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1、定义 与坏死的区别 细胞凋亡过程,一、细胞凋亡的概述,apoptosis,概 述,Apoptosis,由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞主动死亡过程，是程序性细胞死亡的形式之一。,apoptosis,细胞坏死,概 述,特征：线粒体膨胀，细胞骨架降解，溶酶体释放酶，细胞核内染色质沉淀靠近核膜边，蛋白质合成下降，由于膜破裂，出现炎症反应。,一般过程：因补体反应或烈性病毒感染破坏了质膜，或者能量依赖性离子泵被破坏产生的钠钾等离子沿着各自的浓度梯度进入细胞，从而导致细胞吸水膨胀，最终破膜而死。,细胞凋亡与坏死的区别,坏死 凋亡,1.性质 病理性，非特异性 生理性或病理性，特异性 2.诱导
2、因素 强烈刺激，随机发生 较弱刺激，非随机发生 3.生化特点 被动过程，无新蛋白合成， 主动过程，有新蛋白合成， 不耗能 耗能 4.形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、 胞膜及细胞器相对完整 细胞肿胀 细胞皱缩，核固缩 5.DNA电泳 弥散性降解，电泳呈均一 DNA片段化（180-200bp）， DNA片状 电泳呈“梯”状条带 6.炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应 溶酶体相对完整，局部无 炎症反应 7.凋亡小体 无 有 8.基因调控 无 有,apoptosis,功 能,概 述,确保正常发育、生长,维持内环境稳定,发挥积极的防御功能,凋亡的病理意义,器官功能障碍 恶性肿瘤发生,apoptosis
3、,细胞凋亡过程的三个阶段,诱导期 效应期 降解期,apoptosis,凋亡过程,+受体,cAMP Ca2+ 神经酰胺,凋亡诱导因素,死亡信号,凋亡相关基因激活,Dnase激活 Caspases激活,巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞,效应期,（第二信使）,apoptosis,凋亡过程,受体,cAMP Ca2+ 神经酰胺,效应期,诱导期,细胞膜,细胞核,Dnase激活 Caspases激活,apoptosis,凋亡过程,Dnase激活,Caspases激活,apoptosis,生化改变,凋亡时细胞的主要变化,形态学改变,apoptosis,. 细胞凋亡的形态学改变,空泡化,固缩,出芽,边集,凋亡小体,.细
4、胞凋亡的生化改变,apoptosis,和凋亡有关的两个酶,作用：切割染色质DNA（核小体连接区）形成180 200bp或成倍数的几个核小体长短的DNA片段,Dnase,特点：Ca 2+ Mg2+依赖，Zn2+能抑制其活性,Caspases,作用：灭活凋亡抑制物,水解蛋白质结构，形成凋亡小体,水解凋亡相关活性蛋白,二、细胞凋亡的调控,凋亡信号 细胞凋亡信号的转导 细胞凋亡的执行 细胞凋亡基因调控 吞噬细胞对凋亡细胞的识别与吞噬,apoptosis,（一）凋亡信号,.生理性凋亡信号,（1）某些激素和细胞因子的直接作用： 糖皮质激素 淋巴细胞 TNF 多种细胞 谷氨酸 皮质神经元 （2）某些激素和细
5、胞因子的间接作用： 睾丸酮不足 前列腺上皮 促肾上腺皮质激素不足 肾上腺皮质细胞,apoptosis,（一）凋亡信号,2.病理性凋亡信号,生物学因素：细菌、病毒等 理化因素：高温、射线、强酸、强碱、抗癌药物等,病理性凋亡信号诱导细胞凋亡的环节,（1）氧化应激的作用 （2）死亡受体的激活 （3）线粒体结构和功能的改变,（1）氧化应激的作用,1）引起DNA损伤可激活P53基因导致细胞凋亡。 2）引起DNA损伤可活化多聚ADP核糖合成酶， 引起NAD快速消耗，ATP大量消耗，引发细 胞凋亡。 3）引发脂质过氧化反应，直接造成细胞膜损伤 可诱导细胞凋亡。 4）激活核酸内切酶。 5）引起细胞膜通透性增高
