1、apoptosis,凋亡過程與調(diào)控,凋亡過程,+受體,cAMP Ca2+ 神經(jīng)酰胺,凋亡誘導(dǎo)因素,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,基因激活,apoptosis,凋亡過程與調(diào)控,凋亡過程,受體,cAMP Ca2+ 神經(jīng)酰胺,凋亡相關(guān)基因激活,信號轉(zhuǎn)導(dǎo),細(xì)胞膜,細(xì)胞核,Dnase激活 Caspases激活,apoptosis,凋亡過程與調(diào)控,凋亡過程,DNase激活,Caspases激活,凋亡細(xì)胞的清除,凋亡執(zhí)行,線蟲Caenorhabditis elegans是研究個體發(fā)育和細(xì)胞程序性死亡的理想材料（生命周期短，細(xì)胞數(shù)量少）。 線蟲神經(jīng)

2、系統(tǒng)由302個細(xì)胞組成。這些細(xì)胞來自于407個前體細(xì)胞。也就是說105個細(xì)胞發(fā)生了程序性死亡。 控制線蟲細(xì)胞凋亡的基因主要有3個Ced-3、Ced-4和Ced-9 Ced-3和 Ced-4的作用是誘發(fā)凋亡； Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。,2002年10月7日英國人悉尼布雷諾爾、美國人羅伯特霍維茨和英國人約翰蘇爾斯頓，因在細(xì)胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎。,Sydney Brenner,H. Robert Horvitz,John E. Sulston,細(xì)胞凋亡的調(diào)控涉及許多基因，包括一些與細(xì)胞增殖有關(guān)的原癌基因和抑癌基因。其中研究較多的有ICE、Apaf-1、Bcl

3、-2、Fas/APO-1、c-myc、p53、ATM等。,（一）細(xì)胞凋亡相關(guān)基因,1Caspase家族 Caspase屬于半胱氨酸蛋白酶，相當(dāng)于線蟲中的ced-3，這些蛋白酶是引起細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵酶，一旦被信號途徑激活，能將細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)降解，使細(xì)胞不可逆地走向死亡。它們均有以下特點(diǎn)：酶活性依賴于半胱氨酸殘基的親和性；總是在天冬氨酸之后切斷底物，所以命名為caspase又稱之為凋亡酶；都是由兩大、兩小亞基組成的異四聚體，大、小亞基由同一基因編碼，前體被切割后產(chǎn)生兩個活性亞基。,使抑制凋亡因子失活，如CAD/ICAD 破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，如Lamina 將調(diào)節(jié)區(qū)與催化區(qū)分離，使蛋白失活，如Gelsoli

4、n,Caspase 如何殺死細(xì)胞？,Gelsoin為一種重要的肌動蛋白結(jié)合蛋白質(zhì), 最早是從兔肺巨噬細(xì)胞提取液中分離得到的一種Ca2 +依賴性肌動蛋白纖維切斷和封頂?shù)鞍?。未分化和增殖力?qiáng)的癌細(xì)胞系該蛋白水平很低，而在高分化和不增殖的細(xì)胞系該蛋白高表達(dá)。,2Bcl-2家族,Bcl-2為凋亡抑制基因，是膜的整合蛋白，其功能相當(dāng)于線蟲中的ced-9?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)至少19個同源物，它們在線粒體參與的凋亡途徑中起調(diào)控作用，能控制線粒體中細(xì)胞色素c等凋亡因子的釋放。,BcL-2抗凋亡機(jī)制：,直接抗氧化,抑制線粒體釋放促凋亡蛋白質(zhì),抑制凋亡調(diào)節(jié)蛋白的細(xì)胞毒作用,抑制凋亡蛋白酶的激活,維持細(xì)胞鈣穩(wěn)態(tài),3p53,是

