疾病和衰老專題知識講座教學要求掌握單基因病和多基因病的特點；熟悉幾種常見單基因病和多基因病的相關基因及分子病因；衰老的主要細胞分子水平特征；了解衰老與一些疾病的關系，衰老的幾種學說，衰老的相關基因2疾病和衰老專題知識講座病因學幾乎所有疾病都伴有基因結構或表達異常遺傳性：先天因素基因病單基因病常染色體顯性常染色體隱性性連鎖多基因病染色體病常染色體病性染色體病獲得性：后天因素3疾病和衰老專題知識講座第一節(jié)疾病的分子生物學遺傳性疾病特點：垂直傳遞生殖細胞突變終身性4疾病和衰老專題知識講座一、單基因病符合孟德爾遺傳方式（一）血友病：X連鎖隱性遺傳病血友病A：凝血因子VIII異常，男性發(fā)病1/5000血友病B：凝血因子IX異常，男性發(fā)病1/30000血友病C：凝血因子XI異常，猶太人5疾病和衰老專題知識講座凝血過程凝血因子、Ca++、磷脂、VitK凝血酶原凝血酶

纖維蛋白原纖維蛋白

6疾病和衰老專題知識講座凝血因子FVIIIFVIII基因186kb、26個外顯子、25個內含子FVIII蛋白2351個氨基酸X染色體長臂末端突變類型多：40%倒位（重排），精子形成過程中

點突變，多錯義突變，GC盒內。

缺失，可導致移碼突變

插入，逆轉錄轉座dscDNA

重復，重復序列不穩(wěn)定7疾病和衰老專題知識講座（二）假肥大型肌營養(yǎng)不良癥DMDX連鎖隱性遺傳病，男性發(fā)病率1/3500肌肉進行性萎縮無力，30%伴智障DMD基因2400kb,79個外顯子，mRNA13794bp,50-60%缺失突變，1/3為新生突變，可致移碼突變DMD抗肌萎縮蛋白有3684個氨基酸，抗肌肉萎縮，肌細胞骨架蛋白之一8疾病和衰老專題知識講座二、多基因病遺傳因素與環(huán)境因素相互作用的結果不一定遵從孟德爾遺傳規(guī)律共顯性：基因沒有顯性、隱性之分微效基因：每個基因的性狀效應較微小積累效應：不同的微效基因通過累加作用形成一個明顯的表型性狀9疾病和衰老專題知識講座數(shù)量性狀：多基因遺傳的性狀，連鎖變異遺傳易感性：遺傳因素決定了患病的風險易患性：遺傳因素和環(huán)境因素共同決定了患病的可能性遺傳率：遺傳因素（即致病基因）所起作用的大小主效基因：起主要作用的致病基因10疾病和衰老專題知識講座種類腫瘤免疫性疾病心血管疾病代謝性疾病精神病11疾病和衰老專題知識講座遺傳率與患病率病名群體發(fā)病率%一級親屬患病率%遺傳率%唇裂+腭裂0.17476脊柱裂0.3460精神分裂癥0.1-0.54-880糖尿病

