细胞增殖分化凋亡和疾病PPT课件.ppt

关于细胞增殖分化凋关于细胞增殖分化凋亡与疾病亡与疾病第一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月22细胞增殖细胞增殖细胞分化细胞分化细胞细胞凋亡凋亡生生死死增殖通过有丝分裂，达到细胞数量增加、组织和器官增大及个体生长分化通过细胞形态、结构和功能的特化，实现表型差异、组织和器官的功能及个体成熟凋亡体内外生理或病理因素激活细胞内死亡程序，导致细胞主动死亡第二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月3疾病的细胞机制：疾病的细胞机制：细胞细胞“生生”的过程和的过程和/或或“死死”的过程的的过程的失控失控细胞增殖异常与疾病细胞增殖异常与疾病细胞分化异常与疾病细胞分化异常与疾病细胞细胞凋亡凋亡异常与疾病异常与疾病细胞自噬异常与疾病（自学）细胞自噬异常与疾病（自学）3第三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月4第一节第一节 细胞增殖异常与疾病细胞增殖异常与疾病(Abnormal Cell Proliferation and Diseases)细胞增殖：细胞分裂和再生的过程细胞增殖：细胞分裂和再生的过程细胞生长细胞生长DNA复制复制细胞分裂细胞分裂细胞周期细胞周期4第四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月55一、细胞周期（一、细胞周期（Cell cycle）的概述的概述定义：定义：增殖细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂的结束所经增殖细胞从一次有丝分裂结束到下一次有丝分裂的结束所经历的时期和顺序变化历的时期和顺序变化分期分期G1期期(first gap phase,DNA合成前期合成前期)S期（期（synthetic phase,DNA合成期）合成期）M期（期（mitotic phase,有丝分裂期）有丝分裂期）G2期（期（second gap phase,DNA合成后期）合成后期）第五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月6Interphase Prophase Prometaphase Metaphase Telophase Cytokinesis MitosisAnaphase有丝分裂视频：有丝分裂视频：http:/ S G2 M阶段性：细胞周期停滞阶段性：细胞周期停滞（cell cycle arrest）检查点（检查点（check point）：细胞内存在的监控机制：细胞内存在的监控机制，只有通过检查点，只有通过检查点的检查，细胞才能进入下一个时相的检查，细胞才能进入下一个时相微环境影响微环境影响check point第七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月88人体细胞的分类人体细胞的分类周期性细胞（周期性细胞（Cycling cells）：表皮细胞、骨髓干细胞、生殖细胞等）：表皮细胞、骨髓干细胞、生殖细胞等G0期细胞（期细胞（G0 cells）：肝细胞、肾细胞：肝细胞、肾细胞终端分化细胞（终端分化细胞（Terminally differentiated cells）：神经细胞、心肌细胞）：神经细胞、心肌细胞第八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月99二、细胞周期的调控（二、细胞周期的调控（Regulation of Cell Cycle）自身调控自身调控（Self-control）周期蛋白（周期蛋白（Cyclin）和周期素依赖性蛋白激酶（）和周期素依赖性蛋白激酶（Cyclin dependent kinase,CDK）检查点检查点（check point）细胞外信号细胞外信号（Extracellular signals）的调控）的调控第九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月10101、周期蛋白（、周期蛋白（Cyclin）cyclin A、B1-2、C、D1-3、E、F、G1-2、H、I、K、T1-2作用：活化作用：活化CDK，使不同底物磷酸化而实现对细胞周期不同时相的，使不同底物磷酸化而实现对细胞周期不同时相的推进和转换作用推进和转换作用结构：含结构：含周期蛋白框（周期蛋白框（cyclin box），引导区域），引导区域PSTAIRE cyclinCDKCyclin/CDKCombineCyclin boxCyclin Catalytic subnuitRegulatory subunitCDK下游底物下游底物磷酸化磷酸化第十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月1111第十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月1212周期蛋白的降解周期蛋白的降解：通过泛素通过泛素-蛋白酶体系统（蛋白酶体系统（Ubiquitin