細(xì)胞生物學(xué)講課課件-

1、7.5 程序性細(xì)胞死亡 7.5 程序性細(xì)胞死亡 講授內(nèi)容 一、概述二、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征三、細(xì)胞凋亡過程與調(diào)控四、細(xì)胞凋亡的發(fā)生機制 五、細(xì)胞凋亡與疾病講授內(nèi)容 一、概述二、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征三、細(xì)胞凋亡過程學(xué)習(xí)要求掌握細(xì)胞凋亡的概念、生物學(xué)意義。掌握細(xì)胞凋亡的過程及細(xì)胞凋亡與壞死的差別。熟悉細(xì)胞凋亡的主要變化。熟悉細(xì)胞凋亡的調(diào)控。熟悉細(xì)胞凋亡與常見疾病的關(guān)系。了解細(xì)胞凋亡在疾病防治中的意義。學(xué)習(xí)要求掌握細(xì)胞凋亡的概念、生物學(xué)意義。 一、概述 細(xì)胞的生長、增殖、分化和死亡是細(xì)胞的4大特點，細(xì)胞死亡分為細(xì)胞凋亡和細(xì)胞壞死。 細(xì)胞凋亡是細(xì)胞主動的，在基因嚴(yán)格調(diào)控下的細(xì)胞“自殺”行為，也稱為細(xì)胞

2、程序性死亡（programmed cell death, PCD）,與細(xì)胞壞死不同。 一、概述 細(xì)胞凋亡:細(xì)胞在一定的生理或病理條件下,遵循自身的程序,結(jié)束其生命的生理性死亡，是受基因嚴(yán)格調(diào)控的細(xì)胞自殺現(xiàn)象.凋亡過程中，細(xì)胞骨架蛋白分解細(xì)胞和細(xì)胞器濃縮而不裂解染色體DNA斷裂和形成凋亡小體細(xì)胞內(nèi)含物不外泄，不引起炎癥反應(yīng)。最后凋亡小體被巨噬細(xì)胞識別和吞噬。 細(xì)胞凋亡:細(xì)胞在一定的生理或病理條件下,遵循自身的程 細(xì)胞壞死（necrosis）是在各種致病因素（如缺氧、物理、化學(xué)和生物學(xué)因素）的劇烈刺激下的病理性死亡。 其特點是: 引起死亡的因素劇烈，死亡迅速。能量代謝下降膜通透性增加細(xì)胞水腫細(xì)胞器

3、破裂，細(xì)胞溶解，DNA不斷裂內(nèi)含物釋放引起炎癥反應(yīng)。 細(xì)胞壞死（necrosis）是在各種致細(xì)胞凋亡與壞死的比較1細(xì)胞凋亡與壞死的比較1細(xì)胞凋亡與壞死的區(qū)別壞死 凋亡1.性質(zhì)2.誘導(dǎo)因素 強烈刺激，隨機發(fā)生 較弱刺激，非隨機發(fā)生3.生化特點4.形態(tài)變化6.DNA電泳5.炎癥反應(yīng)7.凋亡小體8.基因調(diào)控被動過程，無新蛋白合成，不耗能 主動過程，有新蛋白合成，耗能細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面溶解、破壞、細(xì)胞腫脹 胞膜及細(xì)胞器相對完整細(xì)胞皺縮，核固縮彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀 DNA片段化（185bp），電泳 呈“梯”狀條帶 溶酶體破裂，局部炎癥反應(yīng) 溶酶體相對完整，局部無炎癥反應(yīng)有 病理性，非特異性 生理性

