第十三章__細(xì)胞衰老與凋亡10

1、第十三章第十三章 程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第十三章第十三章 程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老程序性細(xì)胞死亡程序性細(xì)胞死亡細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老 細(xì)胞的死亡是個(gè)體的死亡，對(duì)于多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞細(xì)胞的死亡是個(gè)體的死亡，對(duì)于多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的死亡并不意味著個(gè)體生命的終結(jié)；相反，細(xì)胞死亡是維持的死亡并不意味著個(gè)體生命的終結(jié)；相反，細(xì)胞死亡是維持個(gè)體的正常生長(zhǎng)發(fā)育及其生命活動(dòng)所必需的，其重要性不亞個(gè)體的正常生長(zhǎng)發(fā)育及其生命活動(dòng)所必需的，其重要性不亞于細(xì)胞的增殖。于細(xì)胞的增殖。細(xì)胞的衰老，即復(fù)制衰老，指體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞經(jīng)過細(xì)胞的衰老，即復(fù)制衰老，指體外培養(yǎng)的正常細(xì)

2、胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止分裂，細(xì)胞形態(tài)和生理代謝活動(dòng)發(fā)有限次數(shù)的分裂后，停止分裂，細(xì)胞形態(tài)和生理代謝活動(dòng)發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象。生顯著改變的現(xiàn)象。個(gè)體的衰老（個(gè)體的衰老（aging）是指隨著年齡的增加，機(jī)體功能）是指隨著年齡的增加，機(jī)體功能呈現(xiàn)退行性變化，并但隨著生殖能力的下降和死亡率上升的呈現(xiàn)退行性變化，并但隨著生殖能力的下降和死亡率上升的現(xiàn)象?，F(xiàn)象。第一節(jié)第一節(jié) 程序性細(xì)胞死亡程序性細(xì)胞死亡動(dòng)物細(xì)胞的程序性死亡動(dòng)物細(xì)胞的程序性死亡 死亡方式：死亡方式： 凋亡（凋亡（apoptosis） 壞死（壞死（necrosis） 自噬（自噬（autophagy）植物細(xì)胞的程序性死亡植物細(xì)胞的程序性死亡

3、酵母細(xì)胞的程序性死亡酵母細(xì)胞的程序性死亡蝌蚪尾的消失蝌蚪尾的消失脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育發(fā)育過程中手和足的成形過程發(fā)育過程中手和足的成形過程概念：細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的概念：細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的過程，所以也常常被稱為細(xì)胞編程死亡（過程，所以也常常被稱為細(xì)胞編程死亡（programmed cell death, PCD）。凋亡細(xì)胞將被吞噬細(xì)胞吞噬。）。凋亡細(xì)胞將被吞噬細(xì)胞吞噬。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)育的正常進(jìn)行，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)育的正常進(jìn)行，自穩(wěn)平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾

4、方面都起著非自穩(wěn)平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾方面都起著非常關(guān)鍵的作用常關(guān)鍵的作用細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)、生化特征細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)、生化特征細(xì)胞凋亡的檢測(cè)細(xì)胞凋亡的檢測(cè)細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制動(dòng)物細(xì)胞的程序性死亡動(dòng)物細(xì)胞的程序性死亡細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征：細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征：凋亡的起始：細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細(xì)胞間接觸的消失，但細(xì)胞凋亡的起始：細(xì)胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細(xì)胞間接觸的消失，但細(xì)胞膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膜依然完整；線粒體大體完整，但核糖體逐漸從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上脫離，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，形成新月

5、形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿著膨脹，并逐漸與質(zhì)膜融合；染色質(zhì)固縮，形成新月形帽狀結(jié)構(gòu)等形態(tài)，沿著核膜分布核膜分布凋亡小體的形成：核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細(xì)胞器如線粒體一凋亡小體的形成：核染色質(zhì)斷裂為大小不等的片段，與某些細(xì)胞器如線粒體一起聚集，為反折的細(xì)胞質(zhì)膜所包圍。細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多起聚集，為反折的細(xì)胞質(zhì)膜所包圍。細(xì)胞表面產(chǎn)生了許多泡狀或芽狀突起泡狀或芽狀突起，逐漸形成單個(gè)的凋亡小體。逐漸形成單個(gè)的凋亡小體。凋亡小體逐漸為鄰近的細(xì)胞吞噬并消化凋亡小體逐漸為鄰近的細(xì)胞吞噬并消化胞凋亡的生化特征胞凋亡的生化特征細(xì)胞凋亡的主要特征是形成大小為細(xì)胞凋亡的主要特征是形成大小為180200bp特征性

