疾病的細(xì)胞機(jī)制—增殖、分化、凋亡和疾病

1、疾病的細(xì)胞機(jī)制增殖、分化、凋亡和疾病 (Cellular Mechanism of Diseases) 1122細(xì)胞增殖細(xì)胞分化細(xì)胞凋亡生死增殖通過(guò)有絲分裂，達(dá)到細(xì)胞數(shù)量增加、組織和器官增大及個(gè)體生長(zhǎng)分化通過(guò)細(xì)胞形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的特化，實(shí)現(xiàn)表型差異、組織和器官的功能及個(gè)體成熟凋亡體內(nèi)外生理或病理因素激活細(xì)胞內(nèi)死亡程序，導(dǎo)致細(xì)胞主動(dòng)死亡疾病的細(xì)胞機(jī)制：細(xì)胞“生”的過(guò)程和/或“死”的過(guò)程的失控細(xì)胞增殖異常與疾病細(xì)胞分化異常與疾病細(xì)胞凋亡異常與疾病細(xì)胞自噬異常與疾?。ㄗ詫W(xué)）33第一節(jié) 細(xì)胞增殖異常與疾病 (Abnormal Cell Proliferation and Diseases) 細(xì)胞增殖：

2、細(xì)胞分裂和再生的過(guò)程細(xì)胞生長(zhǎng)DNA復(fù)制細(xì)胞分裂4細(xì)胞周期4一、細(xì)胞周期（Cell cycle）的概述定義：增殖細(xì)胞從一次有絲分裂結(jié)束到下一次有絲分裂的結(jié)束所經(jīng)歷的時(shí)期和順序變化分期55G1期 (first gap phase, DNA合成前期 ) S期（synthetic phase, DNA合成期）M期（mitotic phase, 有絲分裂期）G2期（second gap phase, DNA合成后期）6Interphase Prophase Prometaphase Metaphase Telophase Cytokinesis MitosisAnaphase有絲分裂視頻：有絲分裂視頻：

3、特點(diǎn)單向性：G1 S G2 M階段性：細(xì)胞周期停滯 （cell cycle arrest）檢查點(diǎn)（check point） ：細(xì)胞內(nèi)存在的監(jiān)控機(jī)制 ，只有通過(guò)檢查點(diǎn)的檢查，細(xì)胞才能進(jìn)入下一個(gè)時(shí)相微環(huán)境影響77check point人體細(xì)胞的分類(lèi)周期性細(xì)胞（Cycling cells）：表皮細(xì)胞、骨髓干細(xì)胞、生殖細(xì)胞等G0期細(xì)胞（G0 cells） ：肝細(xì)胞、腎細(xì)胞終端分化細(xì)胞（Terminally differentiated cells）：神經(jīng)細(xì)胞、心肌細(xì)胞88二、細(xì)胞周期的調(diào)控（Regulation of Cell Cycle）自身調(diào)控（Self-control）周期蛋白（Cyclin）和

4、周期素依賴性蛋白激酶（Cyclin dependent kinase, CDK ） 檢查點(diǎn)（check point）細(xì)胞外信號(hào)（ Extracellular signals ）的調(diào)控991、周期蛋白（Cyclin）cyclin A、B1-2、C 、D1-3、E、F、G1-2、H、I、K、T1-2作用：活化CDK，使不同底物磷酸化而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞周期不同時(shí)相的推進(jìn)和轉(zhuǎn)換作用結(jié)構(gòu)：含周期蛋白框（cyclin box），引導(dǎo)區(qū)域1010PSTAIRE cyclinCDKCyclin/CDKCombineCyclin boxCyclin Catalytic subnuitRegulatory subuni

