細胞凋亡與疾病

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Cellapoptosisandrelateddiseases第八章細胞凋亡與疾病

1細胞凋亡的概念細胞凋亡與壞死的區(qū)別研究歷史及現(xiàn)狀細胞凋亡的生理意義第一節(jié)　概述

2細胞凋亡（cellapoptosis）是病理學家Kerr等人在1972年提出的不同于壞死的細胞死亡的新概念。概述也稱為程序性細胞死亡(programmedcelldeath，PCD)由體內(nèi)外因素觸發(fā)細胞內(nèi)預存的死亡程序而導致的細胞死亡過程。細胞凋亡的概念

3近年來細胞凋亡和PCD常被做為同義詞使用，但有學者認為兩者是不同的概念：細胞凋亡是一個形態(tài)學概念，如染色質著邊及DNA梯狀條帶等；PCD是一個功能性概念，不一定有上述形態(tài)學變化。概述

4細胞壞死通常由嚴重損傷因素所致，如毒物中毒、嚴重缺血、缺氧、強酸、強堿、強大電流等，正常組織細胞不發(fā)生壞死。細胞凋亡是一種生理性、主動的細胞死亡方式，在許多方面與壞死有顯著的差別。概述細胞凋亡與壞死的區(qū)別

5

6TwoDifferentTypesofCellDeath

7在小鼠肌肉中生長的P815腫瘤細胞中因缺血誘導的壞死,示濃縮的染色質塊的病態(tài)的邊緣、膨脹的線粒體和分解的膜。概述

8大鼠被閹割后2d在前列腺中誘導的凋亡示凋亡小體被吞噬。概述

9概述

10凋亡概念的形成：1965年澳大利亞科學家發(fā)現(xiàn),結扎鼠門靜脈后,電鏡觀察到肝實質組織中有一些散在的死亡細胞,這些細胞的溶酶體并未被破壞,顯然不同于細胞壞死。這些細胞體積收縮、染色質凝集,從其周圍的組織中脫落并被吞噬,機體無炎癥反應1972年Kerr等三位科學家首次提出了細胞凋亡的概念,宣告了對細胞凋亡的真正探索的開始。在此之前,關于胚胎發(fā)育生物學、免疫系統(tǒng)的研究,肝細胞死亡的研究都為這一概念的提出奠定了基礎。概述研究歷史及現(xiàn)狀

11細胞凋亡的形態(tài)學及生物化學研究階段：(1972-1987)用光鏡和電鏡對細胞形態(tài)學特征進行了詳細的研究；染色體DNA的降解，細胞凋亡的一個顯著特征就是細胞染色質的DNA片段化降解；RNA／蛋白質大分子的合成；鈣離子變化，細胞內(nèi)鈣離子濃度的升高是細胞發(fā)生凋亡的一個重要條件；內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活，細胞發(fā)生凋亡是需要這種核酸內(nèi)切酶參與的。概述研究歷史及現(xiàn)狀

12細胞凋亡的分子生物學研究階段：(最近幾年)與細胞凋亡的相關基因及調控；細胞凋亡的信號轉導；與細胞凋亡的各種分子及其相互作用及相互關系細胞凋亡的臨床應用基礎研究階段：細胞凋亡的研究，其生命力在于最終能夠有利于疾病機制的闡明，以及新療法的探索及問世。概述研究歷史及現(xiàn)狀

132002年10月7日英國人悉尼·布雷諾爾、美國人羅伯特·霍維茨和英國人約翰·蘇爾斯頓,因在器官發(fā)育的遺傳調控和細胞程序性死亡方面的研究獲諾貝爾生理與醫(yī)學獎。SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohnE.Sulston

14確保正常發(fā)育、生長清除多余的、失去功能價值的細胞維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定清除受損、突變或衰老的細胞發(fā)揮積極的防御功能受病毒感染的細胞凋亡，阻止病毒的復制概述細胞凋亡的生理意義

15第二節(jié)細胞凋亡的過程與調控細胞凋亡的大致過程凋亡時細胞的主要變化細胞凋亡的調控凋亡過程與調控

16凋亡過程與調控一、細胞凋亡的大致過程大致分成4個階段凋亡信號轉導凋亡基因激活細胞凋亡的執(zhí)行凋亡細胞的清除

17細胞凋亡過程cAMPCa2+神經(jīng)酰胺凋亡誘導因素死亡信號凋亡相關基因激活DNase激活Caspases激活巨噬細胞吞噬分解凋亡細胞信號轉導基因激活凋亡執(zhí)行凋亡細胞的清除+受體凋亡過程與調控