Proteasome System）进行降解）进行降解 M期周期蛋白：降解盒（期周期蛋白：降解盒（destruction box）G1期周期蛋白：期周期蛋白：PEST site第十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月1313Ubiquitin-activating enzyme E1（泛素激活酶）（泛素激活酶）Ubiquitin-conjugating enzyme E2（泛素结合酶）（泛素结合酶）Ubiquitin-protein ligase E3（泛素连接酶）泛素连接酶）降解第一步降解第一步:泛素结合泛素结合（Ubiquitin Conjugation）第十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月1414降解第二步降解第二步:泛素化蛋白泛素化蛋白被蛋白酶体（被蛋白酶体（proteasome）水解）水解 泛素泛素-蛋白酶体系统视频：蛋白酶体系统视频：https:/ dependent kinase,CDK）丝氨酸丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，苏氨酸蛋白激酶，CDK19作用：作用：CDK与不同与不同cyclin结合后活化，调控细胞周期结合后活化，调控细胞周期下游的蛋白质如下游的蛋白质如Rb磷酸化磷酸化 通过通过G1/S限制点限制点而进入而进入S期期 组蛋白组蛋白H1磷酸化导致磷酸化导致染色体凝缩，核纤层染色体凝缩，核纤层蛋白磷酸化使核膜解蛋白磷酸化使核膜解体等体等 第十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月1616主要底物主要底物-视网膜母细胞瘤蛋白（视网膜母细胞瘤蛋白（Retinoblastoma protein，Rb)抑癌蛋白抑癌蛋白(tumor suppressor protein)Rb家族包括家族包括Rb protein、p107和和p130三种三种 调节细胞从调节细胞从G1S期的转变：期的转变：RB-E2F pathway第十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月1717G1早期早期Rb并不一定以非磷酸化形式存在，也可以低磷酸化形式存在（并不一定以非磷酸化形式存在，也可以低磷酸化形式存在（pRb）第十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月18CDK活性的调控活性的调控(1)周期蛋白周期蛋白(2)磷酸化和去磷酸化的调节：只有当磷酸化和去磷酸化的调节：只有当CDK分子中的活化部位被磷酸化，同时抑制分子中的活化部位被磷酸化，同时抑制部位被去磷酸化时，部位被去磷酸化时，CDK才被激活才被激活 CDK1的激活需要的激活需要Thr161的磷酸化，以及的磷酸化，以及Thr14和和Tyr15去磷酸化去磷酸化Wee 1 激酶激酶Cdc25CDK 活化激酶（活化激酶（CDK-activating kinase,CAK）Thr 苏氨酸苏氨酸Tyr 酪氨酸酪氨酸 第十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月19(3)CDK 抑制因子（抑制因子（cyclin dependent kinase inhibitor,CDI/CKI）INK4（inhibitors of kinase 4）家族）家族 成员：成员：p16 INK4A,p15 INK4B,p18 INK4C,p19 INK4D主要抑制主要抑制 CDK4、CDK6 CIP(Cdk inhibitory protein)/KIP(kinase inhibitory protein)家族家族 成员：成员：p21 Cip1,p27 Kip1,and p57 Kip2主要抑制主要抑制 CDK2大多数大多数 CDIs 是通过直接结合是通过直接结合 CDK-cyclin 复合物的磷酸化活化部位，复合物的磷酸化活化部位，抑制抑制 CDK 的激酶活性的激酶活性只有只有p16 INK4A是通过结合是通过结合 CDK4 单体，单体，阻断它与阻断它与 cyclins 的结合的结合 第十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2020 p21一种广泛作用的一种广泛作用的CDI与增殖细胞核抗原与增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）结合，直接）结合，直接抑制抑制DNA的合成的合成中介了在中介了在p53蛋白的细胞周期蛋白的细胞周期DNA损损伤检查点的调控伤检查点的调控第二十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2121（4）癌基因和抑癌基因（）癌基因和抑癌基因（Oncogen