疾病細(xì)胞機(jī)制

2023/2/2第五章真核生物的轉(zhuǎn)錄與轉(zhuǎn)錄調(diào)控第四章疾病的細(xì)胞機(jī)制第一節(jié)概述第二節(jié)細(xì)胞增殖及其調(diào)控紊亂第三節(jié)細(xì)胞分化調(diào)控異常與疾病第四節(jié)細(xì)胞凋亡異常與疾病人們喜歡用生老病死這四個(gè)字來形容人的生命歷程。

這是生命運(yùn)行的基本規(guī)律。我們正在經(jīng)歷“生”，也將毫無懸念的離開這個(gè)世界。

2023/2/2我們從什么地方來？為什么能夠生長？為什么會衰老？為什么會離開這個(gè)世界？人能夠長生不老嗎？盡管目前不能從個(gè)體水平給出滿意的答案，但是我們可以在細(xì)胞水平上尋求最基本的一些答案。2023/2/22023/2/2早在1925年，生物學(xué)大師Wilson就提出：“一切生命的關(guān)鍵問題都要到細(xì)胞中去尋求答案。”E.B.Wilson(1856~1939)2023/2/2細(xì)胞是生命的基本單位。關(guān)注人的生老病死就要從關(guān)注細(xì)胞的命運(yùn)（Fatesofacell）開始。細(xì)胞為什么能分裂增殖？

為什么可以分化執(zhí)行不同的特定功能？

為什么衰老、死亡？2023/2/2細(xì)胞學(xué)發(fā)展史1665年，RobertHooke觀察到植物細(xì)胞（實(shí)際上是軟木上的植物死細(xì)胞壁）列文虎克1839年，施旺細(xì)胞學(xué)說：所有生物都是由單個(gè)或多個(gè)細(xì)胞構(gòu)成的；細(xì)胞是所有生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位；細(xì)胞是從已有的細(xì)胞通過分裂而來（德國

威爾肖1858）2023/2/2第一節(jié)疾病細(xì)胞機(jī)制的概述細(xì)胞：

是生命的基本單位。細(xì)胞正常形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能和代謝是維系機(jī)體正常生命活動(dòng)的重要前提。（人有200多種細(xì)胞，數(shù)量達(dá)1014個(gè)。）目前，普遍認(rèn)為在臨床上許多疾病的發(fā)生與細(xì)胞損傷（細(xì)胞代謝，信息調(diào)控）有密切的關(guān)系。各種致病因子作用于機(jī)體常常直接或間接造成組織細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能、代謝的異常。2023/2/2細(xì)胞直接損傷原因：有理化因素（外力、高溫、低氧、氰化物中毒），病原微生物（肝炎病毒、瘧原蟲）等對細(xì)胞造成直接損傷。另外，細(xì)胞自身的增殖、分化、調(diào)亡的異常也是細(xì)胞損傷的重要原因。細(xì)胞間接損傷原因：主要是指在疾病的發(fā)生發(fā)展過程中造成細(xì)胞的損傷。例如，CO中毒、休克時(shí)有效循環(huán)血量不足和微循環(huán)障礙引起的組織細(xì)胞的缺氧和代謝異常等造成細(xì)胞間接損傷，細(xì)胞的間接損傷反過來又推動(dòng)疾病的發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。

2023/2/2疾病的細(xì)胞機(jī)制所謂疾病的細(xì)胞機(jī)制在很大程度上是探討造成細(xì)胞損傷的原因和細(xì)胞損傷后引起疾病發(fā)生的機(jī)制。尤其是細(xì)胞的直接損傷，當(dāng)然也包括細(xì)胞的生物信號失控導(dǎo)致的細(xì)胞增殖、分化和凋亡的異常。細(xì)胞的不同部位損傷或功能異常可以引起不同的疾病或病理變化，如：細(xì)胞膜損傷，線粒體異常等。2023/2/2細(xì)胞內(nèi)、外離子的轉(zhuǎn)運(yùn)失衡細(xì)胞膜上的鈉泵、鈣泵功能失調(diào)細(xì)胞水腫，死亡2023/2/2損壞的溶酶體釋放大量溶酶體酶引起細(xì)胞及周圍組織的溶解、壞死。細(xì)胞膜上粘連蛋白缺失腫瘤細(xì)胞脫落、轉(zhuǎn)移能量缺乏線粒體（細(xì)胞的能量制造工廠）損傷或功能障礙嚴(yán)重的細(xì)胞損害2023/2/2線粒體跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)異常細(xì)胞凋亡人體特定組織器官中的細(xì)胞類型、數(shù)量是相對恒定的。這種恒定取決于三大基本細(xì)胞生物學(xué)活動(dòng)間的動(dòng)態(tài)平衡。細(xì)胞增殖proliferation細(xì)胞分化differentiation細(xì)胞凋亡apoptosis在疾病的發(fā)病學(xué)上具有重要意義。2023/2/2第二節(jié)

