第十五章細(xì)胞的衰老和死亡-final11

1、第十五章第十五章 細(xì)胞的衰老細(xì)胞的衰老及死亡及死亡細(xì)胞生物教研室細(xì)胞生物教研室 鄒志鵬鄒志鵬 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞的衰老細(xì)胞的衰老一、細(xì)胞衰老及其表現(xiàn)一、細(xì)胞衰老及其表現(xiàn)二、細(xì)胞衰老的形態(tài)學(xué)特征二、細(xì)胞衰老的形態(tài)學(xué)特征三、細(xì)胞衰老的生化及細(xì)胞學(xué)特征三、細(xì)胞衰老的生化及細(xì)胞學(xué)特征四、細(xì)胞衰老的機(jī)制四、細(xì)胞衰老的機(jī)制五、細(xì)胞衰老的意義五、細(xì)胞衰老的意義 第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞的死亡細(xì)胞的死亡一、細(xì)胞死亡的概念和標(biāo)志一、細(xì)胞死亡的概念和標(biāo)志二、細(xì)胞死亡的形式二、細(xì)胞死亡的形式三、細(xì)胞死亡的特征三、細(xì)胞死亡的特征三、細(xì)胞凋亡的機(jī)制三、細(xì)胞凋亡的機(jī)制四、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義四、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)意義一、細(xì)胞衰老

2、一、細(xì)胞衰老(cell senescence)及其表現(xiàn)及其表現(xiàn) 海夫勒（海夫勒（hayflick）界限）界限 正常細(xì)胞的衰正常細(xì)胞的衰老不可避免老不可避免 細(xì)胞衰老：增殖能力逐漸減弱，對(duì)環(huán)境適細(xì)胞衰老：增殖能力逐漸減弱，對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力逐漸降低的應(yīng)能力逐漸降低的不可逆改變不可逆改變。 生物體的衰老與細(xì)胞的衰老含義不同但卻生物體的衰老與細(xì)胞的衰老含義不同但卻相互聯(lián)系相互聯(lián)系 龜?shù)膲勖鼮?00年，細(xì)胞可以傳代140代； 成年人的成纖維細(xì)胞可傳20-30代； 小鼠的壽命為3年，細(xì)胞可以傳代12代；二、細(xì)胞衰老的形態(tài)學(xué)特征二、細(xì)胞衰老的形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞膜細(xì)胞膜內(nèi)陷，流動(dòng)性降低內(nèi)陷，流動(dòng)性降低細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)水

3、分減少，水分減少，致密體（脂褐素）積致密體（脂褐素）積聚，空泡增多聚，空泡增多細(xì)胞器細(xì)胞器線粒體和尼氏體減少線粒體和尼氏體減少包含物包含物糖原顆粒減少糖原顆粒減少細(xì)胞核細(xì)胞核核質(zhì)比核質(zhì)比變小變小核膜核膜內(nèi)折內(nèi)折染色質(zhì)染色質(zhì)濃縮濃縮 核酸核酸：復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受阻，端粒：復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受阻，端粒dnadna縮短。縮短。 蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)：含成速率下降：含成速率下降 酶：酶分子的結(jié)構(gòu)改變，酶活性減弱。酶：酶分子的結(jié)構(gòu)改變，酶活性減弱。 脂類脂類：不飽和脂肪酸被氧化。：不飽和脂肪酸被氧化。 細(xì)胞增殖參數(shù)改變細(xì)胞增殖參數(shù)改變：細(xì)胞周期阻滯：細(xì)胞周期阻滯三、三、細(xì)胞衰老的生化及細(xì)胞學(xué)特征細(xì)胞衰老的生化及細(xì)胞學(xué)特征四、

4、細(xì)胞衰老的可能機(jī)制四、細(xì)胞衰老的可能機(jī)制五、細(xì)胞衰老的生物學(xué)意義五、細(xì)胞衰老的生物學(xué)意義 總體來(lái)說(shuō)，細(xì)胞的衰老導(dǎo)致生物體的衰老總體來(lái)說(shuō)，細(xì)胞的衰老導(dǎo)致生物體的衰老 然而并非所有的細(xì)胞衰老都是有害的然而并非所有的細(xì)胞衰老都是有害的 特例：黑素細(xì)胞的衰老是抗腫瘤的另一種特例：黑素細(xì)胞的衰老是抗腫瘤的另一種方式方式第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞的死亡細(xì)胞的死亡 死亡是生命的普遍現(xiàn)象，細(xì)胞衰老的死亡是生命的普遍現(xiàn)象，細(xì)胞衰老的終末必將走向死亡。然而，正常的組終末必將走向死亡。然而，正常的組織中也發(fā)生細(xì)胞死亡，它是維持組織織中也發(fā)生細(xì)胞死亡，它是維持組織機(jī)能和形態(tài)所必需的。機(jī)能和形態(tài)所必需的。一、細(xì)胞死亡的概念和標(biāo)