5、tCDK下游底物磷酸化1111周期蛋白的降解：通過(guò)泛素-蛋白酶體系統(tǒng)（Ubiquitin Proteasome System ）進(jìn)行降解 M期周期蛋白：降解盒（destruction box）G1期周期蛋白：PEST site1212降解第一步:泛素結(jié)合（Ubiquitin Conjugation）1313Ubiquitin-activating enzyme E1（泛素激活酶）Ubiquitin-conjugating enzyme E2（泛素結(jié)合酶）Ubiquitin-protein ligase E3（泛素連接酶）降解第二步:泛素化蛋白被蛋白酶體（proteasome ）水解 1414泛

6、素-蛋白酶體系統(tǒng)視頻：2、周期素依賴性蛋白激酶（Cyclin dependent kinase , CDK ） 絲氨酸 / 蘇氨酸蛋白激酶，CDK19作用：CDK與不同cyclin結(jié)合后活化，調(diào)控細(xì)胞周期1515下游的蛋白質(zhì)如Rb磷酸化 通過(guò)G1/S限制點(diǎn)而進(jìn)入S期 組蛋白H1磷酸化導(dǎo)致染色體凝縮，核纖層蛋白磷酸化使核膜解體等 主要底物-視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤蛋白（Retinoblastoma protein，Rb)抑癌蛋白 (tumor suppressor protein)Rb家族包括Rb protein、p107和p130三種 調(diào)節(jié)細(xì)胞從G1S期的轉(zhuǎn)變：RB-E2F pathway1616171

7、7G1早期Rb并不一定以非磷酸化形式存在，也可以低磷酸化形式存在（pRb） CDK活性的調(diào)控(1)周期蛋白(2)磷酸化和去磷酸化的調(diào)節(jié)：只有當(dāng)CDK分子中的活化部位被磷酸化，同時(shí)抑制部位被去磷酸化時(shí)，CDK才被激活 18CDK1的激活需要Thr161的磷酸化，以及Thr14和Tyr15去磷酸化Wee 1 激酶Cdc25CDK 活化激酶（CDK-activating kinase, CAK ）Thr 蘇氨酸Tyr 酪氨酸 (3) CDK 抑制因子（cyclin dependent kinase inhibitor, CDI /CKI） INK4（inhibitors of kinase 4）家族

8、 成員：p16 INK4A, p15 INK4B, p18 INK4C, p19 INK4D主要抑制 CDK4、CDK6 CIP (Cdk inhibitory protein) /KIP (kinase inhibitory protein)家族 成員：p21 Cip1, p27 Kip1, and p57 Kip2主要抑制 CDK219大多數(shù) CDIs 是通過(guò)直接結(jié)合 CDK-cyclin 復(fù)合物的磷酸化活化部位，抑制 CDK 的激酶活性只有p16 INK4A是通過(guò)結(jié)合 CDK4 單體，阻斷它與 cyclins 的結(jié)合 p21一種廣泛作用的CDI與增殖細(xì)胞核抗原 （proliferatin

9、g cell nuclear antigen，PCNA ）結(jié)合，直接抑制DNA的合成中介了在p53蛋白的細(xì)胞周期DNA損傷檢查點(diǎn)的調(diào)控2020（4）癌基因和抑癌基因（Oncogen and Tumor suppressor gene） 癌基因：src，ras，sis，myc，myb抑癌基因：Rb、p5321213、細(xì)胞周期檢查點(diǎn)（Checkpoint）DNA 損傷檢查點(diǎn)（DNA damage checkpoint）：G1/S交界處 DNA 復(fù)制檢查點(diǎn)：S/G2交界處紡錘體組裝檢查點(diǎn) (Spindle assembly checkpoint): G2/M交界處 2222G1/S檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)主要通過(guò)

