细胞凋亡细胞凋亡•主要内容：主要内容：•1 1、定义、定义•2 2、细胞凋亡过程与调控、细胞凋亡过程与调控•3 3、细胞凋亡发生机制、细胞凋亡发生机制 •4 4、细胞凋亡与疾病、细胞凋亡与疾病 一、定义一、定义• 体体内内外外因因素素触触发发细细胞胞内内预预存存的的死死亡亡程程序序引引起起的的细细胞死亡过程胞死亡过程• 细胞凋亡的生理意义细胞凋亡的生理意义：：• 1 1、确保正常生长、发育：、确保正常生长、发育：• 胚胚胎胎发发育育过过程程中中，，指指（（趾趾））间间组组织织通通过过细细胞胞凋凋亡亡形成指（趾）间隙形成指（趾）间隙• 2 2、维持内环境稳定：、维持内环境稳定：• 受受损损、、突突变变、、衰衰老老的的细细胞胞以以及及针针对对自自身身抗抗原原的的细细胞、癌前病变细胞等大多通过细胞凋亡清除胞、癌前病变细胞等大多通过细胞凋亡清除• 3 3、防御功能：、防御功能：• 被病毒感染的细胞通过细胞凋亡、被病毒感染的细胞通过细胞凋亡、DNADNA降解，阻止降解，阻止病毒复制。
病毒复制 二、细胞凋亡过程与调控二、细胞凋亡过程与调控 • （一）细胞凋亡过程：（一）细胞凋亡过程：• 1 1、、凋亡信号转导凋亡信号转导、、凋亡基因的激活凋亡基因的激活、、细胞凋亡的执行细胞凋亡的执行、、凋凋亡细胞的清除亡细胞的清除：：• 细胞内外因素通过受体、第二信使（细胞内外因素通过受体、第二信使（cAMPcAMP、神经酰胺）进入、神经酰胺）进入细胞内信号转导途径，启动凋亡基因、合成或激活执行凋亡所需细胞内信号转导途径，启动凋亡基因、合成或激活执行凋亡所需的酶和相关物质（核酸内切酶、凋亡蛋白酶），细胞解体，凋亡的酶和相关物质（核酸内切酶、凋亡蛋白酶），细胞解体，凋亡细胞被邻近的吞噬细胞清除细胞被邻近的吞噬细胞清除 细胞凋亡过程细胞凋亡过程凋亡凋亡诱导诱导因素因素＋＋受体受体cAMPcAMPCaCa++++神经酰胺神经酰胺死死亡亡信信号号转转导导凋亡凋亡相关相关基因基因激活激活DNaseDNaseCaspasesCaspases激激活活巨噬细胞巨噬细胞吞噬分解吞噬分解凋亡细胞凋亡细胞 2 2、凋亡细胞的主要变化、凋亡细胞的主要变化 •形态学形态学：：• （（1 1）表面微绒毛消失，脱离周围细胞。
表面微绒毛消失，脱离周围细胞 • （（2 2）胞浆脱水、体积缩小、固缩胞浆脱水、体积缩小、固缩• （（3 3））内内质质网网扩扩张张与与胞胞膜膜融融合合形形成成膜膜表表面面芽芽状状突突起起（（出芽出芽）• （（4 4））核核固固缩缩成成团团、、染染色色质质集集中中分分布布在在核核膜膜的的边边缘缘呈新月性、马蹄形称呈新月性、马蹄形称染色质边集染色质边集 • （（5 5））胞胞膜膜内内陷陷分分割割包包裹裹胞胞浆浆形形成成泡泡状状小小体体称称凋凋亡小体（细胞凋亡的特征之一）亡小体（细胞凋亡的特征之一）• 凋亡小体形成后迅速被吞噬细胞清除，没有细胞内凋亡小体形成后迅速被吞噬细胞清除，没有细胞内容物外漏、不伴有炎症反应容物外漏、不伴有炎症反应 生化学的变化生化学的变化• （（1 1））DNADNA片断化：片断化：• 核核小小体体（（200200个个核核苷苷酸酸））之之间间的的连连接接区区受受核核酸酸内内切切酶酶作作用用断断裂裂，，形形成成片片断断。