（青少年型）0.22-575原發(fā)性高血壓4-815-3062冠心病2.5765胃潰瘍4837支氣管哮喘42080強直性脊柱炎0.27（男先證者）2（女先證者）7012疾病和衰老專題知識講座（一）糖尿病(DM)以“三多一少”為典型臨床癥狀，以糖代謝紊亂為主，表現(xiàn)為持續(xù)性高血糖，胰島素相對或絕對不足，常伴有并發(fā)癥的代謝性疾病代謝綜合征，伴有脂代謝、蛋白代謝紊亂，易患冠心病、動脈粥樣硬化、白內障、脂肪肝、高血壓、尿毒癥等其他并發(fā)癥：酮體中毒、下肢壞死13疾病和衰老專題知識講座DM-I胰島細胞缺陷、胰島素絕對不足自身免疫性特點1、酮癥傾向，癥狀較重，三多一少明顯2、通常幼年發(fā)現(xiàn)。亦可發(fā)現(xiàn)于任何年齡，遺傳率高3、血INS低值，C肽接近0，C肽是Ⅰ型重要診斷指標4、INS抗體（ICA）常常陽性。5、依賴INS治療，也會產生INS抵抗?？赡芸贵wICA越來越多。6、占人群0.28%，占糖尿病5-10%14疾病和衰老專題知識講座DM-I相關基因胰島細胞自身抗體ICA胰島素抗體IAA人類白細胞抗原基因HLA：DQ型和DR型?？捎糜陬A測預防DM-IHLA-I類B15、B8、B18增加，B7下降HLA-II類DQ、DRB變異15疾病和衰老專題知識講座DM-II胰島素抵抗為主，胰島素絕對或相對不足特點：1、常40歲后發(fā)病。亦可發(fā)現(xiàn)于任何年齡。遺傳傾向明顯2、癥狀較輕或缺如，通常逐漸發(fā)病。3、多見于肥胖者，肥胖率遠高于Ⅰ型4、無或少酮癥傾向，除非在嚴重激發(fā)狀態(tài)，如感染、心肌梗塞時）5、血INS水平多數(shù)不低于正常，C肽不低，血脂常偏高6、INS抵抗為其集中表現(xiàn)、是中心環(huán)節(jié)7、占人群2.5%，占糖尿病80-95%，我國3多千萬。全球約一億，人口的5%16疾病和衰老專題知識講座DM-II相關基因表型不均一，主效基因不明胰島素及其受體相關基因信號轉導相關基因其他糖代謝調節(jié)激素相關基因：升血糖激素的基因糖轉運及相關基因糖代謝相關基因：葡萄糖激酶、糖原合酶等脂代謝相關基因17疾病和衰老專題知識講座胰島素基因PBCCAe1e2e3i1i218疾病和衰老專題知識講座胰島素受體基因膜糖蛋白亞基與INS結合，亞基有蛋白酪氨酸激酶活性19疾病和衰老專題知識講座胰島素信號轉導（酪氨酸激酶途徑）

胰島素結合受體激活受體酪氨酸激酶活性激活IRS-1結合GRB結合Sos激活Ras結合Raf-1激活MEK（磷酸化）激活ERK激活轉錄因子EIK1

糖原合成、葡萄糖分解關鍵酶表達脂肪合成、膽固醇合成關鍵酶表達使血糖下降,脂肪膽固醇合成20疾病和衰老專題知識講座21疾病和衰老專題知識講座

22疾病和衰老專題知識講座23疾病和衰老專題知識講座24疾病和衰老專題知識講座

25疾病和衰老專題知識講座

片

26疾病和衰老專題知識講座27疾病和衰老專題知識講座代謝酶基因的變異血糖食物中糖肝糖原分解非糖物質CO2+H2O+能量合成肝糖原肌糖原尿糖脂肪、核糖、氨基酸等——++++28疾病和衰老專題知識講座脂肪酸酮體膽固醇磷脂膽堿、鞘氨醇脂類磷酸甘油脂肪膽固醇酯草酰乙酸檸檬酸延胡索酸異檸檬酸琥珀酰輔酶A酮戊二酸5磷酸核糖乳酸葡萄糖糖原6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛3-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