10、腫瘤抑制蛋白 p53 分子完成 2323G2/M檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)主要通過(guò)Cdc25 完成的 242525P53也參與G2/M DNA損傷的檢查 4、細(xì)胞外信號(hào)對(duì)細(xì)胞周期的調(diào)控通過(guò)限制點(diǎn)（restriction point，R點(diǎn)）起作用2626（1）增殖信號(hào)包括大多數(shù)的肽類(lèi)生長(zhǎng)因子通過(guò)啟動(dòng)ras-MAPK通路，使 cyclin D 表達(dá)增加 2727（2）抑制信號(hào)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF-）：通過(guò)p38 MAPK通路，下調(diào) cyclin 和 CDK4；或通過(guò)促進(jìn)p21和 p15等 CDI 產(chǎn)生不利于細(xì)胞生長(zhǎng)的微環(huán)境 2828三、細(xì)胞周期調(diào)控異常（Dysregulation of cell cycle）細(xì)胞

11、周期的驅(qū)動(dòng)失控（Cyclin、CDK和CDI表達(dá)異常）監(jiān)控（檢查）機(jī)制受損2929細(xì)胞增殖異常與相關(guān)疾病 增殖過(guò)度 增殖分化異常惡性腫瘤、前列腺肥大糖尿病腎病銀屑病、原發(fā)性血小板增多癥神經(jīng)退行性疾病家族性紅細(xì)胞增多癥、類(lèi)風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎再生障礙性貧血 肝肺腎纖維化、腎小管間質(zhì)性病變動(dòng)脈粥樣硬化1、惡性腫瘤:生物學(xué)特征是惡性增殖（1）周期蛋白異常與 cyclin（D、E）過(guò)量表達(dá)有密切的關(guān)系Cyclin D1（bcl-1） ： 295個(gè)氨基酸，由染色體11q13上的CCND1基因編碼3030Amplification (基因擴(kuò)增)Translocation (染色體易位)如t (11:14) (q13

12、: q32)Inversion (染色體倒位)如 inv (11) (p15：q13)乳腺癌、胃癌、食道癌 甲狀旁腺瘤 B細(xì)胞淋巴瘤 （ 2 ） CDK 增多 CDK4 和 CDK6 過(guò)表達(dá)（ 3 ） CDI 表達(dá)不足和突變p16蛋白失活較為多見(jiàn)黑色素瘤、食管癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、結(jié)直腸癌等都報(bào)道存在較高頻率的p16 InK4基因異常 原因：p16 InK4 基因缺失、突變、CpG 島高度甲基化p27蛋白失活與乳腺癌，前列腺癌，肺癌，胃癌，大腸癌和卵巢癌等有關(guān) 3131（4）細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制受損G1/S 交界處失察： 50%的腫瘤發(fā)生與p53基因突變有關(guān) G2/M 交界處失察 32322、

13、銀屑?。ㄋ追Q為牛皮癬）臨床表現(xiàn)：皮膚出現(xiàn)大小不等、境界清楚的紅斑鱗屑性斑塊，上覆大量干燥的銀白色鱗屑 原因：表皮細(xì)胞過(guò)度增生機(jī)制表皮生長(zhǎng)因子受體（EGF ）的增加：正常皮膚表皮中EGFR只存在基底細(xì)胞層和基底上層，而銀屑病EGFR分布于皮膚的全層，導(dǎo)致角質(zhì)形成細(xì)胞過(guò)度增殖 cAMP水平下降33333、原發(fā)性血小板增多癥（ primary throbocythemia）臨床特征：出血傾向及血栓形成機(jī)制：骨髓巨核細(xì)胞過(guò)度增殖，外周血血小板持續(xù)明顯增多（為正常的2-12倍），功能也不正常 病因：與X染色體遺傳有關(guān)，血小板生成抑制因子TGF-1減少、血液微環(huán)境中輔助細(xì)胞的缺乏等3434第二節(jié) 細(xì)胞分化