18細胞凋亡的形態(tài)學改變凋亡過程與調控二、凋亡時細胞的主要變化→胞膜空泡化(blebbing)→固縮(condensation)→出芽(budding)→染色質邊集(margination)微絨毛消失與周圍細胞脫接觸凋亡小體(apoptosisbody)

19凋亡過程與調控fragmentationnormalblebbingcondensationBuddingmarginationapoptosisbodyMorphologicalChangesduringApoptosis

20左，正常胸腺細胞；右，凋亡胸腺細胞（注意凋亡小體）凋亡過程與調控

21DNA的片段化斷裂激活的DNase的作用蛋白質降解激活的Caspases的作用凋亡過程與調控二、凋亡時細胞的主要變化細胞凋亡的生化改變

22凋亡過程與調控

23概述

24內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶激活及其作用Endogenousnuclease,DNase正常時以無活性的形式存在于細胞核。特點：依賴二價金屬離子DNase:Ca2+/Mg2+可增強其活性，Zn2+抑制其活性;非依賴二價金屬離子的DNase激活：凋亡誘導因素不能直接激活，需經(jīng)一系列細胞內(nèi)信號轉導環(huán)節(jié)方能激活。作用：切割染色質DNA凋亡過程與調控執(zhí)行凋亡的兩個酶

25Caspase激活及其作用Caspase是一組對底物門冬氨酸部位有特異水解作用，其活性中心富含半胱氨酸的蛋白水解酶，全稱為：含半胱氨酸的門冬氨酸特異水解酶(cysteine-containingaspartate-specificprotease)。家族成員:10余個第一被發(fā)現(xiàn)的是ICE(interleukin-1βconvertingenzyme)即caspase-1，此前發(fā)現(xiàn)線蟲類CED-3是細胞凋亡所必需的蛋白酶，在哺乳類與CED-3結構、功能相似的是ICE，因此，常把兩者并列為CED-3/ICE。激活凋亡過程與調控執(zhí)行凋亡的兩個酶

26HumaninitiatorandexecutionercaspasesHumanPro-domainActivatorsEstablishedorproposedfunctionInitiatorCaspasesCasp8DEDFADDDeathreceptorsignaling,cellproliferationCasp10DEDFADDDeathreceptorsignalingCasp9CARDApaf-1/cytcCasp3/7activationaftermitochondrialstressCasp12CARDTRAF-2calpainERstressCasp2CARDDEFCAP,RAIDDPremitochondrialstressEffectorCaspasesCasp3shortcaps9,8,othersCleavageofmostapoototicsubstratesCasp7shortcasp9,8,othersCleavageofmostapoototicsubstratesCasp6shortCasp3,7LamincleavageInflammatoryCaspasesCasp1CARDIpaf,ASC,inflammasomeIL-1/IL-18maturation,apoptosisCasp5CARDInflammasomeIL-1/IL-18maturation,LPSstressCasp4

27信號TNF相關蛋白存活因素缺失化療藥物、發(fā)育信號Caspases活化因子死亡受體細胞色素C釋放Apaf-1FADD起始Caspase效應CaspaseCaspase-3(-6，-7)Caspase-8(-10)Caspase-9執(zhí)行凋亡(裂解凋亡調控因子，水解細胞蛋白)Caspases的活化與級聯(lián)反應凋亡過程與調控

28Caspases激活及其作用作用：滅活凋亡抑制物（如Bcl-2）水解蛋白質結構，導致細胞解體，形成凋亡小體在凋亡級聯(lián)反應中水解相關活性蛋白，使其獲得或喪失某種生物學功能功能凋亡過程與調控執(zhí)行凋亡的兩個酶Caspases-9Caspases-3酶原活性Caspases-3

29凋亡相關因素凋亡信號的轉導凋亡相關基因凋亡過程與調控三、細胞凋亡的調控

30誘導性因素激素和生長因子失衡生理水平是細胞正常生長所必需，缺乏時細胞凋亡相反，某些激素和生長因子過多也可導致細胞凋亡理化因素射線、高溫、強酸、強堿、乙醇抗癌藥等均可導致細胞凋亡。如電離輻射→OFR↑→DNA受損→凋亡。免疫性因素免疫分子參與免疫細胞和靶細胞的凋亡過程。如:細胞毒T淋巴細胞→分泌粒酶→靶細胞凋亡。微生物學因素細菌、病毒等致病微生物及其毒素可誘導細胞凋亡。如:HIV感染→CD4+淋巴細胞凋亡。(一)細胞凋亡相關因素凋亡過程與調控