乙酰輔酶A

糖類29疾病和衰老專題知識講座藥物對生理功能調控的分子模式神經內分泌免疫藥物分子

結構DNARNAPr數(shù)量細胞代謝（系列化學變化）

生物效應病、證生理功能變化信號轉導基因表達NEI網絡蛋白降解異常30疾病和衰老專題知識講座特殊型糖尿病妊娠型糖尿病31疾病和衰老專題知識講座（二）高血壓病1、單基因遺傳性高血壓1）糖皮質激素可矯正的醛固酮增多癥GRA特點：高醛固酮、低腎素、鹽敏感病因：醛固酮合成酶基因突變，與11--羥化酶融合，調控區(qū)為11--羥化酶基因的調控區(qū)，表達異常高，且不受腎素、血管緊張素調節(jié)，只受促腎上腺皮質激素ACTH的調節(jié)，ACTH受糖皮質激素抑制。32疾病和衰老專題知識講座2）鹽皮質激素增多癥AME特點：高皮質醇、低醛固酮、低腎素、鹽敏感病因：11--羥固醇脫氫酶Ⅱ基因表達異常，皮質醇不能轉化為皮質酮，皮質醇↑，皮質酮↓，能激活非選擇性鹽皮質激素受體(皮質酮不能)33疾病和衰老專題知識講座腎素血管緊張素系統(tǒng)34疾病和衰老專題知識講座2、原發(fā)性高血壓內皮素ET↑：最強和持久的縮血管肽、心肌收縮、平滑肌增生內皮素轉換酶↑：前內皮素內皮素，致鈉潴留腎素、血管緊張素↑血管緊張素轉換酶↑eNO合酶↓：舒張血管，抑制平滑肌增生心鈉素和心鈉素受體↓：利鈉利尿，舒張血管離子通道蛋白血管重構、水鈉潴留，心輸出量↑——高血壓35疾病和衰老專題知識講座高脂蛋白血癥病因：載脂蛋白及其受體基因變異APOB家族性apoB-100缺陷癥：與LDL受體親和力下降APOE家族性III型高脂蛋白血癥（家族性高-

脂蛋白血癥）：不能與CM殘體受體、LDL受體結合APOC-II不能激活LPL36疾病和衰老專題知識講座VLDL、IDL、LDL代謝

脂蛋白脂酶LPL肝、脂肪細胞等合成三酰甘油磷脂膽固醇、酯HDL

IDL膽固醇酯磷脂三酰甘油B100E

LDL膽固醇酯B100B100三酰甘油磷脂膽固醇酯新生VLDLE肝肝LDL受體三酰甘油磷脂膽固醇酯成熟VLDLB100C、E37疾病和衰老專題知識講座CM代謝吸收

脂蛋白脂酶LPL小腸黏膜細胞合成三酰甘油

(90%)

磷脂膽固醇酯B48三酰甘油磷脂膽固醇酯新生CMA三酰甘油磷脂膽固醇酯C、E成熟CMB48AHDL

殘余CM膽固醇酯B48E肝38疾病和衰老專題知識講座第二節(jié)衰老的分子生物學39疾病和衰老專題知識講座研究衰老的目的Addlifeintoyears，andnotyearsintolife.給歲月以生氣，而不是給生命以歲月40疾病和衰老專題知識講座細胞衰老與整體衰老細胞衰老導致整體衰老但細胞衰老不等于整體衰老。細胞的衰老、死亡不是衰老特征41疾病和衰老專題知識講座最高壽命成長期（達到生殖成熟所需時間）與最高壽限有顯著相關性推算人的最高壽命為100-150歲女性壽命長于男性42疾病和衰老專題知識講座衰老的細胞分子水平特征1.有絲分裂后細胞的死亡是器官衰老標記如神經元、心肌、骨骼肌，出生后不久分化而停止分裂，完成生長期（只長大）后就開始凋亡，有絲分裂后細胞的凋亡是其衰老核心問題2.有絲分裂前細胞的周期延緩是老化指征如神經膠質、腸上皮、骨髓、肝、皮膚網狀內皮系統(tǒng)的細胞，終生分裂43疾病和衰老專題知識講座神經系統(tǒng)的衰老AD發(fā)病機制：AD病理特點為廣泛的大腦皮質萎縮，顯微鏡下可見皮質神經元脫失，伴有膠質細胞增生及皮質下繼發(fā)性脫髓鞘?，F(xiàn)代細胞分子生物學認為，本病的發(fā)生與神經第質的缺陷有關，主要是乙酰膽堿轉移酶和乙酰膽堿合成酶的活性降低造成乙酰膽堿（Ach）顯著低于正常，而這是由膽堿能傳入神經元的漸進性凋亡所致。44疾病和衰老專題知識講座1981,1982年Whitehouse等對AD患者進行尸檢后發(fā)現(xiàn)，AD患者的海馬及基底神經核的膽堿能神經元喪失達30-50%，有時可達90%。45疾病和衰老專題知識講座膽堿能神經元廣泛凋亡的假說

