細(xì)胞凋亡與疾病第1頁/共61頁細(xì)胞凋亡的概念(apoptosis)：由內(nèi)外源因素觸發(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。

程序性細(xì)胞死亡

programmedcelldeath，PCD第2頁/共61頁

SydneyBrenner1/3oftheprizeUnitedKingdomTheMolecularSciencesInstitute

Berkeley,CA,USAb.1927

(inUnionofSouthAfrica)H.RobertHorvit1/3oftheprizeUSAMassachusettsInstituteofTechnology(MIT)

Cambridge,MA,USAb.1947JohnE.SulstonUnitedKingdomTheWellcomeTrustSangerInstitute

Cambridge,UnitedKingdomb.1942

THE2002NOBELPRIZEWINNER布雷內(nèi)慧眼識線蟲

凋亡基因線蟲細(xì)胞譜系第3頁/共61頁細(xì)胞的死亡方式壞死凋亡正常細(xì)胞第4頁/共61頁細(xì)胞壞死與凋亡的差異

壞死

凋亡

性質(zhì)病理性、非特異性生理性或病理性，特異性

誘導(dǎo)因素強烈刺激，隨機發(fā)生較弱刺激，非隨機發(fā)生

生化特點被動過程，無新蛋白質(zhì)合成，不耗能主動過程，有新蛋白質(zhì)合成，耗能

DNA電泳

形態(tài)變化彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面溶解、破壞、細(xì)胞腫脹DNA片段化（180-200bp），電泳呈“梯”狀條帶胞膜及細(xì)胞器相對完整,細(xì)胞皺縮，核固縮

炎癥反應(yīng)溶酶體破裂，局部炎癥反應(yīng)溶酶體相對完整，局部無炎癥反應(yīng)

凋亡小體無有

基因調(diào)控?zé)o有第5頁/共61頁Necrosisandapoptosis細(xì)胞凋亡

4細(xì)胞和細(xì)胞器皺縮，胞質(zhì)致密，核染色質(zhì)邊集

5胞質(zhì)分葉狀突起，形成多個凋亡小體，與胞體分離

6鄰近巨噬細(xì)胞等包裹、吞噬凋亡小體細(xì)胞壞死

2細(xì)胞和細(xì)胞器腫脹、核染色質(zhì)邊集

3細(xì)胞膜、細(xì)胞器膜和核膜破裂、崩解、自溶第6頁/共61頁第7頁/共61頁概述第8頁/共61頁Scanningelectronmicrographsofapoptoticbodies第9頁/共61頁凋亡意義①確保正常發(fā)育生長：清除多余的細(xì)胞②維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定：清除受損、突變、衰老的細(xì)胞③積極防御功能：對病毒感染細(xì)胞阻止復(fù)制調(diào)亡失調(diào)與疾?。?/p>

a、該“死”的細(xì)胞未死；

b、不該“死”的細(xì)胞死了。第10頁/共61頁第11頁/共61頁第12頁/共61頁凋亡細(xì)胞的生化改變

內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活切割染色質(zhì)DNA，Ca2+/Mg2+(+)，Zn2+(-)DNA片段化內(nèi)切酶在核小體切開DNA，形成180-200bp為倍數(shù)的片段，電泳呈“梯狀”條帶凋亡蛋白酶激活

Caspases：天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白酶

Caspases的活性中心富含半胱氨酸，對底物天冬氨酸部位有特異的水解作用第13頁/共61頁

內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶的作用H1核心顆粒連接區(qū)180-200bp內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶Zn2+Ca2+Mg2+第14頁/共61頁核小體每個核小體中包含180-200bp左右DNA片段染色質(zhì)中的DNA雙螺旋鏈,等距離纏繞組蛋白形成核心顆粒，各顆粒之間為為帶有H1組蛋白連接區(qū)DNA，這種組成染色質(zhì)的重復(fù)結(jié)構(gòu)單位就是核小體。第15頁/共61頁電泳法檢測凋亡—DNALadder第16頁/共61頁

–+necrosisapoptosisDNA電泳第17頁/共61頁Caspases功能滅活細(xì)胞凋亡的抑制物:如Bcl-2水解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，細(xì)胞解體，凋亡小體在凋亡級聯(lián)反應(yīng)中水解相關(guān)活性蛋白：使其獲得或喪失功能(啟動型）Caspases分類Caspases8，9，10能激活效應(yīng)子-----啟動型Caspases3，6，7能分解細(xì)胞蛋白----效應(yīng)型第18頁/共61頁效應(yīng)型啟動型