細(xì)胞增殖及其調(diào)控紊亂細(xì)胞增殖：

CellProliferation

是指細(xì)胞分裂和再生的過程，細(xì)胞通過分裂進(jìn)行增殖，使遺傳信息傳給子代，保持物種的延續(xù)和數(shù)量增多。意義：是子代生成、細(xì)胞生長發(fā)育的基礎(chǔ)；

更新衰老、凋亡、受損的細(xì)胞或組織（例如：血紅細(xì)胞，每120天更新一次，1011。造血干細(xì)胞負(fù)責(zé)生成新的紅細(xì)胞；又如表皮細(xì)胞的更新?lián)Q代由皮膚基底層的皮膚干細(xì)胞來完成；上皮細(xì)胞…）；2023/2/22023/2/2

細(xì)胞周期CellcycleCellcycleisdefinedasaperiodfromtheendofonedivisiontothebeginningofnextdivisionofaproliferativecell.

細(xì)胞周期分期

G1→S（DNA合成）→G2→M間期Interphase分裂期Mphase

細(xì)胞增殖過程

細(xì)胞生長DNA復(fù)制細(xì)胞分裂細(xì)胞周期長度Cell-cycletimeEarlyfrogembryocells30minYeasecells1.5-3hIntestinalepithelialcells12hHumanlivercells~1yearCHOcells14hHelacells21hE.coli20~30min2023/2/2細(xì)胞周期的長度主要差別位于：G1期小鼠食管上皮細(xì)胞T=115hG1=103h十二指腸上皮細(xì)胞T=15hG1=6h2023/2/22023/2/2流式細(xì)胞術(shù)分析細(xì)胞周期2023/2/22023/2/2根據(jù)細(xì)胞增殖狀態(tài)的不同周期細(xì)胞（Cyclingcells）：持續(xù)分裂增殖的細(xì)胞，如干細(xì)胞，部分骨髓細(xì)胞；G0期細(xì)胞（G0cells）：休眠細(xì)胞，正常情況下不分裂，適當(dāng)刺激后重新進(jìn)入細(xì)胞周期進(jìn)行分裂。如肝臟細(xì)胞（切除肝臟的一部分不超<1/3>后，細(xì)胞通過快速增殖，在短時(shí)間內(nèi)會恢復(fù)到原來大小。）如淋巴細(xì)胞；終端分化細(xì)胞（Terminallydifferentiatedcells）：不再增殖，高度分化，失去增殖能力，如神經(jīng)細(xì)胞，肌肉細(xì)胞，血紅細(xì)胞。2023/2/2細(xì)胞周期的調(diào)控細(xì)胞周期調(diào)控障礙和疾?。?qū)動(dòng)機(jī)制、監(jiān)控機(jī)制）2023/2/2RegulationofthecellcycleRegulationofthecellcyclebyintracellularsignalsRegulationofthecellcyclebyextracellularsignals一、細(xì)胞周期的調(diào)控促使細(xì)胞從一個(gè)時(shí)相進(jìn)入下個(gè)時(shí)相（有序性）；保證細(xì)胞在每個(gè)時(shí)相中完成相應(yīng)事件（完整性）；2023/2/2細(xì)胞周期檢驗(yàn)點(diǎn)Checkpoint（一）

