细胞凋亡与疾病本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn概述概述l凋亡过程与调控凋亡过程与调控l发生机制发生机制l凋亡与疾病凋亡与疾病l凋亡在疾病防治中的意义凋亡在疾病防治中的意义本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn定义定义概概 述述Apoptosis(apoApoptosis(apo- -离开 ptosisptosis落下)PCDPCD（programmed cell deathprogrammed cell death）由体内外因素触发细胞内由体内外因素触发细胞内预存的预存的死亡程序死亡程序而导致的细胞而导致的细胞死亡死亡过程过程本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn细胞坏死细胞坏死概概 述述特征：线粒体膨胀，细胞骨架降解，溶酶体释放特征：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。胞吸水膨胀，最终破膜而死。本科细胞凋亡PPT课件n细胞凋亡与坏死的区别细胞凋亡与坏死的区别坏死 凋亡apoptosisapoptosis概概 述述1.性质2.诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.生化特点4.形态变化5.DNA电泳6.炎症反应7.凋亡小体8.基因调控被动过程，无新蛋白合成，不耗能 主动过程，有新蛋白合成，耗能细胞结构全面溶解、破坏、细胞肿胀 胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩弥散性降解，电泳呈均一DNA片状 DNA片段化（180-200bp），电泳呈“梯”状条带溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应有病理性，非特异性生理性或病理性，特异性无有无本科细胞凋亡PPT课件Apoptosis & Necrosis本科细胞凋亡PPT课件坏坏死死凋亡凋亡本科细胞凋亡PPT课件n细胞凋亡的生理意义细胞凋亡的生理意义 确保正常发育、生长 维持内环境稳定 发挥积极的防御功能 所以细胞凋亡是正常的生理过程，但是凋亡过多或过少都可引起疾病发生。因此，近年来对于细胞凋亡的研究，已成为医学界的关注热点。 apoptosisapoptosis概概 述述本科细胞凋亡PPT课件例如n蝌蚪尾的消失n脊椎动物的神经系统的发育n发育过程中手和足的成形过程本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn概述概述n凋亡过程与调控凋亡过程与调控n发生机制发生机制n凋亡与疾病凋亡与疾病本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡过程凋亡过程凋亡时细胞的主要变化凋亡时细胞的主要变化凋亡的调控凋亡的调控本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡过程可大致分成凋亡过程可大致分成4个阶段个阶段：凋亡信号转导凋亡信号转导凋亡基因激活凋亡基因激活凋亡的执行凋亡的执行凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除本科细胞凋亡PPT课件信号转导凋亡诱导因素受体cAMPCa2+神经酰胺（第二信使）胞内信号转导途径激活凋亡程序死亡信号启动预定程序凋亡相关基因激活酶合成核酸内切酶激活Caspases激活DNA切割细胞解体凋亡基因激活执行凋亡清除本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡过程凋亡过程受体受体cAMPCa2+神经酰胺神经酰胺凋亡相关凋亡相关基因激活基因激活信信号号转转导导细胞膜细胞核