5、志一、細(xì)胞死亡的概念和標(biāo)志 細(xì)胞死亡：細(xì)胞生命現(xiàn)象細(xì)胞死亡：細(xì)胞生命現(xiàn)象不可逆不可逆的終止的終止 鑒別標(biāo)志：活體染色鑒別標(biāo)志：活體染色 臺(tái)盼藍(lán)臺(tái)盼藍(lán) 死細(xì)胞死細(xì)胞 藍(lán)色藍(lán)色二、細(xì)胞死亡的形式二、細(xì)胞死亡的形式 細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡(apoptosis)：有秩序、：有秩序、受控制受控制并并按某種按某種預(yù)定程序預(yù)定程序發(fā)展的生理性的發(fā)展的生理性的自然死亡自然死亡過(guò)程過(guò)程。 細(xì)胞壞死細(xì)胞壞死(necrosis)：由：由外部外部的化學(xué)、物理的化學(xué)、物理或生物因素造成的細(xì)胞或生物因素造成的細(xì)胞崩潰裂解崩潰裂解。三、細(xì)胞凋亡的特征三、細(xì)胞凋亡的特征 （一）細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征（一）細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征凋亡的起

6、始凋亡的起始凋亡小體的形成凋亡小體的形成凋亡小體被吞噬凋亡小體被吞噬圖（圖（a）示細(xì)）示細(xì)胞凋亡的形態(tài)胞凋亡的形態(tài)變化過(guò)程；圖變化過(guò)程；圖（b）示透射）示透射電鏡下正常細(xì)電鏡下正常細(xì)胞與凋亡細(xì)胞胞與凋亡細(xì)胞的形態(tài)對(duì)比。的形態(tài)對(duì)比。凋亡的凋亡的起始起始凋亡小體凋亡小體的形成的形成凋亡小體凋亡小體被吞噬被吞噬正正常常細(xì)細(xì)胞胞凋凋亡亡細(xì)細(xì)胞胞胸腺細(xì)胞胸腺細(xì)胞正常正常凋亡凋亡凋亡的淋巴細(xì)胞凋亡的淋巴細(xì)胞吉姆薩染色吉姆薩染色1000凋亡凋亡和壞和壞死死的形的形態(tài)學(xué)態(tài)學(xué)差異差異內(nèi)容物內(nèi)容物釋放釋放炎癥炎癥壞死壞死凋亡凋亡崩解崩解凋亡小體凋亡小體吞噬吞噬細(xì)胞細(xì)胞吞噬作用吞噬作用凋亡與壞死的差異凋亡與壞死的差

7、異 最重要的差異最重要的差異： 壞死壞死時(shí)細(xì)胞時(shí)細(xì)胞結(jié)構(gòu)不完整結(jié)構(gòu)不完整，內(nèi)容物釋放內(nèi)容物釋放出來(lái)，出來(lái)，溶酶體活性增加溶酶體活性增加劇烈的炎癥反應(yīng)劇烈的炎癥反應(yīng)（二）凋亡的生化特征（二）凋亡的生化特征 最主要的生化特征：最主要的生化特征：dna 梯形帶（梯形帶（ladder）的形成的形成 dna ladder：基因組：基因組dna被內(nèi)源性核酸酶被內(nèi)源性核酸酶于核小體單位間切割，產(chǎn)生一系列于核小體單位間切割，產(chǎn)生一系列長(zhǎng)短不長(zhǎng)短不一的寡核苷酸片段一的寡核苷酸片段，其長(zhǎng)度為，其長(zhǎng)度為核小體長(zhǎng)度核小體長(zhǎng)度的整數(shù)倍的整數(shù)倍，凝膠電泳時(shí)呈現(xiàn)特征性的，凝膠電泳時(shí)呈現(xiàn)特征性的梯形梯形dna區(qū)帶區(qū)帶dna

8、ladder的產(chǎn)生內(nèi)源性核酸酶內(nèi)源性核酸酶內(nèi)源性核酸酶于核小體內(nèi)源性核酸酶于核小體單位間（虛線處）切割單位間（虛線處）切割基因組基因組dna,產(chǎn)生的一系產(chǎn)生的一系列寡核苷酸片段長(zhǎng)度為列寡核苷酸片段長(zhǎng)度為180-200bp的整數(shù)倍的整數(shù)倍凋亡細(xì)胞凋亡細(xì)胞dna ladder的檢測(cè)的檢測(cè)2kb1kb0.5kb0.2kbabc瓊脂糖凝膠電泳圖瓊脂糖凝膠電泳圖a泳道：正常細(xì)胞的染泳道：正常細(xì)胞的染色體色體dna；b泳道：凋泳道：凋亡細(xì)胞的染色體亡細(xì)胞的染色體dnac泳道：泳道：dna分子量分子量marker高分子量高分子量低分子量低分子量+_四、誘導(dǎo)凋亡的機(jī)制四、誘導(dǎo)凋亡的機(jī)制 物理性因子物理性因子：