6、的特征性的DNA ladders組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶tTG（tissue Transglutaminase）積累并達(dá)到較高水平）積累并達(dá)到較高水平細(xì)胞凋亡的檢測(cè)細(xì)胞凋亡的檢測(cè)形態(tài)學(xué)觀測(cè)：染色法、透射和掃描電鏡觀察形態(tài)學(xué)觀測(cè)：染色法、透射和掃描電鏡觀察DNA電泳：電泳：DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶TUNEL測(cè)定法，即末端脫氧核苷酸酶移換酶介導(dǎo)的測(cè)定法，即末端脫氧核苷酸酶移換酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記測(cè)定法。缺口末端標(biāo)記測(cè)定法。彗星電泳法（彗星電泳法（comet assay）流式細(xì)胞分析流式細(xì)胞分析 細(xì)胞凋亡的檢測(cè)細(xì)胞凋亡的檢測(cè)形態(tài)學(xué)觀測(cè)：染色法、透射和掃描電鏡觀察

7、形態(tài)學(xué)觀測(cè)：染色法、透射和掃描電鏡觀察 臺(tái)盼蘭：活細(xì)胞臺(tái)盼蘭：活細(xì)胞 DAPI，Giemsa：結(jié)合：結(jié)合DNA染色質(zhì)異固縮、凋亡小體的形成、細(xì)胞發(fā)泡染色質(zhì)異固縮、凋亡小體的形成、細(xì)胞發(fā)泡細(xì)胞凋亡的檢測(cè)細(xì)胞凋亡的檢測(cè)DNA電泳電泳：DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶 細(xì)胞凋亡的主要特征是形成大小為細(xì)胞凋亡的主要特征是形成大小為180200bp特征性的特征性的DNA ladders細(xì)胞色素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖電泳圖1細(xì)胞色素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)誘導(dǎo)0 h2細(xì)胞色素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)誘導(dǎo)1 h3細(xì)胞色素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)誘導(dǎo)2 h4細(xì)胞色素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)誘導(dǎo)3 h5細(xì)胞色

8、素細(xì)胞色素c誘導(dǎo)誘導(dǎo)4 h6陰性對(duì)照陰性對(duì)照7Marker （ 自趙允、翟中和）自趙允、翟中和）細(xì)胞凋亡的檢測(cè)細(xì)胞凋亡的檢測(cè)TUNEL測(cè)定法（測(cè)定法（DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法，末端斷裂的原位末端標(biāo)記法，末端脫氧核苷酸酶移換酶介導(dǎo)的脫氧核苷酸酶移換酶介導(dǎo)的dUTP缺口末端標(biāo)記測(cè)定法）缺口末端標(biāo)記測(cè)定法）彗星電泳法（彗星電泳法（comet assay）：將單個(gè)細(xì)胞懸浮于瓊脂）：將單個(gè)細(xì)胞懸浮于瓊脂糖凝膠中，經(jīng)裂解處理后，再在電場(chǎng)中進(jìn)行短時(shí)間的電糖凝膠中，經(jīng)裂解處理后，再在電場(chǎng)中進(jìn)行短時(shí)間的電泳，并用熒光染料染色。泳，并用熒光染料染色。流式細(xì)胞分析流式細(xì)胞分析:凋亡細(xì)胞凋亡細(xì)胞DNA發(fā)生斷裂和丟失

