫病则是机体产生抗自身抗体或致敏淋巴细胞，对自身抗原攻击造成组织器官损伤。2、细胞凋亡信号转导（含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解酶）状态，DNA受损，细胞凋亡（5）二酰甘油/PKC 信号系统对细胞凋亡起负调控作用，神经、表皮生当线粒体跨膜电位在各种凋亡诱导因素作用下降低时PTP开放，导致线粒体膜通透性增大，使细胞凋亡启动因子如：细胞色素C、凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）和凋亡诱导因子（AIF）等从线粒体内释放出来，促进细胞凋亡。膜内层磷脂酰丝氨酸暴露缺O2增加p53基因转录缺血再灌注损伤引起细

33、胞凋亡机制哺乳细胞凋亡主要包括两条途径，即死亡受体途径和线粒体途径。形成分子桥，介导对凋亡细胞的吞噬神经酰氨神经酰氨 鞘氨醇鞘氨醇 1磷酸鞘氨醇（磷酸鞘氨醇（SPP)传递增殖信号传递增殖信号 抗凋亡抗凋亡细胞凋亡细胞凋亡水解水解 激酶激酶（6）PTK信号系统信号系统 对细胞凋亡起负调控作用，神经、表皮生对细胞凋亡起负调控作用，神经、表皮生长因子与其受体结合，激活该系统，促进长因子与其受体结合，激活该系统，促进细胞分化。细胞分化。阻断该途径引起细胞凋亡阻断该途径引起细胞凋亡。（5）二酰甘油）二酰甘油/PKC 信号系统信号系统 激活的激活的PKC可引起白血病细胞发生凋亡可引起白血病细胞发生凋亡（7

34、 7）p53p53+基因触发的细胞凋亡基因触发的细胞凋亡 p53p53在射线在射线所致的、化学损伤的所致的、化学损伤的DNADNA损伤和生存必需因子短损伤和生存必需因子短缺等触发细胞凋亡过程中起重要作用。也参与缺等触发细胞凋亡过程中起重要作用。也参与病毒感染、细胞癌基因异常表达或某些肿瘤抑病毒感染、细胞癌基因异常表达或某些肿瘤抑制基因产物缺乏所诱发的凋亡。制基因产物缺乏所诱发的凋亡。p53p53可使可使BaxBax表表达增加，促进凋亡发生达增加，促进凋亡发生（8 8）线粒体损伤启动的细胞凋亡）线粒体损伤启动的细胞凋亡 19931993年年JacobsonJacobson等人发现用溴化乙锭除去线

35、粒等人发现用溴化乙锭除去线粒体体DNADNA，诱导人成纤维细胞凋亡，表明线粒体，诱导人成纤维细胞凋亡，表明线粒体在细胞凋亡中起重要作用，在细胞凋亡中线粒在细胞凋亡中起重要作用，在细胞凋亡中线粒体功能损伤表现为：线粒体膜通透性增高，内体功能损伤表现为：线粒体膜通透性增高，内膜的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低膜的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低等，从而启动细胞凋亡。等，从而启动细胞凋亡。3 3、调亡相关基因及调控、调亡相关基因及调控细胞凋亡是级联式基因表达的结果，已知细胞细胞凋亡是级联式基因表达的结果，已知细胞凋亡相关基因多达数十种，根据其功能不同，凋亡相关基因多达数十种，根据其功能不同，分

36、为三大类：分为三大类：抑制凋亡基因抑制凋亡基因，例如，例如Bcl-2Bcl-2、EIBEIB和和IAPIAP；促进凋亡的基因促进凋亡的基因，例如，例如p53p53、FasFas等；等；双向调控基因双向调控基因，例如，例如c-mycc-myc、BclxBclx。正正常情况下前二类基因处于动态的平衡，以确保常情况下前二类基因处于动态的平衡，以确保细胞生死有序。目前已发现多种基因编码的产细胞生死有序。目前已发现多种基因编码的产物参与了调亡的发生和调控，研究得较多的是物参与了调亡的发生和调控，研究得较多的是Bcl-2Bcl-2、p53p53等。等。（三）细胞凋亡的调控4、胞内Ca+DNA链展开，暴露（

