细胞增殖和凋亡异常与疾病
细胞凋亡与疾病关系
细胞凋亡与疾病关系细胞凋亡是一种程序性细胞死亡过程,这是一种正常的生物学现象,也是维持生命平衡和健康的重要方式。
细胞凋亡广泛存在于生物体内,但当细胞凋亡发生异常或失控时,往往会导致各种疾病的出现。
本文将探讨细胞凋亡与各类疾病的关系,以及其在相关疾病治疗中的潜在应用。
1. 细胞凋亡与癌症癌症是一个细胞异常增殖和凋亡失控的疾病。
在正常情况下,细胞在发生DNA损伤或突变时会通过细胞凋亡自我消除,从而防止癌细胞的形成。
然而,在一些情况下,凋亡途径受到损伤或失调,导致细胞逃避程序化的死亡,从而形成肿瘤。
研究表明,激活细胞凋亡途径可以促进癌细胞的消除。
因此,目前针对凋亡途径的治疗策略正在发展。
例如,使用凋亡诱导剂或下游凋亡相关蛋白的靶向药物,可以恢复细胞凋亡的平衡,有效抑制癌细胞的生长和扩散。
2. 细胞凋亡与神经退行性疾病神经退行性疾病是一类以神经元或神经细胞死亡为主要特征的疾病,如阿尔茨海默病、帕金森病等。
在这些疾病中,细胞凋亡发挥着重要的角色。
阿尔茨海默病是一种与老年记忆减退相关的疾病,研究发现在患者脑中存在大量的神经纤维缠结和β-淀粉样蛋白堆积,这些异常的蛋白质聚集会导致神经元的死亡。
细胞凋亡在阿尔茨海默病中起到了促进神经元死亡的作用,因此抑制细胞凋亡途径可能成为治疗该疾病的新途径。
对于帕金森病来说,中脑黑质神经细胞的凋亡是该疾病发展的核心。
研究发现,凋亡信号通路异常激活和线粒体功能紊乱是引起该疾病的重要原因。
因此,通过针对这些凋亡相关的信号通路或线粒体恢复正常功能,可能有助于治疗帕金森病。
3. 细胞凋亡与心血管疾病心血管疾病是目前全球范围内主要的死亡原因之一,其中缺血性心脏病和心肌梗死是最为常见的疾病类型。
研究表明,细胞凋亡在心血管疾病的发展中起到重要作用。
在心肌梗死中,心肌细胞缺氧导致凋亡信号通道的激活,从而引发心肌细胞的死亡。
凋亡信号通路、线粒体损伤以及氧化应激等因素均参与了心肌细胞凋亡的过程。
细胞增殖与凋亡
细胞增殖与凋亡生命细胞的生命活动离不开增殖和凋亡这两个过程。
细胞增殖是细胞数量和体积的不断增加,而细胞凋亡则是细胞数量和体积的减少。
细胞增殖和凋亡在人体内起着至关重要的作用,它们维持了生命的平衡和稳定,保护了人体的健康和生命。
1.细胞增殖和凋亡的定义细胞增殖是指细胞分裂、繁殖、增生的过程。
在细胞分裂时,细胞会复制自身的遗传物质,然后将其平均分配给两个新的细胞。
细胞增殖是细胞生命周期的普遍现象,是维持组织和器官结构的必要条件。
细胞凋亡是指细胞主动死亡的过程。
细胞凋亡是一种正常的生命现象,它是细胞数量的控制机制之一。
细胞凋亡的原因有很多,例如损伤、感染、衰老等。
在细胞凋亡过程中,细胞会自毁并释放出其内部的物质。
2.细胞增殖和凋亡的作用细胞增殖和凋亡对维持人体健康和生命发挥着重要作用。
细胞增殖能够维持组织器官的正常结构和功能,保障各种生理功能的稳定进行。
同时,细胞增殖还能够促进伤口愈合和组织修复。
细胞凋亡能够清除衰老、受损或异常细胞,维持生命内部环境的稳定。
当细胞出现异常,如遭受DNA损伤或癌变,在没有有效的修复机制的情况下,细胞就会主动启动凋亡机制,以避免异常细胞在增殖过程中引起不良后果。
3.细胞增殖和凋亡的调控细胞增殖和凋亡过程都是受到严格的调控机制的。
这些调控机制包括外源性和内源性两个层次。
外源性调控机制主要为细胞收到的信号。
这些信号来自外界环境和自身器官组织。
外界环境的信号主要包括生长因子、细胞凋亡因子等,它们通过细胞膜表面的受体与细胞内的信号传导系统互作。
内源性调控机制主要为一些调节因子、调节酶以及各种蛋白质。
这些调节因子能够刺激或抑制细胞的增殖和凋亡。
而一些调节酶则能够在成分浓度上对细胞增殖和凋亡的过程进行直接调节。
4.细胞增殖和凋亡失控的后果当细胞增殖和凋亡的调控机制失去平衡时,就会导致各种身体疾病的发生。
比如说,细胞增殖过盛可能会导致肿瘤的形成,而细胞凋亡不足则可能会导致自身免疫性疾病的发生。
第八章 细胞增殖和凋亡异常与疾病
第八章细胞增殖和细胞凋亡异常与疾病一、A型题1.细胞凋亡的概念是A.由体内外因素引起的细胞渐进、缓慢的病变导致的细胞死亡过程B.由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程C.由体内外因素诱导的一种生理性、主动的细胞死亡方式D.由体内外因素引起的细胞急性、严重的改变导致的细胞死亡过程E.由体内外因素诱导的一种病理性、被动的细胞死亡方式[答案] B[题解] 细胞凋亡是指由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程。
