细胞凋亡及机制检测复习过程
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.药物：Calpain抑制剂、caspases抑制剂、 促癌剂、佛波豆蔻乙脂(PMA)等
(二)细胞凋亡信号的转导
凋亡信号转导系统特点
① 多样性：不同种类的细胞系统不同 ② 偶联性：与增殖分化的信号系统交叉偶联 ③ 同一性：多因素，共用同一系统触发 ④ 多途性：同一诱导因素启动多条信号转导
途径
有
8.基因调控 无
有
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 研究获诺贝尔生理与医学奖。
Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston
细胞凋亡与疾病发生机制的
新认识
死 1.该“ ”的细胞（如肿瘤细胞、自身反应性免疫细胞） 未死，是造成肿瘤、自身免疫性疾病的主要发病机制
之一。——细胞凋亡不足
2.不该“死”的细胞（如神经元、心肌细胞）死 了，这与老年性痴呆、心肌缺血/再灌注损伤等
发病有关。——细胞凋亡过度
胸腺细胞
正常
凋亡
胸腺细胞
正常
凋亡
细胞凋亡的过程
1.凋亡信号转导 2.凋亡基因激活 3.细胞凋亡的执行 4.凋亡细胞的清除
凋亡过程及分期
凋
cAMP
亡
Ca2+
死
4. 形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、 胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核
细胞肿胀
固缩,膜可发泡成芽,形成凋亡小体
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
7.凋亡小体 无
DNA片段化（180-120bp）,电泳呈 “梯”状条带 溶酶体相对完整，局部无炎症反应
3. Caspase 9 激活，需要通过CARD（caspase-
recruitment domain)、Apaf-1、细胞色素c、ATP 等多个因子的参与
Caspases在凋亡中的主要作用 1.灭活细胞凋亡的抑制物（如Bcl-2）；
2.水解细胞的蛋白质结构，导致细胞解体， 形成凋亡小体（apoposis boby）；
细胞凋亡及机制检测
典型的凋亡小体（apoposis
boby）：由透亮空泡和不透 光的浓密的核碎片两部分 组成。
细胞凋亡与坏死的比较
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 强烈病理性刺激,随机发生 生理性或较弱病理性刺激，非随机发 生
3. 生化特点 被动过程,无新蛋白合成,不 耗能的主动过程，有新蛋白合成 耗能
Fas/APO-1等。
1. c-myc
c-myc诱导细胞增殖，也能诱导细 胞凋亡。当生长因子存在，bcl-2基 因表达时，促进细胞增殖，反之细 胞凋亡。
2.bcl-2
第一个被确认有抑制凋亡作用的基因，存在于线 粒体外膜、核膜及部分内质网中。
bcl-2相当于线虫的ced9。 Bcl-2家族可分为两类，一类是抗凋亡的，如：
NGF受体家族。对细胞凋亡有促进作用
基因产物为45KD的跨膜蛋白。 Fas蛋白与Fas配体组成Fas系统，二者的
结合导致靶细胞走向凋亡。
4.ICE蛋白酶家族
与线虫ced-3同源，又称为Caspase。 ICE是一种半胱氨酸蛋白酶，在人类，ICE家族
至少有11个成员，每一成员均含有与底物结合及 催化的保守序列，识别位点在Asp之后，故又称 Caspases。
㈡细胞凋亡信号的转导
诱导信号 ROS
神经酰胺 多途径 SAPK/JNK
RR
NF-kB,JNK/AP-1途径
P53 基因 激活bax or 下调bcl-2
mtDNA
cell
㈢细胞凋亡相关基因
抑制凋亡基因：bcl-2 促进凋亡基因： fas，P53 双向调控基因： c-myc，bclx
研究较多的有c-myc、 bcl-2、 p53、Ice、
3.在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白，使 该蛋白获得或丧失某种生物学功能
细胞凋亡的调控
（一）细胞凋亡相关因素
1.诱导性因素 2.抑制性因素