31抑制性因素某些細胞因子如IL-2，神經(jīng)生長因子等具有抑制細胞凋亡的作用，當其減少時，依賴它們的細胞會發(fā)生凋亡。某些激素如ACTH、睪丸酮、雌激素對防止靶細胞凋亡，維持其正常存活是必需的，當減少時可導致靶細胞凋亡其它因素:也有抑制細胞凋亡作用某些二價金屬陽離子，如Zn2+等藥物，如苯巴比妥、半胱氨酸蛋白酶抑制劑等病毒，如EB病毒、牛豆病毒等中性氨基酸(一)細胞凋亡相關因素凋亡過程與調控

32凋亡過程與調控(二)細胞凋亡信號的轉導細胞外的凋亡誘導因素作用于細胞后可轉化為細胞凋亡信號，并通過胞內(nèi)不同的信號轉導途徑，最終激活細胞死亡程序，導致細胞凋亡。其特點是：多樣性:即不同種類的細胞有不同的信號轉導系統(tǒng)。耦聯(lián)性:與細胞增殖、分化的信號轉導系統(tǒng)在某些環(huán)節(jié)上有交叉、耦聯(lián)。同一因素條件不同,去向不一同一性:即不同的凋亡誘導因素可通過同一信號轉導系統(tǒng)觸發(fā)細胞凋亡。如TNF、電離輻射、Fas抗原均可通過神經(jīng)酰胺途徑觸發(fā)凋亡。多途性:同一凋亡因素可以通過多條信號轉導途徑觸發(fā)凋亡。如：糖皮質激素可通過神經(jīng)酰胺、胞內(nèi)Ca2+及cAMP/PKA信號系統(tǒng)引起淋巴細胞凋亡

33凋亡過程與調控細胞凋亡信號的轉導途徑胞內(nèi)Ca2+信號系統(tǒng)細胞凋亡時，[Ca2+]i上升。用Ca2+載體A23187升高B淋巴細胞[Ca2+]i，可誘導凋亡；用鈣絡合劑降低細胞[Ca2+]i，可阻止細胞凋亡。胞內(nèi)Ca2+升高激活Ca2+依賴性谷氨酰胺轉移酶、活化核轉錄因子等觸發(fā)細胞凋亡。cAMP/PKA信號系統(tǒng)細胞內(nèi)cAMP升高可激活cAMP依賴的PKA，使其靶蛋白上某些氨基酸（蘇、絲氨酸）殘基磷酸化，從而改變蛋白質的功能。用dbcAMP可誘發(fā)細胞凋亡。

34凋亡過程與調控細胞凋亡信號的轉導途徑Fas蛋白/Fas配體信號系統(tǒng)Fas蛋白是細胞膜上跨膜蛋白，屬于TNF受體家族。Fas蛋白介導細胞凋亡可能的信號轉導機制是：Fas配體或抗Fas抗體與Fas蛋白結合，使神經(jīng)鞘磷脂酶活性升高，分解神經(jīng)鞘磷脂產(chǎn)生神經(jīng)酰胺，神經(jīng)酰胺作為第二信使激活相應蛋白酶，從而誘導細胞凋亡?？笷as抗體或TNF與Fas蛋白結合,可激活ICE樣caspase，降解H1組蛋白,是染色體松弛,DNA鏈舒展而暴露DNase酶切位點,DNA容易被切割。Fas蛋白被激活后可通過胞內(nèi)Ca2+信號系統(tǒng)轉遞死亡信息而導致細胞凋亡。

35死亡受體介導的信號途徑mFasL:cell-membrane-boundFasLsFasL:solubleFasL

36凋亡過程與調控細胞凋亡信號的轉導途徑神經(jīng)酰胺信號系統(tǒng)是一類新型第二信使,具有介導細胞凋亡的作用。神經(jīng)鞘磷脂酶神經(jīng)鞘磷脂神經(jīng)酰胺蛋白激酶基因轉錄TNFαFas抗原電離輻射糖皮質激素受體IκB-pIκBNF-κB-NF-κB入核神經(jīng)酰胺的水解產(chǎn)物鞘氨醇在激酶作用下形成1-磷酸鞘氨醇(SPP),SPP傳遞細胞增殖信號，故有抗凋亡作用。

