演講人：日期:細(xì)胞凋亡分子機(jī)理CATALOGUE目錄01基本概念與特征02核心信號(hào)傳導(dǎo)通路03關(guān)鍵調(diào)控因子04檢測(cè)技術(shù)體系05疾病關(guān)聯(lián)機(jī)制06前沿研究方向01基本概念與特征凋亡與壞死的區(qū)別凋亡細(xì)胞程序性死亡，由基因控制，形態(tài)完整，不引起周圍炎癥。01壞死細(xì)胞被動(dòng)死亡，由外界因素引起，形態(tài)破裂，引起周圍炎癥反應(yīng)。02形態(tài)學(xué)變化特征細(xì)胞膜凋亡細(xì)胞膜內(nèi)陷、包裹細(xì)胞器，形成凋亡小體。01細(xì)胞核核固縮、核碎裂、核溶解，染色質(zhì)凝集成塊狀或顆粒狀。02細(xì)胞器細(xì)胞器退化、解體，線粒體腫脹、空泡化。03細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)濃縮，形成凋亡小體，最終被吞噬細(xì)胞吞噬。04維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定通過凋亡清除衰老、損傷、無用細(xì)胞，維持器官組織正常功能。參與免疫調(diào)節(jié)凋亡細(xì)胞釋放抗原，激活免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)免疫力。調(diào)控細(xì)胞增殖凋亡與細(xì)胞增殖相互平衡，控制細(xì)胞數(shù)量，防止腫瘤發(fā)生。參與發(fā)育過程凋亡在胚胎發(fā)育、組織器官形成過程中發(fā)揮重要作用，如手指、腳趾形成。生物學(xué)意義解析02核心信號(hào)傳導(dǎo)通路線粒體途徑激活機(jī)制線粒體膜電位變化線粒體膜電位的變化是線粒體途徑激活的關(guān)鍵，其穩(wěn)定性決定了細(xì)胞的存活和凋亡。Bcl-2家族蛋白調(diào)控Bcl-2家族蛋白通過調(diào)控線粒體膜電位和細(xì)胞色素C的釋放，來影響線粒體途徑的激活。細(xì)胞色素C釋放細(xì)胞色素C從線粒體釋放到胞質(zhì)中，與凋亡蛋白酶激活因子結(jié)合，啟動(dòng)Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)。死亡受體通路調(diào)控Caspase-8激活下游Caspase激活的Caspase-8進(jìn)一步激活下游的Caspase，如Caspase-3，從而引發(fā)細(xì)胞凋亡。03死亡受體復(fù)合物通過FADD與Caspase-8結(jié)合，形成DISC復(fù)合體，激活Caspase-8。02FADD與Caspase-8結(jié)合死亡受體與配體結(jié)合死亡受體與特定的配體結(jié)合，形成死亡受體復(fù)合物，啟動(dòng)凋亡信號(hào)傳導(dǎo)。01Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)過程Caspase的激活與失活Caspase在細(xì)胞中以無活性的形式存在，通過蛋白水解作用被激活，同時(shí)也可被特定的抑制劑失活。Caspase的底物特異性Caspase具有底物特異性，能夠識(shí)別并切割特定的底物，如細(xì)胞骨架蛋白、DNA修復(fù)酶等，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Caspase的反饋調(diào)節(jié)Caspase的活性受到嚴(yán)格的反饋調(diào)節(jié)，以確保其在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)和部位發(fā)揮作用，避免對(duì)正常細(xì)胞造成損傷。03關(guān)鍵調(diào)控因子Bcl-2家族蛋白功能調(diào)控線粒體膜通透性Bcl-2家族蛋白能夠調(diào)控線粒體膜的通透性，從而控制細(xì)胞色素C等凋亡因子的釋放。抑制凋亡蛋白酶活性部分Bcl-2家族成員能夠抑制凋亡蛋白酶的活性，從而阻止細(xì)胞凋亡進(jìn)程。與其他凋亡蛋白相互作用Bcl-2家族蛋白還與其他凋亡蛋白相互作用，共同調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡。p53蛋白能夠激活一系列凋亡相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，如Bax、Puma等，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。p53蛋白調(diào)控作用激活凋亡相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄p53蛋白還能引起細(xì)胞周期阻滯，使細(xì)胞有足夠時(shí)間進(jìn)行DNA修復(fù)或進(jìn)入凋亡程序。阻滯細(xì)胞周期p53蛋白可調(diào)控細(xì)胞代謝途徑，如抑制糖酵解和脂肪酸合成，降低細(xì)胞存活率。調(diào)控代謝途徑IAP抑制因子機(jī)理IAP（凋亡抑制蛋白）能夠直接抑制凋亡蛋白酶的活性，阻止細(xì)胞凋亡。抑制凋亡蛋白酶活性IAP還能與凋亡蛋白結(jié)合，形成復(fù)合物，從而抑制凋亡蛋白的功能。與凋亡蛋白結(jié)合IAP還可以調(diào)節(jié)凋亡信號(hào)通路中的其他分子，如NF-κB等，間接抑制細(xì)胞凋亡。調(diào)節(jié)凋亡信號(hào)通路04檢測(cè)技術(shù)體系DNA片段化檢測(cè)提取細(xì)胞DNA，進(jìn)行電泳或Southernblot等檢測(cè)，觀察DNA片段化的程度和分布。