凋亡诱导因素凋亡诱导因素+Dnase激活激活Caspases激活激活死亡信号死亡信号本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡过程凋亡过程DNase激活激活Caspases激活激活凋亡细胞的凋亡细胞的清除清除凋亡执行凋亡执行本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn生化改变生化改变凋亡过程与调控凋亡过程与调控凋亡时细胞的主要变化凋亡时细胞的主要变化n形态学改变形态学改变本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis（一）凋亡时细胞的形态学改变（一）凋亡时细胞的形态学改变凋亡过程与调控细胞变圆微绒毛消失胞质浓缩空泡化凋亡小体 初期：核染色质高度浓缩凝集在核周边,边集细胞体积缩小中期：胞膜内陷出芽浓缩核裂解膜自行分割致死前期可逆期致死期 不可逆期晚期：邻近的上皮细胞、M、瘤细胞等吞噬凋亡小体本科细胞凋亡PPT课件 （二）细胞凋亡（二）细胞凋亡 的生化改变的生化改变apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控 DNA的片段化断裂 蛋白质的降解 本科细胞凋亡PPT课件（二）细胞凋亡（二）细胞凋亡 的生化改变的生化改变1.DNase作用：切割染色质DNAn特点：Ca2+/Mg2+增强活性，Zn2+抑制其活性nDNA内内切切酶酶活活性性被被激激活活升升高高，双双链链DNA在在核核小小体体之之间间切切断断形形成成180200bp为为基基数数的的有有序片段。序片段。典型凋亡细胞典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电琼脂糖凝胶电泳呈现梯状条带泳呈现梯状条带本科细胞凋亡PPT课件（二）细胞凋亡的生化改变（二）细胞凋亡的生化改变apoptosis凋亡过程与调控典型典型凋亡凋亡细胞细胞DNADNA琼脂琼脂糖凝糖凝胶电胶电泳呈泳呈现梯现梯状条状条带带本科细胞凋亡PPT课件细胞凋亡的生化改变细胞凋亡的生化改变特点：cysteine-containing aspartate-specific protease（含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解酶）apoptosisapoptosis凋亡过程与调控凋亡过程与调控2.Caspases作用：灭活凋亡抑制物(如Bcl-2)水解蛋白质结构，形成凋亡小体水解凋亡相关活性蛋白本科细胞凋亡PPT课件使抑制凋亡因子失活破坏细胞结构将调节区与催化区分离，使蛋白失活Caspase 如何杀死细胞？如何杀死细胞？本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis细胞凋亡的调控细胞凋亡的调控凋亡的调控凋亡的调控凋亡相关因素凋亡相关因素凋亡信号的转导凋亡信号的转导凋亡相关基因凋亡相关基因本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis细胞因子：细胞因子：IL-2，神经生长因子，神经生长因子某些激素：（某些激素：（ACTH,睾丸酮）睾丸酮）某些二价金属阳离子、药物某些二价金属阳离子、药物凋亡的调控凋亡的调控凋亡相关因素凋亡相关因素诱导性因素：诱导性因素：激素和生长因子失衡激素和生长因子失衡理化因素：高温、强酸、强碱、抗癌药物理化因素：高温、强酸、强碱、抗癌药物免疫性因素免疫性因素:细胞毒细胞毒T淋巴细胞淋巴细胞CTL微生物学因素：细菌、病毒微生物学因素：细菌、病毒抑制性因素抑制性因素：本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis凋亡信号的转导凋亡信号的转导凋亡的调控凋亡的调控u 