37凋亡過程與調控細胞凋亡信號的轉導途徑二酰甘油/蛋白酶C（PKC）信號系統(tǒng)二酰甘油是磷脂酰肌醇和磷脂酰膽堿在磷脂酶C催化產(chǎn)生的一種第二信使,是PKC內(nèi)源性激活物PKC由三種同工酶組成，其中PKCβ1與凋亡關系密切。活化PKCβ1可誘導u937白血病細胞凋亡。抑制PKC活性,同時也可抑制糖皮質激素誘導的小鼠胸腺細胞凋亡。酪氨酸蛋白激酶（PTK）信號系統(tǒng)PTK所介導的信號系統(tǒng)對細胞凋亡起重要負調控作用。此途徑被阻斷可引起細胞凋亡。

38凋亡過程與調控細胞凋亡信號的轉導途徑生長因子受體TPKCrb2（含有SH2區(qū)）Sos（具有鳥苷酸交換因子活性）Ras（GTP置換GDP）Raf（MAPKKK）MEK（MAPKK）MAPK靶蛋白磷酸化促進細胞分化轉錄因子磷酸化靶基因轉錄(EGF、PDGF)

39在進化過程中控制細胞生死的程序已經(jīng)以基因的形式存儲于細胞中。細胞內(nèi)存在凋亡基因，同樣也存在抑制凋亡的基因。目前，細胞凋亡的相關基因多達數(shù)十種，根據(jù)功能分為三類：抑制凋亡基因：Bcl-2，EIB，IAP促進凋亡基因：wtP53，Bax，ICE雙向調控基因：c-myc，Bclx凋亡過程與調控(三)凋亡相關基因

40Bcl-2（Bcelllymphoma/leukemia-2基因的縮寫）人的Bcl-2蛋白由229aa組成，分布在線粒體內(nèi)膜,細胞膜內(nèi)表面,內(nèi)質網(wǎng),核膜等存在造血、上皮、淋巴、神經(jīng)細胞及多種瘤細胞Bcl-2高度表達能抑制多種誘導因素誘發(fā)的凋亡抗凋亡的主要機制直接的抗氧化抑制線粒體釋放促凋亡蛋白質(細胞色素C、AIF）抑制促凋亡性調節(jié)蛋白Bax、Bak的細胞毒作用抑制凋亡蛋白酶（caspases）的激活維持細胞鈣穩(wěn)態(tài)凋亡過程與調控抑制凋亡基因

41P53wtP53基因能誘導細胞凋亡,該基因突變抑制凋亡P53蛋白是一種DNA結合蛋白,在細胞周期的G1期發(fā)揮檢查點功能,檢查DNA是否有損傷,一但發(fā)現(xiàn)有缺陷的DNA,它就刺激CIP(CDK-interactingprotein-1)的表達,阻止細胞進入細胞周期,并啟動DNA修復機制;如修復失敗,P53則啟動細胞凋亡機制.P53有“分子警察”之稱。凋亡過程與調控促凋亡基因

42G1SG2MCyclinA+CDKCyckinA+CDK1CyclinBCyclinDp53Bax+Bcl-2↓molecularpoliceman?BlockingIGF+R

43c-myc、Bcl-x凋亡過程與調控雙向調控基因c-myc增殖基因凋亡基因轉錄調節(jié)因子依賴GFBcl-XL抑制凋亡Bcl-Xs促進凋亡Bcl-xc-myc蛋白

44第三節(jié)細胞凋亡的發(fā)生機制氧化損傷鈣穩(wěn)態(tài)失衡線粒體損傷凋亡過程與調控

45發(fā)生機制一、氧化損傷氧自由基化學性質活潑,造成生物大分子(核酸、蛋白質、脂質)的氧化損傷，形成嚴重的氧化應激狀態(tài)，誘導細胞凋亡。氧化應激引起凋亡的可能機制：1.OFR引起的DNA損傷可激活P53基因；2.OFR引起的DNA損傷可活化多聚ADP核糖合成酶，引起NAD快速耗竭，ATP大量消耗；3.OFR引起生物膜脂質過氧化，直接造成細胞膜損傷可誘導凋亡；氧化的產(chǎn)物過氧羥基24碳四烯酸有誘發(fā)凋亡的作用。

