细胞衰老与凋亡课件.ppt

1、细胞衰老与凋亡细胞衰老与凋亡机体内总有细胞在不断地衰老与死亡，同时又有细机体内总有细胞在不断地衰老与死亡，同时又有细胞增殖产生新生细胞进展补偿，不同类型细胞寿胞增殖产生新生细胞进展补偿，不同类型细胞寿命不同，如：命不同，如：神经元、胃酶原细胞、脂肪细胞、骨细胞等为缓慢更神经元、胃酶原细胞、脂肪细胞、骨细胞等为缓慢更新细胞与机体几乎等寿。新细胞与机体几乎等寿。肝细胞等寿命长于天，为短于机体寿命的细胞。肝细胞等寿命长于天，为短于机体寿命的细胞。皮肤表皮细胞、角膜上皮细胞、血细胞等为快速皮肤表皮细胞、角膜上皮细胞、血细胞等为快速更新的细胞，寿命短于天。更新的细胞，寿命短于天。2021/1/122如：

2、体外培养不同物种的胚胎成纤维细胞：如：体外培养不同物种的胚胎成纤维细胞：l小鼠细胞可传小鼠细胞可传1212代，而其个体寿命约代，而其个体寿命约3 3年；年；l小鸡细胞可传小鸡细胞可传2525代，其个体寿命近代，其个体寿命近3030年；年；l龟细胞可传龟细胞可传140140代，其个体寿命约代，其个体寿命约200200年。年。2021/1/123l如：体外培养人胚胎的成纤维细胞可传如：体外培养人胚胎的成纤维细胞可传40-6040-60代；代；l出生至出生至1515岁以下的成纤维细胞可传岁以下的成纤维细胞可传20-4020-40代；代；l1515岁以上者的成纤维细胞可传岁以上者的成纤维细胞可传10-

3、3010-30代。代。2021/1/124生长旺盛细胞富生长旺盛细胞富有微绒毛有微绒毛衰老细胞缺乏微绒衰老细胞缺乏微绒毛，体积缩小，呈毛，体积缩小，呈园球形。园球形。2021/1/125 细胞衰老：细胞衰老：指细胞维持其内环境恒指细胞维持其内环境恒定的才能及对内外环境变化定的才能及对内外环境变化适应才能降低的总现象。适应才能降低的总现象。即，细胞的构造老化，功能衰退。即，细胞的构造老化，功能衰退。2021/1/126形态特征形态特征1 1、细胞内原生质水分减少、细胞内原生质水分减少2 2、老年色素等、老年色素等“垃圾的积累垃圾的积累3 3、细胞核固缩、细胞核固缩4 4、细胞尼氏小体含量下降、细

4、胞尼氏小体含量下降 生化反响改变生化反响改变1.1.氨基酸、蛋白质合成速率下降氨基酸、蛋白质合成速率下降2.2.不溶性蛋白质增多不溶性蛋白质增多3.3.衰老细胞内酶的活性下降。衰老细胞内酶的活性下降。4.4.细胞增殖周期延长细胞增殖周期延长2021/1/127 与细胞衰老有关的因素多而且复杂，关于与细胞衰老有关的因素多而且复杂，关于细胞衰老的学说也很多，现已提出细胞衰老的学说也很多，现已提出300300多个，它多个，它们之间有的部分互相补充，有的部分互相重叠们之间有的部分互相补充，有的部分互相重叠。大致可归纳为以下个方面：。大致可归纳为以下个方面：1 1衰老因子的积累引起细胞衰老衰老因子的积累