特点：特点：多样性：不同种类细胞有不同的信号转导系统多样性：不同种类细胞有不同的信号转导系统偶联性：死亡信号转导系统与细胞增殖、分化过程偶联性：死亡信号转导系统与细胞增殖、分化过程 中的信号转导系统在一些环节上交叉、偶联中的信号转导系统在一些环节上交叉、偶联同一性：不同凋亡诱导因素可通过同一信号转导系同一性：不同凋亡诱导因素可通过同一信号转导系 统引起细胞凋亡统引起细胞凋亡多途性：同一凋亡诱导因素可经过多条信号途径触多途性：同一凋亡诱导因素可经过多条信号途径触 发细胞凋亡发细胞凋亡本科细胞凋亡PPT课件凋亡信号的转导凋亡信号的转导与凋亡有关的信号转导系统：与凋亡有关的信号转导系统：1.1.胞内胞内CaCa2+2+信号系统信号系统 CaCa2+2+在细胞凋亡中充当了传递凋亡信号的角色；在细胞凋亡中充当了传递凋亡信号的角色；胞内胞内CaCa2+2+浓度上升可激活浓度上升可激活CaCa2+2+依赖的谷氨酰胺酶，活化依赖的谷氨酰胺酶，活化核转录因子等触发细胞凋亡。核转录因子等触发细胞凋亡。2.cAMP/PKA2.cAMP/PKA信号系统信号系统3.Fas3.Fas蛋白蛋白/Fas/Fas配体信号系统配体信号系统本科细胞凋亡PPT课件FasFas配体或抗配体或抗FasFas抗体与抗体与FasFas蛋白结合蛋白结合神经鞘磷脂神经鞘磷脂酶活性酶活性神经酰胺途径神经酰胺途径诱导细胞凋亡诱导细胞凋亡激活激活ICEICE样样的的caspasecaspase降解降解H H1 1组蛋白组蛋白暴露暴露DNaseDNase的酶切位点的酶切位点通过通过CaCa2+2+信号系统信号系统传递死亡信号传递死亡信号3.Fas3.Fas蛋白蛋白/Fas/Fas配体信号系统配体信号系统本科细胞凋亡PPT课件4.4.神经酰胺信号系统神经酰胺信号系统 电离辐射、电离辐射、TNF-TNF-、FasFas抗原、糖皮质激素抗原、糖皮质激素5.5.二酰甘油二酰甘油/PKC/PKC信号系统信号系统6.6.酪氨酸蛋白激酶信号系统酪氨酸蛋白激酶信号系统 负调控作用负调控作用本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn凋亡的调控凋亡的调控n凋亡相关因素凋亡相关因素n凋亡信号的转导凋亡信号的转导n凋亡相关基因凋亡相关基因凋亡的调控凋亡的调控凋亡的调控凋亡的调控本科细胞凋亡PPT课件细胞凋亡的细胞凋亡的相关相关调控调控基因基因抑制凋亡基因：抑制凋亡基因：Bcl-2、EIB、IAP促进凋亡基因促进凋亡基因: Fas 、Bax、P53、ICE双向调控基因双向调控基因: c-myc、Bcl-x本科细胞凋亡PPT课件第一个被确认的抑制凋亡基因抑制凋亡机制：1.直接抗氧化2.抑制线粒体释放的促凋亡的蛋白质, 如Cyt c、AIF3.抑制促凋亡因子Bax、Bak的细胞毒作用4.抑制凋亡蛋白酶的激活5.维持钙稳态Bcl-2 B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(B cell lymphoma/leukemia-2,Bcl-2)本科细胞凋亡PPT课件P53P53基因基因wtP53wtP53修复受损的修复受损的DNADNA，如修复失败则诱导细胞凋亡，如修复失败则诱导细胞凋亡突变的突变的P53P53失活的失活的P53P53丧失监视丧失监视DNADNA损伤的功能损伤的功能射线，毒素射线，毒素P53蛋白蛋白+细胞凋亡细胞凋亡分分子子警警察察促进凋亡基因促进凋亡基因本科细胞凋亡PPT课件nP53P53与细胞凋亡与细胞凋亡nP53P53是肿瘤抑制基因是肿瘤抑制基因nP53P53基因是人类肿瘤有关基因中突变频率基因是人类肿瘤有关基因中突变频率最高的基因最高的基因nP53P53蛋白能特异地抑制蛋白能特异地抑制Bc1-2Bc1-2的表达，相的表达，相反对反对BaxBax的表达则有明显的促进作用的表达则有明显的促进作用。n在细胞中，在细胞中，P53P53蛋白的积累和活动引起了蛋白的积累和活动引起了细胞凋亡。细胞凋亡。