2.有关细胞凋亡的生理和病理意义下列哪一项是错误的?A.确保机体正常发育D.保证机体正常生长B.维持内环境稳定E.发挥积极的防御功能C.促进生物进化[答案] C[题解] 细胞凋亡的生理和病理意义包括:①确保机体正常发育、生长;②维持内环境稳定;③发挥积极的防御功能;并不包括促进生物进化。
3.有关细胞凋亡的特征下列哪一项是错误的?A.由较弱刺激触发,可见于生理或病理情况B.DNA片段化,电泳时呈“梯”状条带C.溶酶体相对完整,局部无炎症反应D.主动过程,耗能,无需新蛋白合成E.胞膜皱缩内陷,分割胞浆成凋亡小体[答案] D[题解] 细胞凋亡不仅是一个主动过程,需要耗能,而且还需要有新蛋白质合成。
5.促进细胞凋亡的基因是A.Bcl-2 D.c-mycB.Fas E.Bcl-XLC.突变型p53[答案] B[题解] Bcl-2、突变型p53和Bcl-XL都是抑制凋亡基因,而c-myc是双向调节基因,只有Fas基因是促进细胞凋亡的基因。
6.抑制细胞凋亡的基因是(0.377,0.392,03临床)A.Fas D.Bcl-2B.野生型p53 E.Bcl-XsC.c-myc[答案] D[题解] Fas、野生型p53和Bcl-Xs是抑制凋亡基因,而c-myc是双向调节基因,只有Bcl-2是抑制凋亡基因。
10.细胞凋亡时发生的变化下列哪一项出现最早?A.线粒体膜通透性增加D.核酸内切酶激活B.线粒体跨膜电位下降E.核转录因子激活C.凋亡蛋白酶激活[答案] B[题解] 线粒体跨膜电位下降使线粒体膜通透性增加,随后才引起凋亡蛋白酶激活、核酸内切酶激活以及核转录因子激活。
细胞增殖与凋亡在肿瘤发生中的作用机制
细胞增殖与凋亡在肿瘤发生中的作用机制肿瘤是一种严重的疾病,其发生机制复杂,受到多种因素的影响。
其中,细胞增殖与凋亡是肿瘤发生过程中最为关键的机制之一。
本文将深入探讨细胞增殖与凋亡在肿瘤发生中的作用机制。
一、细胞增殖的基本原理细胞增殖是细胞分裂和生长的过程,是细胞生命活动中最基本的过程之一。
在正常情况下,细胞增殖受到严格的控制,以保证细胞的数量和质量都符合机体需要。
当机体需要大量细胞时,细胞增殖会增加,反之则会减少。
细胞增殖主要由两个过程组成:DNA复制和细胞分裂。
在DNA复制过程中,细胞会将其自身的DNA复制一份,从而增加DNA的数量。
而在细胞分裂过程中,细胞会将复制过后的DNA 平分到两个细胞之间,形成两个新的细胞。
在细胞增殖过程中,有许多因素可以影响细胞的增殖速度,如细胞因子、生长因子等。
这些因素可以通过与细胞膜上的受体结合,从而促进或抑制细胞增殖。
二、细胞增殖与肿瘤发生在肿瘤发生中,细胞增殖是一个至关重要的过程。
肿瘤细胞的特点之一是快速的增殖速度。
这种快速增殖是由多种因素引起的。
首先,癌细胞的生长因子和细胞因子水平往往异常高。
这些物质可以刺激癌细胞的增殖,从而导致肿瘤的快速发展。
其次,癌细胞的染色体异常往往会导致基因的突变或失控,从而导致细胞增殖不受正常的调控。
此外,癌细胞的生存环境和正常细胞也有所不同。
癌细胞常常处于低氧、高酸、高温、高压等极端的环境下,这些状况会通过多种方式促进肿瘤细胞的增殖。
三、细胞凋亡的基本原理细胞凋亡是一种自我调控的程序化细胞死亡过程,通常用于清除机体中不需要的或有害的细胞。
细胞凋亡的过程是高度规范的。
首先,细胞会通过外部和内部信号检测到自身存在问题。
然后,它会通过一系列反应,包括增强自我消化和压制自我生长等,最终导致自身死亡。
在细胞凋亡过程中,有两条主要的信号通路:内源性途径和外源性途径。
内源性途径是由于细胞内部的某些问题而引起的,如DNA损伤等。
外源性途径通常是由于外部信号引起的,如细胞因子的缺失、外部化学物质的刺激等。
细胞增殖分化异常与疾病
当出现某种应激或损伤时,Kip和/或Ink4发挥 作用, 使带有某种类型损伤的细胞阻滞在G1期,
Ink是一组CDK4的抑制蛋白,分子量15~20KD ,
含有一个重复的结构域ankyrin,可特异性地与
CDK4/6结合,防止其与cyclin再结合或降低
cyclin/CDK复合物的稳定性,以抑制其激酶活性,间接
抑制mRNA的合成而抑制细胞(ZHOU)期,
Ink4的成员包括P16Ink4a、P15Ink4b、P18Ink4c、
P19Ink4d,P16 Ink4a,在S期达高峰,对G1/S限制点起负 调控作用,
-
G1
H
CDK7
G1,S,G2,M
-
--
-
CDK1,4,6 -
cyclin 在细胞(ZHOU)期中以恒定的速度 产生,
有丝分裂时因降解大于合成而消失,在间 期时合成大于降解而积累,