6、（ Ca 2+内流增加） 和线粒体膜损伤 6）活化核转录因子，可加速凋亡相关基因的表达。,（2）死亡受体的激活,死亡受体是一组TNF受体基因超家族的成员，包括Fas、TNFR1和死亡受体3-5等。是一组膜蛋白，与相应配体（凋亡信号）结合后即触发凋亡过程。,（3）线粒体结构和功能的改变,凋亡诱导因素,线粒体跨膜电位,线粒体PTP开放,Cyt.C,Apaf,等释放,凋亡诱导因子（AIF）,潜在Dnase,活化Dnase,激活Caspases,细胞凋亡,（通透性转换孔）（凋亡蛋白酶激活因子）,钙稳态失衡,1）激活Dnase,2）激活谷氨酰胺转移酶，催化细胞内肽链间的酰基转 移，使骨架蛋白交联形成，有
7、利于凋亡小体形成。,3）激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录。,4）Ca 2+在ATP的配合下使DNA舒展，暴露出核小体之 间的连接区内的酶切位点。,apoptosis,（二）细胞凋亡信号的转导,多途性：同一凋亡诱导因素可通过多条信号转导途径触发凋亡。,多样性：不同种类的细胞有不同的信号转导系统,偶联性：死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转导系统在某些环节上有交叉、偶联。,同一性：不同的凋亡诱导因素可通过同一信号转导 途径触发凋亡。,凋亡的信号转导,1.Fas/FasL信号系统 死亡受体介导的凋亡通路,Fas是跨膜蛋白，为TNF受体家族， 与T细胞上的FasL结合，启动凋亡,
8、Fas配体或抗Fas抗体与Fas蛋白结合,神经鞘磷脂 酶活性,神经酰胺途径 诱导细胞凋亡,激活ICE样 的caspase,降解H1组蛋白暴露DNase的酶切位点,通过Ca2+信号系统 传递死亡信号,1.Fas蛋白/Fas配体信号系统,2、线粒体介导的凋亡通路,凋亡诱导因素,线粒体跨膜电位,线粒体PTP开放,Cyt.C,Apaf,等释放,凋亡诱导因子（AIF）,潜在Dnase,活化Dnase,激活Caspases,细胞凋亡,（通透性转换孔）（凋亡蛋白酶激活因子）,（三）细胞凋亡的执行,Caspases:天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶 灭活凋亡抑制 水解蛋白质结构，形成凋亡小体 水解凋亡相关活性蛋白
9、 Dnase 切割染色质DNA（核小体连接区）形成180 200bp或成倍数的几个核小体长短的DNA片段 谷氨酰胺酶 参与凋亡小体的形成,apoptosis,（四）细胞凋亡的基因调控,1、Bcl-2家族 分成三大类：抗凋亡成员Bcl-2和Bcl-xl 促凋亡成员Bax和Bak 死亡蛋白 2、P53 3、其他： c-myc,apoptosis,Bcl-2家族,Bcl-2,B 细胞淋巴瘤/白血病-2，B cell lymphoma/leukemia-2,分布：造血细胞，上皮细胞，淋巴细胞等多 种瘤细胞,抗凋亡机制：,直接抗氧化,抑制线粒体释放促凋亡蛋白质,抑制凋亡调节蛋白对细胞的毒作用,抑制凋亡蛋
10、白酶的激活,P53基因,wtP53 修复受损的DNA，如修复失败则诱导细胞凋亡,突变的P53,失活的P53,丧失监视DNA损伤的功能,射线，毒素,P53蛋白,+,细胞凋亡,分子警察,3、其他,C-myc是一种癌基因，是调控细胞周期的主要基因。编码的蛋白是DNA结合蛋白，调控基因转录，在GF充足时主要激活介导细胞增殖的基因；反之激活凋亡基因。,C-myc,（五）吞噬细胞对调亡细胞的识别与吞噬,凋亡小体形成后迅即被邻近细胞吞噬 细胞或正常细胞迅速识别和吞噬。整个凋 亡过程没有细胞内容物的外漏，因而不伴 有局部的炎症反应，也无纤维化现象。,1、吞噬细胞凝集素的作用,吞噬细胞识别和清除凋亡细胞过程，由