細(xì)胞周期自身調(diào)控2023/2/2G1Checkpoint:Restrictionpoint（animalcells）Startpoint（yeastcells）檢測機(jī)制

P53腫瘤抑制基因；在G1/S檢測點(diǎn)中起關(guān)鍵作用；能與DNA損傷部位結(jié)合，上調(diào)p21Cipl基因的轉(zhuǎn)錄，P21Cipl能與多種CDK-cyclin復(fù)合物結(jié)合，抑制CDKs的激活，阻滯G1/S的過渡，為DNA修復(fù)提供足夠時(shí)間。2023/2/22.促成熟因子MPF2023/2/2染色質(zhì)形成PCC(提前凝集染色體)提示：M期細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)成分中有一種物質(zhì)，可以使間期細(xì)胞（G1、S、G2）提前進(jìn)入M期。MPFPCC:prematurelycondensedchromsome2023/2/22023/2/2MPF顯微注射實(shí)驗(yàn)2023/2/2MPF活性與細(xì)胞周期之間的關(guān)系MPF活性的變化程波動(dòng)性，與細(xì)胞周期吻合。MPFactivityundergoesdramaticfluctuationsincleavingeggsthatcorrelatewithchangesinthecellcycle.----19792023/2/2Over-expressiondeletion2023/2/2Cdc2基因編碼蛋白：p34cdc2，一種蛋白激酶，34kD

是細(xì)胞進(jìn)入分裂期所必需的。是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞周期調(diào)控系統(tǒng)中的蛋白激酶。Nurse也因此獲得了Nobel獎(jiǎng)。CDKs是一組周期素依賴性蛋白激酶（Cyclindependentkinase,CDKs）是周期性活化的蛋白激酶。在細(xì)胞周期中起到關(guān)鍵作用，它的活性高低決定細(xì)胞周期是否順利進(jìn)行。2023/2/2釀酒酵母：芽殖酵母Hartwellfoundcdc282023/2/2HeLa細(xì)胞中觀察到的早期染色體凝聚和非洲爪蟾卵母細(xì)胞成熟過程發(fā)現(xiàn)的MPF能促使細(xì)胞從G2期進(jìn)入到M期。這些酵母中發(fā)現(xiàn)的激酶CDC2、CDC28，能夠促使細(xì)胞從G2期進(jìn)入M期。CDC2MPF?2023/2/2海膽卵受精后，用35S標(biāo)記的蛋氨酸作為蛋白質(zhì)合成的前體物，跟受精卵進(jìn)行孵育，不同時(shí)間點(diǎn)取樣，跑電泳，放射自顯影。發(fā)現(xiàn)：有些條帶有時(shí)很亮，有時(shí)很弱。周期性的出現(xiàn)與降解，稱周期性蛋白,Cyclin2023/2/22023/2/2CyclinMPF?CDC2MPF?盡管實(shí)驗(yàn)材料不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一致的。即高度統(tǒng)一性。2023/2/2MPF由兩個(gè)亞基組成：周期蛋白----CyclinB激酶----Cdc2

MPF從非洲爪蟾中提純MPF2023/2/2催化亞基調(diào)節(jié)亞基2023/2/2MPF必須結(jié)合Cyclin才具有激酶活性。2023/2/2ActivationofMPFMPF活化生物進(jìn)化形成的精細(xì)調(diào)控，調(diào)控位點(diǎn)越多越好。CDC25磷酸酶激酶CDC25活化MPF以后，活化后的MPF又可以活化更多的CDC25，是一個(gè)正反饋調(diào)控過程。M期MPF活性陡然增加正在于此?；罨蟮腗PF有什么功能？G2---M轉(zhuǎn)換誘導(dǎo)紡錘體裝配；促發(fā)染色體凝聚；核被膜解體；細(xì)胞骨架重排；高爾基體重排；所有這些事件的發(fā)生都是由M期的Cdk磷酸化靶蛋白而激發(fā)；除M-Cdk外，還有一些激酶（Polo-likekinase,Aurorakinase）也對有絲分裂早期事件有重要貢獻(xiàn)；這些激酶本身的活化依賴M-Cdk。人cyclin有至少8種：CyclinB1、CyclinA、CyclinE、CyclinD1,D2,D3.F,G,H,T。cyclinCDKCyclin/CDK圖Cyclinbox結(jié)構(gòu)與功能催化亞基