方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)細(xì)胞凋亡時(shí)，DNA被核酸酶切割成片段，通過檢測(cè)這些片段可以判斷細(xì)胞是否發(fā)生凋亡。檢測(cè)結(jié)果可靠，可定量檢測(cè)凋亡細(xì)胞的比例。需要提取細(xì)胞DNA，操作較為繁瑣。原理膜聯(lián)蛋白V標(biāo)記法原理方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)膜聯(lián)蛋白V是一種磷脂結(jié)合蛋白，可以與凋亡細(xì)胞膜上的磷脂結(jié)合，從而標(biāo)記凋亡細(xì)胞。將膜聯(lián)蛋白V與熒光素或其他標(biāo)記物結(jié)合，加入細(xì)胞懸液中，通過流式細(xì)胞術(shù)或熒光顯微鏡檢測(cè)標(biāo)記的細(xì)胞數(shù)量和形態(tài)。操作簡(jiǎn)便，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞凋亡情況。對(duì)于早期凋亡細(xì)胞或凋亡程度較低的細(xì)胞，可能無法準(zhǔn)確檢測(cè)。Caspase活性測(cè)定Caspase是細(xì)胞凋亡過程中的關(guān)鍵酶，通過檢測(cè)Caspase的活性可以判斷細(xì)胞凋亡的程度。原理提取細(xì)胞蛋白質(zhì)，加入Caspase底物，通過酶標(biāo)儀或熒光分光光度計(jì)檢測(cè)底物被Caspase切割產(chǎn)生的熒光或吸光度變化。需要提取細(xì)胞蛋白質(zhì)，對(duì)細(xì)胞有一定的損傷。同時(shí)，某些藥物或處理可能會(huì)影響Caspase的活性，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。方法可以反映細(xì)胞凋亡的早期、中期和晚期不同階段，具有高度的特異性和靈敏度。優(yōu)點(diǎn)01020403缺點(diǎn)05疾病關(guān)聯(lián)機(jī)制腫瘤發(fā)生中的異常癌細(xì)胞抗凋亡凋亡抑制因子過度表達(dá)凋亡促進(jìn)因子失活凋亡相關(guān)信號(hào)通路異常癌細(xì)胞能夠抵抗凋亡信號(hào)，持續(xù)增殖，導(dǎo)致腫瘤發(fā)生。癌細(xì)胞中凋亡促進(jìn)因子如Bax、Bak等表達(dá)下降或功能失活，降低細(xì)胞凋亡。癌細(xì)胞中凋亡抑制因子如Bcl-2、Bcl-XL等過度表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡。如PI3K/Akt、NF-κB等信號(hào)通路異常，影響凋亡調(diào)控。神經(jīng)退行性疾病關(guān)聯(lián)神經(jīng)元凋亡過多神經(jīng)退行性疾病中，神經(jīng)元凋亡過多導(dǎo)致神經(jīng)元丟失和功能障礙。異常蛋白質(zhì)聚集如β-淀粉樣蛋白在阿爾茨海默病中聚集，影響神經(jīng)元正常功能，促進(jìn)凋亡。線粒體功能受損線粒體功能異常導(dǎo)致能量代謝障礙，引發(fā)神經(jīng)元凋亡。神經(jīng)生長(zhǎng)因子缺乏神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子不足，神經(jīng)元無法得到足夠的支持而凋亡。自身免疫調(diào)控失衡淋巴細(xì)胞活化過度自身免疫疾病中，淋巴細(xì)胞異?；罨?，攻擊自身組織，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。01凋亡抑制因子表達(dá)異常自身免疫疾病中，凋亡抑制因子如Bcl-2等表達(dá)異常，導(dǎo)致自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞凋亡受阻。02細(xì)胞因子失衡細(xì)胞因子如TNF-α、IL-6等過多或過少，均可影響免疫細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致自身免疫疾病。03凋亡相關(guān)基因多態(tài)性凋亡相關(guān)基因如Fas、TNF等多態(tài)性，影響個(gè)體對(duì)自身免疫疾病的易感性。0406前沿研究方向自噬-凋亡交互作用自噬與凋亡的相互關(guān)系自噬和凋亡是兩種密切相關(guān)的細(xì)胞死亡方式，它們之間的交互作用在細(xì)胞凋亡過程中起著重要作用。自噬調(diào)控凋亡的機(jī)制自噬通過降解細(xì)胞內(nèi)受損的蛋白質(zhì)和細(xì)胞器，維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，進(jìn)而調(diào)控凋亡的發(fā)生。凋亡調(diào)控自噬的機(jī)制凋亡相關(guān)蛋白能夠直接或間接地調(diào)控自噬過程，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞自我消亡。靶向治療藥物開發(fā)凋亡與自噬雙重靶向藥物同時(shí)靶向凋亡和自噬通路的藥物，具有協(xié)同作用，可望提高療效并減少副作用。03自噬在多種疾病中發(fā)揮著重要作用，靶向自噬通路的藥物開發(fā)成為新的研究熱點(diǎn)。02靶向自噬通路的藥物靶向凋亡通路的藥物通過特異性地抑制或激活凋亡通路中的關(guān)鍵分子，達(dá)到治療疾病的目的。01單細(xì)胞分析技術(shù)應(yīng)用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)通過單細(xì)胞測(cè)