在在琼琼脂脂糖糖凝凝胶胶电电泳泳中中呈呈现现特特征征性性的的““梯梯状状””条条带，这是带，这是判断凋亡的客观指标之一判断凋亡的客观指标之一• （（2 2））核酸内切酶的激活核酸内切酶的激活：：• 该该酶酶以以无无活活性性的的形形式式存存在在于于细细胞胞核核内内凋凋亡亡基基因因启启动动后后，，通通过过细细胞胞内内CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+（（激激活活））和和ZnZn2+2+（（抑抑制制））激激活活依依赖赖二二价价金金属属离离子子的的核核酸酸内内切切酶酶，，激激活活核核酸酸内内切切酶酶在在某某些些细细胞胞内内也也存存在在非非依依赖二价金属离子的核酸内切酶赖二价金属离子的核酸内切酶• （（3 3））凋亡蛋白酶的激活凋亡蛋白酶的激活：：• 凋亡蛋白酶是一组对低物天冬氨酸部位有特异水解作用的蛋凋亡蛋白酶是一组对低物天冬氨酸部位有特异水解作用的蛋白水解酶，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶目前发现凋亡蛋白水解酶，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶目前发现凋亡蛋白酶有白酶有1313个成员其个成员其主要作用主要作用是：是：①①水解细胞蛋白质结构，灭活水解细胞蛋白质结构，灭活细胞凋亡抑制物；细胞凋亡抑制物；②②水解凋亡过程中的相关活性蛋白，使其获得水解凋亡过程中的相关活性蛋白，使其获得或丧失生物学活性。
如凋亡蛋白－或丧失生物学活性如凋亡蛋白－3 3酶原在凋亡蛋白－酶原在凋亡蛋白－9 9的作用下的作用下转变成具有活性的凋亡蛋白酶－转变成具有活性的凋亡蛋白酶－3 3 细胞凋亡与细胞坏死的比较细胞凋亡与细胞坏死的比较凋亡凋亡坏死坏死性质性质生理性或病理性，特异性生理性或病理性，特异性病理性，非特异性病理性，非特异性诱导因素诱导因素较弱刺激，非随机发生较弱刺激，非随机发生强烈刺激，随机发生强烈刺激，随机发生生化特点生化特点主动过程，有新蛋白合成，耗能主动过程，有新蛋白合成，耗能被动过程，无新蛋白合成，不耗能被动过程，无新蛋白合成，不耗能形态特点形态特点胞膜及细胞器相对完整胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩细胞皱缩，核固缩细胞结构全面溶解，细胞结构全面溶解，破坏、细胞肿胀破坏、细胞肿胀DNADNA片断化，电泳呈片断化，电泳呈“梯梯”状条带状条带DNADNA电泳电泳弥散性降解，电泳呈均一弥散性降解，电泳呈均一DNADNA片状片状炎症反应炎症反应溶酶体相对完整溶酶体相对完整溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应凋亡小体凋亡小体有有无无基因调控基因调控有有无无 凋亡细胞的电镜观察凋亡细胞的电镜观察染色质边聚染色质边聚呈新月形呈新月形核浓缩呈球形核浓缩呈球形 凋亡与坏死的比较凋亡与坏死的比较正常细胞正常细胞凋亡早期，核染凋亡早期，核染色质致密，彼此色质致密，彼此分离，有核泡形分离，有核泡形成，细胞器和胞成，细胞器和胞浆浓缩浆浓缩凋亡细胞进一步凋亡细胞进一步降解，细胞膜内降解，细胞膜内陷并包裹胞浆形陷并包裹胞浆形成成凋亡小体凋亡小体凋亡小体被邻近凋亡小体被邻近细胞吞噬，不引细胞吞噬，不引起炎症反应起炎症反应坏死细胞核染色坏死细胞核染色质凝集边界不清质凝集边界不清细胞膜破坏，细胞膜破坏，引起炎症反应引起炎症反应 凋亡细胞凋亡细胞DNADNA链断裂示意图链断裂示意图凋亡细胞核酸内切凋亡细胞核酸内切酶将酶将DNADNA链切断，链切断，形成形成bpbp数为数为180bp180bp的的整倍数的片断整倍数的片断染色体细丝染色体细丝放大后的核小放大后的核小体及其连接体及其连接DNADNA电泳结果电泳结果正常正常凋亡凋亡坏死坏死 三、细胞凋亡的调控三、细胞凋亡的调控 • （一）细胞凋亡相关因素：（一）细胞凋亡相关因素：• 1 1、诱导性因素：启动预定程序的因素。
