細胞衰老與凋亡

第十三章細胞凋亡與衰老●細胞凋亡(Apoptosis)●細胞衰老(cellularaging或cellsenescence)1機體結(jié)構(gòu)細胞增殖細胞分化細胞凋亡細胞信號轉(zhuǎn)導染色體（DNA與蛋白質(zhì)的相互作用）衰老2一、細胞凋亡的概念及其生物學意義PRIZED

Horvitz,andSulstonsharePhysiologyorMedicineNobel（2002）

“fortheirdiscoveriesconcerninggeneticregulationoforgandevelopmentandprogrammedcelldeath”1090–131=959(cells)3●概念：

細胞凋亡是一個主動的由基因決定的自動結(jié)束生命的過程，也常常被稱為細胞程序死亡（programmedcelldeath，PCD）。凋亡細胞將被吞噬細胞吞噬。4

蝌蚪尾的消失

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脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育

6發(fā)育過程中手和足的成形過程789

生物發(fā)育過程中及成體組織中正常的細胞凋亡有助于保證細胞只在需要它們的時候和需要它們活的地方存活。這對于多細胞生物個體發(fā)育的正常進行，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：細胞調(diào)亡的生物學意義：10二、細胞凋亡的形態(tài)學和生物化學特征壞死細胞凋亡細胞11細胞凋亡的形態(tài)學特征12細胞凋亡的生化特征13誘導細胞凋亡的因子◆物理性因子，包括射線（紫外線，射線等），較溫和的溫度刺激（如熱激，冷激）等◆化學及生物因子：包括活性氧基團和分子，DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑，激素，細胞生長因子，腫瘤壞死因子（TNF），抗Fas/Apo-1/CD95抗體等14細胞凋亡的檢測◆形態(tài)學觀測：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斷裂的原位末端標記法◆彗星電泳法（cometassay）◆流式細胞分析15IBRV16SBV1718三、細胞凋亡的分子調(diào)控機理●線蟲(C.elegans)凋亡研究發(fā)現(xiàn)ced3,ced4基因促進細胞凋亡，ced9基因阻止ced3/ced4的激活，抑制細胞凋亡。Ced3哺乳類同源物是ICE(Interleukin-1-convertingenzyme)，即Caspase1

19Caspase家族與凋亡◆Caspase家族

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Cysteineasparticacicspecificprotease，即Caspase20caspase超家族成員及其相應(yīng)底物21Caspase家族與凋亡

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Caspase活化22胞外信號分子誘導的細胞凋亡途徑

當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，作用于底物，裂解核纖層蛋白，導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；導致膜脂PS重排，便于吞噬細胞識別并吞噬。2324Bcl-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BH325BCL-2家族成員26Bcl-2、線粒體與細胞凋亡◆當Caspase8活化后，它一方面作用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)域形成復合物，導致細胞色素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A(yù)paf-1，活化的Apaf-1再活化Procaspase9，最后引起細胞凋亡.27●細胞凋亡的分子機理28第二節(jié)細胞衰老

(cellularaging或cellsenescence)●Hayflick界限(HayflickLimitation）●細胞在體內(nèi)條件下的衰老●衰老細胞結(jié)構(gòu)的變化●細胞衰老的分子機理29一、Hayflick界限(HayflickLimitation）●概念：細胞，至少是培養(yǎng)的細胞，不是不死的，而是有一定的壽命；它們的增殖能力不是無限的，而是有一定的界限，這就是Hayflick界限.◆癌細胞或培養(yǎng)的細胞系是不正常細胞，其染色體數(shù)目或形態(tài)已經(jīng)不同于原先的細胞.◆細胞的增殖能力與供體年齡有關(guān).◆物種壽命與培養(yǎng)細胞壽命之間存在著一定的關(guān)系.30細胞來源人胚肺成纖維細胞中年人成纖維細胞老年人成纖維細胞可增殖代數(shù)40-60202-4不同年齡來源的人成纖維細胞的增殖代數(shù)31二、細胞在體內(nèi)條件下的衰老●在機體內(nèi)，細胞的衰老和死亡是常見的現(xiàn)象，甚至在個體發(fā)育的早期也會發(fā)生●正常情況下終生保持分裂的細胞，其分裂能力是否隨著有機體年齡的增高而下降？它們會不會衰老？

◆衰老動物體內(nèi)，細胞分裂速度顯著減慢，其原因主要是G1期明顯延長

◆衰老個體內(nèi)的環(huán)境因素影響了細胞的增殖和衰老◆骨髓干細胞移植實驗說明隨著年齡的增加，干細胞增殖速度也趨緩慢32三、衰老細胞結(jié)構(gòu)的變化●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33四、細胞衰老的分子機理●氧化性損傷學說:

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，最終導致衰老