37、）血小板反应蛋白(TSP)介导吞噬基因表达与其他致癌因素同存时为增殖作用，与其他抑癌条件共存时就导致细胞凋亡。正常情况下前二类基因处于动态的平衡，以确保细胞生死有序。（三）细胞凋亡的调控（3）p53 因编码53 KD蛋白质而得名，在TNF被称为死亡因子（death factor）,作用的受体被称为死亡受体（DR）。（1）糖蛋白120（gP120）gP120与CD4+细胞该蛋白另具功能等。凋亡与神经元退化性疾病及ARDS发生的可能机制有学者将离体大鼠心肌细胞置无氧的培养环境中，发现其在12小时后细胞出现凋亡，同时伴有Fas抗原mRNA表达的增加，而对照组成纤维细胞在72小时后的仍然无凋亡，Ito

38、h等观察19例急性心梗者心肌细胞证实：心肌细胞除坏死外还存在凋亡，缺血早期以凋亡为主，晚期以坏死为主，梗死区周边细胞凋亡为主，中央以坏死为主，急性严重心梗以坏死为主，慢性轻度则发生细胞凋亡。凋亡不足与肿瘤发生发展的可能机制。成酶引起神经酰胺升高，诱导细胞凋亡。抗癌药（红必霉素、长春碱）和活性氧以Bcl-2;Bax和BH3-only域蛋白（Bik）为代表的亚类。抗肿瘤药物红必霉素可激活神经酰胺合人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得多。理化因素 OFR增加，细胞处氧化应激人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得多。（1）Bcl-2 是是B细胞瘤细胞瘤/白血病白血病-2的基因缩的基因缩写，是讫今

39、研究的最深入、广泛的抑制凋亡基写，是讫今研究的最深入、广泛的抑制凋亡基因之一，最早从小鼠因之一，最早从小鼠B细胞瘤中分离出来，是细胞瘤中分离出来，是一种细胞内膜蛋白，主要定位于线粒体、内质一种细胞内膜蛋白，主要定位于线粒体、内质网、核膜。至今已相继发现至少网、核膜。至今已相继发现至少20个存在于哺个存在于哺乳动物的乳动物的Bcl-2同源蛋白。其中，一些属于凋同源蛋白。其中，一些属于凋亡亡抑制蛋白如抑制蛋白如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-w、Bcl-G等，等，一些则一些则具有凋亡诱导活性具有凋亡诱导活性如如Bax、Bak、Bid、Bim、Bik、Bcl-B、Bcl-Xs等。等。Bcl-2家族

40、成员主要包含两大结构域，即位于家族成员主要包含两大结构域，即位于羧基端的羧基端的跨膜结构域跨膜结构域（TM）和数量不等（和数量不等（14个）个）的的Bcl-2同源结构域同源结构域（Bcl-2 homology，BH）。）。根根据结构特点的不同，据结构特点的不同，Bcl-2家族可划分为三个分别家族可划分为三个分别以以Bcl-2;Bax和和BH3-only域蛋白（域蛋白（Bik）为代表的亚）为代表的亚类。类。Bax Bax由由192192氨基酸组成，与氨基酸组成，与Bcl-2Bcl-2的同源性为的同源性为21%21%，Bcl-2Bcl-2与与BaxBax在体内可形成异二聚体，但在体内可形成异二聚体

41、，但BaxBax与与Bcl-2Bcl-2的作用完全相反，的作用完全相反，Bax/BaxBax/Bax二聚体二聚体在体内过量表达时，可促进细胞凋亡，而在体内过量表达时，可促进细胞凋亡，而Bcl-Bcl-2 2的抑制凋亡功能可能通过与的抑制凋亡功能可能通过与BaxBax形成异二聚体形成异二聚体而实现。而实现。Bcl-2Bcl-2家族可决定细胞生死存亡。家族可决定细胞生死存亡。Bcl-2Bcl-2高表达可导致肿瘤细胞对射线、抗癌药高表达可导致肿瘤细胞对射线、抗癌药物的耐受性增强。物的耐受性增强。Bcl-2Bcl-2抗凋亡机制：抗凋亡机制：直接抗氧化；直接抗氧化；抑制线粒体释放促凋亡蛋白质；抑制线粒体

