細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞衰老與死亡

第一節(jié)細(xì)胞衰老10/20/2024一、細(xì)胞是否衰老胎兒/成人肺成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)胎兒的傳代50次，成人的傳代20次。不同物種胚成纖維細(xì)胞培養(yǎng)早衰癥成纖維細(xì)胞培養(yǎng)

傳代2-4次龜鼠平均壽命1753.5傳代90-12514-2810/20/2024Werner‘ssyndrome早衰10/20/2024細(xì)胞，至少是體外培養(yǎng)的細(xì)胞，不是不死的，而是有一定壽命的，細(xì)胞增殖能力也是有一定限度的。Hayflick界限10/20/2024二、細(xì)胞衰老的原因環(huán)境還是細(xì)胞本身？10/20/2024老年男子細(xì)胞年輕女子細(xì)胞老年男子細(xì)胞老年男子細(xì)胞年輕女子細(xì)胞年輕女子細(xì)胞（單獨培養(yǎng)）（單獨培養(yǎng)）（混合培養(yǎng)）結(jié)果：混合培養(yǎng)中兩類細(xì)胞的增殖次數(shù)與單獨培養(yǎng)相同。培養(yǎng)條件完全一致結(jié)論：細(xì)胞衰老的原因在于細(xì)胞內(nèi)部。10/20/2024細(xì)胞質(zhì)還是細(xì)胞核？二、細(xì)胞衰老的原因10/20/2024年輕女性細(xì)胞細(xì)胞松弛素B老年男子細(xì)胞細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞核分裂能力與年輕細(xì)胞相同不分裂細(xì)胞融合是細(xì)胞核決定了細(xì)胞的衰老，而不是細(xì)胞質(zhì)。10/20/2024三、體內(nèi)條件下的細(xì)胞衰老體內(nèi)細(xì)胞衰老和死亡是自然現(xiàn)象。終身保持分裂的細(xì)胞，分裂能力隨機(jī)體年齡的增高而下降。細(xì)胞本身的衰老還是體內(nèi)環(huán)境的惡化？10/20/2024實驗：組織移植小鼠皮膚F1F2…結(jié)果：皮膚細(xì)胞存活7-8年小鼠壽命：3.5年衰老機(jī)體內(nèi)環(huán)境因素影響上皮細(xì)胞的增殖和衰老。10/20/2024四、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化10/20/2024五、細(xì)胞衰老的分子機(jī)制復(fù)制衰老的機(jī)制脅迫誘導(dǎo)的早熟性衰老10/20/2024端粒（telomere）：染色體末端,由高度重復(fù)的短序列組成，高度保守。端粒與衰老理論支持：1998年，Wright等人將端粒酶相關(guān)基因引入正常人體細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)表達(dá)端粒酶的轉(zhuǎn)染細(xì)胞，端粒長度增加，分裂旺盛。不支持：敘利亞倉鼠胚細(xì)胞在復(fù)制分裂各階段始終表達(dá)端粒酶，端粒長度不變，但是經(jīng)過20-30代分裂后，細(xì)胞仍然衰老。端粒與衰老理論端粒受損后p53表達(dá)量高，p21量隨之變多，抑制CDK4、6，阻止細(xì)胞進(jìn)入S期。10/20/2024氧化性損傷學(xué)說——自由基理論在生物氧化過程中會產(chǎn)生一些活性氧基團(tuán)或分子，它們可以導(dǎo)致細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的改變，最終導(dǎo)致細(xì)胞衰老，這就是所說的自由基理論。10/20/2024自由基對細(xì)胞的損傷性作用氧化質(zhì)膜的不飽和脂肪酸，從而導(dǎo)致膜結(jié)構(gòu)破壞，膜的運輸功能紊以致喪失。氧化蛋白質(zhì)中的巰基而造成蛋白質(zhì)的鉸鏈、變性使酶失活。10/20/2024細(xì)胞內(nèi)清除自由基的機(jī)制1、保護(hù)性的酶;如超氧化物岐化酶(SOD)2、抗氧化分子如維生素E、維生素C10/20/2024第二節(jié)程序性細(xì)胞死亡