⑵(ZHOU)期素依赖性激酶 cyclin dependent kinase,CDK
CDK 对细胞周期的调节方式
有序地磷酸化和去磷酸化来调节细胞
③CDK的活性还受其上游的CDK活化激酶 CDK-activating kinase,CAK 的影响,CAK是通过使CDK分子中的活化部位的 氨基酸残基磷酸化来参与调控CDK的活性,
CDK的灭活 CDK的灭活,泛酸 ubiquitin 介导的蛋白水解 酶系外;CDI可特异性抑制CDK的活性,
CDK的组成及家族成员 CDK是一组丝氨酸/苏氨酸 serine/threonine 蛋白激酶,已发现有9种成员 CDK1~ 9 ,
细胞凋亡与细胞增殖的调节机制
细胞凋亡与细胞增殖的调节机制细胞凋亡与细胞增殖是细胞活动中最重要的两个方面。
它们的调节机制对维持细胞数量和组织结构的稳定性、生长发育和治疗疾病等方面都至关重要。
本文将对这两个机制的调节进行阐述和探讨。
细胞凋亡是指细胞自我消亡的过程,也称为程序性细胞死亡。
细胞凋亡的主要机制是通过激活内源性凋亡途径,引发胞内因子激活酶(Caspase)的级联反应,最终导致细胞凋亡。
与此相反,细胞增殖是指细胞自我复制的过程,它通过一系列的信号通路,促进细胞分裂和增殖。
这两个过程在维持细胞数量和组织结构上起着至关重要的作用。
细胞凋亡的调节机制主要包括两个方面:内源性凋亡途径和外源性凋亡途径。
内源性凋亡途径是指通过调节细胞内信号通路和基因表达来控制细胞凋亡的过程。
在此过程中,受损的DNA或出现异常的蛋白质会激活内源性凋亡途径,进而启动Caspase酶子的活化,最终导致细胞凋亡。
外源性凋亡途径是指通过外界刺激(如化学物质、辐射等)来调节细胞凋亡的过程。
外源性刺激作用于细胞表面的受体,引发胞内信号转导,最终激活Caspase酶子,导致细胞凋亡。
细胞增殖的调节机制则包括两个方面:刺激增殖途径和抑制增殖途径。
刺激增殖途径是指通过一系列信号通路,如细胞因子、激素、光环酶等,来促进细胞增殖。
在此过程中,这些因子和受体激活细胞内信号传导通路,最终激活细胞进入增殖周期。
抑制增殖途径是指通过一系列负性调节因子,如肿瘤抑制因子、细胞周期阻滞蛋白、DNA损伤修复蛋白等,来抑制细胞增殖。
这些负性调节因子可以使细胞停滞在特定增殖周期或转化为凋亡状态,从而保持组织的稳定性和正常生理功能。
除了上述两个方面的调节机制外,细胞凋亡和增殖还受到一系列生物化学因素的影响,如细胞外基质环境、代谢物、氧化应激等。
细胞外基质环境可以通过调控胞内和外分子结合,影响细胞凋亡和增殖的过程。
代谢物的浓度变化可以通过调节一系列代谢途径,影响细胞增殖和凋亡。
氧化应激可以在一定浓度范围内调节细胞生理活动,但高浓度时会损伤细胞生理活动,导致凋亡或抑制增殖。
细胞凋亡和疾病的关系
细胞凋亡和疾病的关系细胞被认为是生命起源的单元,无论是健康的细胞还是疾病的细胞,都需要完成一个生命周期。
细胞的生命终结往往有两种方式,一种是凋亡,另一种是坏死。
凋亡是一种规则的程序性死亡,而坏死则是无法被控制的一种非正常的细胞死亡。
在正常情况下,细胞凋亡适度和规律的程序性死亡是维护健康和平衡的重要过程。
细胞凋亡不仅能够消除不需要的或者有害的细胞,同时还能够对细胞进行修复、调节和维护机体的生理稳态。
然而,当细胞凋亡失调或者死亡方式改变时,就会引起很多疾病。
因此,探究细胞凋亡和疾病的关系是非常重要的。
一、细胞凋亡在疾病中的作用细胞凋亡通常在很多疾病的过程中扮演着重要的角色。
例如,在肿瘤的发生和发展进程中,失控的细胞生长和分裂是导致肿瘤的重要原因之一。
然而,由于抗凋亡机制的失灵,一些损伤、有害和异常细胞不容易通过凋亡模式被淘汰。
这些细胞之后便会不受控制地增殖和发育,最终导致肿瘤的形成。
除此之外,在神经退行性疾病、心血管疾病、炎性病变以及传染病方面,细胞凋亡也是一种重要的病理生理机制。
二、细胞凋亡在癌症中的作用细胞凋亡失常是肿瘤形成和发展的一个重要因素。
正常情况下,细胞周期的调控、DNA损伤的修复以及不适合生存的细胞通过凋亡被淘汰。
但当遇到凋亡抑制性的因素时,失控的细胞增殖和分裂不受阻止,从而导致了细胞癌变。
许多人类癌症相关的基因也会对细胞凋亡的抑制或促进起作用。
癌症的治疗手段往往通过刺激癌细胞加速凋亡或者抑制基因表达来控制癌细胞生长。
三、细胞凋亡在神经退行性疾病中的作用神经退行性疾病是一类病理生理过程复杂的疾病,其中多种情况下细胞凋亡失调,导致神经元的死亡和异常。
这些疾病包括阿尔茨海默病、帕金森氏病和渐冻人综合症等。
阿尔茨海默病病因较为复杂,其中包括细胞凋亡、炎性反应、低氧状态和脆性神经元死亡等。
患者的海马和额叶区域通常受到损害,特别是海马的神经元凋亡可引起记忆丧失。