42、释放促凋亡蛋白质；抑制凋亡诱导蛋白抑制凋亡诱导蛋白BaxBax、BakBak的细胞毒作用；的细胞毒作用；抑制凋亡蛋白酶（抑制凋亡蛋白酶（caspasescaspases）的激活；的激活；维持细胞钙稳态。维持细胞钙稳态。（2 2）FasFas Fas Fas基因对细胞凋亡有促进作基因对细胞凋亡有促进作用，用，FasFas与其配体（与其配体（FaslFasl）的相互作用是引的相互作用是引起细胞凋亡的主要途径之一。起细胞凋亡的主要途径之一。FasFas蛋白属于蛋白属于TNFTNF受体家族，受体家族，FasFas与其细胞表面配体与其细胞表面配体FaslFasl的的结合，可诱导酪氨酸激酶活化使多种细胞蛋

43、结合，可诱导酪氨酸激酶活化使多种细胞蛋白的酪氨酸磷酸化，介导白的酪氨酸磷酸化，介导DNADNA裂解。裂解。有资料表明外周血有资料表明外周血T T、B B细胞中，细胞中，Bcl-2Bcl-2的的表达下降，而表达下降，而FasFas表达显著升高，提出表达显著升高，提出Bcl-2Bcl-2具有抑制具有抑制FasFas介导的凋亡作用。介导的凋亡作用。（3 3）p53p53 因编码因编码53 53 KDKD蛋白质而得名，在蛋白质而得名，在细胞细胞G G1 1期监视细胞基因组的完整性，如期监视细胞基因组的完整性，如DNADNA遭损伤，遭损伤，p53p53蛋白可阻止细胞进入细胞周蛋白可阻止细胞进入细胞周期或

44、与之结合使期或与之结合使DNADNA得到修复，如修复失败得到修复，如修复失败则启动细胞凋亡。则启动细胞凋亡。p53p53如何使细胞生长停滞如何使细胞生长停滞在在G G1 1期与决定细胞走向死亡有机的结合起期与决定细胞走向死亡有机的结合起关健作用，但关健作用，但p53p53究竟是如何把此两个功能究竟是如何把此两个功能精确地结合起来，现在还是个谜。精确地结合起来，现在还是个谜。（4 4）C-mycC-myc、Bcl-xBcl-x 已发现很多原癌基已发现很多原癌基因与细胞凋亡过程有关，如因与细胞凋亡过程有关，如c-fos jun maxc-fos jun max、bcr-ablbcr-abl等，等，

45、c-mycc-myc是调控细胞周期的主要基是调控细胞周期的主要基因，是一种转录调节基因，既是可介导细胞因，是一种转录调节基因，既是可介导细胞增殖的基因，也是可介导细胞凋亡的基因，增殖的基因，也是可介导细胞凋亡的基因，取决于细胞接受的何种信号及所处的生长环取决于细胞接受的何种信号及所处的生长环境。研究表明境。研究表明,在在缺乏生长因子时缺乏生长因子时c-mycc-myc才诱才诱导细胞凋亡，导细胞凋亡，否则其功能仍呈增殖否则其功能仍呈增殖状态。基状态。基因表达与其他致癌因素同存时为增殖作用，因表达与其他致癌因素同存时为增殖作用，与其他抑癌条件共存时就导致细胞凋亡。与其他抑癌条件共存时就导致细胞凋亡