9、，呈亞發(fā)生斷裂和丟失，呈亞二倍體狀態(tài)。二倍體狀態(tài)。誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因子Caspase家族與凋亡：家族與凋亡： Caspase依賴性的細(xì)胞凋亡依賴性的細(xì)胞凋亡 由死亡受體起始的外源途徑由死亡受體起始的外源途徑：配體是腫瘤壞死因子（：配體是腫瘤壞死因子（TNF）家族成員家族成員 由線粒體起始的內(nèi)源途徑：細(xì)胞色素由線粒體起始的內(nèi)源途徑：細(xì)胞色素c的釋放，線粒體外的釋放，線粒體外膜通透性的改變受膜通透性的改變受BCL-2 家族家族的調(diào)控的調(diào)控 Caspase非依賴性的細(xì)胞凋亡非依賴性的細(xì)胞凋亡 凋亡誘導(dǎo)因子（凋亡誘導(dǎo)因子（AIF） 限制性內(nèi)切核酸酶限制性內(nèi)切核酸酶Gp53與細(xì)胞凋亡與細(xì)

10、胞凋亡三、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制三、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制細(xì)胞凋亡與壞死細(xì)胞凋亡與壞死二者的主要區(qū)別：二者的主要區(qū)別：細(xì)胞凋亡過程中，細(xì)胞質(zhì)膜反折，包裹斷裂的染色質(zhì)片段或細(xì)胞器，細(xì)胞凋亡過程中，細(xì)胞質(zhì)膜反折，包裹斷裂的染色質(zhì)片段或細(xì)胞器，然后逐漸分離，形成眾多的凋亡小體（然后逐漸分離，形成眾多的凋亡小體（apoptotic bodies），凋亡小體則），凋亡小體則為鄰近的細(xì)胞所吞噬。整個(gè)過程中，細(xì)胞質(zhì)膜的整合性保持良好，死亡為鄰近的細(xì)胞所吞噬。整個(gè)過程中，細(xì)胞質(zhì)膜的整合性保持良好，死亡細(xì)胞的內(nèi)容物不會(huì)逸散到胞外環(huán)境中去，因而不引發(fā)炎癥反應(yīng)。細(xì)胞的內(nèi)容物不會(huì)逸散到胞外環(huán)境中去，因而不引發(fā)炎癥反應(yīng)。在細(xì)胞

11、壞死時(shí)，細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)空泡，細(xì)胞質(zhì)膜破損，細(xì)胞內(nèi)容物，包在細(xì)胞壞死時(shí)，細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)空泡，細(xì)胞質(zhì)膜破損，細(xì)胞內(nèi)容物，包括膨大和破碎的細(xì)胞器以及染色質(zhì)片段釋放到胞外，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。在括膨大和破碎的細(xì)胞器以及染色質(zhì)片段釋放到胞外，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。在細(xì)胞壞死過程中染色質(zhì)不發(fā)生凝集，也不產(chǎn)生有規(guī)律的細(xì)胞壞死過程中染色質(zhì)不發(fā)生凝集，也不產(chǎn)生有規(guī)律的200bp的的DNA降降解片段，而是被隨即降解，瓊脂糖凝膠電泳是呈現(xiàn)彌散性分布，俗稱解片段，而是被隨即降解，瓊脂糖凝膠電泳是呈現(xiàn)彌散性分布，俗稱“拖尾拖尾”現(xiàn)象。細(xì)胞壞死可能是現(xiàn)象。細(xì)胞壞死可能是“程序性死亡的程序性死亡的”的另一種形式，具有的另一種形式，具有包括引發(fā)炎

12、癥反應(yīng)在內(nèi)的重要生理功能。當(dāng)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)生而細(xì)包括引發(fā)炎癥反應(yīng)在內(nèi)的重要生理功能。當(dāng)細(xì)胞凋亡不能正常發(fā)生而細(xì)胞必須死亡時(shí)，壞死作為凋亡的胞必須死亡時(shí)，壞死作為凋亡的“替補(bǔ)替補(bǔ)”方式被細(xì)胞采用方式被細(xì)胞采用. 分裂旺盛的細(xì)胞由分裂旺盛的細(xì)胞由DNA損傷引發(fā)的損傷引發(fā)的ATP水平急降會(huì)導(dǎo)致水平急降會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞壞死，二分裂遲滯的細(xì)胞抵抗細(xì)胞壞死，二分裂遲滯的細(xì)胞抵抗DNA損傷的能力較強(qiáng)。損傷的能力較強(qiáng)。 DNA損傷損傷NAD+ ADP-核糖核糖PARP細(xì)胞質(zhì)中細(xì)胞質(zhì)中NAD+濃度下降濃度下降 葡萄糖葡萄糖 糖酵解糖酵解 丙酮酸丙酮酸 氧化磷酸化氧化磷酸化氨基酸氨基酸脂肪酸脂肪酸大分子合成大分子合