14、異常與疾病（Abnormal Cell Differentiation and Diseases）一、細(xì)胞分化的概述 定義：指在細(xì)胞增殖時(shí)，子代細(xì)胞在形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能上產(chǎn)生差異的過(guò)程受精卵：全能性多能性單能性成熟定型干細(xì)胞（stem cell）3535細(xì)胞分化的結(jié)果時(shí)間上的分化空間上的分化3636人體干細(xì)胞分類(lèi)全能干細(xì)胞：胚胎干細(xì)胞多能干細(xì)胞：骨髓造血干細(xì)胞定向干細(xì)胞：精原細(xì)胞、紅細(xì)胞系、白細(xì)胞系等3737細(xì)胞分化特點(diǎn)穩(wěn)定性：分化一旦確立，分化狀態(tài)穩(wěn)定 全能性：子代細(xì)胞保留受精卵的全部信息 選擇性：基因選擇性表達(dá)，出現(xiàn)不同的表型 細(xì)胞分化條件的可逆性：已分化的細(xì)胞在一定條件下可以逆轉(zhuǎn)到胚胎

15、狀態(tài)，形成去分化現(xiàn)象 3838Skin cellsReprogram into ES like iPS cells2007年11月，美國(guó)和日本科學(xué)家分別宣布獨(dú)立發(fā)現(xiàn)將普通皮膚細(xì)胞誘導(dǎo)成為具備類(lèi)似胚胎干細(xì)胞的功能，即為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（induced pluripotent stem cells, iPS cells）二、細(xì)胞分化的機(jī)制及其調(diào)控1、細(xì)胞分化的機(jī)制“決定”先于分化：細(xì)胞決定（ determination ）是指細(xì)胞內(nèi)某些基因永久地關(guān)閉，而另一些基因順序表達(dá)，具備向某一特定方向分化的能力細(xì)胞質(zhì)在決定細(xì)胞差別中作用 細(xì)胞間相互作用微環(huán)境：壁龕（niche ）結(jié)構(gòu)包括壁龕細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)（

16、extracellular matrix，ECM）和來(lái)源于壁龕細(xì)胞的可溶性因子 392、細(xì)胞分化的調(diào)控基因水平的調(diào)控 奢侈基因（luxury gene）：編碼細(xì)胞中特異性蛋白的基因，對(duì)細(xì)胞分化起重要作用管家基因（ house keeping genes ）：對(duì)細(xì)胞分化只起協(xié)作作用 轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控：調(diào)節(jié)蛋白（轉(zhuǎn)錄因子）對(duì)專一基因的啟動(dòng)子和增強(qiáng)子進(jìn)行調(diào)控轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控：對(duì) mRNA 前體的處理和加工翻譯與翻譯后水平調(diào)控細(xì)胞外因素調(diào)控：激素、細(xì)胞因子、黏附分子、藥物等 40三、細(xì)胞分化異常（Abnormal Cell Differentiation ）1、腫瘤腫瘤細(xì)胞的共同特征：細(xì)

17、胞分化不足，而只是保持持續(xù)增殖確定腫瘤細(xì)胞的分化程度對(duì)于腫瘤病情的判斷具有重要意義 惡性腫瘤細(xì)胞異常分化的表現(xiàn)為：低分化；去分化（dedifferentiation）或反分化(retrodifferentiation)；趨異性分化（divergent differentiation）即腫瘤細(xì)胞分化程度和分化方向的差異性41惡性腫瘤細(xì)胞異常分化的機(jī)制細(xì)胞的增殖和分化脫耦聯(lián)：在體外培養(yǎng)的癌細(xì)胞表現(xiàn)為失去密度依賴性抑制，無(wú)限傳代成為“永生的”細(xì)胞系基因表達(dá)時(shí)空上失調(diào)特異性基因表達(dá)受到抑制：如肝癌細(xì)胞不合成白蛋白；結(jié)腸腫瘤不合成粘蛋白 胚胎性基因重現(xiàn)表達(dá)：如肝癌細(xì)胞過(guò)多合成甲胎蛋白和胎兒型醛縮酶 A

