细胞凋亡与细胞衰老
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第一节 程序性细胞死亡
单细胞生物而言，细胞死亡既是个体 死亡。多细胞生物细胞死亡并非意味着 个体死亡。相反在多细胞生物发育中， 必须通过细胞死亡进行形态建成。正常 的组织中也发生细胞死亡，它是维持组 织机能和形态所必需的。
细胞死亡的方式
温和式：细胞凋亡（apoptosis）、细胞自噬 （autophagy）。 激烈式：细胞坏死（necrosis） （一）细胞坏死
其他细胞的刺激或者细胞接受不到外界生长存活信 号。诱导凋Βιβλιοθήκη Baidu的因素分两大类：
物理因素：射线、温和的热激、冷激、渗透胁迫。 化学因素：活性氧、钙离子、视黄醛、细胞毒素、 凋亡细胞因子等。 细胞接受死亡信号后主要通过两种途径实现细胞 凋亡—— 蛋白酶Caspase依赖型细胞凋亡：激活的Caspase 切割靶蛋白导致细胞凋亡； 非Caspase依赖型细胞凋亡：可同时激活。
一、动物细胞的程序性细胞死亡
（一）细胞凋亡（apoptosis） 1 动物细胞凋亡形态特征 1)凋亡的起始 细胞膜：完整，表面特化结构消失，细胞间接触消失 细胞质：线粒体形态变化不大，核糖体从内质网解离， 内质网膨胀，溶酶体活性不增加。 细胞核：染色质靠边、固缩，细胞核变型突出，染色 质断裂。 2）凋亡小体的形成 整个细胞：通过出芽（发泡）的方式形成许多凋亡小 体，凋亡小体内有结构完整的细胞器； 3）凋亡小体被临近细胞或体内吞噬细胞吞噬消化
4 细胞凋亡的生理和病理学意义
（1）生理学意义 ① 确保正常发育、生长：清除多余的、失去功
能价值的细胞（指趾间组织细胞）； ② 维持内环境稳定：清除受损突变细胞，自身
反应细胞，衰老细胞； ③ 发挥积极的防御功能：感染病毒细胞凋亡，
阻止病毒复制。
发育中的小鼠趾间细胞凋亡
神经细胞与靶细胞联系建立的过程中多余的神经细胞凋亡
（2）病理学意义
①病原体侵染； – 诱导凋亡——HIV – 抑制凋亡——天花病毒
②细胞凋亡不足 – 肿瘤，自身免疫疾病；
③细胞凋亡过度 – 神经退行性疾病（AD，帕金森症）、心肌
梗塞、再生障碍性贫血、骨组织坏死。
（二）细胞凋亡的分子机制
1 诱发凋亡的因素 细胞之所以凋亡是因为细胞受到温和胁迫、衰老、
3 细胞凋亡的检测方法
1. 形态学，电镜，光镜； 2. DNA凝胶电泳——ladder； 3. 流式细胞计； 4. 核酸内切酶活力检测； 5. 彗星电泳法； 6. Annexin V检测细胞膜外表面PS； 7. TUNEL技术（末端脱氧核苷酸转移酶标记法）。
常用检测细胞凋亡的染料： 二乙酸荧光素（FDA），绿色荧光，活细胞染色。 Hoechst 33342或33258，DAPI，吖啶橙（AO）， 半通透，凋亡和固定后的细胞荧光较强。 溴化乙啶（EB）、碘化丙啶（PI）、放线菌素D （7‐AAD），不通透，正常和凋亡细胞拒染。 各种碱性染料。固定后染细胞核。 可用不同性质的染料对凋亡细胞进行双染色。
A
B
A：人类白血病T细胞经1微升喜树碱处理，早期凋亡特异性的特征被 荧光标记的Annexin－5 (Ca2+依赖性磷脂结合蛋白)检测到(产生凋亡小 体的黄色绿色细胞)。晚期凋亡和坏死细胞被pi染色（橙红色细胞核）。 细胞凋亡的发生伴有细胞膜磷脂酰丝氨酸移位酶的激活，提示细胞膜
膜脂双层的某些成分由胞浆面向细胞质面外翻，可能是细胞凋亡的早 期征象。B：人白血病细胞株HL-60 cells（急性粒细胞白血病，p53缺 陷）被喜树碱诱导3小时。DNA段端被荧光标记的脱氧核苷酸末端转 移酶标记。
2 凋亡的生化特征 ① 无细胞质外泄，不引起炎症反应； ② 核酸内切酶活化，DNA有控降解，凝胶电泳图呈 梯状； ③ tTG（组织转谷氨酰胺酶）的积累并达到较高的 水平； ④ 质膜PS（磷酯酰丝氨酸，phosphatidylserine) 外翻。
凋亡通常是生理性变化，坏死是病理性变化。
坏 死 凋 亡
（二）细胞自噬
➢通过形成自噬泡与胞内溶酶体融合，消化细 胞自身结构，自噬一般是细胞维持存活的手 段，但过多自噬导致细胞死亡。
➢细胞自噬是正常的生理过程。也发生在细胞 营养匮乏及个体发育过程中，如昆虫变态。
➢细胞自噬可能与细胞凋亡一样在动物发育过 程中形态建成中扮演重要角色。是由细胞自 身基因控制的程序性死亡。