(二)细胞凋亡信号的转导
1.细胞凋亡的诱导因素
.生理活性因子：TNF家族(Fas-L,TNF)、 TGF、神经递质(谷氨酸、多巴胺)、生 长 因子撤退、GC等
诱
受 体
神 经
亡 信
导
酰
号
因
胺
素
凋
亡
相
Dnase 巨噬细胞
关 基 因 激
激活
Capases 激活
吞噬细胞 凋亡细胞
活
诱导期
执行期
消亡期
细胞凋亡的生化改变
1.DNA的片段化“梯”状条带 2.内源性核酸内切酶激活及其作用 3.凋亡蛋白酶（caspases）的激活
及其作用
1.DNA的片段化“梯”状条带为细胞 凋亡主要特征
.损伤相关因子：热休克、病毒感染、自由 基、癌基因、抑癌基因、放射线等
.化疗药物 .毒的抑制因素
.凋亡相关基因的抑制作用：p53、bcl-2、 bcl-XL等。
.生理性抑制剂：生长因子、细胞外基质、锌、 雄激素、雌激素等
.病毒基因：腺病毒E1B、杆状病毒p35、棒 状病毒IAP、牛痘病毒CrmA、EBV BHRF1等
Bcl-2 ； 一 类 是 促 进 凋 亡 的 ， 如 ： Bax 、 Bad 、 Bid，以二聚体形体发挥作用。
Bcl-2抗凋亡机制
①直接的抗氧化 ②抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质 ③抑制促凋亡的Bax，Bak细胞毒作用 ④抑制Caspases激活 ⑤维持细胞钙稳态
3.fas
fas又称作APO-1或CD95，属TNF受体和
①几乎所有凋亡细胞均有核小体间的裂 解，导致DNA 的断裂；
②DNA降解过程的特异性：不伴有组蛋 白和其它核蛋白的降解；
③染色质在核小体间的裂解是凋亡细胞 和形态改变的基础；
④DNA fragmentation是凋亡的 “golden marker”。
2.内源性核酸内切酶激活及其 作用
由一系列胞内信号转导环节激活， 执行染色质DNA切割
启动子Caspases： Caspases8、9和10 效应子Caspases： Caspases3、6、7
5.Apaf-1 与线虫的ced-4同源； 在线粒体参与的凋亡途径中发挥作用； 能激活Caspase3 ，这一过程需要细胞色
素c和Caspase9的参与。
6.p53
野生型P53基因具有诱导细胞凋亡的功能 ——“分子警察”；
(二)细胞凋亡信号的转导
凋亡信号转导系统特点
① 多样性：不同种类的细胞系统不同 ② 偶联性：与增殖分化的信号系统交叉偶联 ③ 同一性：多因素，共用同一系统触发 ④ 多途性：同一诱导因素启动多条信号转导
途径
有
8.基因调控 无
有
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 研究获诺贝尔生理与医学奖。
Sydney Brenner H. Robert Horvitz John E. Sulston
细胞凋亡与疾病发生机制的
新认识
死 1.该“ ”的细胞（如肿瘤细胞、自身反应性免疫细胞） 未死，是造成肿瘤、自身免疫性疾病的主要发病机制
之一。——细胞凋亡不足
2.不该“死”的细胞（如神经元、心肌细胞）死 了，这与老年性痴呆、心肌缺血/再灌注损伤等
发病有关。——细胞凋亡过度
胸腺细胞
正常
凋亡
胸腺细胞
正常
凋亡
细胞凋亡的过程
1.凋亡信号转导 2.凋亡基因激活 3.细胞凋亡的执行 4.凋亡细胞的清除
凋亡过程及分期
凋
cAMP
亡
Ca2+
死
4. 形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、 胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核
细胞肿胀
固缩,膜可发泡成芽,形成凋亡小体
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
7.凋亡小体 无
DNA片段化（180-120bp）,电泳呈 “梯”状条带 溶酶体相对完整，局部无炎症反应
3. Caspase 9 激活，需要通过CARD（caspase-
recruitment domain)、Apaf-1、细胞色素c、ATP 等多个因子的参与
Caspases在凋亡中的主要作用 1.灭活细胞凋亡的抑制物（如Bcl-2）；
2.水解细胞的蛋白质结构，导致细胞解体， 形成凋亡小体（apoposis boby）；
