细胞生物学,细胞程序性死亡：细胞坏死、细胞凋亡、细胞自噬

胃酶原细胞
脂肪细胞、肌细胞 肾上腺髓质细胞 骨细胞、肾髓质细胞
肾上腺皮质细胞 肾皮质细胞
胰腺泡细胞、胰岛细胞 肝细胞、胃壁细胞 皮肤结缔组织细胞
角膜上皮细胞
口腔上皮细胞 胃肠道上皮细胞 红细胞 白细胞
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老
细胞衰老的概念
细胞衰老的特征 细胞衰老的机制
婴幼 儿早 老症
细胞凋亡的调节
——秀丽广杆线虫
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
吞噬相关基因
——清除凋亡小体
凋亡细胞的吞噬和清除； 种类：ced-1/2/5/6/7/8/10。
细胞凋亡的调节
——秀丽广杆线虫
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
核酸酶基因
——DNA粉碎机
nuc-1基因(编码Ca2+/Mg2+依赖 性核酸内切酶)； 控制对染色质DNA随机降解。
细胞坏死
细胞凋亡
坏死 染色质凝集 细胞器肿胀 线粒体呈絮状
凋亡 轻微的卷曲 染色质凝集片段化 胞质皱缩 细胞凋亡和细胞坏死的区 别是什么？ 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 细胞核碎片化 么？ 出泡 凋亡小体 吞噬 凋亡小体 巨噬细胞
崩解
内容物释放
炎症反应
思考？ 1、细胞凋亡和细胞坏死的区别？ 2、细胞凋亡和细胞坏死能否引起周围 细胞炎症反应？其鉴别点为？
细胞凋亡时DNA的特征性降解
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
失巢凋亡
——特殊的细胞程序性死亡
因细胞与细胞外基质和其他细胞脱离 接触而诱发； 正常上皮细胞或不具转移性的实体瘤 细胞从原位脱落进入血流引发； 意义在于防止脱落细胞种植并生长于 其他不适宜的地方；
转移的恶性肿瘤细胞具极强的抗失巢 凋亡特性。
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
Hayflick界限
细胞分化异类 —— Hayflick 和 Moorhead 的 细 胞培养实验；
正常细胞具有一定寿命；
细胞寿命具有种属及组织 细胞特异性；
细胞寿命与来源组织年龄 有关。
体外培养细胞的寿命
成年小鼠各类细胞的寿命
接近或等于动 物自身的寿命 神经元 缓慢更新(>30天) 的细胞 呼吸道上皮 唾液腺上皮 快速更新(<30天) 的细胞 皮肤表皮细胞
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老
细胞衰老的概念
细胞衰老的特征 细胞衰老的机制
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老的机制
• • • • • • 遗传决定学说 自由基学说 端粒钟学说 代谢废物累积学说 基因转录翻译差错学说 其他……
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡
细胞死亡的方式
细胞死亡的检测
胞 凋 亡 的 执 行 ： 核 酸 内 切 酶
（信 ）号 转 凋导 亡： 基启 因动 激信 活号 ： 表 达、 酶 类 和 和其、 他神 物经 质 ；酰 胺 ； 等 （ 细； ） 2
细 胞 凋 亡 过 程 大 体 可 分 为 四 个 阶 段 ： （ 1 ） 凋 亡
细 胞 凋 亡 过 程
Ca2+ cAMP
皮具 染 合 病形 色 征 样脸 体 成 皮＊ 隐 人 肤身 性 早 损材 遗 老 害矮 传 症 和小 性 内＊ 疾 分幼 病 ＊ 泌 年 ＊ 代 谢即 以 异出 特 ＊ 常现 征 是 为早 性 一 又 特老 的 种 名 点特 鸟 罕 。征 形 见 ＊、的 硬面常综
(progeria of adult) (Werner syndrome WS) Werner
2002年10月7日英国人悉尼·布雷诺尔、美国
人罗伯特·霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因 在细胞程序性死亡方面的研究获诺贝尔诺贝尔生 理与医学奖。
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老
细胞衰老的概念
细胞衰老的特征 细胞衰老的机制
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老
（Cell Senescence）
细胞衰老 (cellular aging) 是细胞 在其生命过程中发育到成熟后，随