13、成 氧化磷酸化氧化磷酸化 ATP氨基酸氨基酸脂肪酸脂肪酸大分子合成大分子合成 氧化磷酸化氧化磷酸化 ATP持續(xù)增殖細(xì)胞持續(xù)增殖細(xì)胞 非持續(xù)增殖細(xì)胞非持續(xù)增殖細(xì)胞 “程序性程序性”壞死壞死 細(xì)胞存活細(xì)胞存活 DNA修復(fù)修復(fù)細(xì)胞自噬細(xì)胞自噬細(xì)胞自噬主要發(fā)生在個(gè)體遭遇營(yíng)養(yǎng)危機(jī)的時(shí)候和胚胎發(fā)育期間細(xì)胞自噬主要發(fā)生在個(gè)體遭遇營(yíng)養(yǎng)危機(jī)的時(shí)候和胚胎發(fā)育期間單細(xì)胞和單細(xì)胞生物均可發(fā)生自噬單細(xì)胞和單細(xì)胞生物均可發(fā)生自噬酵母磷脂酰基醇激酶（酵母磷脂?；技っ福≒I3K）信號(hào)途徑）信號(hào)途徑PI3KAKTTor翻譯凋亡自噬ATP細(xì)胞外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝底物PI3KAKTTor凋亡自噬ATP細(xì)胞外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)酵母細(xì)胞的自噬信號(hào)途

14、徑植物細(xì)胞的程序性死亡植物細(xì)胞的程序性死亡植物細(xì)胞的過敏（植物細(xì)胞的過敏（HR）反應(yīng)）反應(yīng)木質(zhì)部管狀細(xì)胞的成熟過程木質(zhì)部管狀細(xì)胞的成熟過程酵母細(xì)胞的程序性死亡酵母細(xì)胞的程序性死亡 1997，發(fā)現(xiàn)酵母突變株，發(fā)現(xiàn)酵母突變株cdc48具有程序性死亡現(xiàn)象具有程序性死亡現(xiàn)象 低濃度的雙氧水或醋酸、較高濃度的鹽或糖、植低濃度的雙氧水或醋酸、較高濃度的鹽或糖、植物抗真菌多肽等能誘導(dǎo)酵母發(fā)生細(xì)胞程序性死亡物抗真菌多肽等能誘導(dǎo)酵母發(fā)生細(xì)胞程序性死亡第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老(cellular aging或或cell senescence)Hayflick界限界限(Hayflick Limitation）細(xì)

15、胞在體內(nèi)條件下的衰老細(xì)胞在體內(nèi)條件下的衰老衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化細(xì)胞衰老的分子機(jī)理細(xì)胞衰老的分子機(jī)理一、一、Hayflick界限界限(Hayflick Limitation)概念：關(guān)于細(xì)胞增殖能力和壽命是有限的觀點(diǎn)。概念：關(guān)于細(xì)胞增殖能力和壽命是有限的觀點(diǎn)。 細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞，不是不死的，而是有一定的細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞，不是不死的，而是有一定的壽命；它們的增殖能力不是無(wú)限的，而是有一定的界限，這就壽命；它們的增殖能力不是無(wú)限的，而是有一定的界限，這就 是是 Hayflick界限界限 癌細(xì)胞或培養(yǎng)的細(xì)胞系是不正常細(xì)胞，其染色體數(shù)目或形態(tài)癌細(xì)胞或培養(yǎng)的細(xì)胞系是不

16、正常細(xì)胞，其染色體數(shù)目或形態(tài)已經(jīng)不同于原先的細(xì)胞已經(jīng)不同于原先的細(xì)胞 細(xì)胞的增殖能力與供體年齡有關(guān)細(xì)胞的增殖能力與供體年齡有關(guān) 物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著一定的關(guān)系物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著一定的關(guān)系 (龜龜175歲歲/90125次次, 小鼠小鼠3.5年年/1428次次)二倍體細(xì)胞的衰老是由細(xì)胞本身決定的二倍體細(xì)胞的衰老是由細(xì)胞本身決定的 決定細(xì)胞衰老的因素在細(xì)胞內(nèi)部，而不是外部的環(huán)境決定細(xì)胞衰老的因素在細(xì)胞內(nèi)部，而不是外部的環(huán)境 是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)決定了細(xì)胞衰老是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)決定了細(xì)胞衰老三、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化三、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化細(xì)胞核的變化細(xì)胞核的變化:體外培養(yǎng)的二倍