4、或病理性，特異性無有無細(xì)胞凋亡與壞死的區(qū)別衰老的概念（附）衰老(senescing，aging)：是機體在退化時期生理功能下降和紊亂的綜合表現(xiàn)，是不可逆的生命過程。人的衰老與細(xì)胞的衰老相關(guān)聯(lián)。現(xiàn)代人類面臨著3種衰老：生理性衰老；心理性衰老病理性衰老；心理負(fù)擔(dān)和壓力 可結(jié)合保健防病加以控制是生命過程的必然衰老的概念（附）衰老(senescing，aging)：是機Hayflick界限1961年，Hayflick 首次報道了體外培養(yǎng)的人的成纖維細(xì)胞具有增殖分裂的極限。Hayflick界限1961年，Hayflick 首次報道了細(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

5、力不是無限的，而是有一定的界限，這就是 Hayflick界限*。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；請注意觀察老人的外部形態(tài)特征請注意觀察老人的外部形態(tài)特征個體衰老與細(xì)胞衰老老人會出現(xiàn)皺紋、老人色斑、白頭發(fā)個體衰老與細(xì)胞衰老老人會出現(xiàn)皺紋、老人色斑、白頭發(fā)皮膚干燥、發(fā)皺頭發(fā)變白老人斑飲食減少細(xì)胞水分減少，體積減小細(xì)胞內(nèi)的酶活性降低細(xì)胞內(nèi)色素的累積細(xì)胞膜通透性功能改變皮膚干燥、發(fā)皺頭發(fā)變白老人斑飲食減少細(xì)胞水分減少，體積減小細(xì)早老癥兒童與正常兒童的比較早老癥兒童與正常兒童的比較細(xì)胞衰老特征：1、細(xì)胞內(nèi)水分減少；2、有些酶的活性降低；3、細(xì)胞內(nèi)的色素逐漸積累；4、細(xì)胞呼吸減

6、慢，核增大， 染色質(zhì)固縮，染色加深；5、細(xì)胞膜透性改變，運輸功能降低。細(xì)胞衰老特征：1、細(xì)胞內(nèi)水分減少；細(xì)胞的凋亡由基因所決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程，就叫細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡受到嚴(yán)格的由遺傳機制決定的程序性調(diào)控，所以也常常叫做細(xì)胞編程性死亡細(xì)胞的凋亡2002年，英國科學(xué)家悉尼布雷諾爾、約翰蘇爾斯頓和美國科學(xué)家羅伯特霍維茨。他們?yōu)檠芯科鞴侔l(fā)育和程序性細(xì)胞死亡過程中的基因調(diào)節(jié)作用作出了重大貢獻。Sydney Brenner H. Robert Horvitz JohnE.Sulston 2002年，英國科學(xué)家悉尼布雷諾爾、約翰蘇爾斯頓和美國科細(xì)胞凋亡葉子的離開不是風(fēng)的追求也不是樹的不挽留而是命運的安

7、排自然的選擇該來的會來該走的會走有時候離開并不意味著結(jié)束而是另一種開始！ 細(xì)胞凋亡葉子的離開細(xì)胞的凋亡是一種自然的生理過程，由基因決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命的過程。發(fā)生在我們身邊的細(xì)胞凋亡有哪些？蝌蚪在變態(tài)發(fā)育過程中的尾消失人胎兒指趾的形成 被病原體感染的細(xì)胞的清除細(xì)胞的凋亡是一種自然的生理過程，由基因決定的細(xì)胞自動結(jié)束生命發(fā)生在我們身邊的細(xì)胞凋亡發(fā)生在我們身邊的細(xì)胞凋亡二、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征（一）細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征（二）細(xì)胞凋亡的生化特征（三）細(xì)胞凋亡的生理意義（四）細(xì)胞凋亡的檢測方法二、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)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)特征細(xì)胞：首先變圓，體積縮小，與鄰近