and Tumor suppressor gene）癌基因：癌基因：src，ras，sis，myc，myb抑癌基因：抑癌基因：Rb、p53第二十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月22223、细胞周期检查点（、细胞周期检查点（Checkpoint）DNA 损伤检查点（损伤检查点（DNA damage checkpoint）：）：G1/S交界处交界处 DNA 复制检查点：复制检查点：S/G2交界处交界处纺锤体组装检查点纺锤体组装检查点(Spindle assembly checkpoint):G2/M交界处交界处 第二十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2323G1/S检测点检测主要通过肿瘤抑制检测点检测主要通过肿瘤抑制蛋白蛋白 p53 分子完成分子完成 第二十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月24G2/M检测点检测主要通过检测点检测主要通过Cdc25 完成的完成的 第二十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2525P53也参与也参与G2/M DNA损伤的检查损伤的检查 第二十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月26264、细胞外信号对细胞周期的调控、细胞外信号对细胞周期的调控通过限制点（通过限制点（restriction point，R点）起作用点）起作用第二十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2727（1）增殖信号）增殖信号包括大多数的肽类生长因子包括大多数的肽类生长因子通过启动通过启动ras-MAPK通路，使通路，使 cyclin D 表达增加表达增加 第二十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2828（2）抑制信号）抑制信号转转化化生生长长因因子子（TGF-）：通通过过p38 MAPK通通路路，下下调调 cyclin 和和 CDK4；或通过促进；或通过促进p21和和 p15等等 CDI 产生产生不利于细胞生长的微环境不利于细胞生长的微环境 第二十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月2929细胞周期的驱动失控（细胞周期的驱动失控（Cyclin、CDK和和CDI表达异常）表达异常）监控（检查）机制受损监控（检查）机制受损三、细胞周期调控异常三、细胞周期调控异常（Dysregulation of cell cycle）细胞增殖异常与相关疾病细胞增殖异常与相关疾病 增殖过度增殖过度 增殖分化异常增殖分化异常恶性肿瘤恶性肿瘤、前列腺肥大、前列腺肥大糖尿病肾病糖尿病肾病银屑病、原发性血小板增多症银屑病、原发性血小板增多症神经退行性疾病神经退行性疾病家族性红细胞增多症、类风湿关节炎家族性红细胞增多症、类风湿关节炎再生障碍性贫血再生障碍性贫血 肝肺肾纤维化、肾小管间质性病变肝肺肾纤维化、肾小管间质性病变动脉粥样硬化动脉粥样硬化第二十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月30301、恶性肿瘤、恶性肿瘤:生物学特征是恶性增殖生物学特征是恶性增殖（1）周期蛋白周期蛋白异常异常与与 cyclin（D、E）过量表达有密切的关系）过量表达有密切的关系Cyclin D1（bcl-1）：295个氨基酸，由染色体个氨基酸，由染色体11q13上的上的CCND1基因编码基因编码Amplification(基因扩增基因扩增)Translocation(染色体易位染色体易位)如如t(11:14)(q13:q32)Inversion(染色体倒位染色体倒位)如如 inv(11)(p15：q13)乳腺癌、胃癌、食乳腺癌、胃癌、食道癌道癌 甲状旁腺瘤甲状旁腺瘤 B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤 第三十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月3131（2）CDK 增多增多 CDK4 和和 CDK6 过表达过表达（3）CDI 表达不足和突变表达不足和突变p16蛋白失活较为多见蛋白失活较为多见黑色素瘤、食管癌、肺癌、卵巢癌、乳黑色素瘤、食管癌、肺癌、卵巢癌、乳腺癌、结直肠癌等都报道存在较高频率的腺癌、结直肠癌等都报道存在较高频率的p16 InK4基因异常基因异常 原因：原因：p16 InK4 基因基因缺失、突变、缺失、突变、CpG 岛岛高度甲基化高度甲基化p27蛋白失活蛋白失活与乳腺癌，前列腺癌，肺癌，胃癌，与乳腺癌，前列腺癌，肺癌，胃癌，大肠癌和卵巢癌等有关大肠癌和卵巢癌等有关 