46發(fā)生機制一、氧化損傷氧化應激引起凋亡的可能機制：4.氧化應激可激活Ca2+/Mg2+依賴的核酸內(nèi)切酶導致細胞凋亡,也可產(chǎn)生膜的發(fā)泡現(xiàn)象；5.氧化應激引起細胞膜結構破壞,膜通透性增加,使Ca2+內(nèi)流增加,誘導細胞凋亡；OFR引起線粒體膜的損害導致通透性和膜電位變化,也可誘導細胞凋亡；6.氧化應激活化核轉錄因子NF-κB和AP-1，加速細胞凋亡相關基因表達，誘發(fā)細胞凋亡。

47發(fā)生機制細胞鈣穩(wěn)態(tài)失衡是細胞凋亡的重要機制之一。TNF-α、抗CD3抗體等所引起的細胞凋亡是鈣依賴過程。鈣鈣穩(wěn)態(tài)失衡參與多種凋亡相關疾病的發(fā)病。鈣穩(wěn)態(tài)失衡引起細胞凋亡的可能機制：激活Ca2+/Mg2+依賴核酸內(nèi)切酶，降解DNA鏈激活谷氨酰胺轉移酶,催化細胞內(nèi)蛋白肽鏈間的?；D移,促使細胞骨架蛋白分子間交聯(lián),有利于凋亡小體形成；激活NF-κB，加速細胞凋亡相關基因轉錄；在ATP配合下使DNA鏈舒展，暴露出核小體連接區(qū)的酶切位點，有利于DNase切割DNA。二、鈣穩(wěn)態(tài)失衡

48發(fā)生機制細胞凋亡時,線粒體超微結構基本正常,但功能降低功能變化是：內(nèi)膜通透性增大,跨膜電位(△ψm)下降,能量合成顯著降低。各種凋亡誘導因素使△ψm降低，線粒體內(nèi)、外膜之間的通透性轉換孔（PTP）開放，使細胞凋亡的啟動因子釋放出來，導致細胞凋亡。三、線粒體損傷

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50發(fā)生機制Ca2+NO缺血缺氧原卟啉活性氧線粒體△ψm↓線粒體PTP開放Apaf＋Cyt.CAIF無活性DNase活化DNaseCaspases-3酶原細胞凋亡Bcl-2Caspases-9酶原Caspases-9Caspases-3蛋白質水解DNA斷裂Caspases抑制劑(＋)(－)(－)(－)(－)(＋)(＋)(＋)(基因編碼的50kD的膜間蛋白)

51氧化損傷鈣穩(wěn)態(tài)失衡線粒體損傷惡性網(wǎng)絡假說(deleteriousnetworkhypothesis)細胞凋亡

52第四節(jié)細胞凋亡與疾病細胞凋亡是機體維持細胞群體數(shù)量穩(wěn)態(tài)的重要方式，但細胞凋亡不足或/和凋亡過度,均可成為某些疾病的重要發(fā)病機制。細胞凋亡不足腫瘤、自身免疫病細胞凋亡過度心血管病、神經(jīng)元退行性疾病、病毒感染細胞凋亡不足與過度并存動脈粥樣硬化

531.腫瘤細胞增殖過度是腫瘤發(fā)病機制之一,細胞凋亡受抑、細胞死亡不足是腫瘤發(fā)生另一機制,其結果將導致病變組織內(nèi)腫瘤細胞存活時間延長,存活大于死亡，腫瘤細胞數(shù)目的凈增長加大。Bcl-2基因過度表達多種腫瘤如前列腺癌、結腸癌等Bcl-2表達高于周圍正常組織,提示腫瘤與細胞凋亡減弱有關。P53基因突變或缺失細胞凋亡減弱,腫瘤發(fā)生率上升。非小細胞肺癌P53基因突變率大于50%,小細胞肺癌高于80%一、細胞凋亡不足

542.自身免疫病主要特征是自身抗原受到自身抗體或致敏T淋巴細胞的攻擊，造成器官和組織損傷?！叵賹細胞正負選擇障礙正選擇：與非已抗原-MHC抗原結合的TcR的單陽性細胞保留存活，進入外周T細胞庫。負選擇：與自身抗原-MHC抗原結合的TcR的雙陽性細胞通過凋亡而被清除。一、細胞凋亡不足