8、細(xì)胞的連接喪失，失去微絨毛，胞漿濃縮。細(xì)胞核的變化：胞核內(nèi)染色質(zhì)濃縮形成密集顆粒呈帽狀或新月形)，位于核被膜下。核被膜下核纖層(nuclear lamina)分解，隨后細(xì)胞核內(nèi)染色質(zhì)固縮為不均一點狀結(jié)構(gòu)。細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜：相鄰細(xì)胞間連接復(fù)合體普遍消失，其他細(xì)胞膜特有結(jié)構(gòu)如微絨毛等亦隨之消失。此時，細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)仍保持完整。 （一）細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)特征細(xì)胞：首先變圓，體積縮小，與鄰近細(xì)細(xì)胞器： 線粒體：保持完整呈正常狀態(tài) 溶酶體：保持完整，內(nèi)容物不外泄 形成凋亡小體： 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基復(fù)合體及核被膜膨大,形成泡狀結(jié)構(gòu)與細(xì)胞膜融合，以出泡方式離開正在死亡的細(xì)胞，將所包含的完整細(xì)胞器和核碎片等細(xì)胞內(nèi)容物以細(xì)

9、胞質(zhì)膜包被成凋亡小體(apoptosis bodies）釋放到細(xì)胞外。凋亡小體之間在體積上差異很大，與細(xì)胞產(chǎn)生的凋亡小體數(shù)目和細(xì)胞的大小有關(guān)。凋亡小體很快被周圍鄰近間質(zhì)細(xì)胞或巨噬細(xì)胞吞噬，而不引起周圍組織的炎癥反應(yīng)。細(xì)胞器：空泡化固縮出芽邊集凋亡小體 凋亡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征：空泡化固縮出芽邊集凋亡小體 凋亡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)特征：細(xì)胞生物學(xué)講課課件-（二）細(xì)胞凋亡的生化特征：胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高。細(xì)胞內(nèi)活性氧增多。質(zhì)膜通透性變大。 DNA片段化形成梯狀條帶。DNA內(nèi)切酶活性被激活升高，雙鏈DNA在核小體之間切斷形成185bp為基數(shù)的有序片段。型谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和需鈣蛋白酶（Calpain）活性升高。（

10、二）細(xì)胞凋亡的生化特征：胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高。 DNA的片段化斷裂 蛋白質(zhì)的降解典型凋亡細(xì)胞DNA瓊脂糖凝膠電泳（呈現(xiàn)梯狀條帶） DNA的片段化斷裂典型凋亡細(xì)胞DNA瓊脂糖凝膠電泳（呈現(xiàn)梯 核酸內(nèi)切酶活化與DNA電泳呈梯子狀改變是Apoptosis的生物化學(xué)標(biāo)志。 核酸內(nèi)切酶在核小體連接處將DNA鏈切斷，從而最終產(chǎn)生寡聚核小體。這些寡聚核小體的大小均是DNA長度為180 - 200個堿基對(bp)的倍數(shù)，因此用瓊脂糖凝膠電泳測定細(xì)胞DNA時出現(xiàn)特征性的“梯狀”（ladder）帶紋。細(xì)胞生物學(xué)講課課件-（三）細(xì)胞凋亡的生理意義 1 維持組織器官細(xì)胞類型和細(xì)胞總量的基本平衡：清 除衰老損傷的細(xì)胞

11、：皮膚、粘膜細(xì)胞的更新等。 2 在胚胎發(fā)育中起重要作用 a 手指和腳趾的形成等。 b 大腦神經(jīng)元之間形成連接時多余的神經(jīng)細(xì)胞通過凋亡清除掉。 c 在淋巴細(xì)胞發(fā)育成熟中起重要作用。d 心臟發(fā)育過程中左右心室、房的形成以及左右心室的厚度，通過細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)。 3 細(xì)胞凋亡異?？梢鹉[瘤和神經(jīng)退行性病變等疾病。（三）細(xì)胞凋亡的生理意義 1 維持組織器官細(xì)胞類型和細(xì)胞（四）細(xì)胞凋亡的檢測方法形態(tài)學(xué)觀測：染色法、透射和掃描電鏡觀察DNA電泳：DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶TUNEL測定法:即DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法彗星電泳法（comet assay）流式細(xì)胞分析 根據(jù)凋亡細(xì)胞DNA斷裂和丟失，采用碘化丙啶使