5、引起细胞衰老2 2细胞遗传程序的表达引起衰老细胞遗传程序的表达引起衰老2021/1/128衰老因子：细胞代谢过程中积累的一些衰老因子：细胞代谢过程中积累的一些 代谢废物如脂褐质、剩余体代谢废物如脂褐质、剩余体 代谢过失如代谢过失如DNADNA突变、蛋白质交联突变、蛋白质交联 有害的中间代谢产物自由基等。有害的中间代谢产物自由基等。2021/1/129 随着细胞年龄的增长，在细胞内常发生核随着细胞年龄的增长，在细胞内常发生核酸、蛋白质、酶等大分子合成过失、有害酸、蛋白质、酶等大分子合成过失、有害中间产物及代谢废物等衰老因子的不断积中间产物及代谢废物等衰老因子的不断积累，当这些衰老因子少的时候可以

6、修复，累，当这些衰老因子少的时候可以修复，当衰老因子积累过多或修复系统出现过失当衰老因子积累过多或修复系统出现过失不能有效修复的时候，就会造成细胞内的不能有效修复的时候，就会造成细胞内的代谢障碍，引起细胞衰老。代谢障碍，引起细胞衰老。2021/1/1210脂褐质、老年色素、类蜡体、剩余体等的脂褐质、老年色素、类蜡体、剩余体等的积累占据细胞内有限的空间，阻碍细胞生积累占据细胞内有限的空间，阻碍细胞生命活动的进展，使细胞工作效率下降，引命活动的进展，使细胞工作效率下降，引起衰老。起衰老。2021/1/1211 在环境因素的作用下，在环境因素的作用下，DNADNA突突变是经常发生的，一般情况下可被变

7、是经常发生的，一般情况下可被修复，但修复系统也可能受致修复修复，但修复系统也可能受致修复功能下降，导致功能蛋白不能合成功能下降，导致功能蛋白不能合成或合成废品蛋白，使细胞功能受阻或合成废品蛋白，使细胞功能受阻而走向衰老。而走向衰老。2021/1/1212、自由基及其产生、自由基及其产生 自由基是细胞进展生物氧化过程中或自由基是细胞进展生物氧化过程中或受电离辐射时产生的一些高反响活性的受电离辐射时产生的一些高反响活性的化合物，它们是外层轨道上具有不成对化合物，它们是外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团的总称。电子的分子或原子基团的总称。如如.O2-.O2-、.H.H、.OH.OH、L.L.、

8、LOO.,LOO.,它们的它们的化学性质活泼，在细胞中经常产生，广化学性质活泼，在细胞中经常产生，广泛存在。泛存在。2021/1/1213 自由基自由基生物膜中的不饱和脂肪酸生物膜中的不饱和脂肪酸 过氧化脂质过氧化脂质 (膜通透性膜通透性、流动性、流动性）自由基自由基 断裂、交联、碱基羟基化，碱基断裂、交联、碱基羟基化，碱基切除等，使损伤。切除等，使损伤。自由基自由基蛋白质蛋白质 蛋白质交联、变性蛋白质交联、变性 即巯基即巯基（）（）二硫键二硫键（）（）过氧化脂质过氧化脂质+蛋白质蛋白质 脂褐素脂褐素2021/1/1214机体对细胞中产生的自由基有一定的去除机制：机体对细胞中产生的自由基有一定

9、的去除机制：保护性的酶：主要有超氧化物歧化酶保护性的酶：主要有超氧化物歧化酶SODSOD和过氧化和过氧化氢酶氢酶(CAT)(CAT)等。等。2H+O2-.+O2-.O2+H2O2(2H+O2-.+O2-.O2+H2O2(催化催化)H2O2+H2O2 2H2O+O2(H2O2+H2O2 2H2O+O2(过氧化氢酶催化过氧化氢酶催化)抗氧化物分子抗氧化物分子,如维生素和维生素，都是终止自由基反如维生素和维生素，都是终止自由基反响的有效物质。响的有效物质。细胞内部自身隔离化，如许多氧化物的代谢主要在线粒细胞内部自身隔离化，如许多氧化物的代谢主要在线粒体内进展。体内进展。、自由基的去除、自由基的去除2