18、等癌基因和抑癌基因的協(xié)同失衡42細(xì)胞分化理論可用以指導(dǎo)臨床腫瘤治療 采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄕT導(dǎo)其發(fā)生終末分化，腫瘤的增殖能力就可能會(huì)被抑制能誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生分化的物質(zhì)稱為分化誘導(dǎo)劑對(duì)正常細(xì)胞的非特異性毒副作用小，有非常好的應(yīng)用前景 作用機(jī)理：誘導(dǎo)癌細(xì)胞向終未階段分化的同時(shí)，啟動(dòng)了細(xì)胞死亡程序 代表-維甲類(lèi)（Retinoids）：如全反式維甲酸已用于早幼粒細(xì)胞白血病的臨床治療，視黃醇與干擾素a 合用治療皮膚鱗癌或?qū)m頸鱗癌43432、肺纖維化（Pulmonary fibrosis）彌漫性肺間質(zhì)纖維化，表現(xiàn)為活動(dòng)性呼吸困難，限制性通氣功能障礙，彌散功能降低和低氧血癥等3、肥胖癥（Morbid obesity

19、）脂肪細(xì)胞體積增大，分化異常前脂肪細(xì)胞大量向脂肪細(xì)胞分化，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞數(shù)量增加44444、畸胎瘤（teratoma）在胚胎不同時(shí)期，某些多能細(xì)胞脫落下來(lái)，分化發(fā)生異常具有內(nèi)胚層、中胚層和外胚層三個(gè)胚層的異常分化組織4545第三節(jié) 細(xì)胞凋亡異常與疾病一、細(xì)胞死亡形式1、細(xì)胞壞死（ Necrosis ）細(xì)胞在嚴(yán)重?fù)p傷因素刺激時(shí)，所發(fā)生的一種被動(dòng)的死亡現(xiàn)象形態(tài)改變是由酶性消化和蛋白變性引起的 形態(tài)特征線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腫脹、崩解炎癥反應(yīng) 4646壞死凋亡2、細(xì)胞凋亡（ apoptosis ）細(xì)胞在體內(nèi)外因素的誘導(dǎo)下，在嚴(yán)格和復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控下，發(fā)生的一種主動(dòng)的有序的死亡形態(tài)特征細(xì)胞皺縮、核固縮、胞膜空

20、泡化，形成凋亡小體核酸內(nèi)切酶激活DNA 的片段化（180200bp的倍數(shù)）4747細(xì)胞凋亡的生理學(xué)意義清除多余的和失去功能的細(xì)胞，確保組織器官正常發(fā)育、生長(zhǎng)清除受損、突變或者衰老的細(xì)胞，維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定發(fā)揮積極的防御功能：當(dāng)細(xì)胞受到病毒感染時(shí)，受感染的細(xì)胞可以通過(guò)凋亡來(lái)阻止病毒的增殖，或通過(guò) DNA 的降解，把病毒的 DNA 進(jìn)行分解 4849細(xì)胞凋亡與細(xì)胞壞死的比較壞 死凋 亡1.性 質(zhì)病理性，非特異性生理性/病理性，特異性2.誘 因強(qiáng)烈刺激，隨機(jī)發(fā)生較弱刺激，非隨機(jī)發(fā)生3.基因調(diào)控?zé)o有4.生化特點(diǎn)被動(dòng)過(guò)程,無(wú)新蛋白合成,不耗能 主動(dòng)過(guò)程,有新蛋白合成,耗能5.形態(tài)改變細(xì)胞腫脹結(jié)構(gòu)溶解，破壞細(xì)