诱导性因素：启动预定程序的因素• （（1 1）激素和生长因子失衡：）激素和生长因子失衡：• 激激素素和和生生长长因因子子是是细细胞胞正正常常生生长长必必不不可可少少的的因因素素，，两两者者失失衡可启动凋亡如应激时糖皮质激素增加可启动淋巴细胞凋亡衡可启动凋亡如应激时糖皮质激素增加可启动淋巴细胞凋亡• （（2 2）理化因素：）理化因素：• 放射线、高温、强酸、强碱、乙醇、抗癌药、氧自由基等放射线、高温、强酸、强碱、乙醇、抗癌药、氧自由基等• （（3 3）免疫性因素：）免疫性因素：• 免疫细胞分泌的免疫分子引起免疫细胞、靶细胞凋亡免疫细胞分泌的免疫分子引起免疫细胞、靶细胞凋亡• （（4 4）微生物：）微生物：• 细菌、病毒等如细菌、病毒等如HIVHIV（人类免疫缺陷病毒）可诱导（人类免疫缺陷病毒）可诱导CD4CD4+ +细细胞凋亡，导致免疫功能低下胞凋亡，导致免疫功能低下 2 2、抑制性因素、抑制性因素 • 实验证明抑制细胞凋亡的因素有：实验证明抑制细胞凋亡的因素有：• 细胞因子（白细胞介素－细胞因子（白细胞介素－2 2、神经生长因子）、神经生长因子）• ACTHACTH、、 睾丸酮、睾丸酮、• 雌激素、雌激素、 ZnZn2+2+、、• 苯巴比妥、苯巴比妥、 EBEB病毒等。
病毒等 （二）细胞凋亡的信号转导（二）细胞凋亡的信号转导 • 细胞凋亡信号转导包括细胞凋亡信号转导包括•诱导因素、诱导因素、 细胞内细胞凋亡信号、细胞内细胞凋亡信号、•转导途径、转导途径、 启动凋亡基因、启动凋亡基因、•核核DNADNA片断化、片断化、 蛋白质降解、蛋白质降解、•细胞凋亡细胞凋亡• 在整个信号转导途径中有以下特点在整个信号转导途径中有以下特点 1 1、多样性、多样性：： 不同种类的细胞有不同的信号转导系统不同种类的细胞有不同的信号转导系统 2 2、偶联性、偶联性：： 死亡信号转导系统与细胞增殖分化信号转导系统有交叉、偶死亡信号转导系统与细胞增殖分化信号转导系统有交叉、偶联，同一信号在不同条件下可引起凋亡、也可引起增殖联，同一信号在不同条件下可引起凋亡、也可引起增殖 3 3、同一性、同一性：： 不同的凋亡诱因可通过同一途径触发凋亡。
阻断某一环节不同的凋亡诱因可通过同一途径触发凋亡阻断某一环节可阻止多种诱因引起的凋亡）可阻止多种诱因引起的凋亡） 4 4、多途性、多途性：： 同一诱因可通过多途径触发凋亡阻断多个环节才能同一诱因可通过多途径触发凋亡阻断多个环节才能阻断某一诱因引起的凋亡）阻断某一诱因引起的凋亡） （三）凋亡相关基因（三）凋亡相关基因 • 促促进进凋凋亡亡和和抑抑制制凋凋亡亡的的两两类类基基因因的的协协调调确确保保细细胞胞生死有序生死有序• 相关基因有相关基因有3 3类• 1 1、、抑制凋亡基因抑制凋亡基因：：• 以以Bcl-2Bcl-2为代表（是为代表（是B B淋巴细胞瘤淋巴细胞瘤/ /白血病－白血病－2 2）基因）基因的缩写形式的缩写形式Bcl-2Bcl-2蛋白由蛋白由229229个氨基酸组成，广泛存在个氨基酸组成，广泛存在于多种细胞（造血、上皮、淋巴、神经及多种瘤细胞的于多种细胞（造血、上皮、淋巴、神经及多种瘤细胞的细胞器上，线粒体、内质网、胞膜、核膜等）细胞器上，线粒体、内质网、胞膜、核膜等）• 肿瘤细胞肿瘤细胞Bcl-2Bcl-2的高表达提示对凋亡诱因有耐受性，的高表达提示对凋亡诱因有耐受性，病人预后不良。
