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《分子腫瘤學4細胞凋亡與腫瘤》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、分子腫瘤學第五節(jié)細胞凋亡與腫瘤一、概述1、細胞凋亡名稱的由來:英國Aberdeen大學病理系Kerr教授:1972年我和Wyllie在研究中觀察到一種不同于壞死的細胞死亡方式,聯想到秋日落葉,把它稱作Apoptosis2、細胞凋亡的概念細胞凋亡由內外源因素觸發(fā)細胞內預存的死亡程序而導致的細胞死亡過程。3、細胞壞死與凋亡的差異壞死凋亡性質病理性、非特異性生理性或病理性,特異性誘導因素強烈刺激,隨機發(fā)生較弱刺激,非隨機發(fā)生生化特點被動過程,無新蛋白質合成,不耗能主動過程,有新蛋白質合成,耗能DNA電泳形態(tài)變化彌散性降解,電泳呈均一DNA片狀細胞結構全面溶解、破壞、細胞腫脹DNA
2、片段化(180—200bp),電泳呈“梯”狀條帶胞膜及細胞器相對完整細胞皺縮,核固縮炎癥反應溶酶體破裂,局部炎癥反應溶酶體相對完整,局部無炎癥反應凋亡小體無有基因調控無有4、細胞凋亡的生理意義(1)確保正常發(fā)育、生長(2)修復功能如:清除受損、突變或衰老的細胞(3)防御功能如:使受到病毒感染的細胞凋亡二、細胞凋亡的誘發(fā)機制㈠氧化損傷1.氧化應激(oxidativestress)的概念指機體活性氧產生過多或抗氧化能力下降,活性氧的清除不足,導致活性氧在體內積聚并引起氧化損傷的病理過程。氧化損傷的后果之一就是誘導凋亡。2.氧化應激引起細胞凋亡的可能機制①DNA受損激活P53基因
3、膜通透性↑Ca內流↑DNase②生物膜損傷ΔΨm↓脂質過氧化產物↑③多聚ADP核糖合成酶活化,NAD+耗竭,ATP大量消耗④可活化NF-kB、AP-1,加速細胞凋亡相關的一些基因表達㈡鈣穩(wěn)態(tài)失衡Ca2+作為許多細胞生命活動的第二信使,在細胞凋亡中的作用也倍受關注,凋亡發(fā)生時胞漿中Ca2+↑,并激活凋亡過程中的關鍵酶類,其誘導細胞凋亡的機制為:①激活Ca2+/Mg2+依賴的DNase②激活谷氨酰胺轉移酶(GTase),促進凋亡細胞中蛋白廣泛交聯,有利于凋亡小體的形成③激活Ca2+敏感的蛋白酶核骨架蛋白酶核基質蛋白絲氨酸蛋白酶膜蛋白④激活核轉錄因子,加速促凋亡基因的轉錄㈢線粒體
4、損傷目前證據顯示,線粒體的功能改變在細胞凋亡的發(fā)生中起重要作用線粒體內膜通透性↑線粒體內膜的跨膜電位Δψm↓能量合成水平↓線粒體功能和結構破壞引起細胞凋亡的可能機制:凋亡誘導因素作用于細胞后引起線粒體內膜跨膜電位(Δψm)下降,線粒體內外膜之間的通透性轉換孔PTP開放;使細胞凋亡啟動因子(Cyt.C),凋亡蛋白酶激活因子(Apaf)和凋亡誘導因子(AIF)釋放凋亡誘導因素線粒體跨膜電位↓線粒體PTP開放Cyt.C,Apaf,等釋放AIF激活Caspases潛在Dnase活化Dnase細胞凋亡線粒體損傷三、細胞凋亡的形態(tài)及生化改變(一)凋亡細胞的形態(tài)學改變早期:胞漿脫水,胞膜
5、空泡化,細胞固縮晚期:染色質邊集,凋亡小體凋亡的起始:細胞器、染色質等開始變化凋亡小體的形成:質膜包裹染色質和細胞器凋亡小體的消化:被吞噬細胞消化NormalCellApoptoticcellScanningelectronmicrographsofapoptoticbodies(二)凋亡細胞的生化改變1.內源性核酸內切酶(Dnase)激活切割染色質DNA,Ca2+/Mg2+(+),Zn2+(-)2.DNA片段化內切酶在核小體切開DNA,形成180-200bp為倍數的片段3.凋亡蛋白酶激活Caspases的活性中心富含半胱氨酸,對底物天冬氨酸部位有特異的水解作用生物化學特征
6、胞漿內Ca2+濃度升高。細胞內活性氧增多。質膜通透性變大。DNA內切酶活性被激活升高,雙鏈DNA在核小體之間切斷形成180~200bp為基數的有序片段。Ⅱ型谷氨酰胺轉移酶和需鈣蛋白酶(Calpain)活性升高。典型凋亡細胞DNA瓊脂糖凝膠電泳呈現梯狀條帶典型凋亡細胞DNA瓊脂糖凝膠電泳(呈現梯狀條帶)Caspase家族凋亡的執(zhí)行者Caspase活性位點是半胱氨酸,裂解靶蛋白位點是天冬氨酸殘基后的肽鍵,因此稱為Cysteineasparticacicspecificprotease,即Caspase特點:前體形式存在,級聯反應作用:滅活凋亡抑制物水解蛋白質結構,形成凋亡小體水
7、解凋亡相關活性蛋白DNA'ladder'DetectionofDNAfragmentation四、凋亡發(fā)生途徑與調控(一)凋亡發(fā)生途徑1.死亡受體介導的細胞凋亡途徑Fas-FasL,TNF-TNFR1,TRAIL-DRs(TNF-relatedapoptosisinducingligand)2.以線粒體釋放細胞色素C為中心環(huán)節(jié)的細胞凋亡途徑3.不依賴caspase的細胞凋亡Apoptosisproteinactivitingfactor1p53DNAdamageBaxFasassociatedproteinwith