– Ced-3和Ced-4诱发凋亡； – Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。 其中Caspase1与线虫Ced-3同源。负责白介素活化， 调节免疫，亦有促使细胞凋亡功能。
Caspase的性质
Caspase（天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶）——是存 在于细胞质中结构类似的一类蛋白酶，具有有限切割靶 蛋白的功能，切割位点在靶蛋白天冬氨酸残基后的肽键。 Caspase 激活——自身切割或其他Caspase切割，产生 两段肽段形成有蛋白酶活性的二聚体。 Caspase家族——可分为起始Caspase、执行Caspase和 炎症反应介导因子。
（三）细胞凋亡
细胞凋亡是多细胞生物正常的过程， 是一种由基因控制的主动的细胞生理 性自杀行为。
第一节 程序性细胞死亡 （programmed cell death,PCD）
程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD)— —指在生长发育过程中细胞在基因调控下，按照一 定时空顺序发生的生理性死亡。 细胞凋亡是形态学的概念，程序性细胞死亡是功能 上的概念。
概念——细胞受到环境因素的严重伤害，如极 端的物理化学因素和眼中的病理性刺激引起细 胞死亡的现象。 坏死原因——蛋白变性，DNA严重损伤，ATP 缺乏，溶酶体破裂等。
细胞坏死初期，胞质内线粒体和内质网肿 胀、崩解，结构脂滴游离、空泡化，蛋白质 颗粒增多，核发生固缩或断裂。 随坏死进程，细胞质呈强嗜酸性，苏木精 /伊红染色呈均一红色。 细胞膜不完整，台盼蓝染色阳性(活细胞 不着色)。 DNA随机降解，细胞内容物流出，引起炎 症。
2 Caspase依赖性细胞凋亡
Caspase的发现和秀丽隐杆线虫程序性细胞死亡研究 有关。 秀丽隐杆线虫是研究PCD的理想材料（1mm长，透 明，3.5天即可有合子发育成熟，细胞总共产生1090个 细胞，其中131个凋亡）。 控制线虫PCD的基因有：Ced-3、Ced-4和Ced-9等。 哺乳动物中线虫相关基因（蛋白）研究发现10多种 Caspase。
单细胞生物而言，细胞死亡既是个体 死亡。多细胞生物细胞死亡并非意味着 个体死亡。相反在多细胞生物发育中， 必须通过细胞死亡进行形态建成。正常 的组织中也发生细胞死亡，它是维持组 织机能和形态所必需的。
细胞死亡的方式
温和式：细胞凋亡（apoptosis）、细胞自噬 （autophagy）。 激烈式：细胞坏死（necrosis） （一）细胞坏死
其他细胞的刺激或者细胞接受不到外界生长存活信 号。诱导凋Βιβλιοθήκη Baidu的因素分两大类：
物理因素：射线、温和的热激、冷激、渗透胁迫。 化学因素：活性氧、钙离子、视黄醛、细胞毒素、 凋亡细胞因子等。 细胞接受死亡信号后主要通过两种途径实现细胞 凋亡—— 蛋白酶Caspase依赖型细胞凋亡：激活的Caspase 切割靶蛋白导致细胞凋亡； 非Caspase依赖型细胞凋亡：可同时激活。
一、动物细胞的程序性细胞死亡
（一）细胞凋亡（apoptosis） 1 动物细胞凋亡形态特征 1)凋亡的起始 细胞膜：完整，表面特化结构消失，细胞间接触消失 细胞质：线粒体形态变化不大，核糖体从内质网解离， 内质网膨胀，溶酶体活性不增加。 细胞核：染色质靠边、固缩，细胞核变型突出，染色 质断裂。 2）凋亡小体的形成 整个细胞：通过出芽（发泡）的方式形成许多凋亡小 体，凋亡小体内有结构完整的细胞器； 3）凋亡小体被临近细胞或体内吞噬细胞吞噬消化
4 细胞凋亡的生理和病理学意义
（1）生理学意义 ① 确保正常发育、生长：清除多余的、失去功
能价值的细胞（指趾间组织细胞）； ② 维持内环境稳定：清除受损突变细胞，自身
反应细胞，衰老细胞； ③ 发挥积极的防御功能：感染病毒细胞凋亡，
阻止病毒复制。
发育中的小鼠趾间细胞凋亡
神经细胞与靶细胞联系建立的过程中多余的神经细胞凋亡
（2）病理学意义
①病原体侵染； – 诱导凋亡——HIV – 抑制凋亡——天花病毒
②细胞凋亡不足 – 肿瘤，自身免疫疾病；
③细胞凋亡过度 – 神经退行性疾病（AD，帕金森症）、心肌
梗塞、再生障碍性贫血、骨组织坏死。