17、體細(xì)胞，細(xì)胞核隨著細(xì)胞分裂體外培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞，細(xì)胞核隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加不斷增大次數(shù)的增加不斷增大;核膜內(nèi)折、染色質(zhì)固縮化核膜內(nèi)折、染色質(zhì)固縮化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化: 衰老衰老動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成分彌散性地分散于核周胞動(dòng)物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成分彌散性地分散于核周胞質(zhì)中，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的總量似乎是減少了質(zhì)中，糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的總量似乎是減少了線粒體的變化線粒體的變化: 通常通常細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨齡減少，而其體細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨齡減少，而其體積則隨齡增大積則隨齡增大.致密體的生成致密體的生成:褐脂質(zhì)、老年色素、血褐質(zhì)、脂色素、殘?bào)w。褐脂質(zhì)、老年色素、血褐質(zhì)、脂色素、殘?bào)w。膜系統(tǒng)的變化膜系統(tǒng)的變化: :膜流動(dòng)性降低、

18、韌性減?。凰ダ霞?xì)胞間間隙連膜流動(dòng)性降低、韌性減??；衰老細(xì)胞間間隙連接接 ;細(xì)胞細(xì)胞膜內(nèi)（膜內(nèi)（P面）顆粒的分布也發(fā)生變化面）顆粒的分布也發(fā)生變化 .細(xì)胞衰老的生物學(xué)特征：細(xì)胞衰老的生物學(xué)特征： 1.細(xì)胞生長(zhǎng)停滯，分裂停止細(xì)胞生長(zhǎng)停滯，分裂停止2.衰老相關(guān)的衰老相關(guān)的-半乳糖苷酶（溶酶體半乳糖苷酶（溶酶體內(nèi)的水解酶）活化內(nèi)的水解酶）活化四、細(xì)胞衰老的分子機(jī)理四、細(xì)胞衰老的分子機(jī)理端粒與衰老：發(fā)現(xiàn)端粒長(zhǎng)度確實(shí)與衰老有著密切的關(guān)系，提出細(xì)胞衰老端粒與衰老：發(fā)現(xiàn)端粒長(zhǎng)度確實(shí)與衰老有著密切的關(guān)系，提出細(xì)胞衰老的的“有絲分裂鐘有絲分裂鐘”學(xué)說（學(xué)說（Harley,1990Harley,1990）氧化性損傷

19、學(xué)說：代謝過程中產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)或分子（氧化性損傷學(xué)說：代謝過程中產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)或分子（ROS-OROS-O2 2- -，OHOH- -，H H2 2O O2 2），引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。），引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。 rDNArDNA與衰老與衰老: : 酵母染色體外酵母染色體外rDNA rDNA 環(huán)（環(huán)（ERCERC）的積累，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。）的積累，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。 沉默信息調(diào)節(jié)蛋白復(fù)合物（沉默信息調(diào)節(jié)蛋白復(fù)合物（Sir complexSir complex）與衰老：）與衰老：Sir complex Sir complex 存在存在于異染色質(zhì)區(qū)，其作用在于阻斷所在

20、位點(diǎn)于異染色質(zhì)區(qū)，其作用在于阻斷所在位點(diǎn)DNADNA轉(zhuǎn)錄。轉(zhuǎn)錄。 SGS1SGS1基因和基因和WRNWRN基因與衰老：基因與衰老： SGS1SGS1基因和基因和WRNWRN基因同源基因同源, ,編碼解旋酶編碼解旋酶; ; 酵母酵母sgs1sgs1突變體壽命明顯短于野生型（平均突變體壽命明顯短于野生型（平均9.59.5代代:24.5:24.5代）代）; ; wrnwrn突變突變 引發(fā)早老癥引發(fā)早老癥. . 發(fā)育程序與衰老發(fā)育程序與衰老: : 線粒體線粒體DNADNA與衰老與衰老: Sen-DNA(80: Sen-DNA(80年代年代);mtDNA);mtDNA突變積累與細(xì)胞衰老有關(guān)突變積累與細(xì)胞

