第十三章 細(xì)胞死亡與衰老課件

第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老第一節(jié)程序性細(xì)胞死亡第十三章細(xì)胞死亡與衰老一、動(dòng)物細(xì)胞的程序性死亡

程序性細(xì)胞死亡（PCD）指在生長發(fā)育過程中細(xì)胞在基因調(diào)控下，按照一定時(shí)空順序發(fā)生的生理性死亡。細(xì)胞凋亡是形態(tài)學(xué)的概念，程序性細(xì)胞死亡是功能上的概念。細(xì)胞死亡有三種形式：凋亡、壞死和自噬第十三章細(xì)胞死亡與衰老

細(xì)胞凋亡（apoptosis):

apoptosis為希臘語，原指秋天時(shí)樹葉自然凋零。由體內(nèi)外因素觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致的細(xì)胞死亡過程稱為細(xì)胞凋亡（又稱為程序性細(xì)胞死亡）。

（一）

細(xì)胞凋亡第十三章細(xì)胞死亡與衰老1）.形態(tài)學(xué)特征

2）.生化特征1.細(xì)胞凋亡的特征

→染色質(zhì)邊集→固縮→出芽

脫接觸→→凋亡小體第十三章細(xì)胞死亡與衰老2、細(xì)胞凋亡的意義1）生理意義①確保正常發(fā)育、生長：清除多余的、失去功能價(jià)值的細(xì)胞（指趾間組織細(xì)胞；動(dòng)物變態(tài)；神經(jīng)元細(xì)胞；皮膚角質(zhì)形成）②維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定：清除受損突變細(xì)胞，DNA損傷的細(xì)胞，衰老細(xì)胞③發(fā)揮積極的防御功能：感染病毒細(xì)胞凋亡，阻止病毒復(fù)制第十三章細(xì)胞死亡與衰老2）病理學(xué)意義病原體侵染誘導(dǎo)凋亡——HIV抑制凋亡——Poxvirus①細(xì)胞凋亡不足腫瘤，自身免疫疾??；②細(xì)胞凋亡過度神經(jīng)退行性疾?。ˋD，帕金森癥）、心肌梗塞、再生障礙性貧血、骨組織壞死。第十三章細(xì)胞死亡與衰老3、細(xì)胞凋亡的檢測方法①.形態(tài)學(xué)，電鏡，光鏡－染色法；臺(tái)盼藍(lán)DAPI②.DNA凝膠電泳——ladder；③.線粒體的分析：膜電位——常用的染料JC-1④.TUNEL技術(shù)：脫氧核糖核苷酸末端轉(zhuǎn)移酶（TdT）將生物素或熒光標(biāo)記的dUTP加在DNA斷裂口的3’末端第十三章細(xì)胞死亡與衰老

二乙酸熒光素（FDA），綠色熒光，活細(xì)胞染色。

Hoechst33342或33258，DAPI，吖啶橙（AO），半通透，凋亡和固定后的細(xì)胞熒光較強(qiáng)。溴化乙啶（EB）、碘化丙啶（PI）、放線菌素D（7-AAD），不通透，正常和凋亡細(xì)胞拒染。可用不同性質(zhì)的染料對(duì)凋亡細(xì)胞進(jìn)行雙染色。

常用檢測細(xì)胞凋亡的染料：第十三章細(xì)胞死亡與衰老Humanembryoatday4morulacontaining23nucleilabelledwithDAPI(blue),includingsevenTUNEL-labelledcondensednuclei(pink,arrow)thatwereexcludedfromdevelopment(KateHardy1999).第十三章細(xì)胞死亡與衰老4.細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)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?；瘜W(xué)及生物因子：包括活性氧基團(tuán)和分子，DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑，激素，細(xì)胞生長因子，腫瘤壞死因子