552.自身免疫病如果胸腺負選擇機制失調，使針對自身抗原的T細胞存活并增殖，進而攻擊自身組織將導致自身免疫病。因此，自身免疫病的發(fā)生是由于自身免疫性T細胞凋亡不足所致。糖皮質激素能誘導那些異常存活的自身免疫性T細胞凋亡，是治療自身免疫病的有效藥物。一、細胞凋亡不足

561.心肌缺血與缺血-再灌注損傷壞死與凋亡并存,其特點是：缺血早期以凋亡為主，晚期以壞死為主；梗死灶中央以壞死為主，周邊以凋亡為主；輕度缺血以凋亡為主，重度缺血常發(fā)生壞死；在一定時間范圍內(nèi)，缺血-再灌注損傷時發(fā)生的細胞凋亡比同時間的單純?nèi)毖鼑乐?；急性、嚴重心肌缺血以壞死為主，而慢性、輕度心肌缺血則發(fā)生細胞凋亡。二、細胞凋亡過度(一)心血管疾病

57心肌缺血與缺血-再灌注損傷心肌缺血或缺血-再灌注損傷引起細胞凋亡的機制與下列因素有關：氧化應激:SOD可減少心肌細胞的凋亡缺血或缺氧可引起Fas顯著上調，通過與Fas配體反應導致細胞凋亡；缺血或缺氧可激活P53基因，增強轉錄。二、細胞凋亡過度(一)心血管疾病

582.心力衰竭研究表明，心肌細胞凋亡造成心肌細胞數(shù)量的減少，可能是心力衰竭發(fā)生、發(fā)展的原因之一心肌細胞凋亡增加的機制：與心衰過程中諸多因素有關，如氧化應激、負荷過重、神經(jīng)-內(nèi)分泌失調、細胞因子增多、缺血、缺氧等有關阻斷誘導心肌細胞凋亡的信號和/或阻斷將這些信號與死亡程序連接起來的通道，將有助于阻遏心肌細胞凋亡。二、細胞凋亡過度(一)心血管疾病

59對來自心衰病人心肌標本的研究證實，心肌的凋亡指數(shù)高35.5%，而對照僅為0.2~0.4%。凋亡指數(shù)是指發(fā)生凋亡的細胞核數(shù)/每100個細胞核

60阿爾茨海默病(Alzheimer’sdisease,AD)神經(jīng)元喪失:主要是凋亡所致.海馬及基底神經(jīng)核的膽堿能神經(jīng)元喪失達到30%～50%,有時高達90%,大腦皮層也有不同程度的神經(jīng)元喪失。病理變化：大腦皮質廣泛萎縮,腦溝變寬,腦回變窄，腦室擴大，腦實質有大量β淀粉樣蛋白沉積及神經(jīng)原纖維纏結等。誘導凋亡因素:β淀粉樣蛋白、鈣超載、氧化應激、神經(jīng)生長因子分泌不足等。二、細胞凋亡過度(二)神經(jīng)元退行性疾病

613.阿爾茨海默病發(fā)生機制：誘導因素作用于神經(jīng)原元→Ca2+內(nèi)流↑→激活與β淀粉樣蛋白合成有關基因，神經(jīng)元使β淀粉樣蛋白含量增加→神經(jīng)元凋亡若能阻抑胞內(nèi)游離［Ca2+］的上升或清除氧自由基，就有可能阻斷神經(jīng)元凋亡。如鈣拮抗劑能延緩神經(jīng)元的死亡，使AD患者癥狀改善，而抗氧化劑VitE也有類似作用。二、細胞凋亡過度(二)神經(jīng)元退行性疾病

62HIV感染引起的AIDSAIDS發(fā)病機制：HIV感染引起CD4+淋巴細胞選擇性破壞,導致CD4+淋巴細胞顯著減少,相關免疫功能缺陷。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：gp120糖蛋白:感染HIV的宿主細胞膜上可表達gp120糖蛋白，而CD4+淋巴細胞表面有這種蛋白的受體，當gp120與CD4+分子結合后即可觸發(fā)CD4+淋巴細胞凋亡。二、細胞凋亡過度(三)病毒感染