着时间的增加所发生的在形态结构
进行性、退化性的变化。
和生理功能方面出现的一系列慢性、
A
B
培养细胞的衰老现象
衰老细胞(A)，正常细胞(B)
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老与机体衰老
对多细胞生命机体而 ——细胞分化异类 言，细胞衰老和机体衰老 是两个不同的概念，机体 衰老并不意味着所有细胞 衰老，因为在机体发育的 不同阶段，机体内总是有 细胞在不断衰老与死亡。
细胞凋亡的调节
细胞凋亡的意义
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡
细胞死亡的方式 细胞死亡的检测
细胞凋亡的调节
细胞凋亡的意义
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞死亡的形式 细胞坏死 细胞凋亡
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞坏死
（Necrosis）
细胞坏死 (necrosis) 是指细胞在受 到强烈刺激，如机械损伤、毒性物质的 毒害、极端温度或酸碱度所导致的细胞
DΒιβλιοθήκη BaiduA
分子机制 代谢反应 组织反应 对机体影响
核小体间DNA断裂，有规律降解
由相关凋亡基因调节 蛋白酶参与的级联反应 无炎症性反应 个体正常存活、发育的需要
随机降解
无基因调节 无秩序的代谢反应 引起炎症反应 有损伤、破坏作用
细 胞 坏 死 细 胞 凋 亡
vs
坏死细胞(A)和凋亡细胞(B)
细胞衰老与细胞凋亡
大约4～8百万新生儿中有1例患有婴幼儿早老 症(Hutchinson-Gilford syndrome, HGS)，他们出生 时似乎健康，但是大概在 18 ～ 24 个月时就会表现 出加速老化的症状，包括生长发育障碍、机体脂 肪和头发减少、老化样的皮肤、关节僵硬、髋关 节脱位，所有孩子平均在 13 岁的时候就会死于心 脏病或者是中风。 2003 年美国科学家发现婴幼儿 早老症是由于核纤层蛋白 A(Lamin A)基因突变造 成的，核纤层蛋白 A 突变会使 DNA 受损修复系统 丧失功能，导致早衰现象。
(DNase)
(3) Caspases 4
播放动画
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡生物化学特征
特异性核酸内切酶活化，染色质 DNA 被降解，电泳后形成梯带状 (DNA ladder)； 凋亡过程中蛋白酶如 caspase 等进 行蛋白酶级联切割； Ca2+ 浓度快速升高， pH 发生变化； 多种RNA和蛋白质合成； 线粒体发生系列显著变化。
胶原酶分离卵巢卵泡的活性检测
from Martinez-Madrid, et al, 2004
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡
细胞死亡的方式
细胞死亡的检测 细胞凋亡的调节 细胞凋亡的意义
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞死亡的调节
——细胞凋亡的调节
秀丽广杆线虫 哺乳动物
细胞衰老与细胞凋亡
离体细胞的活性染料拒染观察
卵巢皮质薄片 经胶原酶消化后分 离卵泡，后者经calAM/EH-I 染 色 后 置 倒置荧光显微镜下 观察，结果显示健 康卵泡为绿色 (B) ， 基本健康卵泡为红 绿相间(C, 存活卵母 细胞为绿色，部分 死亡颗粒细胞显示 红色 ) ，死亡卵泡整 体呈现红色 (D) ，图 E中箭头显示一死亡 卵泡。
起细胞死亡的现象。
坏死 染色质凝集 细胞器肿胀 线粒体呈絮状
凋亡 轻微的卷曲 染色质凝集片段化 胞质皱缩 细胞凋亡和细胞坏死的区 别是什么？ 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 细胞核碎片化 么？ 出泡 凋亡小体 吞噬 凋亡小体 巨噬细胞
崩解
内容物释放
炎症反应
细胞凋亡和细胞坏死的区 别是什么？ 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 么？
细胞程序性死亡与衰老:
细胞自噬、 细胞坏死、 细胞凋亡和细胞坏死的区 细胞凋亡 别是什么？ 综合版本，766张PPT，总有 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 符合你所需的 么？
细胞凋亡和细胞坏死的区 别是什么？ 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 么？
细胞凋亡和细胞坏死的区 细胞坏死(necrosis) 别是什么？ 引起炎症反应，关键看什 么？ 素、生物因素等环境因素的伤害，引 细胞凋亡和细胞坏死能否 是指细胞受到化学因素、物理因