9、射線（紫外線，：射線（紫外線， 射線等），射線等），溫度刺激等。溫度刺激等。 化學(xué)及生物因子化學(xué)及生物因子：包括活性氧基團(tuán)和分子，：包括活性氧基團(tuán)和分子，激素，腫瘤壞死因子激素，腫瘤壞死因子 （tnf ） 機(jī)制機(jī)制：上述因子作用于細(xì)胞，胞內(nèi)促凋亡上述因子作用于細(xì)胞，胞內(nèi)促凋亡因子在與促存活因子的斗爭(zhēng)中勝出，激活因子在與促存活因子的斗爭(zhēng)中勝出，激活了效應(yīng)了效應(yīng)caspase，導(dǎo)致大量蛋白的降解及，導(dǎo)致大量蛋白的降解及后續(xù)反應(yīng)。后續(xù)反應(yīng)。五、凋亡的生物學(xué)意義五、凋亡的生物學(xué)意義 細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育，自穩(wěn)細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育，自穩(wěn)平衡以及抵御外界干擾方面都起著非常關(guān)平衡以及抵御

10、外界干擾方面都起著非常關(guān)鍵的作用，例如：鍵的作用，例如：蝌蚪尾的消失蝌蚪尾的消失，骨髓和腸的細(xì)胞凋亡，骨髓和腸的細(xì)胞凋亡小鼠趾間的發(fā)育小鼠趾間的發(fā)育細(xì)胞凋亡與癌癥細(xì)胞凋亡與癌癥 癌癥實(shí)際上是癌細(xì)胞增殖過(guò)度而凋亡不足癌癥實(shí)際上是癌細(xì)胞增殖過(guò)度而凋亡不足的疾病的疾病 臨床上用的臨床上用的化療和放療的實(shí)質(zhì)是誘導(dǎo)癌細(xì)化療和放療的實(shí)質(zhì)是誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡胞凋亡本章小結(jié)本章小結(jié) 細(xì)胞衰老是細(xì)胞衰老是細(xì)胞增殖能力細(xì)胞增殖能力和和適應(yīng)環(huán)境能力適應(yīng)環(huán)境能力減弱的減弱的不可逆不可逆現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 衰老的細(xì)胞膜皺縮；胞內(nèi)水分減少，細(xì)胞衰老的細(xì)胞膜皺縮；胞內(nèi)水分減少，細(xì)胞器減少，脂褐素增多；核質(zhì)比減小，染色器減少，脂褐素增

11、多；核質(zhì)比減小，染色體固縮。體固縮。 衰老的細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)功能降低衰老的細(xì)胞內(nèi)大分子物質(zhì)功能降低 衰老的終末細(xì)胞必然死亡，但細(xì)胞死亡可衰老的終末細(xì)胞必然死亡，但細(xì)胞死亡可能是機(jī)體正常發(fā)育所必需的能是機(jī)體正常發(fā)育所必需的 凋亡和壞死的定義及主要區(qū)別。凋亡和壞死的定義及主要區(qū)別。 凋亡的主要形態(tài)和生化特征。凋亡的主要形態(tài)和生化特征。 凋亡的機(jī)制：各種因素激活了效應(yīng)凋亡的機(jī)制：各種因素激活了效應(yīng)caspase酶，引起一系列后續(xù)反應(yīng)。酶，引起一系列后續(xù)反應(yīng)。第十四章第十四章 干細(xì)胞干細(xì)胞(stem cell) 第一節(jié)第一節(jié) 干細(xì)胞的生物學(xué)特征干細(xì)胞的生物學(xué)特征 第二節(jié)第二節(jié) 各種類型的干細(xì)胞各種類型

12、的干細(xì)胞 第三節(jié)第三節(jié) 干細(xì)胞的臨床應(yīng)用前景干細(xì)胞的臨床應(yīng)用前景第一節(jié)第一節(jié) 干細(xì)胞的定義及生物學(xué)特征干細(xì)胞的定義及生物學(xué)特征 定義定義：可：可自我更新自我更新并可分化成并可分化成一種以上一種以上類型類型細(xì)胞的細(xì)胞的多潛能多潛能細(xì)胞細(xì)胞 形態(tài)特征：較小的圓或橢圓細(xì)胞；核質(zhì)比較形態(tài)特征：較小的圓或橢圓細(xì)胞；核質(zhì)比較大大 生化特征：生化特征：端粒酶活性，各種分化抗原端粒酶活性，各種分化抗原 分裂增殖特征：分裂增殖特征：對(duì)稱分裂對(duì)稱分裂和和不對(duì)稱分裂不對(duì)稱分裂；干干細(xì)胞巢細(xì)胞巢；緩慢增殖；緩慢增殖/過(guò)渡擴(kuò)增細(xì)胞過(guò)渡擴(kuò)增細(xì)胞；干細(xì)胞轉(zhuǎn)；干細(xì)胞轉(zhuǎn)分化分化第二節(jié)第二節(jié) 干細(xì)胞的分類干細(xì)胞的分類 按發(fā)育階段