本科细胞凋亡PPT课件P53 野生型诱导凋亡P53蛋白在细胞周期的G1期发挥检查点得功能DNA损伤P53CIP(-)G1S DNA修复P53CDIapoptosisFasFasLBaxBcl-2本科细胞凋亡PPT课件双向调控基因双向调控基因C-myc，Bcl-xBcl-x翻译Bcl-XL 抑制凋亡Bcl-XS 促进凋亡C-myc生长因子(+) 诱导增殖生长因子(-) 诱导凋亡 C-mycC-myc是一种癌基因，是调控细胞周期的主要基因。编是一种癌基因，是调控细胞周期的主要基因。编码的蛋白是码的蛋白是DNADNA结合蛋白，调控基因转录，在结合蛋白，调控基因转录，在GFGF充充足时主要激活介导细胞增殖的基因；反之激活凋亡足时主要激活介导细胞增殖的基因；反之激活凋亡基因。基因。 C-myc本科细胞凋亡PPT课件（一）（一）氧化损伤学说氧化损伤学说 氧自由基的作用结果氧自由基的作用结果细胞凋亡的发生机制细胞凋亡的发生机制本科细胞凋亡PPT课件 钙稳态失衡钙稳态失衡 Ca2作为许多细胞生命活动作为许多细胞生命活动的第二信使，在细胞凋亡中的作的第二信使，在细胞凋亡中的作用也倍受关注，凋亡发生时胞浆用也倍受关注，凋亡发生时胞浆中中Ca2 ，并激活凋亡过程中的，并激活凋亡过程中的关键酶类，其诱导细胞凋亡关键酶类，其诱导细胞凋亡本科细胞凋亡PPT课件 线粒体损伤线粒体损伤 目前证据显示，线粒体的目前证据显示，线粒体的功能改变功能改变在细胞凋亡在细胞凋亡 的发生中起重要作用的发生中起重要作用表现为表现为 线粒体内膜通透性线粒体内膜通透性 线粒体内膜的跨膜电位线粒体内膜的跨膜电位m 能量合成水平能量合成水平线粒体功能和结构破坏引起细胞凋亡的可能机制：线粒体功能和结构破坏引起细胞凋亡的可能机制：凋亡诱导因素作用于细胞后凋亡诱导因素作用于细胞后 线粒体内膜跨膜电位（线粒体内膜跨膜电位（m）下降，）下降， 线粒体内外膜之线粒体内外膜之间的通透性转换孔间的通透性转换孔PTP开放；开放；使细胞凋亡启动因子（使细胞凋亡启动因子（Cyt.C）,凋亡蛋白酶激活因子凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）和凋亡诱导因子（）和凋亡诱导因子（AIF）释放）释放本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis发生机制发生机制凋亡诱导因素凋亡诱导因素线粒体线粒体跨膜电跨膜电位位线粒体线粒体PTP开放开放Cyt.C,Apaf,等释放等释放AIF潜在潜在Dnase活化活化Dnase激活激活Caspases细胞凋亡细胞凋亡线线粒粒体体损损伤伤本科细胞凋亡PPT课件以上介绍了细胞凋亡的发生机制以上介绍了细胞凋亡的发生机制 氧化氧化损伤、钙稳态失衡、线粒体损伤。三者既可损伤、钙稳态失衡、线粒体损伤。三者既可单独启动，又可联合作用，三种机制互相联单独启动，又可联合作用，三种机制互相联系，互为因果，是很多凋亡诱导因素的共同系，互为因果，是很多凋亡诱导因素的共同通路，也就是所谓细胞凋亡的通路，也就是所谓细胞凋亡的恶性网络假说恶性网络假说（deleterious network hypothesis)本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosisn概述概述n凋亡过程与调控凋亡过程与调控n发生机制发生机制n凋亡与疾病凋亡与疾病本科细胞凋亡PPT课件正常机体细胞生长与死亡的平衡正常机体细胞生长与死亡的平衡生长生长坏死、凋亡坏死、凋亡正常机体正常机体细胞凋亡与疾病细胞凋亡与疾病本科细胞凋亡PPT课件已知的凋亡相关性疾病已知的凋亡相关性疾病本科细胞凋亡PPT课件apoptosisapoptosis 细胞凋亡与疾病的关系细胞凋亡与疾病的关系 该该“死死”的细胞不死，的细胞不死，不该不该“死死”的细胞却死了，也就是说的细胞却死了，也就是说无论凋亡过度无论凋亡过度或凋亡不足或凋亡不足都可以导致疾病的发生。都可以导致疾病的发生。