63病毒感染AIDSHIVCD4＋淋巴細胞凋亡

64合胞體形成：受HIV感染的CD4+淋巴細胞可逐步融合成合胞體(syncytia)或多核巨細胞，合胞體在形成過程中或形成后即可發(fā)生凋亡解體。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：合胞體ApoptosisbodyCD4+Tcell

65Fas基因表達上調：HIV感染可使CD4+淋巴細胞的Fas基因表達上調，使CD4+淋巴細胞對Fas介導的凋亡敏感性增強；HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：Fas-R?CD4+TcellFasL

66T細胞激活：在HIV感染時被激活的CD4+淋巴細胞不發(fā)生增殖,反而發(fā)生凋亡(稱為激活誘導的細胞死亡)。T淋巴細胞的激活與凋亡有部分共同的信號傳遞系統(tǒng)，一旦該系統(tǒng)啟動后，細胞是增殖或是凋亡，取決于所處環(huán)境中是否有足夠的淋巴細胞生長因子，有則發(fā)生增殖，否則發(fā)生凋亡。由于HIV的侵襲，淋巴細胞生長因子的生成減少，因此導致已激活的CD4+淋巴細胞發(fā)生凋亡。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：

67細胞因子：受HIV感染的巨噬細胞分泌TNF增多，與TNF受體-1(死亡受體)結合而啟動死亡程序，也可刺激CD4+淋巴細胞產(chǎn)生氧自由基，通過氧化應激而觸發(fā)細胞凋亡。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：TNF-RM?OFRHostcellCD4+TcellTNF

68tat蛋白：受HIV感染的細胞可產(chǎn)生tat蛋白，tat蛋白進入CD4+淋巴細胞后，可誘導細胞產(chǎn)生氧自由基，增強Fas抗原的表達而提高對細胞凋亡的易感性。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：OFRtatHostcellCD4+TcellFas-R?

69HIV慢性感染階段，受感染的CD4+淋巴細胞可作為效應細胞，而未感染的CD4+淋巴細胞作為其靶細胞而被誘導凋亡。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：效靶效應CD4+Tcell

70細胞凋亡在AIDS發(fā)病過程中具有一定保護意義，通過凋亡可使整合于宿主細胞的病毒DNA降解,終止病毒復制及擴散，但CD4+淋巴細胞大量凋亡導致的免疫功能低下遠遠超過這種保護作用。因此在抗病毒的同時,阻止CD4+淋巴細胞的凋亡是非常重要的。HIV感染引起CD4+淋巴細胞凋亡的機制：

71動脈粥樣硬化(AS)內(nèi)皮細胞凋亡過度：由于LDL升高、血小板激活、AT-Ⅱ、高血壓等因素可促使內(nèi)皮細胞凋亡，內(nèi)皮屏障作用減弱,有利于脂質沉積形成粥樣斑塊，加速AS發(fā)展；血管平滑肌細胞凋亡不足：AS過程中,血管平滑肌細胞增殖升高。為了抵抗平滑肌增殖過度,防止血管壁增厚,血管平滑肌細胞凋亡也增強,但血管平滑肌細胞的增殖始終占主導地位。增殖大于凋亡,使血管壁增厚。因此,促進血管平滑肌細胞凋亡防止過度增殖是抗AS的新思路。三、細胞凋亡不足與過度并存

72AS發(fā)病機制圖解內(nèi)皮凋亡↑平滑肌凋亡不足oxLDL↑activatedplt↑AgIIhypertension內(nèi)皮屏障↓平滑肌增殖>凋亡脂質沉積血管壁增厚

73第五節(jié)細胞凋亡在疾病防治中的意義凋亡過程與調控一、合理利用凋亡相關因素低劑量照射誘導T細胞白血病細胞凋亡應用TNFα誘導凋亡治療某些腫瘤。機制：抑制Bcl-2抗凋亡作用激活ICE，促進凋亡細胞解體引發(fā)氧化應激，增強P53的抗凋亡作用高熱或高溫誘導腫瘤細胞的凋亡。NGF治療老年性癡呆切除睪丸治療前列腺癌

74凋亡過程與調控二、干預凋亡信號轉導應用藥物、凋亡信號轉導系統(tǒng)中的酶類、代謝產(chǎn)物等干預凋亡信號轉導，促進該凋亡的細胞凋亡，用于調亡相關疾病的治療。阿霉素刺激腫瘤細胞Fas/FasL表達，促進凋亡SPP具有傳遞增殖信號拮抗凋亡作用，可用于治療AIDS，老年性癡呆。第五節(jié)細胞凋亡在疾病防治中的意義