12、DNA 產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì) 胞，同時又能觀察細(xì)胞的周期狀態(tài)。（四）細(xì)胞凋亡的檢測方法形態(tài)學(xué)觀測：染色法、透射和掃描電鏡一、細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)檢測 根據(jù)凋亡細(xì)胞固有的形態(tài)特征，人們已經(jīng)設(shè)計了許多不同的細(xì)胞凋亡形態(tài)學(xué)檢測方法。1、光學(xué)顯微鏡和倒置顯微鏡（1）未染色細(xì)胞：凋亡細(xì)胞的體積變小、變形，細(xì)胞膜完整但出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，細(xì)胞凋亡晚期可見凋亡小體。貼壁細(xì)胞出現(xiàn)皺縮、變圓、脫落。（2）染色細(xì)胞：常用姬姆薩染色、瑞氏染色等。凋亡細(xì)胞的染色質(zhì)濃縮、邊緣化，核膜裂解、染色質(zhì)分割成塊狀和凋亡小體等典型的凋亡形態(tài)。一、細(xì)胞凋亡的形態(tài)學(xué)檢測細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖1細(xì)胞色素c

13、誘導(dǎo)0 h2細(xì)胞色素c誘導(dǎo)1 h3細(xì)胞色素c誘導(dǎo)2 h4細(xì)胞色素c誘導(dǎo)3 h5細(xì)胞色素c誘導(dǎo)4 h6陰性對照7Marker形成大小為180200bp整倍性的DNA 梯狀條帶；2、 DNA電泳細(xì)胞色素c誘導(dǎo)的凋亡細(xì)胞DNA電泳圖形成大小為1802004、彗星電泳法5、流式細(xì)胞分析凋亡細(xì)胞形成的DNA降解片段，在電場中泳動速度快，使細(xì)胞核產(chǎn)生彗星式的圖案；根據(jù)凋亡細(xì)胞DNA斷裂和丟失，采用碘化丙啶使DNA產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細(xì)胞儀檢出凋亡的亞二倍體細(xì)胞。3、TUNEL測定法即DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法：凋亡細(xì)胞核中DNA產(chǎn)生3-OH末端，可用原位缺口翻譯或末端標(biāo)記法顯示凋亡細(xì)胞。4、彗星電泳法5、

14、流式細(xì)胞分析凋亡細(xì)胞形成的DNA降解片段，三、細(xì)胞凋亡過程與調(diào)控（一）、細(xì)胞凋亡的過程（四個階段）1.凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)2.凋亡基因激活3.凋亡的執(zhí)行（由DNase 和caspases執(zhí)行）4.凋亡細(xì)胞的清除。三、細(xì)胞凋亡過程與調(diào)控（一）、細(xì)胞凋亡的過程（四個階段）凋亡過程受體cAMPCa2+神經(jīng)酰胺凋亡相關(guān)基因激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜細(xì)胞核凋亡誘導(dǎo)因素+Dnase激活Caspases激活死亡信號凋亡過程受體cAMP凋亡相關(guān)基因激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)細(xì)胞膜細(xì)胞核凋凋亡過程執(zhí)行凋亡凋亡細(xì)胞的清除Dnase激活Caspases激活凋亡過程執(zhí)行凋亡凋亡細(xì)胞的清除Dnase激活Caspase凋亡過程小結(jié)+受體cAMPCa2