第三十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月3232（4）细胞周期监控机制受损）细胞周期监控机制受损G1/S 交界处失察：交界处失察：50%的肿瘤发生与的肿瘤发生与p53基因突变有关基因突变有关 G2/M 交界处失察交界处失察 第三十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月33332、银屑病（俗称为牛皮癣）、银屑病（俗称为牛皮癣）临床表现：皮肤出现大小不等、境界清楚的红斑鳞屑性斑块，上覆大量干燥的银白临床表现：皮肤出现大小不等、境界清楚的红斑鳞屑性斑块，上覆大量干燥的银白色鳞屑色鳞屑 原因：表皮细胞过度增生原因：表皮细胞过度增生机制机制表皮生长因子受体（表皮生长因子受体（EGF）的增加：正常皮肤表皮中）的增加：正常皮肤表皮中EGFR只存在基底细只存在基底细胞层和基底上层，而银屑病胞层和基底上层，而银屑病EGFR分布于皮肤的全层，导致角质形成细胞分布于皮肤的全层，导致角质形成细胞过度增殖过度增殖 cAMP水平下降水平下降第三十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月34343、原发性血小板增多症（、原发性血小板增多症（primary throbocythemia）临床特征：出血倾向及血栓形成临床特征：出血倾向及血栓形成机机制制：骨骨髓髓巨巨核核细细胞胞过过度度增增殖殖，外外周周血血血血小小板板持持续续明明显显增增多多（为为正正常常的的2-12倍倍），功能也不正常功能也不正常 病病因因：与与X染染色色体体遗遗传传有有关关，血血小小板板生生成成抑抑制制因因子子TGF-1减减少少、血血液液微微环境中辅助细胞的缺乏等环境中辅助细胞的缺乏等第三十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月35第二节第二节 细胞分化异常与疾病细胞分化异常与疾病（Abnormal Cell Differentiation and Diseases）一、细胞分化的概述一、细胞分化的概述 定义：指在细胞增殖时，子代细胞在形态、结构和生理功能上产生差异的过定义：指在细胞增殖时，子代细胞在形态、结构和生理功能上产生差异的过程程受精卵：全能性受精卵：全能性多能性多能性单能性单能性成熟定型成熟定型干细胞（干细胞（stem cell）35第三十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月3636细胞分化的结果细胞分化的结果时间上的分化时间上的分化空间上的分化空间上的分化第三十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月3737人体干细胞分类人体干细胞分类全能干细胞：胚胎干细胞全能干细胞：胚胎干细胞多能干细胞：骨髓造血干细胞多能干细胞：骨髓造血干细胞定向干细胞：精原细胞、红细胞系、白细胞系等定向干细胞：精原细胞、红细胞系、白细胞系等第三十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月3838细胞分化特点细胞分化特点稳定性：分化一旦确立，分化状态稳定稳定性：分化一旦确立，分化状态稳定 全能性：子代细胞保留受精卵的全部信息全能性：子代细胞保留受精卵的全部信息 选择性：基因选择性表达，出现不同的表型选择性：基因选择性表达，出现不同的表型 细胞分化条件的可逆性：已分化的细胞在一定条件下可以逆转到胚细胞分化条件的可逆性：已分化的细胞在一定条件下可以逆转到胚胎状态，形成去分化现象胎状态，形成去分化现象 Skin cellsReprogram into ES like iPS cells2007年年11月，美国和日本科学家分别宣布独立发现月，美国和日本科学家分别宣布独立发现将普通皮肤细胞诱导成为具备类似胚胎干细胞的功能，将普通皮肤细胞诱导成为具备类似胚胎干细胞的功能，即为诱导多能干细胞（即为诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPS cells）第三十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月39二、二、细胞分化的机制及其调控细胞分化的机制及其调控1 1、细胞分化的机制、细胞分化的机制“决定决定”先于分化：先于分化：细胞决定（细胞决定（determination）是指细胞内某些基因永久）是指细胞内某些基因永久地关闭，而另一些基因顺序表达，具备向某一特定方向分化的能力地关闭，而另一些基因顺序表达，具备向某一特定方向分化的能力细胞质在决定细胞差别中作用细胞质在决定细胞差别中作用 细胞间相互作用细胞间相互作用微环境：壁龛（微环境：壁龛（niche）结构包括壁龛细胞、细胞外基质（）结构包括壁龛细胞、细胞外基质（extracellular matrix，ECM）和来源于壁龛细胞的可溶性因子）和来源于壁龛细胞的可溶性因子 