調(diào)節(jié)亞基

CDKPSTAIRECombine100aa組成cyclinboxCyclin

-COOHH2N-Cyclin2023/2/2不同種類的Cyclin可以分別在不同的細(xì)胞周期出現(xiàn)高表達(dá)。在不同的細(xì)胞周期cyclin

濃度水平是不一樣的，正因?yàn)檫@種不一樣，使不同的細(xì)胞周期的不同的CDK活化，進(jìn)而推動(dòng)細(xì)胞周期進(jìn)行和細(xì)胞增殖。Cyclin-CDK復(fù)合物及其相關(guān)蛋白

Cyclins相關(guān)CDKs細(xì)胞周期作用相關(guān)蛋白低物降解

ACDK1，CDK2S+G2,Mp107+E2F，p21，PCNARbubiquitinB(B1,B2)CDK1(cdc2)G2,Mp21,PCNARbubiquitinCCDK8G1--PESTD(D1-3)CDK4(2,5,6)G1Rb,p21,p27,p15,p16,PCNARbPESTECDK2G1+G1,Sp107+E2F,p21,PCNARbPESTF-S---G-G1---HCDK7G1,S,G2,M-CDK1,4,6-Cyclin周期變化圖cyclin分別在不同的細(xì)胞周期出現(xiàn)高表達(dá)主要是泛素-蛋白酶體進(jìn)行泛素化降解泛素蛋白質(zhì)降解的蛋白質(zhì)SUMOCyclin的降解PEST

短壽命蛋白C-末端都有一個(gè)(或一個(gè)以上)富含Pro(P),Glu(E),Ser(S)和Thr(T)的序列(脯氨酸（P），谷氨酸（E），絲氨酸（S），及蘇氨酸（T）殘基)的40個(gè)aa殘基組成的結(jié)構(gòu)域，簡稱PEST序列，它可以影響到某些蛋白的穩(wěn)定性。

PEST樣序列中3個(gè)賴氨酰殘基可能是其泛素化結(jié)合位點(diǎn)。2023/2/2

CDKs是一組絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，目前至少發(fā)現(xiàn)該家族存在9個(gè)成員，分別稱為CDK1~9。其中，主要有CDK1、CDK2、CDK4和CDK6。

CDKs

與相應(yīng)的cyclins

結(jié)合是激活CDKs，并推動(dòng)細(xì)胞周期進(jìn)展的重要前提。不同的CDKs與相應(yīng)的

cyclins結(jié)合在細(xì)胞增殖不同周期有不同的調(diào)控作用。CDKs家族2023/2/2▲CDK2與cyclinE和A結(jié)合后識別染色體特殊序列

促進(jìn)S期▲CDK1與cyclinB1結(jié)合(Maturationpromotingfactor,MPF)啟動(dòng)M期▲CDK1與cyclinA結(jié)合啟動(dòng)G2期磷酸酶P80cdc25

CDK活化與調(diào)控細(xì)胞周期▲CDK2與cyclinE結(jié)合，CDK4、CDK6與cyclinD1、D2、D3結(jié)合

pRb磷酸化游離E2F釋放↑啟動(dòng)G1期

DNA合成啟動(dòng)S期CDK1活化CyclinB1與CDK1結(jié)合CAK對CDK1活化部位的磷酸化CellcycleCDC25對Thr14、Tyr15抑制部位去磷酸化CDK活化激酶（CDKactivationkinaseCAK）

CDKs活化，除了必須與相應(yīng)的cyclin結(jié)合外，還需要其活化部位活化（如CDK1的Thr161的磷酸化）和抑制部位的去抑制化（如CDK1的Thr14的去磷酸化）。CAK2023/2/2CDICDK抑制因子（cyclindependentkinaseinhibitor,CDI）是CDK的抑制物。CDI可特異性抑制CDK的活性，使細(xì)胞周期停止。

CDI分子量較小，其主要包括：Ink4(inhibitorofCDK4)：P16INK4a、P15INK4b、P18INK4c和P19INK4d，主要抑制CDK4