15、+ 神經(jīng)酰胺凋亡誘導(dǎo)因素死亡信號凋亡相關(guān)基因激活Dnase激活Caspases激活巨噬細(xì)胞吞噬分解凋亡細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)基因激活執(zhí)行凋亡凋亡細(xì)胞的清除凋亡過程小結(jié)+受體cAMP凋亡誘導(dǎo)因素死亡信號凋亡相關(guān)基因激凋亡過程及分期誘導(dǎo)期 執(zhí)行期 消亡期 凋亡誘導(dǎo)因素受體cAMPCa2+神經(jīng)酰胺死亡信號凋亡相關(guān)基因激活Dnase激活Capases激活巨噬細(xì)胞吞噬細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡過程及分期誘導(dǎo)期 （二）、細(xì)胞凋亡的調(diào)控1.細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)因素與抑制因素(1)誘導(dǎo)因素（啟動細(xì)胞凋亡） 激素和生長因子失衡：二者過多或缺乏均可應(yīng)起細(xì)胞凋亡。例：強烈應(yīng)激反應(yīng) 糖皮質(zhì)激素 淋巴細(xì)胞凋亡。（二）、細(xì)胞凋亡的調(diào)控1.細(xì)胞凋亡

16、的誘導(dǎo)因素與抑制因素理化因素：電離輻射、高溫、強酸、強堿、細(xì)胞毒性抗癌藥等。免疫性因素：免疫細(xì)胞在生長、分化及執(zhí)行防御、自穩(wěn)、監(jiān)視功能中,其免疫分子參與 免疫細(xì)胞或靶細(xì)胞的凋亡過程。微生物因素：細(xì)菌、病毒 及其毒素 可誘導(dǎo)細(xì)胞調(diào)亡。如HIV可至 CD4+， T淋巴細(xì)胞凋亡 ，是愛滋病的發(fā)病機理。理化因素：電離輻射、高溫、強酸、強堿、細(xì)胞毒性抗癌藥等。(2)抑制因素（抑制細(xì)胞凋亡） 細(xì)胞生長因子：如IL-2 、神經(jīng)生長因子。 激素 例：ACTH 腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞增生 抑制細(xì)胞凋亡 (2)抑制因素（抑制細(xì)胞凋亡） 2、細(xì)胞凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo) 凋亡誘導(dǎo)因素 作用于 細(xì)胞 轉(zhuǎn)化為 凋亡信號 胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑

17、 激活細(xì)胞死亡程序 細(xì)胞凋亡（DNA片段化及蛋白解體）。 2、細(xì)胞凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)死亡受體通路： 線粒體通路：誘導(dǎo)信號+配體誘導(dǎo)信號+配體+銜接蛋白誘導(dǎo)信號+配體（如Fas）+銜接蛋白+Procaspase-8（死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合物）Procaspase-8激活為Caspase-8缺氧、缺血、酸中毒等原因線粒體膜通透性下降凋亡啟動因子釋放（cyt-c、Apaf-1等）cyt-c + Apaf-1 + Procaspase-9Procaspase-9激活為Caspase-9死亡受體通路： 線粒體通3.細(xì)胞凋亡的相關(guān)基因（1）抑制凋亡基因：Bcl-2（B 細(xì)胞淋巴瘤 白血病-2基因）。 Bcl-2(B

18、-cell lymphoma/leukemia -2)基因： 分布：造血細(xì)胞、上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、多種瘤細(xì)胞。3.細(xì)胞凋亡的相關(guān)基因功能：抑制多種凋亡誘導(dǎo)因素（如電離輻射、化學(xué)藥物） 所引起的細(xì)胞凋亡 （ 細(xì)胞 增殖）。機制： *直接抗氧化而抑制細(xì)胞調(diào)亡； *抑制線粒體釋放促凋亡的蛋白質(zhì)； *抑制凋亡蛋白酶的激活； *維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)。功能：抑制多種凋亡誘導(dǎo)因素（如電離輻射、化學(xué)藥物）（2）促進凋亡基因： 野生型p53基因編碼p53蛋白，故名。 功能：促使惡性腫瘤細(xì)胞、衰老細(xì)胞或損傷較重的 細(xì)胞凋亡，修復(fù)受損的細(xì)胞（分子警察）。 機制：射線、毒素 DNA損傷+P53 蛋白 啟動DNA修復(fù)機制 D