病人预后不良Bcl-2Bcl-2通过通过抗氧化抗氧化；；抑制线粒体释放促抑制线粒体释放促凋亡蛋白凋亡蛋白；；抑制促凋亡调节蛋白抑制促凋亡调节蛋白的作用；的作用；抑制凋亡蛋白抑制凋亡蛋白酶的激活酶的激活；；维持钙稳态维持钙稳态等发挥抗凋亡作用等发挥抗凋亡作用 2 2、、促凋亡基因促凋亡基因：： 以以FasFas为例 FasFas是一种细胞表面受体，跨膜蛋白质其伸向胞浆部分有一是一种细胞表面受体，跨膜蛋白质其伸向胞浆部分有一段与段与TNFTNF、、NGFNGF受体高度同源，存在于多种组织细胞中因此受体高度同源，存在于多种组织细胞中因此FasFas可可以同以同FasFas抗原或某种生长因子结合，通过信号转导诱发凋亡或阻断抗原或某种生长因子结合，通过信号转导诱发凋亡或阻断生长因子的作用，细胞凋亡生长因子的作用，细胞凋亡 P53P53蛋白是一种蛋白是一种DNADNA结合蛋白，在细胞增殖周期中发挥检查结合蛋白，在细胞增殖周期中发挥检查点作用当发现点作用当发现DNADNA有缺陷时，阻止细胞进一步分化或修复有缺陷时，阻止细胞进一步分化或修复DNADNA。
当当DNADNA修复失败后，启动凋亡，使发育有误的细胞消灭于萌芽之中，修复失败后，启动凋亡，使发育有误的细胞消灭于萌芽之中，所以所以P53P53有有“分子警察分子警察”的美誉 3 3、、双向调控基因双向调控基因：： C-mycC-myc是一种癌基因，具有双向作用是一种癌基因，具有双向作用 何去何从取决于细胞接收的信息及所处环境如何去何从取决于细胞接收的信息及所处环境如C-mycC-myc表达后表达后有足够生长因子的作用，细胞增殖；反之，细胞凋亡有足够生长因子的作用，细胞增殖；反之，细胞凋亡 四、凋亡的发生机制四、凋亡的发生机制 • （一）（一）氧化损伤氧化损伤：：• 氧氧自自由由基基引引起起细细胞胞多多种种成成分分的的损损伤伤，，加加速速凋凋亡亡相相关基因的表达，引起细胞凋亡关基因的表达，引起细胞凋亡• （二）（二）钙稳态失衡钙稳态失衡：：• 细细胞胞内内钙钙离离子子浓浓度度增增加加，，激激活活多多种种与与细细胞胞凋凋亡亡有有关酶的活性如关酶的活性如CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+可激活凋亡蛋白酶。
可激活凋亡蛋白酶• （三）（三）线粒体损伤线粒体损伤：：• 凋亡过程中线粒体结构基本正常但是能量代谢障凋亡过程中线粒体结构基本正常但是能量代谢障碍、细胞膜通透性增加，释放多种细胞凋亡启动因子碍、细胞膜通透性增加，释放多种细胞凋亡启动因子（凋亡蛋白激活因子、凋亡诱导因子等），激活凋亡蛋（凋亡蛋白激活因子、凋亡诱导因子等），激活凋亡蛋白酶引起细胞凋亡白酶引起细胞凋亡 五、细胞凋亡与疾病五、细胞凋亡与疾病 • 凋凋亡亡是是维维持持细细胞胞群群体体数数量量的的重重要要手手段段，，凋凋亡亡不不足足/ /过度均可引起疾病过度均可引起疾病• （一）（一）凋亡不足凋亡不足：：• 肿瘤的发生、自身免疫性疾病与此有关肿瘤的发生、自身免疫性疾病与此有关• （二）（二）凋亡过度凋亡过度：：• 缺缺血血/ /再再灌灌注注损损伤伤、、心心力力衰衰竭竭的的发发生生中中都都发发现现有有细细胞凋亡HIVHIV病毒感染引起细胞凋亡，发生免疫缺陷病病毒感染引起细胞凋亡，发生免疫缺陷病• （三）（三）凋亡不足与过度并存凋亡不足与过度并存：：• 动脉粥样硬化的发生有内皮细胞的凋亡过度，其防动脉粥样硬化的发生有内皮细胞的凋亡过度，其防止血脂沉积的作用减弱。
血管平滑肌细胞凋亡不足，细止血脂沉积的作用减弱血管平滑肌细胞凋亡不足，细胞死亡与增殖同存，但增殖多致血管壁增厚胞死亡与增殖同存，但增殖多致血管壁增厚。