21、胞皺縮，核固縮胞膜/細(xì)胞器相對(duì)完整6.凋亡小體無(wú)有7.DNA變化彌散性降解電泳呈均一片狀片段化（180-200bp）電泳呈“梯”狀條帶8.溶酶體改變破裂相對(duì)完整9.炎癥反應(yīng)局部炎癥反應(yīng)局部無(wú)炎癥反應(yīng)二、細(xì)胞凋亡的過(guò)程50凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)接受凋亡信號(hào)凋亡的執(zhí)行凋亡細(xì)胞的清除生理性凋亡信號(hào)：許多激素和細(xì)胞因子；生存信號(hào)的缺乏或不足病理性凋亡信號(hào)：促進(jìn)細(xì)胞凋亡：生物及化學(xué)毒物、病毒感染、射線、應(yīng)激和化療藥抑制細(xì)胞凋亡：化學(xué)促癌物、某些病毒（EB病毒，人類(lèi)乳頭狀瘤病毒）甲狀腺素在蝌蚪轉(zhuǎn)變?yōu)榍嗤艿钠鞴俚蛲鲂酝嘶衅鹬匾淖饔?二、細(xì)胞凋亡的過(guò)程51凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)接受凋亡信號(hào)凋亡的執(zhí)行凋亡細(xì)胞的清除胞內(nèi)Ca

22、2+信號(hào)系統(tǒng) cAMP/ PKA信號(hào)系統(tǒng) Fas /FasL信號(hào)系統(tǒng) 神經(jīng)酰胺信號(hào)系統(tǒng) 二酰甘油PKC信號(hào)系統(tǒng) 酪氨酸蛋白激酶信號(hào)系統(tǒng)等等這個(gè)系統(tǒng)的特點(diǎn)多樣性：不同種類(lèi)的細(xì)胞有不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)耦聯(lián)性：死亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)與細(xì)胞增殖、分化過(guò)程中的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)在某些環(huán)節(jié)上有交叉、耦聯(lián)同一性：不同的凋亡誘導(dǎo)因素可以通過(guò)同一信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)觸發(fā)細(xì)胞凋亡多途性：同一凋亡誘導(dǎo)因素可經(jīng)過(guò)多條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑觸發(fā)凋亡52胞內(nèi)Ca2+信號(hào)系統(tǒng) 53化學(xué)毒物、細(xì)菌及病毒的毒素、過(guò)量的興奮性氨基酸、氧化應(yīng)激等 干擾細(xì)胞的Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和Ca2+通道 鈣穩(wěn)態(tài)失衡 激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈 激活谷

23、氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，有利于凋亡小體形成 激活核轉(zhuǎn)錄因子，加速細(xì)胞凋亡相關(guān)因子的合成 使DNA鏈?zhǔn)嬲?，有利于DNA內(nèi)切酶切割DNA 氧化應(yīng)激 54TNF-、電離輻射等 氧化應(yīng)激 激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈 激活P53基因 消耗大量ATP活化核轉(zhuǎn)錄因子NF-B，AP-1等誘發(fā)細(xì)胞凋亡 各種氧化劑 ，抑制SODFas又稱作CD95，屬TNF受體家族Fas基因編碼產(chǎn)物為分子量45KD的跨膜蛋白分布于胸腺細(xì)胞，激活的T和B淋巴細(xì)胞，巨噬細(xì)胞，肝、脾、肺、心、腦、腸、睪丸和卵巢細(xì)胞等Fas蛋白與FasL結(jié)合后，會(huì)激活caspase，導(dǎo)致靶細(xì)胞走向凋亡55Fas所介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)

24、機(jī)制 FasL或抗Fas抗體與Fas蛋白結(jié)合，引起神經(jīng)鞘磷脂酶的活性迅速上升，使神經(jīng)鞘磷脂分解產(chǎn)生神經(jīng)酰胺，神經(jīng)酰胺作為第二信使激活相應(yīng)的蛋白激酶，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 抗Fas抗體或TNF與Fas蛋白結(jié)合后可激活I(lǐng)CE樣的caspase，后者可降解H1組蛋白，使染色體松弛，DNA鏈?zhǔn)嬲苟┞冻龊怂醿?nèi)切酶的酶切位點(diǎn)，使DNA鏈更容易被切割 Fas蛋白被激活后也可以通過(guò)Ca2+信號(hào)系統(tǒng)傳遞死亡信息而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡 56神經(jīng)酰胺信號(hào)系統(tǒng)神經(jīng)酰胺（ceramide）是神經(jīng)鞘磷脂（sphingomyelin, SM）在SM酶的作用下產(chǎn)生的一類(lèi)新型第二信使生物學(xué)效應(yīng)包括：誘導(dǎo)凋亡；抑制細(xì)胞生長(zhǎng)；引起細(xì)胞周期阻