（programmedcelldeath,PCD)凋亡壞死自噬10/20/2024一、細(xì)胞凋亡概念：受基因調(diào)控的主動的生理性細(xì)胞自殺的行為。生物學(xué)意義：1、保證多細(xì)胞生物的個體發(fā)育正常進(jìn)行。2、保持機(jī)體的自穩(wěn)平衡。3、抵御外界因素的干擾。10/20/202410/20/2024凋亡的形態(tài)學(xué)特征1、凋亡啟始細(xì)胞表面特化結(jié)構(gòu)消失，細(xì)胞間接觸消失，核糖體從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)脫落，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)囊腔膨脹，逐漸與質(zhì)膜融合，染色質(zhì)固縮2、凋亡小體形成染色質(zhì)斷裂，細(xì)胞膜反折。3、凋亡小體的吞噬消化10/20/2024胸腺細(xì)胞正常凋亡10/20/2024凋亡10/20/2024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（cometassay）◆流式細(xì)胞分析

10/20/2024凋亡的分子基礎(chǔ)分子基礎(chǔ)Caspase天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白水解酶。分子機(jī)制激活期，caspase激活成為二聚體，同型活化。執(zhí)行期，caspase把底物水解，異型活化。10/20/2024caspase激活模型10/20/2024外源性死亡通路

死亡受體:●CD95(或者Fas),●

TNFR1(TNFreceptor-1)●

DR4和DR5.10/20/2024

凋亡配體受體，如與TNF同源的膜受體，可識別和結(jié)合凋亡配體編輯蛋白，致瘤因子受體(TNFR)1相關(guān)的死亡結(jié)構(gòu)域(TRADD)對募集信號分子結(jié)合到膜上的TNFRI受體復(fù)合物上起重要作用。編輯蛋白結(jié)合在受體的胞質(zhì)面，募集信號分子外源性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的主要組分10/20/2024執(zhí)行caspases完成細(xì)胞凋亡過程。這些受體的胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域有一段80個氨基酸的伸展肽鏈，我們稱之為死亡結(jié)構(gòu)域。在死亡結(jié)構(gòu)域形成一個接頭蛋白Fas相關(guān)蛋白與之結(jié)合(FADD)的死亡誘導(dǎo)信號復(fù)合體(DISC)，且前體caspase8變成有活性的caspase8。有活性的

caspase8激活執(zhí)行caspases的下游分子。10/20/2024受體配體CD95(Fas)CD95L(FasL)TRAIL-R1-4TRAIL[APO-2L]TNFR1(CD120a)TNFα，TNFβ(LTα)OPGTRANCE[RANKLOPGL]LTb-RLymphotoxinb[LTb]CD40CD40L[TRAP/gp39]CD30CD30LCD27CD27L[CD70]4-IBB4-IBBLOX-40OX-40L[gp34]NGF-R1NGFDeathreceptor3(DR3)TWEAK(Apo3L)Deathreceptor4(DR4)TRAIL(Apo2L)Deathreceptor5(DR5)TRAIL(Apo2L)Deathreceptor6(DR6)TNFa,Lymphotoxina[LTa]Decoyreceptor1(DcR1)TRAIL(Apo2L)Decoyreceptor2(DcR2)TRAIL(Apo2L)10/20/2024內(nèi)源性死亡通路

