程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老1

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1、第十三章程序性細(xì)胞死亡與細(xì)胞衰老第一節(jié)程序性細(xì)胞死亡死亡是生命的普遍現(xiàn)象,但細(xì)胞死亡并非與機(jī)體死亡同步。正常的組織中也發(fā)生細(xì)胞死亡,它是維持組織機(jī)能和形態(tài)所必需的。一、細(xì)胞的死亡方式(一)細(xì)胞壞死是細(xì)胞受到急性強(qiáng)力傷害時(shí)立即出現(xiàn)的反應(yīng)。早期表現(xiàn)為細(xì)胞膜破壞,線粒體腫脹。繼而溶酶體破裂,細(xì)胞內(nèi)容物流出,引起炎癥。(二)細(xì)胞凋亡(三)自噬壞死細(xì)胞的形態(tài)變化(二)細(xì)胞凋亡cellapoptosisKerr(1972)最先提出,與細(xì)胞壞死的區(qū)別是:①細(xì)胞通過(guò)出芽的方式形成許多凋亡小體;②凋亡小體內(nèi)有結(jié)構(gòu)完整的細(xì)胞器;③不引起炎癥;④線粒體無(wú)變化,溶酶體活性不

2、增加;⑤內(nèi)切酶活化,DNA有控降解,凝膠電泳圖譜呈梯狀;⑥凋亡通常是生理性變化,而細(xì)胞壞死是病理性變化。www.roche-applied-science.com/胸腺細(xì)胞正常凋亡胸腺細(xì)胞正常凋亡程序性細(xì)胞死亡(programmedcelldeath,PCD)是一種基因指導(dǎo)的細(xì)胞自我消亡方式。PCD和細(xì)胞凋亡的區(qū)別在以下方面:PCD是功能性概念,凋亡是形態(tài)學(xué)概念。PCD的最終結(jié)果是細(xì)胞凋亡,但細(xì)胞凋亡并非都是程序化的。PCD存在于胚胎發(fā)育過(guò)程中。程序性細(xì)胞死亡小結(jié)壞死與凋亡的區(qū)別凋亡壞死胞體變小變大胞膜皺縮腫脹胞核濃縮,溶解,染色質(zhì)固縮形成染色質(zhì)裂解

3、塊狀小體,為顆粒狀,位于膜下散在分布胞質(zhì)濃縮腫脹結(jié)果形成凋亡小體細(xì)胞崩解無(wú)炎癥反應(yīng)引起炎癥反應(yīng)只影響散在單個(gè)細(xì)胞涉及周邊大量細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)不被破壞組織結(jié)構(gòu)被破壞形態(tài)上凋亡壞死生DNA由內(nèi)切酶切為不規(guī)則斷裂180bp或其倍數(shù)的片段片段大小不一化電泳結(jié)果“梯狀”條帶(DNAladders)“彌散”條帶酶核酸內(nèi)切酶等的激活無(wú)酶的激活上大分子RNA和蛋白質(zhì)的合成無(wú)合成C.elegans是研究PCD的理想材料(生命周期短,細(xì)胞數(shù)量少)。http://www.news.wisc.eduC.elegans雄蟲(chóng)有1031個(gè)體細(xì)胞、約1000個(gè)生殖細(xì)胞。神經(jīng)系統(tǒng)由302

4、個(gè)細(xì)胞組成,來(lái)自于407個(gè)前體細(xì)胞,105個(gè)細(xì)胞發(fā)生了PCD??刂凭€蟲(chóng)PCD的基因有:ced-3、ced-4和ced-9。ced-3和ced-4誘發(fā)凋亡;ced-9抑制ced-3、ced-4的作用。2002年10月7日英國(guó)人Sydney、美國(guó)人Horvitz和英國(guó)人Sulston,因在PCD方面的研究獲諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。H.RobertHorvitzJohnE.SulstonSydneyBrenner2、細(xì)胞凋亡的生理和病理學(xué)意義生理學(xué)意義:生長(zhǎng)發(fā)育:組織與器官的塑造(趾的分化);動(dòng)物變態(tài);皮膚角質(zhì)形成;免疫細(xì)胞分化:克隆選擇;防御:清除衰老細(xì)胞、

5、DNA損傷的細(xì)胞、以及被病原體感染的細(xì)胞。Sculptingthedigitsinthedevelopingmousepawbyapoptosis(Wood2000)病理學(xué)意義病原體侵染;誘導(dǎo)凋亡——HIV抑制凋亡——Poxvirus細(xì)胞凋亡不足腫瘤,自身免疫疾病;細(xì)胞凋亡過(guò)度神經(jīng)退行性疾病(AD,帕金森癥)、心肌梗塞、再生障礙性貧血、骨組織壞死。3、細(xì)胞凋亡的檢測(cè)方法形態(tài)學(xué)觀測(cè):染色法、透射和掃描電鏡觀察DNA電泳:DNA片段就呈現(xiàn)出梯狀條帶(DNAladders)TUNEL測(cè)定法,即DNA斷裂的原位末端標(biāo)記法彗星電泳法(cometassay)流式

6、細(xì)胞分析磷脂酰絲氨酸外翻4、細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的因子◆物理性因子,包括射線(紫外線,?射線等),較溫和的溫度刺激(如熱激,冷激)等◆化學(xué)及生物因子:包括活性氧基團(tuán)和分子,DNA和蛋白質(zhì)合成的抑制劑,激素,細(xì)胞生長(zhǎng)因子,腫瘤壞死因子?(TNF?),抗Fas/Apo-1/CD95抗體等細(xì)胞凋亡的分子調(diào)控機(jī)理●線蟲(chóng)(C.elegans)凋亡研究發(fā)現(xiàn)ced3,ced4基因促進(jìn)細(xì)胞凋亡,ced9基因阻止ced3/ced4的激活,抑制細(xì)胞凋亡。Ced3哺乳類(lèi)同源物是ICE(Interleukin-1-convertingenzyme),即Caspas

7、e1●Caspase家族與凋亡●Bcl-2家族、線粒體與細(xì)胞凋亡●細(xì)胞凋亡的分子機(jī)理(1).Caspase家族相當(dāng)于線蟲(chóng)的ced-3,是引起凋亡的關(guān)鍵酶。特點(diǎn):①酶活性依賴于cys殘基的親核性;②總是在asp之后切斷底物,故名caspase(cysteineaspartate-specificprotease)。③亞基由同一基因編碼,前體被切割后產(chǎn)生兩個(gè)活性亞基,組成異四聚體。Caspaseclassification(Zimmermann2001)ExecutioneroreffectorAutocatalyticinitiatorCaspase活

8、化Caspase自身以非活化的Procaspase存在,其激活依賴于其他的Caspase在它的天冬氨酸位點(diǎn)裂

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