細胞衰老與凋亡

物種的壽命與體外培養(yǎng)時細胞傳代次數(shù)的關(guān)系1目前一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點早老癥兒童與正常兒童的比較2目前二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞衰老的特征◆細胞內(nèi)水分減少◆色素生成和色素顆粒沉積◆細胞核◆內(nèi)質(zhì)網(wǎng)◆細胞質(zhì)膜◆線粒體◆蛋白質(zhì)合成的變化3目前三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點◆細胞核的變化●體外培養(yǎng)的二倍體細胞，細胞核隨著細胞分裂次數(shù)的增加不斷增大●細胞核的核膜內(nèi)折（invagination）、染色質(zhì)固縮化4目前四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點◆內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化●衰老動物內(nèi)質(zhì)網(wǎng)成分彌散性地分散于核周胞質(zhì)中，粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的總量似乎是減少了5目前五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點◆膜系統(tǒng)的變化●衰老的細胞，其膜流動性降低、韌性減小●衰老細胞間間隙連接及膜內(nèi)顆粒的分布也發(fā)生變化6目前六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點◆線粒體的變化●通常，細胞中線粒體的數(shù)量隨齡減少，而其體積則隨齡增大7目前七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞衰老的理論◆衰老的基因程序理論◆衰老的損傷積累理論◆細胞衰老的端粒假說◆細胞衰老的線粒體損傷論◆自由基理論8目前八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點●氧化性損傷學(xué)說該理論認為，代謝過程中產(chǎn)生的活性氧基團或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引發(fā)的氧化性損傷的積累，最終導(dǎo)致衰老。ROS主要有三種類型：◆

O2-，即超氧自由基；◆

OH-，即羥自由基；◆

H2O2。它們的高度活性引發(fā)脂類、蛋白質(zhì)和核酸分子的氧化性損傷，從而導(dǎo)致細胞結(jié)構(gòu)的損傷乃至破壞。清除ROS，就可以延長壽命9目前九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點16.2細胞凋亡(Apoptosis)◆又稱程序性細胞死亡(programmedcelldeath,PCD)。是一個主動的由基因決定的自動結(jié)束生命的過程?！馎poptosis的概念源自于希臘語，原意是指樹葉或花的自然凋落；●細胞發(fā)生程序性死亡時，就像樹葉或花的自然凋落一樣，凋亡的細胞散在于正常組織細胞中，無炎癥反應(yīng)，不遺留疤痕。●死亡的細胞碎片很快被巨噬細胞或鄰近細胞清除，不影響其他細胞的正常功能。10目前十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞壞死與程序性細胞死亡11目前十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞壞死與程序性細胞死亡比較12目前十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點程序性死亡細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)變化凋亡小體的形成凋亡小體逐漸為鄰近的細胞吞噬并消化細胞表面的特化結(jié)構(gòu)如微絨毛消失，細胞間接觸的消失，但細胞膜依然完整；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。13目前十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞凋亡的生化特征◆細胞凋亡的主要特征是形成大小為180～200bp特征性的DNAladders◆凋亡細胞tTG（組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶tissueTransglutaminase）積累并達到較高水平14目前十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點程序性死亡細胞的DNA降解15目前十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞凋亡的檢測◆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（cometassay）◆流式細胞分析根據(jù)凋亡細胞DNA斷裂和丟失，采用碘化丙啶使DNA

產(chǎn)生激發(fā)熒光，用流式細胞儀檢出凋亡的亞二倍體細胞，同時又能觀察細胞的周期狀態(tài)。16目前十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點16.3程序性細胞死亡的機理程序性細胞死亡相關(guān)基因◆程序性細胞死亡遺傳學(xué)相關(guān)基因●程序性死亡的遺傳控制●程序性死亡抑制基因◆程序性細胞死亡的過程●死亡激活期●死亡執(zhí)行期17目前十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點雌雄同體的秀麗新小桿線蟲18目前十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點◆秀麗新小桿線蟲中參與

