第八章细胞凋亡.ppt

Bcl-2家族
apoptosis
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 •抑制凋亡蛋白酶的激活
P53基因
wtP53
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
（一）凋亡信号
apoptosis
１.生理性凋亡信号
（1）某些激素和细胞因子的直接作用：
降解期
凋亡相关基因激活
效应期 巨噬细胞吞噬 分解凋亡细胞
凋亡过程
凋亡诱导因素 +
受体
apoptosis
细胞膜
cAMP Ca2+ 神经酰胺
死亡信号
诱 导 期
效应期
细胞核
Dnase激活
Caspases激活
凋亡过程
Caspases激活 Dnase激活 降解期
凋亡过程Ⅱ
apoptosis
apoptosis
Fas是跨膜蛋白，为TNF受体家族，
1.Fas/FasL信号系统 与T细胞上的FasL结合，启动凋亡
死亡受体介导的凋亡通路
Fas配体或抗Fas抗体与Fas蛋白结合
神经鞘磷脂 酶活性↑
激活ICE样 的caspase
通过Ca2+信号系统 传递死亡信号
神经酰胺途径 降解H1组蛋白暴露 诱导细胞凋亡 DNase的酶切位点
（二）细胞凋亡过度
2.心脏疾病
（1）心肌缺血再灌注损伤
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。
(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。
(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
凋亡时细胞的主要变化 • 形态学改变 • 生化改变
１. 细胞凋亡的形态学改变
apoptosis
空泡化
固缩
出芽
边集
凋亡小体
２.细胞凋亡的生化改变
apoptosis
和凋亡有关的两个酶
Dnase
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
特点：Ca 2+－ Mg2+依赖，Zn2+能抑制其活性
（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（ 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。
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
（通透性转换孔）（凋亡蛋白酶激活因子）
线粒体 跨膜电
位↓
线粒体 Cyt.C,Apaf,
PTP开放
等释放
凋亡诱导因子（AIF） 激活Caspases
潜在Dnase
活化Dnase
细胞凋亡
（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
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
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
（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
（通透性转换孔）（凋亡蛋白酶激活因子）
线粒体 跨膜电
位↓
线粒体 Cyt.C,Apaf,
PTP开放
•维持内环境稳定 •发挥积极的防御功能
apoptosis 概述
凋亡的病理意义
•器官功能障碍 •恶性肿瘤发生
apoptosis
细胞凋亡过程的三个阶段
• 诱导期 • 效应期 • 降解期
apoptosis
凋亡
诱导 +受体 因素
cAMP
死
Ca2+
亡
神经酰胺
信
（第二信使） 号
诱导期
Dnase激活 Caspases激活
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，alzhemer’s disease， PD， Parkinson’s 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β－淀 粉样蛋白合成有关的基因，使神经元内β－淀粉 样蛋白增加，从而导致神经元凋亡。
apoptosis
（二）细胞凋亡信号的转导
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。
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。
凋亡的信号转导
修复受损的DNA，如修复失败则诱导细胞凋亡
射线，毒素
突变的P53 失活的P53
P53蛋白 +
分 子 警 细胞凋亡 察
丧失监视DNA损伤的功能
C-myc
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。
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、 细胞肿胀
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
凋亡过度的 疾病
诱导凋亡 肿瘤促凋亡的研究
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
促凋亡
1，磷酸鞘氨醇（SPP） 抗凋亡
3、调节凋亡相关基因
P53
促凋亡
Bcl-2
抗凋亡
4、控制凋亡相关酶
Caspases、核酸内切酶
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
三、细胞凋亡调控异常与疾病
不足：肿瘤、自身免疫病
凋
亡
过度：心肌缺血、心力衰竭、神经元
失
退行性疾病、病毒感染等
调
不足与过度并存：动脉粥样硬化
(内皮凋亡过度, 平滑肌细胞增殖＞凋亡)
（一）细胞凋亡不足
等释放
凋亡诱导因子（AIF） 激活Caspases
潜在Dnase
活化Dnase
细胞凋亡
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。
第八章 第二节 细胞凋亡异常与疾
病
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
一、细胞凋亡的概述
• 定义 • 与坏死的区别 • 细胞凋亡过程
Apoptosis
Biblioteka Baiduapoptosis 概述
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。
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
（一）凋亡信号
2.病理性凋亡信号
apoptosis
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
临床应用：
尼莫地平（钙拮抗剂） VitE（抗氧化剂）
降低细胞内[Ca2+] 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 LDL（氧化型）升高 浆 血小板激活 中 AngⅡ
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
１.肿瘤
Bcl-2基因表达增加 P53异常（突变，缺失）
２.自身免疫病
各
种
胚
成
组
胎
熟
织
期
器
识别自身抗原
官
的淋巴细胞
凋亡
凋亡不足
攻击 自身 组织
（二）细胞凋亡过度
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。
胞膜及细胞器相对完整 细胞皱缩，核固缩
5.DNA电泳 弥散性降解，电泳呈均一 DNA片状
6.炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应
DNA片段化（180-200bp）， 电泳呈“梯”状条带 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———————
功能
•确保正常发育、生长
(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。
HIV感染导致CD4＋淋巴细胞凋亡的主要因素：
细胞坏死
apoptosis 概述
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。
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。
（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。