、CDK6Cip/Kip

（kinaseinhibitorprotein,Kip）：p21Cipl、P27Kip1和P57Kip1，主要抑制CDK2抑制途徑▲

大多數(shù)CDIs通過直接結(jié)合CDK-cyclin復(fù)合物的磷酸化活化部位，抑制CDK的激酶活性。▲

P16INK4a通過結(jié)合CDK4單體，阻斷它與cyclins的結(jié)合。2023/2/2CAKWee1CDI

■抑制信號（TGF-β）

可以下調(diào)cyclin和CDK4的表達(dá)和促進(jìn)P21wafl、P27kipl和P15ink4b等CDI產(chǎn)生，使細(xì)胞阻滯在G1期。

■細(xì)胞生長條件不具備

能使P16INK4a和P15INK4b增加，并均能抑制CyclinD-CDK4/6復(fù)合物的功能，細(xì)胞阻滯G1期。pRbE2FG1期存在一個(gè)“限定點(diǎn)”（restrictionpoint），它決定細(xì)胞是否進(jìn)入周期。這“限定點(diǎn)”主要受細(xì)胞外信號的調(diào)控。

■刺激信號（生長因子）（EGF、IGF、IL）（二）

細(xì)胞外信號的調(diào)控細(xì)胞周期調(diào)控機(jī)制驅(qū)動(dòng)機(jī)制：由多種不同的Cyclins和CDKs形成的復(fù)合物驅(qū)動(dòng)。監(jiān)控機(jī)制：主要由CDK抑制分子和抑癌基因組成。細(xì)胞增殖分化異常與相關(guān)疾病增殖異常分化異常增殖分化異常再生障礙性貧血肥胖癥惡性腫瘤白癜風(fēng)遺傳性血紅蛋白病銀屑病前列腺肥大肌營養(yǎng)不良畸胎瘤動(dòng)脈粥樣硬化先天畸形家族性紅細(xì)胞增多癥X-連鎖-球蛋白缺乏癥?細(xì)胞過度增殖或不足的本質(zhì)是細(xì)胞周期調(diào)控異常。細(xì)胞周期的驅(qū)動(dòng)失控（Cyclin、CDK和CDI表達(dá)異常）監(jiān)控（檢查）機(jī)制受損二、細(xì)胞周期調(diào)控障礙和疾病

1．細(xì)胞周期驅(qū)動(dòng)機(jī)制失控

(1)Cyclins的過表達(dá)（Overexpressionofcyclins）腫瘤的發(fā)生與cyclin（D、E）過量表達(dá)密切相關(guān)。

CyclinD1（Bcl-1）是原癌基因產(chǎn)物，導(dǎo)致其過表達(dá)的原因有：基因擴(kuò)增：（CyclinD1過表達(dá)的主要機(jī)制）乳腺癌、胃癌、食道癌存在CyclinD1基因擴(kuò)增過度?；蛲蛔儯篊yclinD1T286突變CyclinD1泛素化受阻CyclinD1↑染色體倒位：甲狀旁腺腺癌CyclinD1基因倒位于甲狀旁腺啟動(dòng)子控制下CyclinD1蛋白合成↑

染色體易位：Bcl-1t(11:14)(q13:q32)易位CyclinD1受Ig重鏈基因增強(qiáng)子影響CyclinD1表達(dá)↑（2）CDK表達(dá)異常主要見于CDK4、CDK6過表達(dá)。CDK4↑+cyclinD結(jié)合↑CDK4/cyclinD↑CDKs表達(dá)↑

pRbpRb磷酸化↑細(xì)胞增殖過度

E2F↑G1/S過渡加速

1．細(xì)胞周期驅(qū)動(dòng)機(jī)制失控

（3）CDI表達(dá)不足和突變

腫瘤細(xì)胞中常出現(xiàn)CDI（腫瘤抑制基因）表達(dá)不足或突變。

▲InK4失活

【p16InK4基因失活原因】

突變或缺失、染色體易位、p16InK4高度甲基化。

【Mechanism】p16InK4基因表達(dá)↓CDK4與cyclinD結(jié)合↓

細(xì)胞周期處在“易于”被啟動(dòng)狀態(tài)