46、。Bcl-x，由由241氨基酸残基组成，与人氨基酸残基组成，与人Bcl-2基因同源性达基因同源性达74%，其由于，其由于mRNA剪切方式不剪切方式不同可产生两种大小不同同可产生两种大小不同Bclx蛋白，大分子蛋白，大分子（Bcl-XL）含有含有Bcl-2的二个同源结构域（的二个同源结构域（BH1和和BH2）其功能与其功能与Bcl-2相似，可以抑制细胞凋相似，可以抑制细胞凋亡；亡；Bcl-x的小分子蛋白（的小分子蛋白（Bcl-Xs）缺少缺少BH1和和BH2同源区，其功能与同源区，其功能与Bcl-2相反，可以促进细相反，可以促进细胞凋亡，胞凋亡，mRNA的剪切加工是的剪切加工是Bcl-x产生抑制产

47、生抑制或促进细胞凋亡的关健控制点。或促进细胞凋亡的关健控制点。、吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬、吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬吞噬细胞受体识别凋亡细胞，凋亡细胞有相应标记吞噬细胞受体识别凋亡细胞，凋亡细胞有相应标记（）吞噬细胞凝集素作用（）吞噬细胞凝集素作用吞噬细胞吞噬细胞植物凝集素植物凝集素凋亡细胞凋亡细胞N-乙酰葡萄糖胺乙酰葡萄糖胺N-乙酰半乳糖乙酰半乳糖半乳糖半乳糖（）血小板反应蛋白（）血小板反应蛋白(TSP)介导吞噬介导吞噬吞噬细胞分泌的吞噬细胞分泌的TSP黏附巨噬细胞在凋亡细胞间黏附巨噬细胞在凋亡细胞间形成分子桥，介导对凋亡细胞的吞噬形成分子桥，介导对凋亡细胞的吞噬（）磷脂酰丝氨酸受体的作用（）

48、磷脂酰丝氨酸受体的作用凋亡细胞凋亡细胞膜内层磷脂酰丝氨酸暴露膜内层磷脂酰丝氨酸暴露巨噬细胞巨噬细胞磷脂酰丝氨酸受体磷脂酰丝氨酸受体吞噬吞噬有资料表明外周血T、B细胞中，Bcl-2的表达下降，而Fas表达显著升高，提出Bcl-2具有抑制Fas介导的凋亡作用。（7）p53+基因触发的细胞凋亡 p53在射线吞噬细胞分泌的TSP黏附巨噬细胞在凋亡细胞间（一）氧化损伤在细胞凋亡中的作用等能激活神经鞘磷脂产生神经酰胺，诱（）吞噬细胞凝集素作用人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得多。凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导因素与DNA片段化断裂及最终激活细胞死亡程序，导致细胞结构蛋白降解的中间环节。（1）死亡因子

49、介导的细胞凋亡 TNF受体家族至少12个成员，为I型膜蛋白。（三）与细胞坏死的区别Fas介导的敏感性五、细胞凋亡在疾病防治中的意义而自身免疫病则是机体产生抗自身抗体或致敏淋巴细胞，对自身抗原攻击造成组织器官损伤。IL-1、免疫分子、热休克蛋白、激素、2、神经原退行性疾病三、细胞凋亡的发生机制糖皮质激素淋巴细胞 Ca+/Ca+调蛋白状态，DNA受损，细胞凋亡细胞凋亡（apoptosis）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，又称程序性细胞死亡（PCD）。cAMP PKA 细胞凋亡三、细胞凋亡的发生机制三、细胞凋亡的发生机制 （一）氧化损伤在细胞凋亡中的作用（一）氧化损伤在细胞

50、凋亡中的作用 各种各种OFROFR氧化剂破坏机体正常的氧氧化剂破坏机体正常的氧化化/还原动态平衡，造成生物大分子核还原动态平衡，造成生物大分子核酸、蛋白、脂质）氧化损伤，形成严酸、蛋白、脂质）氧化损伤，形成严重氧化应激（重氧化应激（oxid five stressoxid five stress）状状态，诱导细胞凋亡态，诱导细胞凋亡氧化应激引起细胞凋亡的可能机制氧化应激引起细胞凋亡的可能机制 1 1、OFR OFR DNA DNA损伤损伤 （）（）p53 p53 细胞凋亡细胞凋亡 2 2、OFR OFR DNA DNA损伤损伤 NAD NAD ATP ATP细胞凋亡细胞凋亡 3 3、OFROF