（TNF

），抗Fas/Apo-1/CD95抗體等。第十三章細(xì)胞死亡與衰老胱冬肽酶（caspase）

細(xì)胞凋亡過程中涉及到一系列胱冬肽酶（caspase）的作用，由這些蛋白酶構(gòu)成的級(jí)聯(lián)反應(yīng)是凋亡過程的核心。1）秀麗隱桿線蟲2）胱冬肽酶（天冬氨酸特異性的半胱氨酸蛋白水解酶）3）胱冬肽酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)4）胱冬肽酶的作用底物第十三章細(xì)胞死亡與衰老Caspase依賴性的細(xì)胞凋亡

外源途徑、內(nèi)源途徑

（線粒體）DISC動(dòng)畫第十三章細(xì)胞死亡與衰老Caspase非依賴性的細(xì)胞凋亡凋亡誘導(dǎo)因子（AIF)限制性內(nèi)切酶G(EndoG)第十三章細(xì)胞死亡與衰老

激活凋亡正調(diào)節(jié)因子轉(zhuǎn)錄因子p53

抑制抗凋亡因子存活信號(hào):

起始基因轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄因子NF-κB

激活轉(zhuǎn)錄凋亡抑制基因

凋亡信號(hào)：第十三章細(xì)胞死亡與衰老（二）細(xì)胞壞死壞死凋亡第十三章細(xì)胞死亡與衰老

細(xì)胞壞死細(xì)胞凋亡第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老（三）細(xì)胞自噬壽命較短的蛋白質(zhì)－泛素降解壽命較長的蛋白質(zhì)－自噬

自噬小體第十三章細(xì)胞死亡與衰老二、植物細(xì)胞的程序性死亡

死亡細(xì)胞的殘余物被細(xì)胞壁固定在原位，被自身液泡中的水解酶消化。第十三章細(xì)胞死亡與衰老細(xì)胞凋亡與疾病

通過程序性死亡，多細(xì)胞有機(jī)體可抑制細(xì)胞的過量增殖，清除衰老和畸形細(xì)胞以維持健康細(xì)胞的正常數(shù)量。細(xì)胞凋亡對(duì)組織和器官發(fā)育、免疫耐受性以及神經(jīng)細(xì)胞的生長與發(fā)育等起著決定性的作用。第十三章細(xì)胞死亡與衰老細(xì)胞凋亡與人類疾病第十三章細(xì)胞死亡與衰老第二節(jié)細(xì)胞衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老人的壽命應(yīng)該有多長？哺乳類動(dòng)物的壽命應(yīng)該是其生長期的7倍。人的生長期是最后一顆牙齒長出來的時(shí)間(20-25歲)。因此人的壽命應(yīng)該為100-175歲，正常應(yīng)該是120歲。第十三章細(xì)胞死亡與衰老一、細(xì)胞衰老的概念及特征復(fù)制衰老：體外培養(yǎng)的正常細(xì)胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止分裂，細(xì)胞形態(tài)和生理代謝活動(dòng)發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象。Hayflick界限：關(guān)于細(xì)胞增殖能力和壽命是有限的觀點(diǎn)。第十三章細(xì)胞死亡與衰老

體外培養(yǎng)細(xì)胞壽命與機(jī)體壽命成正比。細(xì)胞的增值能力與供體年齡有關(guān)。第十三章細(xì)胞死亡與衰老二、衰老細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變化細(xì)胞核的變化內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的變化:衰老動(dòng)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線粒體的變化:通常，細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨齡減少，而其體積則隨齡增大致密體的生成膜系統(tǒng)的變化

第十三章細(xì)胞死亡與衰老（二）功能變化

1.染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性下降。2.蛋白質(zhì)合成下降，酶活性改變。第十三章細(xì)胞死亡與衰老三、細(xì)胞衰老的分子機(jī)制1.衰老動(dòng)物體內(nèi)，細(xì)胞分裂速度顯著減慢，其原因主要是G1期明顯延長。