易發(fā)生細(xì)胞癌變

2023/2/2

（3）CDI表達(dá)不足和突變

【Mechanism】

p53基因突變P21cip1轉(zhuǎn)錄↓DNA受損細(xì)胞增殖↑▲

Kip/Cip含量減少（DeficientexpressionofKip/Cip）

P21cipl功能cyclins/CDKs活性↓細(xì)胞周期速度↓增殖細(xì)胞核抗原（PCNA）阻滯DNA復(fù)制盡管p21cipl基因突變不多見，但是調(diào)控它的p53基因突變在腫瘤中比較多見。

2.細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制受損

主要原因：G1/S、G2/M檢查點(diǎn)異常失察結(jié)果：探測DNA損傷功能降低

導(dǎo)致基因缺失、易位、染色體重排等

■G1/S交界處失察

G1/S交界處P53

作為DNA損傷的主要檢測點(diǎn)分子，當(dāng)發(fā)現(xiàn)DNA損傷后，它可以通過上調(diào)P53依賴的P21cipl表達(dá)，使細(xì)胞周期停頓于G1期，讓細(xì)胞有充分時(shí)間對損傷的DNA進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)P53突變或丟失（例如，腫瘤的DNA病毒如SV40、HPV、腺病毒等可使P53蛋白失活），使細(xì)胞周期檢測點(diǎn)功能降低，導(dǎo)致基因遺傳的不穩(wěn)定，細(xì)胞失去復(fù)制的忠實(shí)性，在致變劑的作用下，這樣細(xì)胞很可能轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。

2.細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制受損2023/2/2表人類腫瘤p53基因突變熱點(diǎn)和頻率腫瘤型突變頻率（%）突變熱點(diǎn)腫瘤型突變頻率（%）突變熱點(diǎn)肺癌56157，248，273前列腺癌30不確定結(jié)腸癌50175，245，248，273肝細(xì)胞癌45249食道癌45不確定膠質(zhì)癌25175、248卵巢癌44273乳腺癌22175、248、273胰腺癌44273子宮內(nèi)膜癌22248皮膚癌44248、278甲狀腺癌13248、273胃癌41不確定白血病12175、248頭頸鱗癌37248宮頸癌7273膀胱癌34280軟組織肉瘤31不確定

■G2/M交界處失察

G2/M交界處

DNA雙鏈斷裂激活DNA損傷檢查點(diǎn)阻止細(xì)胞進(jìn)入M期誘導(dǎo)修復(fù)基因轉(zhuǎn)錄

完成斷裂的DNA修復(fù)

▲失去G2/M檢查點(diǎn)的阻滯作用染色體發(fā)生重排、丟失2.細(xì)胞周期監(jiān)控機(jī)制受損細(xì)胞會死嗎?死亡有哪些類型?死亡如何調(diào)控?死亡有什么重大意義?2023/2/2第三節(jié)

細(xì)胞凋亡異常與疾病細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制（caspase、線粒體相關(guān)）細(xì)胞凋亡的調(diào)控機(jī)制細(xì)胞凋亡異常和疾病（腫瘤、先天性發(fā)育異常、神經(jīng)系統(tǒng)異常、免疫系統(tǒng)異常）2023/2/2細(xì)胞死亡模式有兩種：細(xì)胞壞死（Necrosis）：通常是由嚴(yán)重?fù)p傷因素導(dǎo)致的，正常組織細(xì)胞不發(fā)生細(xì)胞壞死。它的特點(diǎn)：在～過程中無新蛋白合成、不耗能、DNA呈彌漫性降解。細(xì)胞凋亡（apoptosis）：2023/2/2指在特定時(shí)空中發(fā)生的，受機(jī)體嚴(yán)密調(diào)控的細(xì)胞“自殺”現(xiàn)象。或換句話講：是細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序被體內(nèi)外因素觸發(fā)而導(dǎo)致的細(xì)胞生理性消亡。2023/2/2細(xì)胞凋亡的生理學(xué)意義：（1）確保組織器官正常發(fā)育、生長在機(jī)體的發(fā)育、生長過程中，凋亡可以清除多余的和失去功能的細(xì)胞，所以，在器官和組織形成中發(fā)揮了重要的作用。例如，在人胚胎肢芽發(fā)育過程中，通過凋亡使指間組織細(xì)胞通過凋亡被逐漸消除，形成指間。（2）維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定