第三十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月402、细胞分化的调控、细胞分化的调控基因基因水平水平的调控的调控 奢侈基因（奢侈基因（luxury gene）：编码细胞中特异性蛋白的基因，对细）：编码细胞中特异性蛋白的基因，对细胞分化起重要作用胞分化起重要作用管家基因（管家基因（house keeping genes）：）：对细胞分化只起协作作用对细胞分化只起协作作用 转录和转录后转录和转录后水平水平调控调控转录水平调控：调节蛋白（转录因子）对专一基因的启动子和增强子进行转录水平调控：调节蛋白（转录因子）对专一基因的启动子和增强子进行调控调控转录后水平调控：对转录后水平调控：对 mRNA 前体的处理和加工前体的处理和加工翻译与翻译后水平调控翻译与翻译后水平调控细胞外因素调控：激素、细胞因子、黏附分子、药物等细胞外因素调控：激素、细胞因子、黏附分子、药物等 第四十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月41三、三、细胞分化异常（细胞分化异常（Abnormal Cell Differentiation）1、肿瘤、肿瘤肿瘤细胞的共同特征：细胞分化不足，而只是保持持续增殖肿瘤细胞的共同特征：细胞分化不足，而只是保持持续增殖确定肿瘤细胞的分化程度对于肿瘤病情的判断具有重要意义确定肿瘤细胞的分化程度对于肿瘤病情的判断具有重要意义 恶性肿瘤细胞异常分化的表现为：低分化；去分化（恶性肿瘤细胞异常分化的表现为：低分化；去分化（dedifferentiation）或反分化）或反分化(retrodifferentiation)；趋异性分化（；趋异性分化（divergent differentiation）即肿瘤细胞分化程度和）即肿瘤细胞分化程度和分化方向的差异性分化方向的差异性第四十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月42恶性肿瘤细胞异常分化的机制恶性肿瘤细胞异常分化的机制细胞的增殖和分化脱耦联：在体外培养的癌细胞表现为失去密度依赖细胞的增殖和分化脱耦联：在体外培养的癌细胞表现为失去密度依赖性抑制，无限传代成为性抑制，无限传代成为“永生的永生的”细胞系细胞系基因表达时空上失调基因表达时空上失调特异性基因表达受到抑制：如肝癌细胞不合成白蛋白；结肠肿瘤不合成特异性基因表达受到抑制：如肝癌细胞不合成白蛋白；结肠肿瘤不合成粘蛋白粘蛋白 胚胎性基因重现表达：如肝癌细胞过多合成甲胎蛋白和胎儿型醛胚胎性基因重现表达：如肝癌细胞过多合成甲胎蛋白和胎儿型醛缩酶缩酶 A 等等癌基因和抑癌基因的协同失衡癌基因和抑癌基因的协同失衡第四十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月4343细胞分化理论可用以指导临床肿瘤治疗细胞分化理论可用以指导临床肿瘤治疗 采取适当的方法诱导其发生终末分化，肿瘤的增殖能力就可能会被抑制采取适当的方法诱导其发生终末分化，肿瘤的增殖能力就可能会被抑制能诱导肿瘤细胞发生分化的物质称为能诱导肿瘤细胞发生分化的物质称为分化诱导剂分化诱导剂对正常细胞的非特异性毒副作用小，有非常好的应用前景对正常细胞的非特异性毒副作用小，有非常好的应用前景 作用机理：诱导癌细胞向终未阶段分化的同时，启动了细胞死亡程序作用机理：诱导癌细胞向终未阶段分化的同时，启动了细胞死亡程序 代表代表-维甲类（维甲类（Retinoids）：如全反式维甲酸已用于早幼粒细胞白）：如全反式维甲酸已用于早幼粒细胞白血病的临床治疗，视黄醇与干扰素血病的临床治疗，视黄醇与干扰素a 合用治疗皮肤鳞癌或宫颈鳞癌合用治疗皮肤鳞癌或宫颈鳞癌第四十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月44442、肺纤维化（、肺纤维化（Pulmonary fibrosis）弥漫性肺间质纤维化，表现为活动性呼吸困难，限制性通气功能障弥漫性肺间质纤维化，表现为活动性呼吸困难，限制性通气功能障碍，弥散功能降低和低氧血症等碍，弥散功能降低和低氧血症等3、肥胖症（、肥胖症（Morbid obesity）脂肪细胞体积增大，分化异常脂肪细胞体积增大，分化异常前脂肪细胞大量向脂肪细胞分化，导致脂肪细胞数量增加前脂肪细胞大量向脂肪细胞分化，导致脂肪细胞数量增加第四十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月45454、畸胎瘤（、畸胎瘤（teratoma）在胚胎不同时期，某些多能细胞脱落下来，分化发生异常在胚胎不同时期，某些多能细胞脱落下来，分化发生异常具有内胚层、中胚层和外胚层三个胚层的异常分化组织具有内胚层、中胚层和外胚层三个胚层的异常分化组织第四十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月46第三节第三节 