程序性細胞死亡控制的基因●決定死亡的兩個基因，即ces-1(ces表示CE細胞存活的調(diào)控基因)和ces-2基因●執(zhí)行死亡的4個基因：ced-3、ced-4、ced-9和egl-1基因?！?個與死亡細胞被吞噬細胞所吞噬的基因，即ced-1、ced-2、ced-5、ced-6、ced-7、ced-10和ced-11?！袼劳黾毎谕淌审w中被降解的基因19目前十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點●ced-3、ced-4、ced-9和egl1-4個基因構(gòu)成了線蟲執(zhí)行死亡的“死亡機器”(deathmachinery);●ced-3和ced-4是細胞殺手;●ced-9可抵消ced-3和ced-4

的作用，防止細胞被殺死，因此是存活因子;●進一步的研究發(fā)現(xiàn)真正的細胞殺手是ced-3而不是ced-4。20目前二十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點程序性細胞死亡途徑及相關(guān)基因21目前二十一頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點Caspase家族與凋亡天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶◆自殺性蛋白水解酶是天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶(cysteine-containingaspartatespecificprotease),簡稱caspase;◆caspase-3、6、7和8在FAS/TNF介導(dǎo)的程序性細胞死亡途徑中起作用；◆caspase-9和3一起參與線粒體中Apaf-I、細胞色素c介導(dǎo)的程序性細胞死亡;◆在人類，已經(jīng)鑒定了10種不同的caspase。22目前二十二頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點執(zhí)行者caspase在程序性細胞死亡中的作用23目前二十三頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點◆能夠被caspase切割的靶蛋白●蛋白激酶●核纖層蛋白●細胞結(jié)構(gòu)蛋白●與DNA修復(fù)相關(guān)的酶類●caspase激活的DNase抑制蛋白。24目前二十四頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點Caspase活化Caspase自身以非活化的Procaspase存在，其激活依賴于其他的Caspase在它的天冬氨酸位點裂解活化或自身活化25目前二十五頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點胞外信號分子誘導(dǎo)的細胞凋亡途徑·凋亡信號通路當(dāng)細胞接受凋亡信號分子(Fas,TNF等)后，凋亡細胞表面信號分子受體相互聚集并與細胞內(nèi)的銜接蛋白(Adaptorprotein)結(jié)合，這些銜接蛋白又募集Procaspases聚集在受體部位，Procaspase相互活化并產(chǎn)生級聯(lián)反應(yīng)，使細胞凋亡·下游Caspases活化后，作用底物：裂解核纖層蛋白，導(dǎo)致細胞核形成凋亡小體；裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNALadder;

裂解參與細胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細胞皺縮、脫落，便于細胞吞噬；導(dǎo)致膜脂PS重排，便于吞噬細胞識別并吞噬。26目前二十六頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點細胞內(nèi)源信號激發(fā)細胞程序性死亡27目前二十七頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點

Regulatorsandeffectorsapoptosis

28目前二十八頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點Bcl-2家族、線粒體與細胞凋亡◆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、線粒體與細胞凋亡 ◆哺乳動物細胞中發(fā)現(xiàn)的Apaf2即是CytC29目前二十九頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點基因產(chǎn)物功

能BCL-2凋亡抑制劑，可和Bax及Bak結(jié)合BCL-x其L型抑制凋亡，S型促進凋亡，與Bax及Bak結(jié)合BCL-w凋亡抑制劑Bax凋亡促進劑，可與BCL-2，BCL-XL，EIB19K結(jié)合Bak凋亡促進劑，亦可作抑制劑，可與BCL-2，BCL-X和E1B19K結(jié)合MCL-1凋亡抑制劑Bad凋亡促進劑，與BCL-2和BCL-XL結(jié)合Ced-9線蟲中的凋亡抑制劑，BCL-2同源物E1B19K腺病毒凋亡抑制劑，與Bax和Bak結(jié)合BCL-2家族成員30目前三十頁\總數(shù)三十四頁\編于二十二點Bcl-2、線粒體與細胞凋亡◆當(dāng)Caspase8活化后，它一方面作用于Procaspase3，另一方面使Bid裂解成2個片段，其中含BH3結(jié)構(gòu)域的C-端片段被運送到線粒體，與Bcl-2/Bax的BH3結(jié)構(gòu)域形成復(fù)合物，導(dǎo)致細胞色素C釋放。CytC與胞質(zhì)中Ced4同源物Apaf-1(凋亡蛋白酶活化因子apoptosisproteaseactivatingfactor)結(jié)合并活化Apaf-1，活化的Apaf-1再活化Procasp