淀粉樣前體蛋白的N端片段被蛋白酶裂解釋放，作用于死亡受體DR6，進而激活Caspase-6，促進神經元凋亡；

高磷酸化Tau蛋白一方面抑制微管裝配，另一方面與其他Tau蛋白聚集形成神經元纖維纏結（neurofibrillarytangle），最終造成微管解離，神經元凋亡；降低神經元凋亡率應是主要策略。46疾病和衰老專題知識講座47疾病和衰老專題知識講座衰老的分子特征包涵物：脂褐素（膜殘余）等“衰老色素”堆集（老年斑），在心肌細胞中每十年以總容積0.3%~0.6%遞增，色素、淀粉樣蛋白、免疫復合物沉著染色體：衰老時DNA與組蛋白結合緊密，非組蛋白含量減少，組蛋白非組蛋白磷酸化、乙?；?、甲基化等修飾下降，染色體模板活性下降，轉錄活性下降，對DNA酶活性不敏感DNA：甲基化下降膠原：單聚體下降，三聚體增加可溶性膠原下降，不溶性膠原增加交聯(lián)與異常交聯(lián)增加，形成交聯(lián)后再交聯(lián)——成熟交聯(lián)鍵，以衰老交聯(lián)鍵——組氨丙氨酸交聯(lián)鍵為主，含量與衰老程度成正比，易與鈣、脂質結合酶、激素與物質代謝：48疾病和衰老專題知識講座交聯(lián)學說----膠原結構的變化青年人的螺旋纖維僅僅本組內交聯(lián)，螺旋多肽間并不互相連接原膠原分子之間均產生交叉鍵結合，形成衰老的巨大分子隨年齡增長，原膠原內兩個螺旋多肽之間產生交叉鍵結合49疾病和衰老專題知識講座衰老的理論——遺傳控制與遺傳損傷交聯(lián)學說：原膠原分子之間均產生交叉鍵結合，形成衰老的巨大分子自由基損傷學說：SOD和CAT轉基因實驗；自由基使Ca2+內流而誘導凋亡，有絲分裂后細胞對其敏感損傷修復學說：哺乳動物皮膚細胞對紫外線誘導損傷修復能力與動物最高壽命有線性關系，裸露的線粒體DNA無修復能力，隨年齡增加丟失堿基增加細胞調亡學說：細胞過早、過多調亡端粒酶學說：生殖細胞與腫瘤細胞活性高，體細胞活性低基因控制學說：衰老基因？長壽基因？50疾病和衰老專題知識講座端粒酶學說端粒(telomere):真核生物線性染色體末端重復序列,膨大成帽子,保護作用.TTTTGGGG(四膜蟲),TTAGGG(哺乳類)51疾病和衰老專題知識講座端粒酶(telomerase):

特殊的逆轉錄酶,是一種RNA－蛋白質復合物。不依賴模板復制,以爬行方式合成端粒CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTG-OH(3’)3’----CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTGGGGTTTT3’----G-OH(3’)CUAGCCAAAACCCCAAAACAAA3’5’DNA5’----TTTTGGGGTTTTGGGGTTTTG-OH(3’)3’----Furtherpolymerization52疾病和衰老專題知識講座衰老基因與長壽基因——基因控制學說4號染色體可能蘊藏著人類“長壽基因”。2001Puca等跟蹤觀察137組年齡9l一109歲的長壽同胞(sibllt,gs)，308名長壽老人，發(fā)現(xiàn)他們的4號染色體D4S1564，(D代表DNA，D后的數(shù)字表示染色體號，s代表節(jié)段se~nlent，S后的數(shù)字表示微衛(wèi)星在染色體上的編號)微衛(wèi)星附近100~500個基因段有與眾不同．蘊含”長壽基因”的可能性