10、021/1/1215 随着细胞生命活动时间的延长，随着细胞生命活动时间的延长，自由基过量产生以及去除才能的下降，自由基过量产生以及去除才能的下降，导致自由基破坏细胞中多种物质，引导致自由基破坏细胞中多种物质，引起衰老。起衰老。2021/1/1216。、细胞衰老钟、细胞衰老钟(cellular aging clock)(cellular aging clock)学说：学说：如图示：如图示：2021/1/1217(促进细胞分裂促进细胞分裂)抑制蛋白抑制蛋白抑制抑制DNADNA复制的蛋白质复制的蛋白质增殖基因增殖基因衰老相关基因衰老相关基因抑制衰老基因抑制衰老基因图图12021/1/1218分裂终止

11、分裂终止抑制抑制细胞衰老细胞衰老增殖基因增殖基因衰老相关基因衰老相关基因抑制衰老基因抑制衰老基因抑制抑制DNA复制的蛋白质复制的蛋白质抑制蛋白抑制蛋白图2 2021/1/1219衰老细胞中衰老细胞中DNADNA含量减少，可能是由于阻碣基因丧失。含量减少，可能是由于阻碣基因丧失。体外培养细胞都有一定的寿命无论如何优化条件。体外培养细胞都有一定的寿命无论如何优化条件。年青细胞与年老细胞交融，前者年青细胞与年老细胞交融，前者DNADNA合成受抑制，合成受抑制，说明老年细胞中产生有说明老年细胞中产生有DNADNA合成的抑制剂。合成的抑制剂。青春期总是在一定年龄到来，这时有一些基因表达，青春期总是在一定

12、年龄到来，这时有一些基因表达，形成第二性征，好象基因程序运行到这时才表达。形成第二性征，好象基因程序运行到这时才表达。2021/1/1220子女的寿命与双亲的寿命有关；子女的寿命与双亲的寿命有关；各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命；各种动物都有相当恒定的平均寿命和最高寿命；成人早衰症：平均成人早衰症：平均3939岁时出现衰老，岁时出现衰老，4747岁生命完毕；岁生命完毕；婴幼儿早衰症：婴幼儿早衰症：1 1岁时出现明显的衰老，岁时出现明显的衰老，12181218岁生命岁生命完毕，完毕，早衰症患者体内解旋酶发生突变早衰症患者体内解旋酶发生突变 。2021/1/12212021/1/1222l

13、人类染色体端粒是由人类染色体端粒是由25025015001500个进化上高度个进化上高度保守的保守的TTAGGGTTAGGG重复顺序组成，是由端粒酶催化重复顺序组成，是由端粒酶催化合成的。合成的。lHarleyHarley等发现人体内成纤维细胞端粒每年约缩短等发现人体内成纤维细胞端粒每年约缩短141418bp18bp，而外周血淋巴细胞那么每年缩短，而外周血淋巴细胞那么每年缩短33bp33bp。l正常人二倍体成纤维细胞在体外培养时随代数的正常人二倍体成纤维细胞在体外培养时随代数的增加，细胞中的端粒以一定速率缩短，增加，细胞中的端粒以一定速率缩短，DNADNA每复每复制一次，端粒就缩短一段。制一次

14、，端粒就缩短一段。l人体血细胞与皮肤细胞端粒长度也随增龄而相应人体血细胞与皮肤细胞端粒长度也随增龄而相应缩短。因此，端粒记录着细胞的年龄并预示它死缩短。因此，端粒记录着细胞的年龄并预示它死亡的时限。亡的时限。2021/1/1223l蜂王可活6年之长，而工蜂只能活36个月。l它们的基因组是一样的。l寿命不同是因为在幼虫期是否喂食蜂王浆，蜂王浆可使蜜蜂的寿限进步大约20倍。2021/1/1224 1 1、坏死性死亡、坏死性死亡(necrosis)(necrosis)：由于某：由于某些外界因素如部分缺血、高热及物些外界因素如部分缺血、高热及物理化学损伤和微生物的侵袭等造成细理化学损伤和微生物的侵袭等