19、NA修復(fù) 啟動細(xì)胞凋亡機制 細(xì)胞凋亡P53 基因突變后反而抑制細(xì)胞凋亡,值得注意。（2）促進凋亡基因： 機制：射線、毒素 （3）雙向調(diào)控基因：C.myc 雙向調(diào)節(jié)： 誘導(dǎo)細(xì)胞增殖（有生長因子） 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡（無生長因子） （3）雙向調(diào)控基因：C.myc四、細(xì)胞凋亡發(fā)生機制（一）氧化損傷（二）鈣穩(wěn)態(tài)失衡 (三) 線粒體損傷（四）細(xì)胞凋亡的分子機制四、細(xì)胞凋亡發(fā)生機制（一）氧化損傷氧化應(yīng)激與自由基的損傷作用1.氧自由基攻擊細(xì)胞膜上不飽和脂肪酸，引起脂質(zhì)過 氧化直接造成細(xì)胞膜損傷，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。 2. 氧化應(yīng)激可激活Ca2+/Mg2+ 依賴的核酸內(nèi)切酶及活 化核轉(zhuǎn)錄因子如NF-kB，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

20、3.氧化應(yīng)激引起細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)的破壞，使Ca2+ 內(nèi)流增加 誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。 4.激 活P53基因，細(xì)胞調(diào)亡。 （一）氧化損傷氧化應(yīng)激與自由基的損傷作用（一）氧化損傷（二） 鈣穩(wěn)態(tài)失衡1.激活Ca2+ / Mg2+ 依賴的核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈； 2.激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶，使細(xì)胞骨架蛋白分子間發(fā)生廣泛交聯(lián)，有利于凋亡小體形成。3.激活核轉(zhuǎn)錄因子，加速細(xì)胞凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄；4.Ca2+ 在ATP的配合下使DNA鏈?zhǔn)嬲梗┞冻龊诵◇w之間的連接區(qū)內(nèi)的酶切位點，有利DNA內(nèi)切酶切割DNA。（二） 鈣穩(wěn)態(tài)失衡1.激活Ca2+ / Mg2+ 依賴的（三）線粒體損傷1.線粒體 損失，導(dǎo)致ATP不足，線線體膜通透

21、感性增高Ca2+濃度升高, 均可啟動細(xì)胞凋亡。 2.膜電位下降，線粒體膜轉(zhuǎn)換孔開放，通透性增加，細(xì)胞凋亡因子被激活，使細(xì)胞色素C，凋亡蛋白酶激活因子，凋亡誘導(dǎo)因子釋放到細(xì)胞漿。 1）細(xì)胞色素C+凋亡蛋白酶激活因子，激活Caspase-9,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。 2) 凋亡誘導(dǎo)因子激活核酸內(nèi)切酶，增強Caspase-3活性導(dǎo)致蛋白水解。 （三）線粒體損傷1.線粒體 損失，導(dǎo)致ATP不足，線線體膜（四）細(xì)胞凋亡的分子機制線蟲(C.elegans) Caspase家族與凋亡Bcl-2家族與細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡的分子機理（四）細(xì)胞凋亡的分子機制線蟲(C.elegans) 細(xì)胞凋亡受基因控制。線蟲是研究細(xì)胞凋亡分子

22、基礎(chǔ)的理想材料。 每條線蟲具有1090個細(xì)胞，其中在正常情況下有131個細(xì)胞在發(fā)育過程中以凋亡的方式死亡。從線蟲中找到若干控制細(xì)胞凋亡的基因。 1 線蟲(C.elegans) 細(xì)胞凋亡受基因控制。線蟲是研究細(xì)胞凋亡分子基礎(chǔ)的理想 找到一系列與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因 ced-3、ced-4 誘發(fā)、啟動，促進細(xì)胞凋亡 ced-9 基因阻止ced3/ced4的激活，抑制凋亡 ced-3、ced-4 基因突變或缺失， 使凋亡受阻 移入 ced-9 使凋亡受阻 失去 ced-9 使細(xì)胞凋亡 找到一系列與細(xì)胞凋亡有關(guān)的基因2 Caspase家族與凋亡 Caspase家族 Caspase激活 Caspase水解