同样,在帕金森氏病中,黑质多巴胺神经元的死亡通常伴随着炎症反应、应激和细胞凋亡。
细胞增殖、凋亡异常与疾病
细胞增殖分化异常与相关疾病
增殖异常 再生障碍性贫血 白癜风 前列腺肥大 动脉粥样硬化 家族性红细胞增多症 分化异常 肥胖症 遗传性血红蛋白病 肌营养不良 增殖分化异常 恶性肿瘤 银屑病 畸胎瘤 先天畸形 X-连锁-球蛋白缺乏症 高IgM血症
恶性肿瘤
细胞增殖异常机制
细胞增殖异常
1.细胞周期驱动机制失控
Abnormal Differentiation and Diseases
Abnormal Apoptosis and Diseases
细胞增殖异常
《细胞增殖异常与疾病》 Abnormal Cell Proliferation and Diseases
一、细胞周期及其调控
►细胞周期概念( Concept and phases of Cell cycle)
►细胞死亡的模式
■
■
坏死
凋亡
Necrosis = 细胞意外性死亡
Apoptosis = 细胞自发性死亡
【Concept of apoptosis】 由于体内外生理或病理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。
【凋亡的生理学意义】
■参与发育、生长。 ■维持内环境稳定。
细胞增殖、凋亡异常与疾病
Abnormal Cell Proliferation,Differentiation Apoptosis and Related of Disease
瘤细胞为什么会发生?
裸鼠的结肠癌病理模型复制
胃癌手术后肿瘤细胞转移患者 (患者处于恶液质状态)
细胞增殖异常
Abnormal Proliferation and Diseases
细胞增殖异常
►细胞周期异常与疾病(Abnormal cell cycle & diseases)
细胞增殖和凋亡
细胞坏死(Necrosis), 程序性细胞死亡(Programmed cell death)
publications
12000 10000
8000 6000 4000 2000
0 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
美国科学杂志《月球》列为20世纪十大科学错误之一 “反应停”事件
Thalidomide/沙立度胺/反应停
威廉·诺尔斯
野依良治
巴里·夏普莱斯
2001年诺贝尔化学奖奖金的一半授予美国科学 家威廉·诺尔斯与日本科学家野依良治,以表彰他们 在“手性催化氢化反应”领域所作出的贡献;奖金 另一半授予美国科学家巴里·夏普莱斯,以表彰他在 “手性催化氧化反应”领域所取得的成就。
细胞凋亡与细胞坏死的比较(一)
1.性 质
坏死
病理性,非特异性
凋亡
生理性/病理性,特异性
2.诱 因 强烈刺激,随机发生 较弱刺激,非随机发生
3.基因调控 4.生化特点
无
被动过程 无新蛋白合成
不耗能
有
主动过程 有新蛋白合成
耗能
细胞凋亡与细胞坏死的比较(二)
坏死
5.形态改变
细胞肿胀 结构溶解,破坏
6.凋亡小体
第八章
细胞增殖和凋亡异常与疾病
Cell proliferation, Apoptosis, And The Related Diseases
第一节
细胞凋亡与疾病
APOPTOSIS AND DISEASE
一、细胞凋亡的概述
apoptosis
细胞凋亡(Apoptosis) 早在1972年Kerr等已发现从细胞形态、
病理生理学第八章 细胞增殖和凋亡异常与疾病试题和答案
的细胞凋亡特点?
C.细胞凋亡时胞膜及细胞器相对完整;细
A.缺血早期以细胞凋亡为主,晚期以细胞
胞坏死时细胞结构全面溶解
坏死为主
D.细胞凋亡过程中有新蛋白的合成;细胞
B.在梗死灶的中央以坏死为主,梗死灶的
坏死过程中无新蛋白的合成
周边以凋亡为主
E.细胞凋亡时局部无炎症反应;细胞坏死
C.轻度缺血以细胞凋亡为主,重度缺血以
A.可逆性
B.阶段性
E.其活化需活化部位去磷酸化
C.检查点
D.单向性
7.不属于细胞周期素依赖性激酶抑制因子
E.受细胞微环境影响 3.细胞增殖周期的顺序依次是:
A.G1→M→G2→S B.G1→S→G2→M C.M→G1→G2→S D.S→G1→M→G2 E.M→S→G1→G2 4.有关 cyclin 的描述错误的是:
时局部有炎症反应
细胞坏死为主
D.急性缺血以细胞凋亡为主,慢性缺血以
细胞坏死为主
E.在一定时间范围内,缺血-再灌注损伤发
生的细胞凋亡比同时间的单纯缺血严重
48.心肌缺血造成的细胞死亡形式,下列哪项
说法是正确的?