5、一種抑癌基因，其生物學(xué)功能是在G期監(jiān)視DNA的完整性。如有損傷，則抑制細(xì)胞增殖，直到DNA修復(fù)完成。如果DNA不能被修復(fù)，則誘導(dǎo)其調(diào)亡。,p53是一種腫瘤抑制基因（gene）。在所有惡性腫瘤中，50%以上會出現(xiàn)該基因的突變。由這種基因編碼的蛋白質(zhì)（protein）是一種轉(zhuǎn)錄（transcription）因子，其控制著細(xì)胞分裂周期的啟動。許多有關(guān)細(xì)胞健康的信號向p53蛋白發(fā)送。關(guān)于是否開始細(xì)胞分裂就由這個細(xì)胞決定。如果這個細(xì)胞受損，又不能得到修復(fù)，則p53蛋白將參與啟動過程，使這個細(xì)胞在細(xì)胞凋亡（apoptosis）中死去。有p53缺陷的細(xì)胞沒有這種控制，甚至在不利條件下繼續(xù)分裂。像所有其它腫瘤

6、抑制因子一樣，p53基因在正常情況下對細(xì)胞分裂起著減慢或監(jiān)視的作用。 細(xì)胞中抑制癌變的基因“p53”會判斷DNA變異的程度，如果變異較小，這種基因就促使細(xì)胞自我修復(fù)，若DNA變異較大，“p53”就誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。,P53基因,wtP53 修復(fù)受損的DNA，如修復(fù)失敗則誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,突變的P53,失活的P53,喪失監(jiān)視DNA損傷的功能,射線，毒素,P53蛋白,+,細(xì)胞凋亡,分子警察,促進(jìn)凋亡基因,4myc,在許多人類惡性腫瘤細(xì)胞中都發(fā)現(xiàn)有c-myc的過度表達(dá)，它能促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制分化。 在凋亡細(xì)胞中c-myc也是高表達(dá)，作為轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，一方面它能激活那些控制細(xì)胞增殖的基因，另一方面也激活促進(jìn)細(xì)

7、胞凋亡的基因，給細(xì)胞兩種選擇：增殖或凋亡。當(dāng)生長因子存在、Bcl-2基因表達(dá)時，促進(jìn)細(xì)胞增殖，反之細(xì)胞凋亡。,雙向調(diào)控基因,C-myc是一種癌基因，是調(diào)控細(xì)胞周期的主要基因。編碼的蛋白是DNA結(jié)合蛋白，調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄，在GF充足時主要激活介導(dǎo)細(xì)胞增殖的基因；反之激活凋亡基因。,C-myc,Bcl-x,是1933年發(fā)現(xiàn)的一類與Bcl-2相關(guān)基因。 Bcl-xl抑制細(xì)胞凋亡。 Bcl-xs促進(jìn)細(xì)胞凋亡。,（二） 可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的途徑,氧化損傷 鈣穩(wěn)態(tài)失衡 線粒體損傷,氧化損傷 1.氧化應(yīng)激（oxidative stress）的概念 -指機(jī)體活性氧產(chǎn)生過多或抗氧化能力下降，活性氧的清除不足，導(dǎo)致活性氧

8、在體內(nèi)積聚并引起氧化損傷的病理過程。 氧化損傷的后果之一就是誘導(dǎo)凋亡。 2.氧化應(yīng)激引起細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制： DNA受損激活P53基因 膜通透性 Ca內(nèi)流 DNase 生物膜損傷 m 脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物 多聚ADP核糖合成酶活化，NAD耗竭，ATP大量消耗 可活化NF-kB、AP-1，加速細(xì)胞凋亡相關(guān)的一些基因表達(dá), 鈣穩(wěn)態(tài)失衡 Ca2作為許多細(xì)胞生命活動的第二信使，在細(xì)胞凋亡中的作用也倍受關(guān)注，凋亡發(fā)生時胞漿中Ca2 ，并激活凋亡過程中的關(guān)鍵酶類，其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制為： 激活Ca2 /Mg2 依賴的DNase 激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（GTase），促進(jìn)凋亡細(xì) 胞中蛋白廣泛交聯(lián)，有利于凋亡小體的形成