15、造成细胞急速死亡。胞急速死亡。2 2、自然凋亡、自然凋亡(apoptosis(apoptosis：又称程：又称程序化细胞死亡序化细胞死亡programmed cell programmed cell deathdeath，指活组织中，单，指活组织中，单个细胞由于外来因素促使内在编程基个细胞由于外来因素促使内在编程基因表达，通过主动的生理生化过程，因表达，通过主动的生理生化过程，而自杀死亡的现象。而自杀死亡的现象。一、细胞死亡的类型一、细胞死亡的类型2021/1/1225、细胞膜通透性增、细胞膜通透性增加，细胞外形变得不加，细胞外形变得不规那么。规那么。、细胞核及线粒体、细胞核及线粒体肿胀，内质

16、网扩张，肿胀，内质网扩张，溶酶体破裂，最终细溶酶体破裂，最终细胞膜破坏，胞浆外溢，胞膜破坏，胞浆外溢，细胞解体，引起炎症细胞解体，引起炎症反响。反响。坏死是病理性死亡。坏死是病理性死亡。2021/1/12262021/1/12272021/1/1228正常正常凋亡2021/1/1229正常正常凋亡2021/1/12302021/1/1231细胞凋亡的主要特征是形成大小为细胞凋亡的主要特征是形成大小为 180180200bp200bp特征性的特征性的DNA laddersDNA ladders细胞色素细胞色素c诱导的凋亡细胞诱导的凋亡细胞DNA电泳图电泳图1细胞色素细胞色素c诱导诱导0 h2细胞

17、色素细胞色素c诱导诱导1 h3细胞色素细胞色素c诱导诱导2 h4细胞色素细胞色素c诱导诱导3 h5细胞色素细胞色素c诱导诱导4 h6阴性对照阴性对照7Marker 2021/1/1232、细胞首先变圆，与邻近细胞脱离。、细胞首先变圆，与邻近细胞脱离。、染色质固缩，常聚集于核膜呈境界清楚颗粒，、染色质固缩，常聚集于核膜呈境界清楚颗粒，块状、或新月形小体，胞浆浓缩。块状、或新月形小体，胞浆浓缩。、在核小体连接区被激活的核酸内切酶降、在核小体连接区被激活的核酸内切酶降解为解为180-200bp180-200bp或其倍数的片段。或其倍数的片段。、细胞膜突出形成质膜小泡即细胞、细胞膜突出形成质膜小泡即细

18、胞“出泡现出泡现象脱落后形成凋亡小体或细胞固缩形成凋亡小体象脱落后形成凋亡小体或细胞固缩形成凋亡小体，其内可保存完好的细胞器和致密的染色质。，其内可保存完好的细胞器和致密的染色质。、凋亡小体被周围细胞吞噬，无细胞内容物外泄、凋亡小体被周围细胞吞噬，无细胞内容物外泄，故无炎症反响。，故无炎症反响。2021/1/1233 凋亡凋亡 坏死坏死 胞体胞体 变小变小 变大变大胞膜胞膜 皱缩皱缩 肿胀肿胀胞核胞核 浓缩浓缩,溶解溶解,染色质固缩形成染色质固缩形成 染色质裂解染色质裂解 块状小体块状小体,为颗粒状为颗粒状,位于膜下位于膜下 散在分布散在分布胞质胞质 浓缩浓缩 肿胀肿胀结果结果 形成凋亡小体形

19、成凋亡小体 细胞崩解细胞崩解 无炎症反响无炎症反响 引起炎症反引起炎症反响响 只影响散在单个细胞只影响散在单个细胞 涉及周边大量细涉及周边大量细胞胞 组织构造不被破坏组织构造不被破坏 组织构造被组织构造被破坏破坏 形形 态态 上上2021/1/1234 凋亡凋亡 坏死坏死生生 DNA 由内切酶切为由内切酶切为 不规那么断裂不规那么断裂 180bp或其倍数的片段或其倍数的片段 片段大小不一片段大小不一化化 电泳结果电泳结果 “梯状条带梯状条带 “弥散条带弥散条带 酶酶 核酸内切酶等的激活核酸内切酶等的激活 无酶的激活无酶的激活上上 大分子大分子 RNA和和 蛋白质的合成蛋白质的合成 无无 合成合