21、衰老有關(guān). .細(xì)胞來源細(xì)胞來源人胚肺成纖人胚肺成纖維細(xì)胞維細(xì)胞中年人成中年人成纖維細(xì)胞纖維細(xì)胞老年人成老年人成纖維細(xì)胞纖維細(xì)胞可增殖可增殖代數(shù)代數(shù) 40-60 20 2-4不同年齡來源的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù)不同年齡來源的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù)二、細(xì)胞在體內(nèi)條件下的衰老二、細(xì)胞在體內(nèi)條件下的衰老在機(jī)體內(nèi)，細(xì)胞的衰老和死亡是常見的現(xiàn)象，甚至在個(gè)在機(jī)體內(nèi)，細(xì)胞的衰老和死亡是常見的現(xiàn)象，甚至在個(gè)體發(fā)育的早期也會(huì)發(fā)生體發(fā)育的早期也會(huì)發(fā)生;衰老動(dòng)物體內(nèi)，細(xì)胞分裂速度顯著減慢，其原因主要是衰老動(dòng)物體內(nèi)，細(xì)胞分裂速度顯著減慢，其原因主要是G1期明顯延長(zhǎng)期明顯延長(zhǎng);衰老個(gè)體內(nèi)的環(huán)境因素影響了細(xì)胞的增殖和衰老衰

22、老個(gè)體內(nèi)的環(huán)境因素影響了細(xì)胞的增殖和衰老;骨髓干細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)說明隨著年齡的增加，干細(xì)胞增殖骨髓干細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)說明隨著年齡的增加，干細(xì)胞增殖速度也趨緩慢速度也趨緩慢.Caspase家族家族線蟲線蟲(C.elegans)凋亡研究發(fā)現(xiàn)凋亡研究發(fā)現(xiàn)ced3,ced4基因促進(jìn)細(xì)胞凋亡，基因促進(jìn)細(xì)胞凋亡，ced9基因阻止基因阻止ced3/ced4的激活，抑制細(xì)胞凋亡。的激活，抑制細(xì)胞凋亡。Ced3哺乳類同哺乳類同源物是白介素源物是白介素-1轉(zhuǎn)換酶轉(zhuǎn)換酶ICE(Interleukin-1-converting enzyme)，即即Caspase1。 Caspase活性位點(diǎn)是半胱氨酸活性位點(diǎn)是半胱氨酸(Cys

23、teine)，裂解靶蛋白位點(diǎn)，裂解靶蛋白位點(diǎn)是天冬氨酸殘基后的肽鍵，因此稱為是天冬氨酸殘基后的肽鍵，因此稱為Cysteine aspartic acic specific protease，即，即Caspase?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)的哺乳類動(dòng)物細(xì)胞?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)的哺乳類動(dòng)物細(xì)胞Caspase家族成員共有家族成員共有15種：種： 白介素前體的活化：白介素前體的活化：Caspase1，4凋亡起始者：凋亡起始者：Caspase2，8，9，10凋亡執(zhí)行者：凋亡執(zhí)行者：Caspase3，6，7 Caspase自身以非活化的自身以非活化的Procaspase存在。一般的蛋白酶活化時(shí)，存在。一般的蛋白酶活化時(shí)，只是將只是將N端

24、的肽段切除，而端的肽段切除，而caspase的活化則需要在兩個(gè)亞基的連接的活化則需要在兩個(gè)亞基的連接區(qū)的天冬氨酸位點(diǎn)進(jìn)行切割，結(jié)果產(chǎn)生了由兩個(gè)亞基組成的異二聚區(qū)的天冬氨酸位點(diǎn)進(jìn)行切割，結(jié)果產(chǎn)生了由兩個(gè)亞基組成的異二聚體而活化。體而活化。凋亡過程：激活期和執(zhí)行期凋亡過程：激活期和執(zhí)行期激活期激活期 (起始起始Caspase活化活化) :同性活化同性活化,酶元分子聚集成復(fù)合物達(dá)酶元分子聚集成復(fù)合物達(dá)到一定濃度時(shí)，彼此切割或者構(gòu)象改變產(chǎn)生有活性的二聚體形式。到一定濃度時(shí)，彼此切割或者構(gòu)象改變產(chǎn)生有活性的二聚體形式。執(zhí)行期執(zhí)行期(執(zhí)行執(zhí)行Caspase活化活化)： 屬異性活化，起始屬異性活化，起始Ca