1998Conos用SSH法篩選了8個衰老時相高表達基因54疾病和衰老專題知識講座p16基因(一種CKI)細胞衰老是生物衰老的基本單位，老年病的發(fā)病基礎．童坦君等在國際上初步闡明了細胞衰老主導基因p16影響衰老進程的機制，以及它在衰老過程中高表達的原因．細胞衰老過程中p16基因表達比年輕時高10—20倍，被認為可能是細胞衰老主導基因。55疾病和衰老專題知識講座p16影響衰老進程的機制將p16基因重組載體導入人成纖維細胞，結果細胞衰老加快；又將其反義重組載體導入細胞，抑制p16表達．結果細胞增值能力增強與衰老表征出現(xiàn)減慢，DNA損傷修復能力增強與端?？s短減慢，可傳代數(shù)增加20代.分析原因，發(fā)現(xiàn)抑制p16并未激活端粒酶，但可促進抑癌基因Rb蛋白的磷酸化，因此，抑制p16的延緩衰老作用與端粒酶無關，與抑癌基因Rb蛋白因磷酸化而失活有關從而初步闡明了p16影響衰老進程的機制．p16基因與端粒長度可能是決定細胞衰老的關鍵上游因素？56疾病和衰老專題知識講座p16基因57疾病和衰老專題知識講座促增殖周期、抑凋亡、原癌基因、長壽基因抑增殖周期、促凋亡、抑癌基因、衰老基因58疾病和衰老專題知識講座長壽的秘密長壽和返老還童是絕大多數(shù)人的愿望，為了長壽許多人付出一切、甚至為此喪生。長壽飲食是人們所關心的事情，問題是長壽是吃出來的嗎？調節(jié)飲食可以促進長壽嗎？美國加州大學CynthiaKenyon教授的研究小組最近揭示了少吃糧食可以激活長壽基因的秘密。至今為止，醫(yī)學對人類長壽的貢獻僅限于疫苗和良好的生活環(huán)境。一個世紀以來已有50%的人壽命從50歲增長到88歲。問題是，長壽并不等于健康和良好的生存質量。由于慢性疾病的增多，更多的人像Gulliver游記中描寫的長壽族Struldbruggs人一樣，他們是患有一身疾病的永生者。他們的牙齒和頭發(fā)逐漸地掉光了，嗅覺和味覺退化了。所有的疾病逐漸惡化、失去記憶，不知道誰是他們的朋友和親屬。在非永生者的葬禮上他們?yōu)樽约翰荒芩蓝怕暣罂蕖Ｃ绹茖W家最近發(fā)現(xiàn)的長壽秘密是人類能健康、充滿能量地長壽。答案簡單到“只須減少碳水化合物的攝入量”。CynthisKenyon教授研究組發(fā)現(xiàn)我們每日所攝入的含碳水化合物的糧食和水果，如香蕉、土豆、面包、意大利面、點心等直接影響控制青春和壽命的兩個基因。這項研究是在生長在土壤中、只有幾毫米的線蟲的試驗中突破的。科學家改變了線蟲的幾個關鍵基因后使線蟲的壽命增加了6倍。重要的是，不僅壽命增長了而且線蟲活得更健康了。人們會問：線蟲和我們有關嗎？答案是，可能會有相同的效果。這項試驗已經在世界上諸多實驗室得到重復，在對大鼠、小鼠、猴子的試驗中都得到了相同的結果，在人的試驗中也較為樂觀。Kenyon教授近來在倫敦召開的一次科學會議上對她的研究做了精彩的演講。許多同行專家認為此項研究是我們對衰老認識的一次革新，該成果應該獲得諾貝爾獎。十年前我們對衰老的認識只限于是“生物機體的衰退，就像機器生銹一樣”。Kenyon教授的研究指出，衰老并不是耗損，而是由基因控制的。如此而論，老化是可以控制的。那么，從小小的線蟲身上怎么看到人類的老化機制呢？