75三、調節(jié)凋亡相關基因運用分子生物學手段人為地控制凋亡相關基因的表達，便可能控制凋亡過程。用各種載體(如：腺病毒、逆轉錄病毒或脂質體)將野生型P53基因導入P53基因發(fā)生突變的腫瘤細胞內(nèi)，恢復“分子警察”的職責，誘導腫瘤細胞凋亡。用“基因封條”即反義DNA，來抑制Bcl-2表達，提高對抗癌藥物的敏感性。第五節(jié)細胞凋亡在疾病防治中的意義

76四、控制凋亡相關的酶核酸內(nèi)切酶和caspases是凋亡執(zhí)行階段的關鍵酶。若能抑制它們的活性，細胞凋亡過程必然受阻；反之，則加速。降低細胞內(nèi)、外Ca2+濃度，抑制DNase激活，使細胞凋亡受阻；反之，利用Ca2+載體提升細胞內(nèi)Ca2+水平，加速凋亡。鈣拮抗劑治療IRI。Zn2+能抑制DNase活性，可用于治療凋亡過度有關的疾病，如老年性癡呆、AIDS等。將Caspases基因轉入白血病細胞可其加速凋亡。Caspases抑制劑ZVAD.fmk可減少心肌細胞凋亡。第五節(jié)細胞凋亡在疾病防治中的意義

77五、防止線粒體跨膜電位的下降線粒體功能失調在細胞凋亡的發(fā)生中起關鍵作用。因此，維持線粒體跨膜電位可防止細胞凋亡的發(fā)生。環(huán)胞霉素A具有阻抑線粒體△ψm下降的作用，因而對防止細胞凋亡有一定作用。其衍生物具有較強穩(wěn)定的線粒體△ψm的作用，但免疫抑制作用已基本消失，有很好抗凋亡前景。第五節(jié)細胞凋亡在疾病防治中的意義

78一、凋亡概述1.細胞凋亡概念：由體內(nèi)外因素觸發(fā)細胞內(nèi)預存的死亡程序導致的細胞死亡過程稱為細胞凋亡(apoptosis),也稱為PCD。2.細胞凋亡的生理意義：①確保正常發(fā)育生長;②維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定;③發(fā)揮防御功能。二、細胞凋亡的過程與調控1.細胞凋亡的基本過程：①凋亡信號轉導；②凋亡基因激活；③細胞凋亡的執(zhí)行；④凋亡細胞的清除2.凋亡時細胞的主要變化(1)形態(tài)學改變：①胞膜空泡化，②細胞固縮，③染色質邊集④凋亡小體。(2)生化改變：①DNase激活，導致DNA片段化斷裂；②caspase激活，水解蛋白質，細胞解體小結

79二、細胞凋亡的過程與調控3.細胞凋亡的調控(1)細胞凋亡相關因素：①誘導性因素:激素和生長因子失衡,理化因素,免疫性因素,微生物等;②抑制性因素:某些激素(ACTH)、細胞因子(IL-2，NGF)；③其它：某些二價金屬陽離子如:Zn2+、藥物、病毒等。(2)細胞凋亡信號的轉導特點:①多樣性;②偶聯(lián)性;③同一性;④)多途性。信號轉導系統(tǒng)有：①胞內(nèi)Ca2+信號系統(tǒng)；②cAMP/PKA信號系統(tǒng)；③Fas蛋白/Fas配體信號系統(tǒng)；④神經(jīng)酰胺信號系統(tǒng)；⑤二酰甘油/蛋白激酶C信號系統(tǒng)；⑥酪氨酸蛋白激酶信號系統(tǒng)。

80二、細胞凋亡的過程與調控3.細胞凋亡的調控(3)凋亡相關基因①抑制凋亡基因:Bcl-2、EIB、IAP②促進凋亡基因:wtP53、Bax、ICE③雙向調控基因:c-myc，Bcl-x三、細胞凋亡發(fā)生的機制1.氧化損傷；2.鈣穩(wěn)態(tài)失衡3.線粒體損傷四、細胞凋亡與疾病1.凋亡不足:腫瘤、自身免疫病等2.凋亡過度:心血管疾病神經(jīng)元退行性疾病、病毒感染3.凋亡不足與過度并存：動脈粥樣硬化等。