25、滯，細(xì)胞周期通常被阻滯于G0/G1期電離輻射、TNF-a、Fas、糖皮質(zhì)激素均可通過(guò)神經(jīng)酰胺信號(hào)系統(tǒng)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡 57線粒體損傷凋亡的早期就會(huì)出現(xiàn)線粒體內(nèi)膜通透性增大，線粒體跨膜電位（m）明顯下降線粒體損傷引起細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制是：線粒體內(nèi)、外膜之間的PTP具有調(diào)節(jié)線粒體膜通透性的作用，使細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)因子如細(xì)胞色素C（）、凋亡蛋白酶激活因子(Apaf)和凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）等從線粒體內(nèi)釋放出來(lái) 58二、細(xì)胞凋亡的過(guò)程59凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)接受凋亡信號(hào)凋亡的執(zhí)行凋亡細(xì)胞的清除Caspases內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶（如EndoG)作用：切割染色質(zhì)DNA特點(diǎn)：這些酶多數(shù)為Ca2+/Mg2+依賴的，但Zn2

26、+可抑制其活性 Caspases屬于半胱氨酸蛋白酶家族，14個(gè)成員Caspase活性位點(diǎn)是半胱氨酸，剪切位點(diǎn)是天冬氨酸殘基后的肽鍵，因此稱為Cysteine aspartic acid specific protease，即Caspase分類(lèi)：?jiǎn)?dòng)型caspases (caspase-8，-9，-10， -12)，效應(yīng)型caspases（ caspase-3，-6，-7）60Caspase的結(jié)構(gòu)和活化Caspases 酶原包含三個(gè)結(jié)構(gòu)域：NH2 末端結(jié)構(gòu)域（Prodomain）、約 20KD 大亞基、約 10KD 小亞基活化：剪切的位置是特異性的天冬氨酸殘基的肽鍵（Asp-X） 61Caspa

27、se的功能 滅活凋亡抑制蛋白 ：如CAD/ICAD，Bcl-2直接破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如Lamina分解與細(xì)胞骨架構(gòu)成相關(guān)的蛋白：如FAK、PAK2可使一些與DNA修復(fù)、復(fù)制和mRNA縫接有關(guān)的蛋白的調(diào)節(jié)區(qū)和催化區(qū)解離，瓦解核結(jié)構(gòu)62按照啟動(dòng)型caspase的不同，凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑分為外在途徑(extrinsic pathway)或死亡受體途徑：由細(xì)胞表面的死亡受體如Fas和腫瘤壞死因子受體家族(tumour necrosis factor receptor，TNF-R)引發(fā)，導(dǎo)致caspase-8或10的活化內(nèi)在途徑(intrinsic pathway)或線粒體途徑(mitochondrial p

28、athway)：由許多應(yīng)激條件、化學(xué)治療試劑和藥物所起始，導(dǎo)致caspase-9的活化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑：各凋亡信號(hào)導(dǎo)致的caspase-12的活化，從而導(dǎo)致凋亡6364外在途徑(Extrinsic pathway)或死亡受體途徑（Death receptor pathway ）6465內(nèi)在途徑(Intrinsic pathway)或線粒體途徑(Mitochondrial pathway)66內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑 (Endoplasmic reticulum stress pathway)66二、細(xì)胞凋亡的過(guò)程6767凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)接受凋亡信號(hào)凋亡的執(zhí)行凋亡細(xì)胞的清除凋亡后細(xì)胞產(chǎn)生凋亡小體，后者可以被鄰