線蟲的平均壽命為20天，Kenyon教授第一次改變了線蟲的一個基因就使小線蟲的生命增長到40天。在40天內它們并沒有衰老的跡象，這是令人震驚的發(fā)現(xiàn)。就像是我們人們認為面前的人只有30歲，可實際上他已經60歲了，我們會不會吃驚呢？經過更精細的修改基因實驗，Kenyon教授發(fā)現(xiàn)線蟲的壽命可以增加到144天，這就意味人的壽命可以延長到450歲！科學家已經知道如何使實驗動物的生活得健康而長久——就是把產能食物的攝入量減少至正常的四分之三。但是這個方法好像對人類并不適用，因為人會感到饑餓和寒冷。59疾病和衰老專題知識講座Kenyon教授發(fā)現(xiàn)了為何減少食物會有如此的效果。她發(fā)現(xiàn)減少飲食可以改變兩個基因的活性。其中的一個控制胰島素的基因被關閉，而另外一個長生不老基因被激活。第一個基因被命名為“GrimReaper”意思為骷髏死神，因為這個基因一旦被活化，壽命就會縮短。第二個長生不老基因會給生物帶來全部的抗老化機能，基因的命名為“DAF16”，但很快人們就把這個基因叫做“甜蜜的十六歲(SweetSixteen)”，因為這個基因的活化使老線蟲變“年輕了”。DAF16基因對生命的修復和更新的其它基因起指導作用。例如自然的抗氧化物質增加可以減少危害健康的自由基。癌癥和老年癡呆的發(fā)生都與自由基有關。DAF16還指導促進皮膚和肌肉組合蛋白正常功能、免疫系統(tǒng)更加有力地抵抗感染、并且抑制促癌基因。發(fā)現(xiàn)GrimReaper基因后，Kenyon教授立即減少了自己對糧食的攝入量。因為碳水化合物可以增加胰島素的產生，而胰島素可以活化GrimReaper基因。一旦活化GrimReaper基因，促進長生不老的DAF16基因就會被抑制。Kenyon教授說，糖類對長壽基因的抑制作用非常明顯?？茖W家發(fā)現(xiàn)其它動物和人類都表達GrimReaper和DAF16基因。但有趣的發(fā)現(xiàn)是，生活在北厄瓜多爾的一族“不患癌癥的矮人”，他們的GrimReaper基因有缺失，其缺失位點正是叫做“胰島素樣生長因子”的激素部分。這個激素與身高有關，他們的個子矮與此基因的缺失有關。也正是由于GrimReaper基因的短缺，他們不可能患癌癥，得心臟病和肥胖病的機率也極少。其實，許多實事證明多吃碳水化合物促發(fā)的胰島素升高可以引起許多致命性疾病。例如促進肝臟合成膽固醇造成血粘度增高、促進血管壁收縮引起血壓升高、增加甘油三酯的釋放等等都與心血管病的發(fā)生有關。Kenyon教授的發(fā)現(xiàn)引起了世界上許多藥品公司的注意，發(fā)明抑制GrimReaper基因或促進DAF16基因的活性的藥物正在進行。如果有了這種藥物，人們就可以少吃飯也不挨餓了。但是目前尚無令人滿意的藥物。科學家提議，減少胰島素的生成的方法之一是加強運動。至于是否每個人都可以通過減少攝入糧食的方法來減少胰島素，目前仍有爭議。倫敦大學學院的健康老齡化研究所副所長DavidGems說：毫無疑問Kenyon教授的研究結果值得獲諾貝爾獎?？墒菧p少碳水化合物的攝入量和降低胰島素水平是否對健康有利，證據(jù)還不夠充足。但是，Kenyon教授說：她已經不再懷疑少吃糧食可以促