如果機(jī)體對受損、突變或者衰老的細(xì)胞不能及時(shí)清除話，就會干擾內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。例如，突變細(xì)胞不及時(shí)清除會導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。（3）發(fā)揮積極的防御功能

例如，當(dāng)細(xì)胞受到病毒感染時(shí)，受感染的細(xì)胞可以通過凋亡來阻止病毒的增殖，或通過DNA的降解，把病毒的DNA進(jìn)行分解。悉尼·布雷諾爾羅伯特·霍維茨約翰·蘇爾斯頓2002年諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者一、細(xì)胞凋亡及其調(diào)控凋亡相關(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+cAMP、Ca2+、神經(jīng)酰胺死亡信號凋亡誘導(dǎo)因素細(xì)胞受體凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

凋亡基因激活

凋亡的執(zhí)行

凋亡細(xì)胞清除

形成第二信使（一）凋亡過程整個(gè)過程數(shù)分鐘到數(shù)小時(shí)不等，每個(gè)階段都有負(fù)調(diào)控因子存在，以形成完整的反饋環(huán)路，使凋亡過程受到精確、嚴(yán)密的調(diào)控?！龅蛲黾?xì)胞表面微絨毛消失，與周圍細(xì)胞脫接觸；■胞膜空泡化（Blebbing）■因水分喪失出現(xiàn)細(xì)胞固縮（Condensation）、核固縮和發(fā)芽■在細(xì)胞凋亡末期，碎裂的核物質(zhì)由一薄層胞漿包被，形成所謂的凋亡小體（Apoptoticbody）在凋亡的整個(gè)過程中，沒有細(xì)胞的內(nèi)容物的外漏，因此也不伴有局部的炎癥反應(yīng)。

1.形態(tài)學(xué)改變（二）凋亡時(shí)細(xì)胞的主要變化■內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活Ca2+/Mg2+增加核酸內(nèi)切酶活性Zn2+抑制核酸內(nèi)切酶活性■DNA片段化（DNAladderpattern）

激活核酸內(nèi)切酶核小體連接區(qū)發(fā)生DNA降解，寡核小體片段（160～200bp的倍數(shù)）■鈣超載（Calciumoverload）Ca2+載體A23187B淋巴細(xì)胞內(nèi)[Ca2+]↑誘導(dǎo)B細(xì)胞凋亡用鈣絡(luò)合劑降低細(xì)胞內(nèi)水平，能阻止凋亡發(fā)生。（Ca2+在細(xì)胞凋亡中充當(dāng)?shù)蛲鲂盘杺鬟f的角色）

2.生化改變■細(xì)胞膜磷脂酰絲氨酸外翻（caspase激活、PKC活化、蛋白合成等）

誘導(dǎo)性因素（Inducers）抑制性因素（Inhibitors）理化因素射線、高溫、強(qiáng)酸、細(xì)胞因子IL-2、NGF等強(qiáng)堿、應(yīng)激、抗癌藥激素ACTH、睪丸酮、雌激素激素和因子糖皮質(zhì)激素、TNF

其它Zn2+、苯巴比妥、半胱氨免疫性因素CTL分泌的粒酶酸蛋白酶抑制劑、EBV、病原體因素HIV、HCV牛痘、病毒、中性氨基酸

（三）影響細(xì)胞凋亡的因素（四）細(xì)胞凋亡的發(fā)生機(jī)制依賴Caspases的凋亡機(jī)制線粒體的調(diào)控：Cyto-C，SMAC直接信號傳遞：死亡受體不依賴Caspases的凋亡機(jī)制概念：Caspases凋亡蛋白酶(cysteine-containingaspartate-specificprotease)凋亡蛋白酶是一組對底物天冬氨酸部位有特異水解作用、其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。Caspase屬于半胱氨酸蛋白酶家族，14個(gè)成員(Caspase1-14)。上游---凋亡啟動(dòng)亞類（Caspase-2，8,-9,-10）下游---凋亡執(zhí)行亞類（Caspase-3,-6,-7）（共同通路）死亡受體通路線粒體途徑Caspase家族成員分類大小亞基結(jié)合（二聚體）