A.是坏死,有办法加以干预
B.是凋亡,有办法加以干预
C.是坏死,无办法加以干预
D.是凋亡,无办法加以干预
A.Fas 基因上调 B.感染细胞表达 gp120
A.NGF
B.EGF
C.TNF 分泌↑
C.Bcl-2
D.Bcl-XL
D.感染细胞表达 tat 蛋白
E.Bax
E.IL-2 分泌↑
39.凋亡双向调控基因是:
46.关于艾滋病发病过程中的细胞凋亡,下列
A.c-myc
B.Bcl-2
细胞凋亡与细胞增殖的相互联系
细胞凋亡与细胞增殖的相互联系细胞凋亡和细胞增殖是体内细胞数量得以平衡的两个重要机制。
由于在许多疾病中,细胞生长与死亡的失衡导致了一系列危害,因此对于这两个机制的研究尤为重要。
本文将从细胞凋亡和增殖的定义入手,阐述两个机制的相互联系,并考虑当其中一个机制出现异常时,对人体的危害及其可能的治疗方法。
I. 什么是细胞凋亡细胞凋亡是一种由基因编程所触发的有序细胞死亡过程,也被称为“程序性细胞死亡”。
细胞凋亡过程中,细胞膜会变得起泡,核糖体会解散,供体细胞的核酸会被降解为短链的DNA片段,最终被吞噬细胞吞噬。
细胞凋亡对于保持组织结构的完整性,预防肿瘤的发生以及控制有害病原体的入侵来说是必要的。
II. 什么是细胞增殖细胞增殖是细胞的数量增加的过程。
这种过程在正常情况下是各种成体细胞循环进入生长分裂过程并产生新细胞的结果。
当人体有损伤时,细胞增殖同样是产生新细胞来填补损坏细胞数目的必要过程。
III. 两个机制的相互联系细胞凋亡和细胞增殖两个机制在生理过程中的相互联系至关重要。
在多种生理情况中,细胞凋亡控制了细胞增殖的速度。
最典型的例子是胚胎发展过程中。
在胚胎的形成过程中,细胞凋亡的发生是一个必要的过程。
为了形成正常的组织结构和器官,备受限制的细胞凋亡最终形成组织器官发育中细胞的定位。
此外,在细胞增殖和凋亡的过程中,一些生长因子或细胞因子可以介导统计学的信号转导路线来控制细胞凋亡和细胞生长。
在这一过程中特别值得注意的是PDGF(血小板衍生生长因子)、TGF-β(转化生长因子β)、EGF(表皮生长因子)等生长因子,它们在细胞凋亡和细胞分裂中起到重要的调节作用。
IV. 当一个过程受到损害的后果当一个过程受到损害,组织细胞可能会增殖过度或凋亡过多。
许多疾病有因此产生,例如,诸如痴呆症、神经发育不良或肿瘤等,并且可以再次把它们分解为细胞凋亡或细胞增殖的疾病类型。
如果细胞凋亡出现异常,会导致细胞死亡和机体的组织损失。
例如,神经变性症、免疫性疾病、II型糖尿病、恶性肿瘤等都是这种情况。
细胞凋亡与细胞增殖
细胞凋亡与细胞增殖细胞是构成生物体的基本单位,其凋亡和增殖是生物体维持正常功能和发展的重要过程。
细胞凋亡指的是一种受控细胞死亡的过程,而细胞增殖则是指细胞数量的增加。
这两个过程在维持生态平衡、抵抗疾病以及正常发育等方面起着至关重要的作用。
一、细胞凋亡细胞凋亡是一种紧密调控的代谢过程,通过特定的信号通路控制细胞的死亡。
正常细胞在发育成熟、代谢紊乱、DNA损伤或免疫应答等情况下,会选择进入凋亡途径。
细胞凋亡的特点包括细胞体积缩小、核内染色质凝聚、核膜破裂、DNA断裂等。
细胞凋亡对生物体具有多种重要意义。
首先,它可以协助形成生物体的结构和组织。
在胚胎发育过程中,通过细胞凋亡可以消除多余的细胞,导致正确形成器官和组织。
其次,细胞凋亡对于维持生态平衡起着重要作用。
它通过清除衰老和受损细胞,对维护正常组织的健康和稳定起着关键作用。
最后,细胞凋亡也是机体抵抗疾病的一种重要策略。
当发生DNA损伤或细胞发生突变时,细胞凋亡可以阻止异常细胞的过度增殖,从而减少发生肿瘤等疾病的可能性。
二、细胞增殖细胞增殖是细胞数量的增加,是细胞生长和复制的结果。
细胞增殖是一个精确而复杂的过程,其中包括细胞周期、DNA复制、有丝分裂和无丝分裂等步骤。
细胞增殖在生物体中起着至关重要的作用。
它是维持生物体发育和生长的基础,同时也是身体修复和再生的关键过程。
细胞增殖还是身体免疫应答的基础,当机体受到病原体感染时,免疫细胞会通过增殖增加其数量以强化抗病能力。
尽管细胞增殖对生物体具有重要作用,但过度的细胞增殖也可能导致疾病的发生。
例如,细胞增殖异常会导致肿瘤的形成。
因此,细胞增殖过程的精确调控对于维持生态平衡和健康至关重要。