29、近巨噬細(xì)胞識(shí)別，并將其吞噬后分解。機(jī)制：磷脂酰絲氨酸遷移至細(xì)胞外側(cè) 磷脂酰絲氨酸(phosphatidylserine，PS)外翻三、細(xì)胞凋亡的調(diào)控機(jī)制 功能基因抑制凋亡基因Bcl-2 Bcl-XL、A1/Bfl-1、Bcl-w、Bcl-G和Mcl-1等促凋亡基因P53、Bax、Bad、Bak、Bid、Bim、Bik、Bok、 Bcl-B、Bcl-Xs、Krk、Mtd、Nip3、Nix、Noxa等雙向調(diào)控基因c-myc、Bel-x68691、Bcl-2家族BH4是抗凋亡蛋白所特有的結(jié)構(gòu)域BH3是與促進(jìn)凋亡有關(guān)的結(jié)構(gòu)域 69Bcl-2等抗凋亡蛋白存在于線粒體膜、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜以及外核膜上，但主要定位于

30、線粒體外膜抗凋亡的機(jī)制直接抗氧化抑制線粒體釋放促凋亡的蛋白質(zhì)抑制促凋亡調(diào)節(jié)蛋白Bax、Bak的細(xì)胞毒作用抑制凋亡蛋白酶的激活維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)70促凋亡蛋白主要定位于細(xì)胞質(zhì)受到凋亡因子的誘導(dǎo)而激活后，向線粒體轉(zhuǎn)位，通過(guò)寡聚化在線粒體外膜形成跨膜通道，或者開(kāi)啟線粒體的PT孔，從而導(dǎo)致線粒體中的凋亡因子釋放，激活caspase，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡激活方式：去磷酸化，如Bad被caspase加工為活性分子，如Bid從結(jié)合蛋白上釋放出來(lái)，如Bim是與微管蛋白結(jié)合在一起的712、p53： “ 分子警察”(molecular policeman)促凋亡機(jī)制P53通過(guò)與Bcl-2基因相互作用，下調(diào)Bcl-2的表達(dá)P5

31、3誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的靶蛋白表達(dá)（線粒體和死亡受體介導(dǎo)）P53誘導(dǎo)線粒體內(nèi)凋亡的相關(guān)蛋白（Bax、NOXA、 PUMA）表達(dá)，并觸發(fā)細(xì)胞色素C釋放和caspase活化P53誘導(dǎo)死亡受體Fas表達(dá) P53能使死亡受體再定位于細(xì)胞膜上72四、細(xì)胞凋亡異常與疾病73（一）細(xì)胞凋亡不足腫瘤Bcl-2基因高表達(dá)p53基因突變或缺失自身免疫病未能將針對(duì)自身抗原的免疫細(xì)胞以細(xì)胞凋亡的方式有效清除 74增殖過(guò)度，細(xì)胞凋亡減弱增殖并不增加，但細(xì)胞凋亡減弱 （二）細(xì)胞凋亡過(guò)度心肌缺血與缺血-再灌注損傷缺血早期以凋亡為主，晚期以細(xì)胞的壞死為主在梗死灶的中心以壞死為主，梗死灶周邊以凋亡為主輕度缺血以凋亡為主，重度缺血以壞死為主缺血-再灌注損傷時(shí)發(fā)生的細(xì)胞凋亡單純?nèi)毖鼑?yán)重急性、嚴(yán)重的心肌缺血以心肌壞死為主，而慢性、輕度的心肌缺血?jiǎng)t發(fā)生細(xì)胞凋亡 心力衰竭氧化應(yīng)激/壓力、容量負(fù)荷/神經(jīng)-內(nèi)分泌失調(diào)/TNF/缺血/缺氧心肌細(xì)胞凋亡75阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆）發(fā)病機(jī)制主要是細(xì)胞凋亡所致神經(jīng)元喪失Fas抗原的介導(dǎo)p53基因的活化c-Jun和c-foc及其編碼蛋白的作用APP695基因突變的作用低親和力神經(jīng)生長(zhǎng)因子高表達(dá)NF-B的