13、分類按發(fā)育階段分類： 胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞 成體干細(xì)胞：成體干細(xì)胞：造血干細(xì)胞造血干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞等神經(jīng)干細(xì)胞、表皮干細(xì)胞等 按分化潛能分類按分化潛能分類： 全能干細(xì)胞全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞干細(xì)胞的分類干細(xì)胞的分類造血干細(xì)胞的分化造血干細(xì)胞的分化淋巴干細(xì)胞淋巴干細(xì)胞骨髓干細(xì)胞骨髓干細(xì)胞干細(xì)胞總結(jié)干細(xì)胞總結(jié)(flash)第三節(jié)第三節(jié) 干細(xì)胞的臨床應(yīng)用前景干細(xì)胞的臨床應(yīng)用前景 胚胎干細(xì)胞胚胎干細(xì)胞 組織工程組織工程 成體干細(xì)胞成體干細(xì)胞 白血病的干細(xì)胞治療白血病的干細(xì)胞治療 型糖尿病的干細(xì)胞治療型糖尿病的干細(xì)胞治療 帕金

14、森綜合征的干細(xì)胞治療帕金森綜合征的干細(xì)胞治療干細(xì)胞總結(jié)干細(xì)胞總結(jié) 定義：可可自我更新自我更新并可并可分化成一種以上細(xì)分化成一種以上細(xì)胞胞類型的類型的多潛能多潛能細(xì)胞細(xì)胞。 形態(tài)特征：細(xì)胞小，核質(zhì)比大形態(tài)特征：細(xì)胞小，核質(zhì)比大 增殖特征：對(duì)稱和不對(duì)稱分裂并存；干細(xì)增殖特征：對(duì)稱和不對(duì)稱分裂并存；干細(xì)胞巢；緩慢增殖胞巢；緩慢增殖/過(guò)渡擴(kuò)充細(xì)胞；轉(zhuǎn)分化過(guò)渡擴(kuò)充細(xì)胞；轉(zhuǎn)分化 分類：可按分類：可按發(fā)育階段發(fā)育階段和和分化潛能分化潛能分類。分類。 臨床應(yīng)用：缺什么干細(xì)胞負(fù)責(zé)補(bǔ)什么。臨床應(yīng)用：缺什么干細(xì)胞負(fù)責(zé)補(bǔ)什么。造血干細(xì)胞的巢造血干細(xì)胞的巢凋亡的起始凋亡的起始 整體：細(xì)胞收縮，脫絨毛，解黏附，整體：細(xì)胞

15、收縮，脫絨毛，解黏附，離群離群 細(xì)胞膜：內(nèi)陷細(xì)胞膜：內(nèi)陷 細(xì)胞質(zhì)：濃縮細(xì)胞質(zhì)：濃縮 細(xì)胞核：縮小，核仁消失，細(xì)胞核：縮小，核仁消失，染色體濃集染色體濃集于于細(xì)胞核內(nèi)表面細(xì)胞核內(nèi)表面凋亡小體形成凋亡小體形成 染色體斷裂染色體斷裂 核膜和細(xì)胞膜內(nèi)陷核膜和細(xì)胞膜內(nèi)陷 包裹成泡樣結(jié)構(gòu)包裹成泡樣結(jié)構(gòu)凋亡小體被吞噬凋亡小體被吞噬蝌蚪尾部的消失發(fā)育成熟后尾部成為不再需要的結(jié)構(gòu)，故構(gòu)成尾部的細(xì)胞全部凋亡帕金森病的干細(xì)胞治療組織工程示意圖組織工程示意圖取異體胚胎干細(xì)胞或病取異體胚胎干細(xì)胞或病人自身的成體干細(xì)胞人自身的成體干細(xì)胞體外純化體外純化定向誘導(dǎo)分化定向誘導(dǎo)分化大量擴(kuò)增大量擴(kuò)增體外重建組織或器官體外重建組織或器官移植回病人體內(nèi)移植回病人體內(nèi)不對(duì)稱分裂示意圖不對(duì)稱分裂示意圖不對(duì)稱分裂不對(duì)稱分裂的特點(diǎn)是