三、细胞凋亡与细胞增殖的关系细胞凋亡和细胞增殖通常是相互平衡的。
在正常情况下,细胞增殖和细胞凋亡之间存在一种动态平衡,以确保细胞数量处于相对稳定的状态。
当细胞凋亡发生过度,可能导致器官和组织的功能障碍。
相反地,如果细胞增殖过程异常,可能导致肿瘤等疾病的发生。
细胞凋亡及其缺陷在疾病中的作用
细胞凋亡及其缺陷在疾病中的作用细胞凋亡是生物体内维持动态平衡的重要机制。
正常情况下,一定数量的细胞会因为老化、受损、感染等原因而被凋亡。
然而,当细胞凋亡机制发生缺陷时,就会导致许多严重的疾病的发生,例如癌症、自身免疫性疾病等。
本文将从不同角度探讨细胞凋亡及其缺陷在疾病中的作用。
一、细胞凋亡的生理机制细胞凋亡是一种有序的死亡程序,与细胞坏死不同。
正常情况下,细胞凋亡与分化、增殖等细胞生理过程处于平衡状态,细胞可以自然死亡而不影响组织和器官的正常功能。
这里所说的“自然死亡”,是指细胞内部某种外部或内部的信号诱导下,出现了一系列形态和功能的改变,包括细胞膜外翻、细胞核碎片化等特征。
这些改变能够让其他细胞或吞噬细胞的免疫细胞清除它。
在细胞凋亡过程中,通常涉及细胞的两个主要信号通路:外源性通路和内源性通路。
外源性通路大多和受体亚型有关,在受体家族内的成员就典型地包括 CD95 /APO-1/Fas、TRAIL-R1/-R2/-R3/-R4、Death 的招募与聚集,形成 DISC 复合物。
内源性通路主要涉及线粒体外膜通透作用孔,当细胞内部发生损伤、激素、辐射等困扰信号,引发小的功能失调,亦可开启线粒体呈现通透状态,释放出丰富分子物质进入细胞浆内,诱导促凋亡效应的酶进一步引导纵横交错的反应,进行及时及勿留的凋亡程序。
二、细胞凋亡缺陷与癌症的关联细胞凋亡是防止恶性肿瘤发生的重要机制。
如果细胞凋亡机制发生缺陷,就会导致各种癌症的发生。
许多癌细胞都失去了正常细胞凋亡的能力,它们可以无限制地分裂和增殖。
细胞凋亡失调的原因有很多种,包括细胞凋亡通路上机制的缺陷、高效抗癌基因 p53 的无效化、成像体系异常的复制革命元素等等。
研究表明,在某些癌症中,细胞凋亡过程的缺陷与抵御治疗耐药性生产并不奇怪。
绝大多数癌症都与线粒体突触后的细胞凋亡密切相关。
例如,进入细胞凋亡跨膜信号荷载体嵌合毒素刺杀剂(HMB-45)就会招致线粒体突触后参数偶合蛋白酶的活性持续下降,导致线粒体外膜通透设置,引导细胞凋亡。
细胞凋亡与细胞增殖
细胞凋亡与细胞增殖细胞凋亡和细胞增殖是细胞生物学中两个重要的过程。
细胞凋亡指的是受到内外因素刺激后,细胞主动死亡的过程,它是机体中去除老化、不正常及有害细胞的一种重要手段。
细胞增殖则是指细胞通过增加细胞数目来实现生长和修复组织的过程。
两者在生物体内密切配合,维持着细胞和组织的平衡,对于维持生命活动至关重要。
1. 细胞凋亡细胞凋亡是一种高度有序的细胞死亡过程。
它在细胞内部通过启动特定的信号转导通路实现,主要包括两条典型的途径:内源性途径和外源性途径。
内源性途径主要受到细胞内部的因素控制,如DNA损伤、异常蛋白质积累等。
外源性途径则是由于受到外部刺激,如放射线、药物、病毒感染等,引发细胞凋亡。
不同的途径最终都会导致细胞凋亡的执行。
细胞凋亡的过程包括凋亡信号识别、凋亡信号传导、凋亡细胞特征和死亡诱导因子释放等。
在凋亡信号识别阶段,细胞会通过特定的受体或信号蛋白来感应到内外界的刺激。
凋亡信号传导阶段,细胞内部会启动一系列的信号转导通路,如线粒体通路、内质网通路等,最终导致凋亡相关蛋白的激活和死亡信号的传递。
在凋亡细胞特征阶段,细胞会出现细胞膜破裂、细胞核缩小和核染色质凝聚等明显改变。
而在死亡诱导因子释放方面,线粒体在细胞凋亡过程中起着关键作用,释放细胞凋亡激活因子进一步促进细胞凋亡的进行。
2. 细胞增殖细胞增殖是细胞通过分裂产生新的细胞,从而实现生长和修复的过程。
细胞增殖是组织和器官发育、伤口愈合以及肿瘤形成的基础。
细胞增殖主要依赖于细胞周期的调控和DNA的复制。
细胞周期通常被分为四个阶段:G1期(细胞生长期)、S期(DNA复制期)、G2期(前期期)和M期(有丝分裂期)。
在细胞周期的调控下,细胞可以有序地进入S期进行DNA复制,然后经过G2期准备进入M期进行有丝分裂。
细胞增殖的过程中,细胞核和细胞质都会进行等量的分裂,从而产生两个新的细胞。