20、成2021/1/1235l生存基因生存基因 促进细胞增殖的基因促进细胞增殖的基因(c-myc(c-myc、c-ablc-abl、ras)ras)促进细胞存活的基因促进细胞存活的基因(bcl-2(bcl-2、EIBEIB、c-kit)c-kit)l死亡基因死亡基因 细胞增殖的抑制基因细胞增殖的抑制基因(p53(p53、RBRB、WT-1)WT-1)促进细胞死亡的基因促进细胞死亡的基因(Bax(Bax、ICEICE、TRPM/SGP-2)TRPM/SGP-2)2021/1/1236细胞凋亡的意义：细胞凋亡的意义：、细胞调亡是维持个体正常生理、细胞调亡是维持个体正常生理过程所必需的。如在生理条件下，

21、许多过程所必需的。如在生理条件下，许多退化过程都与之相关，象断奶后乳房恢退化过程都与之相关，象断奶后乳房恢复静息状态，许多昆虫复静息状态，许多昆虫 ，两栖类动物发，两栖类动物发育过程中的变态现象等。育过程中的变态现象等。、已衰老或病变的细胞发生凋亡、已衰老或病变的细胞发生凋亡而被去除，这对于维持体内细胞的新陈而被去除，这对于维持体内细胞的新陈代谢有重要意义。代谢有重要意义。2021/1/1237l线虫线虫Caenorhabditis elegansCaenorhabditis elegans是研是研究个体发育和细胞程序性死亡的理究个体发育和细胞程序性死亡的理想材料生命周期短，细胞数量想材料生命

22、周期短，细胞数量少。少。l线虫神经系统由线虫神经系统由302302个细胞组成。这个细胞组成。这些细胞来自于些细胞来自于407407个前体细胞。也就个前体细胞。也就是说是说105105个细胞发生了程序性死亡。个细胞发生了程序性死亡。2021/1/12382021/1/1239l蒂芬蒂芬霍金罹患的疾病。霍金罹患的疾病。l运动神经元主宰我们肌肉动作。当运动神经元出现运动神经元主宰我们肌肉动作。当运动神经元出现病变时，肌肉便会渐渐的萎缩、死亡，进而进犯呼病变时，肌肉便会渐渐的萎缩、死亡，进而进犯呼吸系统，产生四肢麻木，及吞咽呼吸困难之现象。吸系统，产生四肢麻木，及吞咽呼吸困难之现象。l在一些情况下，程

23、序性细胞死亡是正常的。但在在一些情况下，程序性细胞死亡是正常的。但在ALSALS或其它退化性的疾病中，程序性细胞死亡可能被不或其它退化性的疾病中，程序性细胞死亡可能被不适当地激活了。适当地激活了。2021/1/1240l1.1.凋亡的概念凋亡的概念l2.2.细胞衰老的形态学与生化改变细胞衰老的形态学与生化改变l3.3.死亡与凋亡的区别死亡与凋亡的区别l4.4.根据细胞寿命情况将细胞分为三类，根据细胞寿命情况将细胞分为三类，举例说明举例说明2021/1/1241谢谢！NoImage内容总结细胞衰老与凋亡。肝细胞等寿命长于天，为短于机体寿命的细胞。(膜通透性、流动性）。保护性的酶：主要有超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶(CAT)等。成人早衰症：平均39岁时出现衰老，47岁生命完毕。左-安康9岁儿童，右-患早老症8岁儿童。Harley等发现人体内成纤维细胞端粒每年约缩短1418bp，而外周血淋巴细胞那么每年缩短33bp。蜂王可活6年之长，而工蜂只能活36个月。谢谢