9、 激活Ca2 敏感的蛋白酶 核骨架蛋白酶 核基質(zhì)蛋白 絲氨酸蛋白酶 膜蛋白 激活核轉(zhuǎn)錄因子，加速促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄, 線粒體損傷 目前證據(jù)顯示，線粒體的功能改變在細(xì)胞凋亡 的發(fā)生中起重要作用 表現(xiàn)為 線粒體內(nèi)膜通透性 線粒體內(nèi)膜的跨膜電位m 能量合成水平 線粒體功能和結(jié)構(gòu)破壞引起細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制： 凋亡誘導(dǎo)因素作用于細(xì)胞后 線粒體內(nèi)膜跨膜電位（m）下降， 線粒體內(nèi)外膜之間的通透性轉(zhuǎn)換孔PTP開放； 使細(xì)胞凋亡啟動因子（Cyt.C）,凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）和凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）釋放,凋亡誘導(dǎo)因素,線粒體跨膜電位,線粒體PTP開放,Cyt.C,Apaf,等釋放,AIF,潛在Dnase,活

10、化Dnase,激活Caspases,細(xì)胞凋亡,線粒體損傷,Mitochondria in Apoptosis,正常機(jī)體細(xì)胞生長與死亡的平衡,生長,壞死、凋亡,正常機(jī)體,細(xì)胞凋亡與疾病,凋 亡 相 對 不 足,腫瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等,細(xì)胞凋亡與疾病的關(guān)系 該“死”的細(xì)胞不死，不該“死”的細(xì)胞卻死了，也就是說無論凋亡過度或凋亡不足都可以導(dǎo)致疾病的發(fā)生。 細(xì)胞凋亡不足：腫瘤，自身免疫病， 細(xì)胞凋亡過度：心肌缺血，心力衰竭，神經(jīng)元退行性疾病，病毒感染 不足與過度并存：動脈粥樣硬化,（三）凋亡與疾病,I 細(xì)胞凋亡不足 腫瘤：凋亡抑制基因Bcl-2基因過高表達(dá)-凋亡衰減（前列 腺癌） 促凋亡基因

11、如p53基因突變或缺失，腫瘤發(fā)生率 自身免疫病 自身抗原受到自身抗體或致敏T淋巴細(xì)胞的攻擊而損傷 T、B淋巴細(xì)胞通過正選擇和負(fù)選擇才能發(fā)育、分化成熟 負(fù)選擇：凋亡清除針對自身組織抗原和TCR的雙陽性細(xì)胞 正選擇：保留能夠識別自身組織抗原的T細(xì)胞，并增殖成熟,如果負(fù)選擇機(jī)制失調(diào)，針對自身組織抗原的T細(xì)胞存活、增殖， 產(chǎn)生自身免疫病。,II 細(xì)胞凋亡過度 心血管疾病 心力衰竭 心肌缺血與再灌注損傷 壞死與凋亡共存 發(fā)生機(jī)制：氧化應(yīng)激；細(xì)胞內(nèi)鈣超載； Fas受體上調(diào)；p53基因轉(zhuǎn)錄增強(qiáng) 凋亡特點(diǎn)：早期凋亡為主，晚期壞死為主 梗死灶中央以壞死為主，周邊凋亡為主 慢性、輕度缺血以凋亡為主，急性、重度缺血

12、則常常發(fā)生壞死 IR引起的細(xì)胞凋亡有時比單純?nèi)毖鼑?yán)重,神經(jīng)元退行性疾病 特定神經(jīng)元進(jìn)行性喪失為病理特征的疾病 阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease AD） AD主要是由于海馬及基底神經(jīng)核的膽堿能神經(jīng)元大量喪失,病理切片上可見-淀粉樣蛋白沉積和神經(jīng)元纏結(jié) 機(jī)制： -淀粉樣蛋白基因位于21號染色體，當(dāng)鈣超載、氧化應(yīng)激或神經(jīng)生長因子分泌不足時， Ca2內(nèi)流增加，激活與-淀粉樣蛋白合成有關(guān)的基因，使-淀粉樣蛋白含量增加，沉積于神經(jīng)元內(nèi)，進(jìn)一步激活周圍的M釋放細(xì)胞因子和炎性介質(zhì)促進(jìn)凋亡的發(fā)生,病毒感染 病毒感染宿主細(xì)胞后有兩種結(jié)局： 一是誘導(dǎo)細(xì)胞 凋亡從而限制病毒生長（肝炎病毒）； 二是由病毒基因表達(dá)的蛋白抑制宿主細(xì)胞凋亡，造成持續(xù)性感染或增加某些病毒的致癌可能性。 AIDS:由HIV感染引起，其關(guān)鍵是CD4+淋巴細(xì)胞被破壞，導(dǎo)致