细胞增殖的调控主要受到许多因素的影响,如细胞外基质信号、生长因子和激素的作用、细胞间黏附以及细胞内的多种调控蛋白。
肝细胞增殖与疾病
肝细胞增殖与疾病肝是人体重要的代谢器官之一,其拥有强大的修复能力和再生能力。
肝脏细胞——肝细胞不仅可以分化为多种类型的细胞,同时它也可以进行自我增殖和细胞增生,以满足生理和病理状态的需要。
然而,当肝细胞增殖与细胞凋亡的调节失衡时,容易导致许多疾病的发生。
肝细胞增殖机制肝细胞增殖是生长因子调控下的一系列信号事件的结果。
生长因子在肝脏里产生,起到调节肝细胞增殖和肝脏细胞再生的作用。
碳酸饮料、油炸食物等日常食物中所摄取的能量在血流中转化为葡萄糖后被肝脏摄取,然后通过一系列的代谢途径被转化成能量和代谢废物,同时血液中其他物质如氧、营养素也通过肝脏的排泄功能从体内排出。
在这个过程中,肝脏细胞的增殖起着关键的作用。
肝细胞增殖主要通过两个途径进行:一是备用细胞增生,二是肝细胞再生。
备用细胞增生指的是在肝细胞数量过低的情况下,备用肝细胞被激活并从静止状态转换为增生状态。
在这种情况下,肝细胞增殖的主要信号通路是TGF-β、TNF及其受体。
同时,备用肝细胞还会通过反转染色质构象和拆分顶体两种方式来增殖。
肝细胞再生指的是在肝组织坏死、肝细胞死亡或大面积切除等情况下,通过肝细胞再生来维持肝功能和生存。
肝细胞再生主要通过炎症反应、NF-κB信号传导通路、WNT/β-catenin等多种调节机制来实现。
当肝组织受到损伤并形成空位时,生长因子比如胰岛素样生长因子(IGF)、肝源性生长因子(HGF)等制造并释放出来。
这些生长因子与其他促进肝细胞增殖的因子共同发挥作用,通过一系列的信号通路和基因转录调节肝细胞的再生。
肝细胞增殖与疾病密不可分,肝疾病主要包括肝功能不全、肝炎病毒感染、肝癌等。
这些疾病通常都涉及到肝细胞增殖的异常。
肝功能不全肝功能不全是指肝细胞数量或功能减退,造成代谢、排泄等功能相应减弱的疾病。
其中比较常见的为脂肪肝、酒精性肝病等。
脂肪肝通常由于肝细胞增生受到抑制或由负面生长调节因子(如TNF-α、IL-6、IFN-γ等)诱导使其细胞增生降低,依然导致细胞数量减少。
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人民卫生出版社
主要内容
细胞周期的概述 细胞周期的调控 细胞周期调控异常与疾病 调控细胞周期与疾病的防治
人民卫生出版社
42
调控细胞周期与疾病的防治
合理利用增殖相关信号 单抗→EGF↓→乳腺癌增殖↓ NGF→神经细胞增殖↑
调控cyclin 或和 CDK 的表达和活性 单抗/RNAi/反义寡核苷酸→cyclin/CDK表达和活性 转染基因→ cyclin/CDK表达和活性↑
细胞增殖过度与疾病
增殖过度:肿瘤、肝肺肾纤维化、前列腺肥大、 类风湿性关节炎
细胞增殖过度与肿瘤
✓ Cyclin增多:cyclin D、E ↑ 乳腺癌、B细胞淋巴瘤、胃肠癌、食道癌 机制:基因扩增、染色体倒位、染色体易位
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人民卫生出版社
细胞增殖过度与疾病
细胞增殖过度与肿瘤
✓ CDK增多:CDK1、2、4、6↑ ✓ CKI表达不足和突变:InK4失活和Kip↓(p16/p21/
病理生理学
1
病理生理学
(Pathophysiology)
第十一章 细胞增殖和 凋亡异常与疾病
人民卫生出版社
2
增殖
分化
细胞
凋亡
3
第一节 细胞增殖异常与疾病
4
人民卫生出版社
主要内容
细胞周期的概述 细胞周期的调控 细胞周期调控异常与疾病 调控细胞周期与疾病的防治
5
人民卫生出版社
细胞增殖
【细胞增殖】
细胞凋亡概述
人民卫生出版社
48
二. 概念
细胞凋亡是能量依赖的细胞内死亡程序活化而致 的细胞自杀,由基因控制的细胞自主有序的主动死 亡过程。
细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD) PCD最初是1956年发育生物学中提出的概念,是
个功能性概念,强调的是其分子生物学和生理功能 ,一般指生理性细胞死亡。描述在一个多细胞生物 体中某些细胞死亡是个体发育中的一个预定的,并 受到严格程序控制的正常组成部分。
(洗发水广告→去头屑?