23、的靶蛋白2 Caspase家族與凋亡 Caspase家族 Ced3的哺乳類同源基因是ICE(Interleukin-1- converting enzyme)，即 Caspase-1。 Ced4的哺乳類同源基因是Apaf-1(細(xì)胞凋亡蛋白活化因子）。 Ced9的哺乳類同源基因是BCL-2。Caspase家族是一組與眾不同的蛋白水解酶，在凋亡早期階段被激活，并負(fù)責(zé)引發(fā)隨后的凋亡變化，通過切割一組高度選擇性的必須蛋白質(zhì)來實現(xiàn)這一功能。 Caspase活性位點是半胱氨酸(Cysteine) 裂解靶蛋白位點是天冬氨酸殘基后的肽鍵 因此稱為Cysteine aspartic acic specific

24、protease，即Caspase Ced3的哺乳類同源基因是ICE(InterleCaspase激活 細(xì)胞中合成的Caspase自身以無活性的酶原狀態(tài)（Procaspase）存在，經(jīng)激活后方能執(zhí)行其功能。 其激活依賴于其他的 Caspase在它的天冬氨酸位點水解活化或自身活化Caspase激活 細(xì)胞中合成的Caspase自身胞外信號分子誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑 上游啟始者Caspases切割、活化下游執(zhí)行者Caspases 當(dāng)細(xì)胞接受凋亡信號分子(Fas,TNF等)后，凋亡細(xì)胞表面信號分子受體 相互聚集并與細(xì)胞內(nèi)的銜接蛋白(Adaptor protein)結(jié)合，這些銜接蛋白 又募集Procaspa

25、ses聚集在受體部位，Procaspase相互活化并產(chǎn)生級聯(lián)反 應(yīng)，使細(xì)胞凋亡 下游執(zhí)行者Caspases活化后，水解蛋白底物，啟動凋亡 裂解核纖層蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞核形成凋亡小體； 裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNA Ladder; 裂解參與細(xì)胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細(xì)胞皺縮、脫落， 便 于細(xì)胞吞噬； 導(dǎo)致膜脂PS重排，便于吞噬細(xì)胞識別并吞噬。胞外信號分子誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑 上游啟始者Caspase3 Bcl-2家族與細(xì)胞凋亡Bcl-2 是一種原癌基因，是ced-9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)合；Bcl-2蛋白的羧基末端有一

26、穿 膜的結(jié)構(gòu)域；Bcl-2家族成員的基因中，常常含有三個保守的 Bcl-2同源區(qū)，即BH1，BH2和BH3 Bcl-2蛋白質(zhì)家族成員以不同的方式調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡 促進凋亡: Bad、Bid、Bax 阻止凋亡： Bel-X 、Bel-w、 Bel-2 哺乳動物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的Apaf2即是CytC3 Bcl-2家族與細(xì)胞凋亡Bcl-2正常機體細(xì)胞生長與死亡的平衡生長壞死、凋亡正常機體五、細(xì)胞凋亡與疾病正常機體細(xì)胞生長與死亡的平衡生長壞死、凋亡正常機體五、細(xì)胞凋 細(xì)胞凋亡與疾病的關(guān)系 該“死”的細(xì)胞不死，不該“死”的細(xì)胞卻死了，也就是說無論凋亡過度或凋亡不足都可以導(dǎo)致疾病的發(fā)生。 細(xì)胞凋亡不足：腫瘤，自身免疫病， 細(xì)胞凋亡過度：心肌缺血，心力衰竭，神經(jīng)元退行性疾病，病毒感染 不足與過度并存：動脈粥樣硬化細(xì)胞凋亡與疾病 細(xì)胞凋亡與疾病的關(guān)系 該“死”的細(xì)凋 亡 相 對 不 足腫瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等凋 亡 相 對 不 足腫瘤、自身免