Caspase家族

A第19頁/共61頁凋亡誘導(dǎo)因素受體或直接作用死亡信號凋亡相關(guān)基因激活DNase激活Caspases激活巨噬細(xì)胞吞噬分解凋亡細(xì)胞或繼發(fā)性壞死誘導(dǎo)期執(zhí)行期消亡期細(xì)胞凋亡的分期第20頁/共61頁信號轉(zhuǎn)導(dǎo)凋亡誘導(dǎo)因素受體cAMPCa2+神經(jīng)酰胺（第二信使）胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑啟動預(yù)定凋亡程序凋亡相關(guān)基因激活酶合成核酸內(nèi)切酶激活Caspases激活DNA切割細(xì)胞解體凋亡基因激活執(zhí)行凋亡清除細(xì)胞凋亡過程第21頁/共61頁細(xì)胞凋亡的調(diào)控(一)細(xì)胞凋亡信號(二)細(xì)胞凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)(三)細(xì)胞凋亡的執(zhí)行(四)細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控(五)吞噬細(xì)胞對凋亡細(xì)胞的識別與吞噬第22頁/共61頁(一)細(xì)胞凋亡信號

1、生理性凋亡信號：激素、生長因子直接作用:糖皮質(zhì)激素、甲狀腺素、TNF激素、生長因子的間接作用:促腎上腺皮質(zhì)激素2、病理性凋亡信號：有害因素種類、強度、持續(xù)時間有關(guān)氧化應(yīng)激的作用：羥自由基、活性氧死亡受體的激活：TNF受體基因超家族，膜蛋白+配體凋亡線粒體結(jié)構(gòu)和功能的變化：通透性轉(zhuǎn)換孔線粒體膜電位鈣穩(wěn)態(tài)失衡：蛋白、磷脂、核酸內(nèi)切酶激活子第23頁/共61頁

死亡受體介導(dǎo)~

線粒體介導(dǎo)~

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)介導(dǎo)~(二)細(xì)胞凋亡信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)第24頁/共61頁1．死亡受體通路■死亡受體TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等是一類通過與相應(yīng)配體結(jié)合，傳遞細(xì)胞凋亡信號的細(xì)胞膜蛋白?！鐾罚╬athway）由胞外TNF超家族的死亡配體引發(fā)（TNF-a、FasL、TWEAK、TRAIL）TRAIL:TNF-relatedapoptosisinducingligand

腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體TWEAK:tumornecrosisfactor-likeweakinducerofapoptosis

腫瘤壞死因子樣弱凋亡因子第25頁/共61頁死亡受體介導(dǎo)的凋亡通路銜接蛋白死亡效應(yīng)域

DED第26頁/共61頁死亡受體介導(dǎo)的通路CD95LCD95(Fas/APO-1)-ligand銜接蛋白

死亡效應(yīng)域DEDdeatheffectordomain第27頁/共61頁c-FLIP:cellularFas-associateddeathdomain-likeIL-1beta-convertingenzymeinhibitoryproteinDeathreceptorpathwayCAD:caspase激活的脫氧核糖核酸酶第28頁/共61頁Fassignalpathway神經(jīng)鞘磷脂酶(+)神經(jīng)酰胺蛋白激酶凋亡ICE-likecaspase：降解H1組蛋白

(IL-1βconvertingenzyme)Ca2+信號系統(tǒng)：傳遞死亡信息+第29頁/共61頁+神經(jīng)酰胺24hPC12cell大鼠腎上腺嗜鉻細(xì)胞瘤細(xì)胞死亡細(xì)胞的核碎片神經(jīng)細(xì)胞

+NGF

去除

NGF第30頁/共61頁誘導(dǎo)因素凋亡啟動因子釋出（細(xì)胞色素C，Apaf，AIF）跨膜電位↓（ΔΨm↓）PTP開放→通透性↑線粒體損傷PTP----permeabilitytransitionpore通透性轉(zhuǎn)換孔Apaf----apoptosisproteaseactivatingfactor凋亡蛋白酶激活因子Cyt.C----cytochromeC細(xì)胞色素CAIF----apoptosisinducingfactor凋亡誘導(dǎo)因子第31頁/共61頁線粒體內(nèi)、外膜之間的通透性轉(zhuǎn)換孔(permeabilitytransitionpore,PTP)開放，正常，絕大多數(shù)關(guān)閉。第32頁/共61頁DNA斷裂核酸內(nèi)切酶(激活)核酸內(nèi)切酶(無活性)(+)Caspaseinhibitor(-)AIF(+)蛋白質(zhì)水解APOPTOSISBcl-2(-)(-)(-)Ca2+IschemiaHypoxiaROSMt△ψm↓PTPApaf+Cyt.CCaspase-9酶原Caspase-9Caspase-3酶原Caspase-3(+)(+)

線粒體損傷介導(dǎo)的凋亡通路第33頁/共61頁3.內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路(endoplasmicreticulumialpathway)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激感受蛋白第34頁/共61頁（三）細(xì)胞凋亡的執(zhí)行