25、spase招募執(zhí)招募執(zhí)行行Caspase酶原分子后，對(duì)其進(jìn)行切割，產(chǎn)生具有活性的執(zhí)行酶原分子后，對(duì)其進(jìn)行切割，產(chǎn)生具有活性的執(zhí)行Caspase切割細(xì)胞內(nèi)重要的結(jié)構(gòu)和功能蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。切割細(xì)胞內(nèi)重要的結(jié)構(gòu)和功能蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Caspase家族家族BCL-2家族家族 BCL-2是一種原癌基因，是是一種原癌基因，是ced-9在哺乳類中的同在哺乳類中的同源物，能抑制細(xì)胞凋亡；與線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相結(jié)源物，能抑制細(xì)胞凋亡；與線粒體及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜相結(jié)合合BCL-2家族成員的基因中，常常含有三個(gè)保守的家族成員的基因中，常常含有三個(gè)保守的BCL-2同源區(qū)，即同源區(qū)，即BH1，BH2和和BH3。這三個(gè)區(qū)域

26、。這三個(gè)區(qū)域是調(diào)節(jié)凋亡以及蛋白質(zhì)相互作用所必需的結(jié)構(gòu)。是調(diào)節(jié)凋亡以及蛋白質(zhì)相互作用所必需的結(jié)構(gòu)。哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)三種凋亡蛋白酶活化因子：哺乳動(dòng)物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)三種凋亡蛋白酶活化因子：Apaf1，Apaf2（ CytC ），），Apaf3。基基因因產(chǎn)產(chǎn)物物 功功 能能 B BC CL L- -2 2 凋凋亡亡抑抑制制劑劑，可可和和 B Ba ax x 及及 B Ba ak k 結(jié)結(jié)合合 B BC CL L- -x x 其其 L L 型型抑抑制制凋凋亡亡，S S 型型促促進(jìn)進(jìn)凋凋亡亡，與與 B Ba ax x 及及 B Ba ak k 結(jié)結(jié)合合 B BC CL L- -w w 凋凋亡亡抑抑制制劑劑

27、B Ba ax x 凋凋亡亡促促進(jìn)進(jìn)劑劑，可可與與 B BC CL L- -2 2，B BC CL L- -X XL L，E EI IB B1 19 9K K 結(jié)結(jié)合合 B Ba ak k 凋凋亡亡促促進(jìn)進(jìn)劑劑，亦亦可可作作抑抑制制劑劑，可可與與 B BC CL L- -2 2，B BC CL L- -X X 和和 E E1 1B B1 19 9K K 結(jié)結(jié)合合 M MC CL L- -1 1 凋凋亡亡抑抑制制劑劑 B Ba ad d 凋凋亡亡促促進(jìn)進(jìn)劑劑，與與 B BC CL L- -2 2 和和 B BC CL L- -X XL L結(jié)結(jié)合合 C Ce ed d- -9 9 線線蟲蟲中中的的凋凋亡亡抑抑制制劑劑，B BC CL L- -2 2 同同源源物物 E E1 1B B1 19 9K K 腺腺病病毒毒凋凋亡亡抑抑制制劑劑，與與 B Ba ax x 和和 B Ba ak k 結(jié)結(jié)合合 BCL-2家族成員家族成員 a 正常正常T細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞細(xì)胞雜交瘤細(xì)胞 b 凋亡細(xì)胞凋亡細(xì)胞(掃描電鏡掃描電鏡) c 凋亡細(xì)胞凋亡細(xì)胞(透射電鏡透射電鏡)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因子：誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因子：物理性因子，包括射線（紫外線，物理性因子，包括射線（紫外線， 射線等），射線等）， 較溫和的溫度刺激（如熱激，冷激）等較溫和的溫