（二）细胞凋亡的分子机制
1 诱发凋亡的因素 细胞之所以凋亡是因为细胞受到温和胁迫、衰老、
3 细胞凋亡的检测方法
1. 形态学，电镜，光镜； 2. DNA凝胶电泳——ladder； 3. 流式细胞计； 4. 核酸内切酶活力检测； 5. 彗星电泳法； 6. Annexin V检测细胞膜外表面PS； 7. TUNEL技术（末端脱氧核苷酸转移酶标记法）。
常用检测细胞凋亡的染料： 二乙酸荧光素（FDA），绿色荧光，活细胞染色。 Hoechst 33342或33258，DAPI，吖啶橙（AO）， 半通透，凋亡和固定后的细胞荧光较强。 溴化乙啶（EB）、碘化丙啶（PI）、放线菌素D （7‐AAD），不通透，正常和凋亡细胞拒染。 各种碱性染料。固定后染细胞核。 可用不同性质的染料对凋亡细胞进行双染色。
A
B
A：人类白血病T细胞经1微升喜树碱处理，早期凋亡特异性的特征被 荧光标记的Annexin－5 (Ca2+依赖性磷脂结合蛋白)检测到(产生凋亡小 体的黄色绿色细胞)。晚期凋亡和坏死细胞被pi染色（橙红色细胞核）。 细胞凋亡的发生伴有细胞膜磷脂酰丝氨酸移位酶的激活，提示细胞膜
膜脂双层的某些成分由胞浆面向细胞质面外翻，可能是细胞凋亡的早 期征象。B：人白血病细胞株HL-60 cells（急性粒细胞白血病，p53缺 陷）被喜树碱诱导3小时。DNA段端被荧光标记的脱氧核苷酸末端转 移酶标记。
2 凋亡的生化特征 ① 无细胞质外泄，不引起炎症反应； ② 核酸内切酶活化，DNA有控降解，凝胶电泳图呈 梯状； ③ tTG（组织转谷氨酰胺酶）的积累并达到较高的 水平； ④ 质膜PS（磷酯酰丝氨酸，phosphatidylserine) 外翻。
凋亡通常是生理性变化，坏死是病理性变化。
坏 死 凋 亡
（二）细胞自噬
➢通过形成自噬泡与胞内溶酶体融合，消化细 胞自身结构，自噬一般是细胞维持存活的手 段，但过多自噬导致细胞死亡。
➢细胞自噬是正常的生理过程。也发生在细胞 营养匮乏及个体发育过程中，如昆虫变态。
➢细胞自噬可能与细胞凋亡一样在动物发育过 程中形态建成中扮演重要角色。是由细胞自 身基因控制的程序性死亡。
– Ced-3和Ced-4诱发凋亡； – Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用。 其中Caspase1与线虫Ced-3同源。负责白介素活化， 调节免疫，亦有促使细胞凋亡功能。
Caspase的性质
Caspase（天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶）——是存 在于细胞质中结构类似的一类蛋白酶，具有有限切割靶 蛋白的功能，切割位点在靶蛋白天冬氨酸残基后的肽键。 Caspase 激活——自身切割或其他Caspase切割，产生 两段肽段形成有蛋白酶活性的二聚体。 Caspase家族——可分为起始Caspase、执行Caspase和 炎症反应介导因子。
（三）细胞凋亡
细胞凋亡是多细胞生物正常的过程， 是一种由基因控制的主动的细胞生理 性自杀行为。
第一节 程序性细胞死亡 （programmed cell death,PCD）
程序性细胞死亡(programmed cell death, PCD)— —指在生长发育过程中细胞在基因调控下，按照一 定时空顺序发生的生理性死亡。 细胞凋亡是形态学的概念，程序性细胞死亡是功能 上的概念。
概念——细胞受到环境因素的严重伤害，如极 端的物理化学因素和眼中的病理性刺激引起细 胞死亡的现象。 坏死原因——蛋白变性，DNA严重损伤，ATP 缺乏，溶酶体破裂等。
细胞坏死初期，胞质内线粒体和内质网肿 胀、崩解，结构脂滴游离、空泡化，蛋白质 颗粒增多，核发生固缩或断裂。 随坏死进程，细胞质呈强嗜酸性，苏木精 /伊红染色呈均一红色。 细胞膜不完整，台盼蓝染色阳性(活细胞 不着色)。 DNA随机降解，细胞内容物流出，引起炎 症。
2 Caspase依赖性细胞凋亡
Caspase的发现和秀丽隐杆线虫程序性细胞死亡研究 有关。 秀丽隐杆线虫是研究PCD的理想材料（1mm长，透 明，3.5天即可有合子发育成熟，细胞总共产生1090个 细胞，其中131个凋亡）。 控制线虫PCD的基因有：Ced-3、Ced-4和Ced-9等。 哺乳动物中线虫相关基因（蛋白）研究发现10多种 Caspase。