caspase活化（四聚體）Caspase結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

Pro-caspase酶原：NH2末端結(jié)構(gòu)域、20KD大亞基、10KD小亞基剪切正常時(shí)，Caspase都以無活性的酶原形式（前體，pro-Caspase）存在，被活化時(shí)，其調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)域被切除，然后組裝成異聚體蛋白酶（heteromericprotease）膜通透性↑、線粒體腫脹、△m↓Apaf-1活化Cyt.c

1．依賴Caspase的凋亡機(jī)制----線粒體途徑Ca2+NO缺血缺氧活性氧MPT開放Cyt.c+Pro-caspase-9Caspase-9ATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cCARD

AIFcaspase-independentapoptosisPro-Caspase-3凋亡Caspase-3apoptosome2．依賴Caspase的凋亡機(jī)制----直接信號傳遞死亡受體（deathreceptor,DR）

TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等，是一類通過與相應(yīng)配體結(jié)合，傳遞細(xì)胞凋亡信號的細(xì)胞膜蛋白。DD傳遞凋亡信號，活化caspase.FSALFADDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3細(xì)胞凋亡生長因子、信號、Fas抗體FASFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）。DEDDEDDD死亡結(jié)構(gòu)域caspase-10

3．不依賴Caspase的凋亡機(jī)制AIF：凋亡誘導(dǎo)因子通常情況下，位于線粒體內(nèi)。當(dāng)線粒體損傷時(shí)，AIF從線粒體進(jìn)入胞漿，再進(jìn)入細(xì)胞核。Endo-G：核酸內(nèi)切酶G通常位于線粒體，起始線粒體DNA的復(fù)制。線粒體損傷時(shí)，Endo-G也會進(jìn)入細(xì)胞核切割DNA，造成細(xì)胞凋亡。TNF-α、抗CD3抗體、TCDD等

胞漿[Ca2+]↑■激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈；■增強(qiáng)Caspase-3活性鈣穩(wěn)態(tài)失衡與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)細(xì)胞凋亡鈣可同時(shí)通過依賴Caspase和不依賴Caspase的凋亡機(jī)制發(fā)揮促凋亡作用。（五）細(xì)胞凋亡的調(diào)控機(jī)制功能基因抑制凋亡基因Bcl-2Bcl-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、Belx（Regulatedmechanismofapoptosis）Bcl-2■Bcl-2（Bcl-XL）能夠抑制線粒體MPT開放，Cyt.c、AIF釋放↓■Bcl-2也能特異地結(jié)合細(xì)胞色素C■Bcl-2能夠結(jié)合和滅活A(yù)paf-1，阻斷對caspase-9活化Caspase抑制劑1．Bcl-2基因家族（Bcl-2Family®ulatingfunctions）CARDMPT開放膜通透性↑、線粒體腫脹、△m↓Cyt.cATPApaf-1+Apaf-1活化Cyt.cApaf-1活化Cyt.c+Pro-caspase-9apoptosomeAIFCaspase-9Pro-Caspase-3Caspase-3凋亡caspase-independentapoptosis【促凋亡機(jī)制】

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P53通過與Bcl-2基因相互作用，下調(diào)Bcl-2的表達(dá)?！?/p>

P53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)）?！?/p>

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?！?/p>

P53誘導(dǎo)死亡受體Fas表達(dá)?！?/p>

P53能使死亡受體再定位于細(xì)胞膜上。

2．p53基因（抑癌基因）

Asatranscriptionfactor,p53regulatesdownstreamgenesimportantincellcyclearrest,DNArepair,andapoptosis.AfterDNAdamage,p53holdsthecellatacheckpointuntilthedamageisrepaired.Ifthedamageisirreversible,apoptosisistriggered.

凋亡不足凋亡過度腫瘤肝癌、惡性血液腫瘤、乳腺癌發(fā)育異常氣管