2.端粒與衰老：發(fā)現(xiàn)端粒長度確實(shí)與衰老有著密切的關(guān)系，提出細(xì)胞衰老的“有絲分裂鐘”學(xué)說。

3.自由基學(xué)說

4.rDNA與衰老:酵母染色體外rDNA環(huán)（ERC）的積累，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。第十三章細(xì)胞死亡與衰老細(xì)胞核的變化體外培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞，細(xì)胞核隨著細(xì)胞分裂次數(shù)的增加不斷增大細(xì)胞核的核膜內(nèi)折（invagination）、染色質(zhì)固縮化

第十三章細(xì)胞死亡與衰老膜系統(tǒng)的變化衰老的細(xì)胞，其磷脂含量下降，膜流動(dòng)性降低、韌性減小衰老細(xì)胞間間隙連接下降;

物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)障礙第十三章細(xì)胞死亡與衰老研究PCD的理想材料秀麗隱桿線蟲：生命周期短，細(xì)胞數(shù)量少C.elegans雄蟲有1031個(gè)體細(xì)胞、約1000個(gè)生殖細(xì)胞。神經(jīng)系統(tǒng)由302個(gè)細(xì)胞組成，來自于407個(gè)前體細(xì)胞，105個(gè)細(xì)胞發(fā)生了PCD?？刂凭€蟲PCD的基因有：Ced-3、Ced-4和Ced-9。Ced-3和Ced-4誘發(fā)凋亡；Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。第十三章細(xì)胞死亡與衰老Ced3哺乳類同源物是ICE，即Caspase1。

Caspase1、11活化白介素前體其余凋亡起始Caspase同性活化凋亡執(zhí)行Caspase異性活化第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老下游Caspases活化后，作用底物：

1.裂解核纖層蛋白，導(dǎo)致細(xì)胞核形成凋亡小體；

2.裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成

DNALadder;3.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；

4.導(dǎo)致膜脂PS重排，便于吞噬細(xì)胞識(shí)別并吞噬。第十三章細(xì)胞死亡與衰老細(xì)胞質(zhì)膜完整第十三章細(xì)胞死亡與衰老

凋亡小體(apoptoticbody)：胞膜內(nèi)陷包圍凝集斷裂的染色質(zhì)和細(xì)胞器形成的囊狀小泡。

左側(cè)示哺乳類乳腺細(xì)胞的凋亡，染色質(zhì)凝集，核膜崩解。

右側(cè)示哺乳類正常的乳腺細(xì)胞。第十三章細(xì)胞死亡與衰老透射電鏡掃描電鏡胸腺細(xì)胞第十三章細(xì)胞死亡與衰老動(dòng)畫第十三章細(xì)胞死亡與衰老（1）DNA的降解：DNA形成180-200bp或整數(shù)倍的片段，在瓊脂糖凝膠電泳中可呈特征性的“梯狀”條帶，是判斷凋亡發(fā)生的客觀指標(biāo)之一。（2）ATP的消耗2.生化特征第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老動(dòng)畫第十三章細(xì)胞死亡與衰老ApoptosisinducedbyCytoCLane1．0h2．1h3．2h4．3h5．4h6．Control7．Marker

2.0kbp1.00.50.2動(dòng)畫第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老第十三章細(xì)胞死亡與衰老細(xì)胞來源人胚肺成纖維細(xì)胞中年人成纖維細(xì)胞老年人成纖維細(xì)胞可增殖代數(shù)40-60202-4不同年齡來源的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù)第十三章細(xì)胞死亡與衰老染色體端?？s短與細(xì)胞衰老端?！肆ｇ妼W(xué)說（telomereclocktheory)

端粒（telomere)是染色體末端特殊結(jié)構(gòu)。人類端粒（TTAGGG)nn=250-1500

端粒長度取決于端粒酶的活性。第十三章細(xì)胞死亡與衰老stop端粒長度第十三章細(xì)胞死亡與衰老

端粒酶

RNA（核蛋白酶）蛋白質(zhì)端粒酶維持細(xì)胞分裂時(shí)染色體端粒長度端粒酶活性（+）：胚胎細(xì)胞、生殖細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞端粒酶活性（