11、凋亡细胞表面表达的膜相关标志的改变介导。这些标志（N-乙酰葡萄糖胺、 N-乙酰半乳糖和半乳糖）暴露出来并选择性的与吞噬细胞表面凝集素相互作用。,2、血小板反应蛋白介导吞噬,吞噬细胞分泌的血小板反应蛋白可介导巨噬细胞上Vitronectin(玻璃粘连蛋白)受体对凋亡细胞的吞噬。 血小板反应蛋白是一种糖蛋白，含有RGD序列。氨基酸序列（精氨酰+甘氨酰+天冬氨酸，简称RGD）。与细胞间和细胞与基质的相互作用有关。,3、磷脂酰丝氨酸受体的作用,凋亡细胞的膜磷脂的不对称分布破坏，暴露内层的磷脂酰丝氨酸与巨噬细胞上的磷脂酰丝氨酸受体结合。,apoptosis,不足与过度并存：动脉粥样硬化 (内皮凋亡过度,
12、 平滑肌细胞增殖凋亡),三、细胞凋亡调控异常与疾病,凋亡失调,过度：心肌缺血、心力衰竭、神经元 退行性疾病、病毒感染等,不足：肿瘤、自身免疫病,（一）细胞凋亡不足,.肿瘤,Bcl-2基因表达增加,P53异常（突变，缺失）,.自身免疫病,胚胎期,各种组织器官,成熟,识别自身抗原的淋巴细胞,凋亡,凋亡不足,攻击自身组织,1. HIV感染导致CD4淋巴细胞凋亡的主要因素：,(1) 感染HIV的宿主细胞膜上表达一种gp120糖蛋白， 与CD4淋巴细胞表面的受体结合，触发凋亡。,(2) 感染HIV的CD4细胞逐步融合成合胞体或多核巨细胞， 易发生凋亡。,(3) Fas基因表达上调，使CD4细胞对Fas介
13、导的细胞凋亡敏感性增加，易发生凋亡。,(4) T细胞激活 ，与凋亡有共同的信号传递系统，缺乏足够的细胞生长因子时，引起凋亡。,（二）细胞凋亡过度,(6) 受感染的细胞产生tat蛋白，透过细胞膜，使CD4+细胞 内氧自由基生成增多，增强Fas抗原表达，细胞对凋亡 的易感性升高,(7) 受感染的CD4+淋巴细胞作为效应细胞，诱导未受感染的CD4+淋巴细胞凋亡,(8) HIV和诱导B细胞，CD8+淋巴细胞，巨噬细胞凋亡,(5) 细胞因子分泌，TNF，与TNF受体（死亡受体）结合，启动凋亡，或产生氧自由基。,HIV感染导致CD4淋巴细胞凋亡的主要因素：,（二）细胞凋亡过度,2.心脏疾病,（1）心肌缺血
14、再灌注损伤,机制：,氧化应激；,缺血缺氧使心肌细胞死亡受体上调，Fas/FasL配体信号系统激活；,缺氧增加P53基因的转录，启动凋亡。,（2）心力衰竭,机制：,氧化应激； 压力或容量负荷过度； 神经内分泌失调（交感神经，RAAS，TNF，IL-2，NO）； 缺血缺氧。,正常心肌凋亡指数：0.2%-0.4% 心衰时心肌凋亡指数： 35.5%,3.神经元退行性疾病,以特定神经元进行性丧失为病理特征的疾病。,AD，alzhemers disease， PD，Parkinsons disease，多发性硬化症等。,机制：,氧自由基增加，神经元内钙增多，激活与淀粉样蛋白合成有关的基因，使神经元内淀粉样
15、蛋白增加，从而导致神经元凋亡。 临床应用： 尼莫地平（钙拮抗剂） 降低细胞内Ca2+ VitE（抗氧化剂） 清除氧自由基,(三)细胞凋亡不足与过度,动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）,血浆中,LDL（氧化型）升高,血小板激活,Ang,高血压,内皮细胞凋亡,凋亡率：34,正常凋亡率：8,血管,血管平滑肌增生超过凋亡,四、调控细胞凋亡与疾病的防治,1、合理利用凋亡相关因素,凋亡不足的疾病,诱导凋亡,肿瘤促凋亡的研究,凋亡过度的疾病,抑制凋亡,钙拮抗剂 抗氧化剂 生长因子,2、干预凋亡信号转导,Fas/FasL,1，磷酸鞘氨醇（SPP）,3、调节凋亡相关基因,促凋亡,抗凋亡,P53,Bcl-2,促凋亡,抗凋亡,4、控制凋亡相关酶,Caspases、核酸内切酶,