细胞凋亡及机制检测
典型的凋亡小体（apoposis
boby）：由透亮空泡和不透 光的浓密的核碎片两部分 组成。
细胞凋亡与坏死的比较
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 强烈病理性刺激,随机发生 生理性或较弱病理性刺激，非随机发 生
3. 生化特点 被动过程,无新蛋白合成,不 耗能的主动过程，有新蛋白合成 耗能
Fas/APO-1等。
1. c-myc
c-myc诱导细胞增殖，也能诱导细 胞凋亡。当生长因子存在，bcl-2基 因表达时，促进细胞增殖，反之细 胞凋亡。
2.bcl-2
第一个被确认有抑制凋亡作用的基因，存在于线 粒体外膜、核膜及部分内质网中。
bcl-2相当于线虫的ced9。 Bcl-2家族可分为两类，一类是抗凋亡的，如：
NGF受体家族。对细胞凋亡有促进作用
基因产物为45KD的跨膜蛋白。 Fas蛋白与Fas配体组成Fas系统，二者的
结合导致靶细胞走向凋亡。
4.ICE蛋白酶家族
与线虫ced-3同源，又称为Caspase。 ICE是一种半胱氨酸蛋白酶，在人类，ICE家族
至少有11个成员，每一成员均含有与底物结合及 催化的保守序列，识别位点在Asp之后，故又称 Caspases。
㈡细胞凋亡信号的转导
诱导信号 ROS
神经酰胺 多途径 SAPK/JNK
RR
NF-kB,JNK/AP-1途径
P53 基因 激活bax or 下调bcl-2
mtDNA
cell
㈢细胞凋亡相关基因
抑制凋亡基因：bcl-2 促进凋亡基因： fas，P53 双向调控基因： c-myc，bclx
研究较多的有c-myc、 bcl-2、 p53、Ice、
3.在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白，使 该蛋白获得或丧失某种生物学功能
细胞凋亡的调控
（一）细胞凋亡相关因素
1.诱导性因素 2.抑制性因素
(二)细胞凋亡信号的转导
1.细胞凋亡的诱导因素
.生理活性因子：TNF家族(Fas-L,TNF)、 TGF、神经递质(谷氨酸、多巴胺)、生 长 因子撤退、GC等
诱
受 体
神 经
亡 信
导
酰
号
因
胺
素
凋
亡
相
Dnase 巨噬细胞
关 基 因 激
激活
Capases 激活
吞噬细胞 凋亡细胞
活
诱导期
执行期
消亡期
细胞凋亡的生化改变
1.DNA的片段化“梯”状条带 2.内源性核酸内切酶激活及其作用 3.凋亡蛋白酶（caspases）的激活
及其作用
1.DNA的片段化“梯”状条带为细胞 凋亡主要特征
.损伤相关因子：热休克、病毒感染、自由 基、癌基因、抑癌基因、放射线等
.化疗药物 .毒的抑制因素
.凋亡相关基因的抑制作用：p53、bcl-2、 bcl-XL等。
.生理性抑制剂：生长因子、细胞外基质、锌、 雄激素、雌激素等
.病毒基因：腺病毒E1B、杆状病毒p35、棒 状病毒IAP、牛痘病毒CrmA、EBV BHRF1等
Bcl-2 ； 一 类 是 促 进 凋 亡 的 ， 如 ： Bax 、 Bad 、 Bid，以二聚体形体发挥作用。
Bcl-2抗凋亡机制
①直接的抗氧化 ②抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质 ③抑制促凋亡的Bax，Bak细胞毒作用 ④抑制Caspases激活 ⑤维持细胞钙稳态
3.fas
fas又称作APO-1或CD95，属TNF受体和
①几乎所有凋亡细胞均有核小体间的裂 解，导致DNA 的断裂；
②DNA降解过程的特异性：不伴有组蛋 白和其它核蛋白的降解；
③染色质在核小体间的裂解是凋亡细胞 和形态改变的基础；
④DNA fragmentation是凋亡的 “golden marker”。
2.内源性核酸内切酶激活及其 作用
由一系列胞内信号转导环节激活， 执行染色质DNA切割
启动子Caspases： Caspases8、9和10 效应子Caspases： Caspases3、6、7
5.Apaf-1 与线虫的ced-4同源； 在线粒体参与的凋亡途径中发挥作用； 能激活Caspase3 ，这一过程需要细胞色
素c和Caspase9的参与。
6.p53
野生型P53基因具有诱导细胞凋亡的功能 ——“分子警察”；