1、內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活,DNA片段化切割染色質(zhì)DNA，Ca2+/Mg2+(+)，Zn2+(-)2、凋亡蛋白酶激活Caspases3、其他酶類的激活第35頁/共61頁(四)細(xì)胞凋亡的基因調(diào)控抑制凋亡基因：bcl-2促進凋亡基因：fas，P53雙向調(diào)控基因：c-myc，bclx第36頁/共61頁第一個被確認(rèn)的抑制凋亡基因229aa構(gòu)成（鼠236）分布在線粒體內(nèi)膜，細(xì)胞內(nèi)膜表面等處

Bcl-2

B細(xì)胞淋巴瘤/白血病-2基因(Bcelllymphoma/leukemia-2,Bcl-2)第37頁/共61頁Bcl-2抗凋亡機制①直接的抗氧化②抑制線粒體釋放促凋亡的蛋白質(zhì)③抑制促凋亡的Bax，Bak細(xì)胞毒作用④抑制Caspases激活⑤維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài)第38頁/共61頁2．P53-----野生型誘導(dǎo)凋亡：在G1期發(fā)揮檢查點功能→有缺陷DNA→啟動修復(fù)→修復(fù)失敗→啟動凋亡P53=molecularpoliceman第39頁/共61頁P53

野生型誘導(dǎo)凋亡DNA損傷P53CIP(-)G1SDNA修復(fù)apoptosisFasFasLBaxBcl-2CIP-----cyclindependentkinase–interactingprotien-1第40頁/共61頁3.c-myc，Bcl-xc-myc轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子依賴GFBcl-xBcl-xl抑凋亡

Bcl-xs促凋亡增殖凋亡第41頁/共61頁（五）吞噬細(xì)胞對凋亡細(xì)胞的識別吞噬吞噬細(xì)胞凝集素（lectin）：凋亡細(xì)胞單糖暴露血小板反應(yīng)蛋白（TSP）：介導(dǎo)vetronectin受體，CD36/細(xì)胞間分子橋構(gòu)建，磷脂酰絲氨酸受體：凋亡細(xì)胞磷脂酰絲氨酸外翻第42頁/共61頁

磷脂酰絲氨酸外翻

第43頁/共61頁正常機體：細(xì)胞生長與死亡的平衡

疾病：細(xì)胞凋亡相對不足

細(xì)胞凋亡過度

細(xì)胞凋亡不足與過度并存細(xì)胞凋亡與疾病第44頁/共61頁已知的凋亡相關(guān)性疾病第45頁/共61頁

凋亡相對不足腫瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等第46頁/共61頁㈠細(xì)胞凋亡不足

1．腫瘤

Bcl-2表達(dá)↑P53突變或缺失發(fā)生發(fā)展轉(zhuǎn)移增殖強；凋亡弱增殖不強；但凋亡減弱凋亡反應(yīng)低下減弱治療：誘導(dǎo)分化，促使凋亡從發(fā)病學(xué)上，細(xì)胞凋亡實際是機體天然的抗癌機制之一。第47頁/共61頁第48頁/共61頁2、細(xì)胞凋亡不足與病毒感染性疾病病毒及產(chǎn)物抗凋亡的機制：滅活P53：SV40的T抗原、腺病毒E1B蛋白高表達(dá)Bcl-2或Bcl-2樣蛋白：

EB病毒、E1B蛋白滅活I(lǐng)CE：痘病毒產(chǎn)生ICE的抑制物如CrmA第49頁/共61頁3、細(xì)胞凋亡不足與自身免疫疾病

——胸腺對T細(xì)胞正負(fù)選擇障礙正選擇：與非已抗原結(jié)合的單陽性T細(xì)胞保留存活，進入外周T細(xì)胞庫負(fù)選擇：與自身抗原結(jié)合的雙陽性T細(xì)胞被凋亡清除Tcell產(chǎn)生針對自身成分的致敏T細(xì)胞或自身抗體第50頁/共61頁SLE：過多凋亡淋巴細(xì)胞→凋亡小體（核小體）→抗核小體抗體→抗DNASystemiclupuserythematosus,SLE系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者存在凋亡產(chǎn)物清除障礙，未被及時清除的凋亡小體釋放出核小體，從而刺激機體產(chǎn)生相應(yīng)的自身抗體，誘發(fā)自身免疫。

第51頁/共61頁

細(xì)胞凋亡過度AIDS、神經(jīng)退行性疾病、心肌缺血/再灌注損傷第52頁/共61頁1．細(xì)胞凋亡過度與AIDS

HIV引起AIDS：艾滋病，獲得性免疫缺陷綜合征(acquiredimmunodeficiencysyndrom)CD4+細(xì)胞被選擇性破壞，引起免疫功能缺陷第53頁/共61頁CD4+淋巴細(xì)胞凋亡機制合胞體AICD效靶效應(yīng)HIVApoptosisbodySignalsubstance細(xì)胞水平CD4+CD4+2第54頁/共61頁HIV引起CD4+細(xì)胞凋亡Rgp120-Fas-RTNFMOFRTat受體、分子水平HostcellCD4