n细胞凋亡不足细胞凋亡不足n细胞凋亡过度细胞凋亡过度n不足与过度并存不足与过度并存凋亡与疾病凋亡与疾病本科细胞凋亡PPT课件 细胞凋亡不足细胞凋亡不足肿瘤肿瘤 凋亡抑制基因凋亡抑制基因Bcl-2基因过高表达基因过高表达 促凋亡基因如促凋亡基因如p53基因突变或缺失，肿瘤发生率基因突变或缺失，肿瘤发生率自身免疫病自身免疫病 针对自身抗原的免疫细胞未被及时清除，机体产生针对自身抗原的免疫细胞未被及时清除，机体产生了针对自身抗原的自身抗体或致敏淋巴细胞的攻击，导致器官组了针对自身抗原的自身抗体或致敏淋巴细胞的攻击，导致器官组织损伤。织损伤。机体发育过程中，凋亡清除针对自身组织抗原的免疫细胞，而保机体发育过程中，凋亡清除针对自身组织抗原的免疫细胞，而保留能够识别自身组织抗原的免疫细胞，并增殖成熟。如针对自身留能够识别自身组织抗原的免疫细胞，并增殖成熟。如针对自身组织抗原的免疫细胞存活、增殖，就可产生自身免疫病。组织抗原的免疫细胞存活、增殖，就可产生自身免疫病。 本科细胞凋亡PPT课件 细胞凋亡过度细胞凋亡过度 心血管疾病心血管疾病 心力衰竭心力衰竭 心肌缺血与再灌注损伤心肌缺血与再灌注损伤 坏死与凋亡共存坏死与凋亡共存 发生机制发生机制：氧化应激；细胞内钙超载；：氧化应激；细胞内钙超载； Fas受体上调；受体上调；p53基因转录增强基因转录增强 凋亡特点凋亡特点：早期凋亡为主，晚期坏死为主早期凋亡为主，晚期坏死为主 梗死灶中央以坏死为主，周边凋亡为主梗死灶中央以坏死为主，周边凋亡为主 慢性、轻度缺血以凋亡为主，急性、重度缺慢性、轻度缺血以凋亡为主，急性、重度缺血则常常发生坏死血则常常发生坏死 缺血与再灌注损伤缺血与再灌注损伤引起的细胞凋亡有时比单引起的细胞凋亡有时比单纯缺血更严重纯缺血更严重 本科细胞凋亡PPT课件2.病毒感染病毒感染 病毒感染宿主细胞后有两种结局：病毒感染宿主细胞后有两种结局： 一是诱导细胞一是诱导细胞 凋亡从而限制病毒生长（肝炎病毒）；凋亡从而限制病毒生长（肝炎病毒）； 二是由病毒基因表达的蛋白抑制宿主细胞凋亡，造成持二是由病毒基因表达的蛋白抑制宿主细胞凋亡，造成持续性感染或增加某些病毒的致癌可能性。续性感染或增加某些病毒的致癌可能性。 AIDS:由由HIV感染引起，其关键是感染引起，其关键是CD4+淋巴细胞被凋淋巴细胞被凋亡，导致亡，导致CD4+淋巴细胞显著减少，相关免疫功能缺陷。淋巴细胞显著减少，相关免疫功能缺陷。本科细胞凋亡PPT课件 细胞凋亡不足与过度并存细胞凋亡不足与过度并存 由于细胞类型的差异，各种细胞在致病因子作由于细胞类型的差异，各种细胞在致病因子作用下，有些可表现为凋亡不足，而另一些细胞用下，有些可表现为凋亡不足，而另一些细胞可表现为凋亡过度，因此同一疾病或病理过程可表现为凋亡过度，因此同一疾病或病理过程中两种情况也可同时存在。中两种情况也可同时存在。例如：例如：动脉粥样硬化（动脉粥样硬化（atherosclerosis, AS）本科细胞凋亡PPT课件细胞凋亡不足与过度并存细胞凋亡不足与过度并存氧化型氧化型LDLLDL血小板激活血小板激活AngAng高血压高血压 内皮细胞凋亡过度内皮细胞凋亡过度 平滑肌凋亡不足平滑肌凋亡不足 动脉粥样硬化动脉粥样硬化本科细胞凋亡PPT课件细胞凋亡在疾病防治中的意义细胞凋亡在疾病防治中的意义 细胞凋亡是一个细胞凋亡是一个程序化过程程序化过程，可以通过不同的，可以通过不同的手段在不同的阶段进行干预而治疗疾病手段在不同的阶段进行干预而治疗疾病 合理利用凋亡相关因素合理利用凋亡相关因素1.诱导靶细胞凋亡诱导靶细胞凋亡 放疗、化疗放疗、化疗 高热、高温高热、高温2.减少细胞凋亡减少细胞凋亡 NGF、促生长因子、促生长因子 抗氧化剂抗氧化剂抑制Bcl-2抗凋亡作用促进促凋亡基因作用，如：ICE引发氧化应激，增强P53促凋亡作用本科细胞凋亡PPT课件 干预凋亡信号转导干预凋亡信号转导 调节凋亡相关基因调节凋亡相关基因 控制凋亡相关酶学机制控制凋亡相关酶学机制 防止线粒体跨膜电位的下降防止线粒体跨膜电位的下降本科细胞凋亡PPT课件