细胞凋亡异常与疾病细胞凋亡异常与疾病一、细胞死亡形式一、细胞死亡形式1、细胞坏死（、细胞坏死（Necrosis）细胞在严重损伤因素刺激时，所发生的一种细胞在严重损伤因素刺激时，所发生的一种被动的死亡现象被动的死亡现象形态改变是由酶性消化和蛋白变性引起的形态改变是由酶性消化和蛋白变性引起的 形态特征形态特征线粒体和内质网肿胀、崩解线粒体和内质网肿胀、崩解炎症反应炎症反应 46坏死坏死凋亡凋亡第四十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月47472、细胞凋亡（、细胞凋亡（apoptosis）细胞在体内外因素的诱导下，在严格和复杂的信号网络调控下，发生的一种细胞在体内外因素的诱导下，在严格和复杂的信号网络调控下，发生的一种主动的有序的死亡主动的有序的死亡形态特征形态特征细胞皱缩、核固缩、胞膜空泡化，形成细胞皱缩、核固缩、胞膜空泡化，形成凋亡小体凋亡小体核酸内切酶激活核酸内切酶激活DNA 的片段化的片段化（180200bp的倍数）的倍数）第四十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月48细胞凋亡的生理学意义细胞凋亡的生理学意义清除多余的和失去功能的细胞，确保组织器官正常发育、生长清除多余的和失去功能的细胞，确保组织器官正常发育、生长清除受损、突变或者衰老的细胞，维持内环境稳定清除受损、突变或者衰老的细胞，维持内环境稳定发挥积极的防御功能：当细胞受到病毒感染时，受感染的细胞可以通过发挥积极的防御功能：当细胞受到病毒感染时，受感染的细胞可以通过凋亡来阻止病毒的增殖，或通过凋亡来阻止病毒的增殖，或通过 DNA 的降解，把病毒的的降解，把病毒的 DNA 进行分解进行分解 第四十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月49细胞凋亡与细胞坏死的比较细胞凋亡与细胞坏死的比较坏 死凋 亡1.性 质病理性，非特异性生理性/病理性，特异性2.诱 因强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.基因调控无有4.生化特点被动过程,无新蛋白合成,不耗能 主动过程,有新蛋白合成,耗能5.形态改变细胞肿胀结构溶解，破坏细胞皱缩，核固缩胞膜/细胞器相对完整6.凋亡小体无有7.DNA变化弥散性降解电泳呈均一片状片段化（180-200bp）电泳呈“梯”状条带8.溶酶体改变破裂相对完整9.炎症反应局部炎症反应局部无炎症反应第四十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月50二、细胞凋亡的过程二、细胞凋亡的过程凋亡信号的转导凋亡信号的转导接受凋亡信号接受凋亡信号凋亡的执行凋亡的执行凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除生理性凋亡信号：许多激素和细胞因子；生存信号的缺乏或不足病理性凋亡信号：促进细胞凋亡：生物及化学毒物、病毒感染、射线、应激和化疗药抑制细胞凋亡：化学促癌物、某些病毒（EB病毒，人类乳头状瘤病毒）甲状腺素在蝌蚪转变为青蛙的器官甲状腺素在蝌蚪转变为青蛙的器官凋亡性退化中起重要的作用凋亡性退化中起重要的作用 第五十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月51二、细胞凋亡的过程二、细胞凋亡的过程凋亡信号的转导凋亡信号的转导接受凋亡信号接受凋亡信号凋亡的执行凋亡的执行凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除胞内Ca2+信号系统 cAMP/PKA信号系统 Fas/FasL信号系统 神经酰胺信号系统 二酰甘油PKC信号系统 酪氨酸蛋白激酶信号系统等等第五十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月52这个系统的特点这个系统的特点多样性：不同种类的细胞有不同的信号转导系统多样性：不同种类的细胞有不同的信号转导系统耦联性：死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转导系统在某耦联性：死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转导系统在某些环节上有交叉、耦联些环节上有交叉、耦联同一性：不同的凋亡诱导因素可以通过同一信号转导系统触发细胞凋亡同一性：不同的凋亡诱导因素可以通过同一信号转导系统触发细胞凋亡多途性：同一凋亡诱导因素可经过多条信号转导途径触发凋亡多途性：同一凋亡诱导因素可经过多条信号转导途径触发凋亡第五十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月53胞内胞内Ca2+信号系统信号系统 化学毒物、细菌及病毒的毒素、过量的兴奋性氨基酸、氧化应激等化学毒物、细菌及病毒的毒素、过量的兴奋性氨基酸、氧化应激等 干扰细胞的干扰细胞的Ca2+转运系统和转运系统和Ca2+通道通道 钙稳态失衡钙稳态失衡 