小肠微绒毛)
✓ G0期细胞(休眠细胞):肝、肾细胞 ✓ 终端分化细胞(不分裂细胞):神经、心肌细胞
10
人民卫生出版社
细胞周期
特点
✓ 单向性:细胞沿G1→S→G2→M方向推进 ✓ 检查点(Checkpoint) :各时相交叉处决定细胞周
期是否继续(Arrest ) ✓ 阶段性:细胞可因某种原因而在某时相停滞待条件
CyclinE/CDK2复合物活性↓
pRb-E2F
pRb-P+游离的E2F↓
G1期阻滞
DNA合成、细胞进入S期↓
G1/S期交界调控示意图
31
人民卫生出版社
S期检查点
Cdk 2
cyc E cyc A
Cdk
2
cyc cyc
E A
Cdk7/cyc H
DNA Damage
(sensors) Chk1 kinase
19
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细胞周期素依赖性激酶(CDK)
CDK
✓ 丝氨酸/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶 ✓ CDK家族:CDK l~9
CDK的调控
✓ 活化:Cyclin CDK活化激酶(CAK)
CDK自身的磷酸化
✓ 灭活:CKI/泛素化(ubiquitin)降解
20
人民卫生出版社
CDK的活化
21
第二节 细胞凋亡异常与疾病
人民卫生出版社
45
主要内容
细胞凋亡的概述 细胞凋亡的调控 细胞凋亡调控异常与疾病 调控细胞凋亡与疾病的防治
人民卫生出版社
46
一 .细胞凋亡的研究历史
• 1. 凋亡概念的形成和形态学的研究(1972) • 1972年Kerr等在癌症杂志发表论文,首次提出细胞凋亡(apopto
United Kingdom
Imperial Cancer Research Fund
London, United Kingdom b. 1943
Sir Paul M. Nurse
United Kingdom
Imperial Cancer Research Fund London, United Kingdom
人民卫生出版社
CDK的灭活
调节亚 单位
cyclin
催化亚单 位
竞争性结合
CDK + CKI
抑制CDK活性
Cyclin-CDK
(调控)
22
人民卫生出版社
CDK的灭活
23
人民卫生出版社
细胞周期自身调控
周期素 细胞周期素依赖性激酶 细胞周期素依赖性激酶抑制因子 细胞周期检查点
24
人民卫生出版社
DNA复制检查点: G1/S交界处 G1期细胞↑→ DNA修复√→ DNA复制
DNA损伤检查点: S/G2交界处 检查DNA复制进度 纺锤体组装检查点 染色体分离检查点
30
人民卫生出版社
DNA损伤检查点
GADD45↑
DNA损伤(射线)
p53↑ p21↑
启动凋亡程序
结合PCNA→DNA复制↓
7
人民卫生出版社
细胞周期分期
• M-期 • 有丝分裂 • 胞质分裂
• 间期 • G1 = M和S期间的间隔 • S = DNA和中心体复制 • G2 = S和M期间的间隔
8
有丝分裂
分裂间期
前期
前中期
中期
后期
末期
胞质分裂期
9
细胞周期
分类(增殖特性)
✓ 周期性细胞(连续分裂细胞):表皮、骨髓细胞
CDK的抑制蛋白 p21kip1、p27kip1和p57kip2等
抑制CDK
N端保守序列-非共价键-cyclin/CDK复合物结合
∣
∣
↘
↙
三元体或四元体
28
人民卫生出版社
细胞周期自身调控
周期素 细胞周期素依赖性激酶 细胞周期素依赖性激酶抑制因子 细胞周期检查点
29
人民卫生出版社
29
检查点分类和功能
细胞周期素依赖性激酶抑制因子 (CKI)
Ink4(Inhibitors of kinase 4) Kip(kinase inhibitory protein,Kip)
✓ Cip(cdk- interacting protein1) ✓ Waf(wild-type p53 activated fragment1)
sis)的概念。宣告了对细胞凋亡的真正探索的开始。
• 2.DNA的降解和内源性核酸内切酶的参与。(1987) • 3. 蛋白质水解酶活化的研究(1995) • 4. 细胞膜的变化(1997) • 5. 线粒体的变化和分子生物学的研究(1998-)
• 1) 相关基因及调控 • 2)信号转导 • 3)各种分子及其相互作用及相互关系 • 4)疾病机制的阐明,以及新疗法的探索及问世。
33
人民卫生出版社
细胞周期调控异常与疾病
细胞增殖过度 细胞增殖缺陷
34
人民卫生出版社
癌症: 导致人类死亡的一个主要原因: 每年新发:1400万 死亡:820万 约15.6人/分钟
中国
每年新发:309万,每天:8465人,约5.9人/分钟 死亡:196万,每天:5370人,约3.7人/分钟
Abnormal Proliferation and Diseases Abnormal Apoptosis and Diseases
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人民卫生出版社
Ink4
CDK4的抑制蛋白 p16Ink4a、p15Ink4b、p18Ink4c、p19Ink4d等
抑制CDK4活性
✓ 特异地与CDK4/6结合 ✓ 防止CDK4/6与cyclin再结合 ✓ 降低cyclin/CDK复合物的稳定性
26
人民卫生出版社
细胞周期素依赖性激酶抑制因子 (CKI)
Ink4(Inhibitors of kinase4) Kip(kinase inhibitory protein,Kip)
✓ Cip(cdk- interacting protein1) ✓ Waf(wild-type p53 activated fragment1)
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人民卫生出版社
Kip
The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2001
Leland H. Hartwell USA
Fred Hutchinson Cancer Research Center Seattle, WA, USA b. 1939
人民卫生出版社
R. Timothy (Tim) Hunt
54
人民卫生出版社
主要内容
细胞凋亡的概述 细胞凋亡的调控 细胞凋亡调控异常与疾病 调控细胞凋亡与疾病的防治
p27) ✓ 检查点功能障碍:p53基因突变
39
人民卫生出版社
细胞周期调控异常与疾病
细胞增殖过度 细胞增殖缺陷
人民卫生出版社
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细胞增殖缺陷与疾病
增殖缺陷:糖尿病肾病、神经退行性变
增殖缺陷与糖尿病肾病 增殖缺陷的机制:
✓ CKI过表达:p27↑ ✓ pRb:低磷酸化状态 ✓ Cyclin/CDK2/CDK4(-)
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人民卫生出版社
调控细胞周期与疾病的防治
调控CKI的表达或和活性 转染基因/放疗/化疗→CKI表达和活性↑ 单抗/RNAi/反义寡核苷酸→CKI表达和活性↓
修复或利用缺陷的细胞周期检查点 p53 →修复缺陷的细胞周期检查点 放疗/化疗→DNA损伤→缺陷周期检查点→DNA损伤细胞↑
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人民卫生出版社
合适后重新活跃到下一时相 ✓ 细胞微环境:细胞外信号、条件等