细胞衰老与细胞死亡

• 2.细胞衰老过程中有生物大分子的改变：
大分子
改变
DNA
RNA 蛋白质 酶分子 脂类
复制转录受抑制，个别基因异常激活。端粒丢失。 氧化、断裂、缺失、交联，甲基化水平降级， mtDNA丢失 mRNA和tRNA含量降低
含量下降，发生多种修饰，导致稳定性、抗原性和 可降解性下降。自由基使蛋白肽键断裂，交联变性。
医学细胞生物学
第十五章 细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学
第一节 细胞衰老
• 一、细胞衰老的概念 • 细胞在正常条件下发生的细胞的生理功能衰退
和增殖能力减弱，以及细胞形态发生改变并趋 向死亡的现象 • 1.细胞衰老与机体衰老既有区别又有联系 • 2.机体内各类细胞的寿命不同 • 3.细胞在体外培养下的寿命
活性中心被氧化，金属离子丢失。二级结构、溶解 度和等电点变化。失活。
不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或脂蛋白之间 交联，膜流动性降低。胞质内脂褐素沉积。
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第一节 细胞衰老
• 三、细胞衰老的学说与机制 • 1.遗传决定学说
• 衰老是遗传上的程序化过程，由基因组上控制生长发育和衰老的基因 在特定时期内有序开启和关闭造成。
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第一节 细胞衰老
• 4.细胞代谢废物累积可引起细胞衰老
• 细胞代谢产物无法及时排出胞外，也无法降解与消化，在胞内堆积， 影响正常生理功能。如脂褐质和b淀粉样蛋白堆积。
• 5.基因转录或翻译差错导致细胞衰老
• 核酸蛋白质分子合成发生差错并与日俱增，恶性循环，最终导致细胞 功能降低，衰老死亡。
线粒体
自身吞噬
肿胀
细胞体积
固缩变小
肿胀变大
凋亡小体
有，被邻近细胞或巨噬细胞吞噬 无，细胞自溶，残余碎片 被巨噬细胞吞噬
基因组DNA 基因活动
有控降解，电泳图谱呈梯状 有基因调控
随机降解，电泳图谱呈弥散状 无基因调控
自吞噬
常见
缺少
蛋白质合成
有
无
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第三节 细胞凋亡
• （一）细胞凋亡呈现出特 征性形态学变化
• 肿瘤细胞丧失此种功能，使其具有转移特性
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第三节 细胞凋亡
• 二、细胞凋亡的影响因素 • （一）诱发因素 • 1.生理性诱导因子：TNF及其配体，TGF-b，神经递质，Ca2+，
• 6.其他学说
• 神经免疫网络论、钙调蛋白学说、微量元素学说等等
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第二节 细胞死亡
• 细胞坏死：外来因子作用下，细胞生命活 动被强行终止所致的病理性、被动性的死 亡过程，发生在病理情况下。
• 细胞凋亡：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性或病理 性、主动性的死亡过程。病理和生理情况 下都可发生。
• 三、细胞自噬及意义
• 降解细胞内的长寿命蛋白质和细胞器，产生氨基酸以维持细胞在缺乏营 养时的生存。通过产生自噬泡并与溶酶体结合而进行。
• 与生物体的发育、分化及对环境应激的应答方面较为关键，也参与了免 疫应答过程。
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第二节 细胞死亡
• 2002年度诺贝尔生理学或医学奖授予了：
• 布伦纳（S. Brenner） • 苏尔斯顿（J. E. Sulston） • 霍维茨（H. R. Horvitz），
• 他们在发育和程序性细胞死亡方面做出了 开创性的工作
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第三节 细胞凋亡
• 一、细胞凋亡的概念与特征
凋亡
坏死
起因
生理或病理性
病理性变化或剧烈损伤
范围
单个散在细胞
大片组织或成群细胞
细胞膜
保持完整，一直到形成凋亡小体 破损
细胞核 染色质
固缩，DNA片段化 凝聚在核膜下呈半月状
弥漫性降解 呈絮状
• 1.细胞核：DNA断裂，向 和膜下或中央部异染色质 区聚集，形成新月状、花 瓣状等多种形态。
• 2.细胞质：胞质浓缩。膜 性细胞器肿胀膨大，形成 空泡。
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第三节 细胞凋亡
• 3.细胞膜：特化结构消失，细胞膜起泡但保 持完整性，磷脂酰丝氨酸外翻。
• 4.凋亡小体的形成 • 发芽起泡 • 分隔机制 • 自噬体形成机制
细胞组分 核 染色质 质膜 细胞质 线粒体 高尔基体 尼氏体 包含物 核膜
形态变化 增大、染色深、核内有包含物 凝聚、固缩、碎裂、溶解 粘度增加，流动性降低 色素聚集、空泡形成 数目减少、体积增大、mtDNA突变或丢失 碎裂 消失 糖原减少、脂肪聚集（脂褐素沉积） 内陷
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第一节 细胞衰老
• 2.自由基学说
• 自由基：原子核外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团。这是 一类高度活化的分子，可以与细胞内生物大分子发生反应，造成细胞 组分损伤。
• 3.端粒钟学说
• 端粒：染色体末端的一种简单串联重复序列。分裂过程中，端粒逐渐 变短，端粒酶则可以合成端粒序列。端粒长短、端粒酶活性与细胞寿 命具有一定相关性。
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第三节 细胞凋亡
• （二）细胞凋亡时细胞生化改变的复杂性和多 样性
• 1.DNA片段化：核小体连接处断裂，电泳呈弥 散性条带
• 2.细胞凋亡中的蛋白酶：多种蛋白酶级联切割 • 3.Ca2+,pH:钙离子释放，胞浆内浓度升高。pH
先上升再下降。 • 4.线粒体：呼吸链受损，释放细胞色素C，生
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第二节 细胞死亡
• 一、细胞死亡的原因
• 多种超过细胞可承受的强度或阈值的环境因子或机体的病理状态。
• 二、细胞死亡的特征和形式
细胞器 核 核仁 线粒体
形态变化 核膜破裂，DNA、蛋白质等外泄 溶解消失 肿胀、嵴断裂或消失
细胞器 微绒毛 内质网 细胞体积
形态变化 减少消失 肿胀 变小或变大
• Hayflick界限:体外培养的细胞具有增殖分裂的极限，动物 细胞在体外可传代次数与物种的寿命有关，细胞的分裂能 力与个体年龄相关
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第一节 细胞衰老
群体倍增(PDs) 20次后的年轻细胞
群体倍增(PDs) 50次后的较老细胞
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第一节 细胞衰老
• 二、细胞衰老的表现
• 1.形态学改变：
成活性氧类物质(ROS)，渗透转变孔(PT)通透性 增高。
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第三节 细胞凋亡
• （三）失巢凋亡是又一种形式的细胞程序性死 亡
• 细胞与细胞外基质和其他细胞脱离接触而诱发， 为脱离原来生存环境的特殊情况下发生的凋亡
• 分化生长周期短，组织更新快的细胞中表现明 显
• 可防止这些脱落的细胞种植并生长于其他不适 宜的地方