激活激活Ca2+/Mg2+依依赖的核酸内切酶，赖的核酸内切酶，降解降解DNA链链 激活谷氨酰胺转激活谷氨酰胺转移酶，有利于凋移酶，有利于凋亡小体形成亡小体形成 激活核转录因子，激活核转录因子，加速细胞凋亡相加速细胞凋亡相关因子的合成关因子的合成 使使DNA链舒展，链舒展，有利于有利于DNA内切内切酶切割酶切割DNA 第五十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月54氧化应激氧化应激 TNF-、电离辐射等、电离辐射等 氧化应激氧化应激 激活激活Ca2+/Mg2+依依赖的核酸内切酶，赖的核酸内切酶，降解降解DNA链链 激活激活P53基因基因 消耗大量消耗大量ATP活化核转录因子活化核转录因子NF-B，AP-1等等诱发细胞凋亡诱发细胞凋亡 各种氧化剂各种氧化剂，抑制，抑制SOD第五十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月55Fas又称作又称作CD95，属，属TNF受体家族受体家族Fas基因编码产物为分子量基因编码产物为分子量45KD的的跨膜蛋白跨膜蛋白分布于胸腺细胞，激活的分布于胸腺细胞，激活的T和和B淋巴淋巴细胞，巨噬细胞，肝、脾、肺、心、细胞，巨噬细胞，肝、脾、肺、心、脑、肠、睾丸和卵巢细胞等脑、肠、睾丸和卵巢细胞等Fas蛋白与蛋白与FasL结合后，会激活结合后，会激活caspase，导致靶细胞走向凋亡，导致靶细胞走向凋亡第五十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月56Fas所介导的细胞凋亡的信号转导机制所介导的细胞凋亡的信号转导机制 FasL或抗或抗Fas抗体与抗体与Fas蛋白结合，引起神经鞘磷脂酶的活性迅速上蛋白结合，引起神经鞘磷脂酶的活性迅速上升，使升，使神经鞘磷脂分解神经鞘磷脂分解产生产生神经酰胺神经酰胺，神经酰胺作为第二信使激活相，神经酰胺作为第二信使激活相应的蛋白激酶，从而诱导细胞凋亡应的蛋白激酶，从而诱导细胞凋亡 抗抗Fas抗体或抗体或TNF与与Fas蛋白结合后可激活蛋白结合后可激活ICE样的样的caspase，后者可降解，后者可降解H1组蛋白，使染色体松弛，组蛋白，使染色体松弛，DNA链舒展而暴露出核酸内切酶的酶切位链舒展而暴露出核酸内切酶的酶切位点，使点，使DNA链更容易被切割链更容易被切割 Fas蛋白被激活后也可以通过蛋白被激活后也可以通过Ca2+信号系统信号系统传递死亡信息而导致细胞凋传递死亡信息而导致细胞凋亡亡 第五十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月57神经酰胺信号系统神经酰胺信号系统神经酰胺（神经酰胺（ceramide）是神经鞘磷脂（）是神经鞘磷脂（sphingomyelin,SM）在）在SM酶的作用酶的作用下产生的一类新型第二信使下产生的一类新型第二信使生物学效应包括：诱导凋亡；抑制细胞生长；引起细胞周期阻滞，细胞周期通常生物学效应包括：诱导凋亡；抑制细胞生长；引起细胞周期阻滞，细胞周期通常被阻滞于被阻滞于G0/G1期期电离辐射、电离辐射、TNF-a、Fas、糖皮质激素均可通过神经酰胺信号系统诱导、糖皮质激素均可通过神经酰胺信号系统诱导细胞凋亡细胞凋亡 第五十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月58线粒体损伤线粒体损伤凋亡的早期就会出现线粒体内膜通透性增大，线粒体跨凋亡的早期就会出现线粒体内膜通透性增大，线粒体跨膜电位（膜电位（m）明显下降）明显下降线粒体损伤引起细胞凋亡的可能机制是：线粒体内、外膜之间线粒体损伤引起细胞凋亡的可能机制是：线粒体内、外膜之间的的PTP具有调节线粒体膜通透性的作用，使细胞凋亡的启动因子具有调节线粒体膜通透性的作用，使细胞凋亡的启动因子如细胞色素如细胞色素C（Cyt.C）、凋亡蛋白酶激活因子）、凋亡蛋白酶激活因子(Apaf)和凋亡和凋亡诱导因子（诱导因子（AIF）等从线粒体内释放出来）等从线粒体内释放出来 第五十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月59二、细胞凋亡的过程二、细胞凋亡的过程凋亡信号的转导凋亡信号的转导接受凋亡信号接受凋亡信号凋亡的执行凋亡的执行凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除Caspases内源性核酸内切酶（如EndoG)作用：切割染色质DNA特点：这些酶多数为Ca2+/Mg2+依赖的，但Zn2+可抑制其活性 第五十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月60Caspases属于半胱氨酸蛋白酶家族，属于半胱氨酸蛋白酶家族，14个成员个成员Caspase活性位点是活性位点是半胱氨酸半胱氨酸，剪切剪切位点是位点是天冬氨酸天冬氨酸残基后的肽键，因残基后的肽键，因此称为此称为Cysteine aspartic acid specific