10/20/2024●

胞內(nèi)和/或胞外促凋亡信號●

細(xì)胞色素c從線粒體釋放，進(jìn)入胞漿●

細(xì)胞色素c與凋亡蛋白酶激活因子-1(Apaf-1)蛋白結(jié)合,●前體caspase9激活，三磷酸腺苷/脫氧三磷酸腺苷(ATP/dATP)水解，細(xì)胞色素c與Apaf-1結(jié)合使寡聚化，凋亡小體形成?！駡?zhí)行caspases(caspases3,6,7)完成細(xì)胞凋亡進(jìn)程。內(nèi)源性凋亡信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的主要組分10/20/202410/20/2024DNA損傷啟動凋亡信號通路(箭頭代表激活，‘T’代表抑制)10/20/2024線粒體在不依賴caspase的細(xì)胞程序性死亡和細(xì)胞壞死的內(nèi)源性凋亡通路中的作用10/20/2024凋亡通路中的蛋白10/20/2024凋亡蛋白—p5310/20/2024Bid凋亡蛋白—Bcl-2家族Bid10/20/2024凋亡蛋白—Caspase家族CCaspase已知功能已知底物Caspase-1inflammationpre-Interleukin-1,Interleukin-18,LaminsCaspase-2initiator/effecterofapoptosisGolgin-160,Lamins(?)Caspase-3effecterofapoptosisPARP,SREBs,Gelsolin,Caspase-6,Caspase-7,MDM2Caspase-9,DNA-PK,Gas2Fodrin–Catenin,LaminsNuMA,HnRNPproteins,TopoisomeraseI,FAKCalpastatin,p21Waf1,Presenelin2,ICADCaspase-4Inflammation/ApoptosisCaspase-1Caspase-5Inflammation/Apoptosis?Caspase-6effecterofapoptosisPARP,Lamins,NuMA,FAK,Caspase-3,Keratin-18Caspase-7effecterofapoptosisPARP,Gas2,SREB1,EMAPII,FAK,Calpastatin,p21Waf1Caspase-8initiatorofapoptosisCaspase-3,Caspase-4,Caspase-6,Caspase-7,Caspase-9Caspase-10,Caspase-13,PARP,BidCaspase-9initiatorofapoptosisCaspase-3,pro-Caspase-9,Caspase-7,PARPCaspase-10initiatorofapoptosisCaspase-3,Caspase-4,Caspase-6,Caspase-7,Caspase-8Caspase-9Caspase-11Inflammation/Apoptosis?Caspase-12Apoptosis?minvolvedinERstressinducedapoptosisCaspase-13Inflammation/Apoptosis?10/20/2024凋亡蛋白—IAP家族livin10/20/2024凋亡誘導(dǎo)因子AIF是一種蛋白酶，位于線粒體膜間間隙。在很多凋亡模型中，AIF轉(zhuǎn)運到細(xì)胞核中，誘導(dǎo)染色質(zhì)凝聚和DNA降解。AIF對細(xì)胞死亡的作用取決于細(xì)胞類型和凋亡insult，且僅在caspases被抑制或沒有被激活時出現(xiàn)。凋亡蛋白—AIF

(凋亡誘導(dǎo)因子)10/20/2024凋亡小體10/20/2024衰老和凋亡①凋亡調(diào)控失調(diào)引起的衰老②

源于拮抗性多態(tài)的衰老和凋亡③

衰老和凋亡都與線粒體有關(guān)④

氧化應(yīng)激既可導(dǎo)致衰老，又可引起凋亡⑤

衰老還是凋亡?10/20/2024牛肺動脈上皮細(xì)胞。左邊為早期衰老細(xì)胞，右邊為凋亡細(xì)胞。10/20/2024凋亡和衰老都是細(xì)胞的錯誤消除機(jī)制細(xì)胞應(yīng)對潛在的致癌性刺激時啟動衰老和凋亡機(jī)制，這意味著這兩種錯誤消除機(jī)制保護(hù)細(xì)胞不會轉(zhuǎn)化為腫瘤細(xì)胞。潛在的致癌性刺激正常衰老正常凋亡正常癌變10/20/202410/20/2024癌細(xì)胞逃脫衰老和凋亡的命運10/20/2024拮抗性多效理論指出自然選擇傾向于保留那些對早期繁殖有利，卻對生命晚期有惡劣影響的基因。

細(xì)胞對環(huán)境影響反應(yīng)的結(jié)果，有些分子發(fā)生了與凋亡或者衰老有