细胞凋亡
细胞凋亡的调节
——秀丽广杆线虫
凋亡决定基因 吞噬相关基因 核 酸 酶 基 因
细胞类型基因
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
凋亡决定基因
——生存还是死亡
促凋亡基因：ced-3、ced-4； 抗凋亡基因：ced-9； 上游基因(ced-9)，下游基因(ced-3、 ced-4)； ced-3可独立发挥作用，ced-4在胚胎 发生时表达，依赖于ced-3。
细胞表面微绒毛增加，流动性和通 透性减小；
细胞内水分减少，细胞皱缩。
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
生化特征改变
细胞脱水收缩，渗透压升高，细 胞硬度增大； 氨基酸和蛋白质合成效率降低； 细胞增殖能力减弱，集落形成率 降低； 某些关键酶的含量和活性降低； 蛋白和基因化学修饰显著。
细胞凋亡和细胞坏死的区 别是什么？ 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 么？
细胞凋亡和细胞坏死的区 别是什么？ 细胞凋亡和细胞坏死能否 引起炎症反应，关键看什 么？
鉴别点：
这是我总结的，不一定那么全面，但 一定是对的，请大家稍微记一下
Sydny Brenner
H. Robert Horvitz John E. Sulston
细胞凋亡
程序性细胞死亡 （programmed cell death, PCD）
是在一定时间内，细胞按一定的程序发生死亡， 细胞死亡具有严格的基因时控性和选择性。 PCD的最终结果是细胞凋亡，但细胞凋亡并非
都是程序化的。
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡的特征
细胞形态学特征
细胞生物化学特征
细胞衰老与细胞凋亡
成人早老症(Werner syndrome)
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
细胞衰老的特征
• 形态结构改变 • 生化特征改变
细胞衰老与细胞凋亡
细胞衰老
形态特征改变
细胞核固缩,核膜内折,端粒缩短; 内质网和线粒体减少,线粒体肿胀; 细胞内色素或腊样物质沉积; 膜系统常常处于凝胶相或固相状态， 膜流动性降低； 胞间连接减少，代谢协作减弱；
两个特点

为220bp或其整倍数的片段、并形成由膜结构包被 的凋亡小体，同时细胞内 RNA 和蛋白质的合成增 加，凋亡的细胞随后被周围的正常细胞所吞噬， 没有任何炎症和坏死现象发生。
主动死亡—自杀 无炎症反应
细胞坏死vs细胞凋亡
项目 诱导因素 能量需求 细胞形态 细胞膜 细胞器 细胞核 凋亡小体 细胞凋亡 多种生理或病理因素 ATP依赖性 皱缩，相邻细胞连接丧失 始终保持良好完整性 形态改变轻，结构完整 固缩、断裂，并为质膜分块包裹 一个或多个 细胞坏死 强烈的刺激因素 ATP非依赖性 肿胀 破裂 肿胀、破裂，结构崩解 固缩，核膜破裂、分解 无
两个特点

死亡过程。细胞坏死时，细胞膜和核膜 破裂，细胞内成分溢出，影响到邻近周
被动死亡—他杀 炎症反应
围细胞，并引发炎症反应。
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡
（apoptosis）
细胞凋亡(apoptosis)是在特定信号诱导下，细 胞内的死亡级联反应被触发所致的生理或病理性、 主动性的死亡过程。其主要特征是细胞质浓缩、 细胞膜形成泡状结构，变皱、染色质DNA 被降解
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
非凋亡性细胞程序性死亡
——无典型细胞凋亡特征
卵巢黄体细胞 卵巢卵泡闭锁 烟草幼蝇蛾幼虫体节肌细胞 秀丽隐杆线虫雄性个体连接细胞
细胞衰老与细胞凋亡
细胞凋亡
细胞凋亡
细胞死亡的方式
细胞死亡的检测 细胞凋亡的调节 细胞凋亡的意义
色用 才 因 活 ＊中 能 细 性 鉴 借性 被 胞 染 定 以红 台 死 色 细 鉴染 盘 亡 法 胞 别色 蓝 后 。 死 细时 染 ＊ 常 亡 胞＊ 色 膜 用 最 。活 ＊ 结 的 直 细活构有接 胞细变台、 染胞化盘最 色不＊蓝快 而被只和捷 死染有中的 细色死性方 胞。细红法 无应胞。是
细胞凋亡
细胞凋亡形态学特征
染色质DNA断裂成片段、边缘化， 胞核形成新月小体；
细胞质浓缩，膜性细胞器膨大；
细胞连接丧失，表面微绒毛消失； 形成凋亡小体。
胸腺细胞的扫描电镜观察
正常细胞vs凋亡细胞
噬 分 解 。
凋 亡 细 胞 的 清 除 ： 被 临 近 的 巨 噬 细 胞 或 其 他 细 胞 吞