protease，即，即Caspase分类：启动型分类：启动型caspases(caspase-8，-9，-10，-12)，效应型，效应型caspases（caspase-3，-6，-7）第六十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月61Caspase的结构和活化的结构和活化Caspases 酶原包含三个结构域：酶原包含三个结构域：NH2 末端结构域（末端结构域（Prodomain）、约）、约 20KD 大亚基、约大亚基、约 10KD 小亚基小亚基活化：剪切的位置是特异性的天冬氨酸残基的肽键（活化：剪切的位置是特异性的天冬氨酸残基的肽键（Asp-X）第六十一张，PPT共八十七页，创作于2022年6月62Caspase的功能的功能 灭活凋亡抑制蛋白灭活凋亡抑制蛋白：如：如CAD/ICAD，Bcl-2直接破坏细胞结构，如直接破坏细胞结构，如Lamina分解与细胞骨架构成相关的蛋白：分解与细胞骨架构成相关的蛋白：如如FAK、PAK2可使一些与可使一些与DNA修复、复制和修复、复制和mRNA缝接有关的蛋白的调节区缝接有关的蛋白的调节区和催化区解离，瓦解核结构和催化区解离，瓦解核结构第六十二张，PPT共八十七页，创作于2022年6月63按照启动型按照启动型caspase的不同，凋亡信号转导途径分为的不同，凋亡信号转导途径分为外在途径外在途径(extrinsic pathway)或死亡受体途径：由细胞表面或死亡受体途径：由细胞表面的死亡受体如的死亡受体如Fas和肿瘤坏死因子受体家族和肿瘤坏死因子受体家族(tumour necrosis factor receptor，TNF-R)引发，导致引发，导致caspase-8或或10的活化的活化内在途径内在途径(intrinsic pathway)或线粒体途径或线粒体途径(mitochondrial pathway)：由许多应激条件、化学治疗试剂和药物所起始，：由许多应激条件、化学治疗试剂和药物所起始，导致导致caspase-9的活化的活化内质网应激途径：各凋亡信号导致的内质网应激途径：各凋亡信号导致的caspase-12的活化，的活化，从而导致凋亡从而导致凋亡第六十三张，PPT共八十七页，创作于2022年6月64外在途径外在途径(Extrinsic pathway)或死亡受体途径（或死亡受体途径（Death receptor pathway）64第六十四张，PPT共八十七页，创作于2022年6月65内在途径内在途径(Intrinsic pathway)或线粒体途径或线粒体途径(Mitochondrial pathway)第六十五张，PPT共八十七页，创作于2022年6月66内质网应激途径内质网应激途径(Endoplasmic reticulum stress pathway)66第六十六张，PPT共八十七页，创作于2022年6月6767二、细胞凋亡的过程二、细胞凋亡的过程凋亡信号的转导凋亡信号的转导接受凋亡信号接受凋亡信号凋亡的执行凋亡的执行凋亡细胞的清除凋亡细胞的清除凋亡后细胞产生凋亡小体，后者可以被邻近巨噬细胞识别，并将其吞噬后分解。机制：磷脂酰丝氨酸迁移至细胞外侧 磷脂酰丝氨酸磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine，PS)外翻外翻第六十七张，PPT共八十七页，创作于2022年6月68三、细胞凋亡的调控机制三、细胞凋亡的调控机制 功能基因抑制凋亡基因Bcl-2 Bcl-XL、A1/Bfl-1、Bcl-w、Bcl-G和Mcl-1等促凋亡基因P53、Bax、Bad、Bak、Bid、Bim、Bik、Bok、Bcl-B、Bcl-Xs、Krk、Mtd、Nip3、Nix、Noxa等双向调控基因c-myc、Bel-x第六十八张，PPT共八十七页，创作于2022年6月69691、Bcl-2家族家族BH4是抗凋亡蛋白所特有的结构域是抗凋亡蛋白所特有的结构域BH3是与促进凋亡有关的结构域是与促进凋亡有关的结构域 第六十九张，PPT共八十七页，创作于2022年6月70Bcl-2等抗凋亡蛋白等抗凋亡蛋白存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上，但主要定位于线粒体存在于线粒体膜、内质网膜以及外核膜上，但主要定位于线粒体外膜外膜抗凋亡的机制抗凋亡的机制直接抗氧化直接抗氧化抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质抑制促凋亡调节蛋白抑制促凋亡调节蛋白Bax、Bak的细胞毒作用的细胞毒作用抑制凋亡蛋白酶的激活抑制凋亡蛋白酶的激活维持细胞钙稳态维持细胞钙稳态第七十张，PPT共八十七页，创作于2022年6月71促凋亡蛋白促凋亡蛋白主要定位于细胞质主要定位于细胞质受到凋亡因子的诱导而激活后，向线粒体转位，通过寡聚化在线粒体外受到凋亡因子的诱导而激活后，向线粒体转位，通过寡聚化在线粒体外膜形成跨膜通道，或者开启线粒体的膜形成跨膜通道，或者开启线粒体的PT孔，从而导致线粒体中的凋亡因子孔，从