細胞衰老和凋亡概述

1、關(guān)于細胞衰老與凋亡的概述第一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月成年小鼠各類細胞的壽命接近或等于自身壽命的細胞神經(jīng)元、腎髓質(zhì)、肌細胞脂肪、胃酶原細胞骨、腎上腺髓質(zhì)細胞緩慢更新的細胞(長于30天)呼吸道上皮、腎上腺皮質(zhì)細胞腎皮質(zhì)、皮膚結(jié)締組織、肝細胞胰臟腺泡及胰島、唾液腺細胞快速更新的細胞(少于30天)皮膚表皮、角膜上皮細胞口腔和胃腸道上皮細胞紅細胞、白細胞細胞總體的衰老可以反映機體的衰老，而機體的衰老是以總體細胞的衰老為基礎(chǔ)的。根據(jù)細胞衰老速度不同將其分為三類： 第二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 體外培養(yǎng)細胞壽命與機體壽命成正比。細胞的增值能力與供體年齡有關(guān)。第三張，PPT

2、共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、細胞衰老的表現(xiàn)：主要表現(xiàn)為對環(huán)境變化適應能力的降低和維持細胞內(nèi)環(huán)境能力的降低。（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變化1.細胞內(nèi)水分減少：失去正常形態(tài)，代謝速率減慢。2.細胞內(nèi)色素沉積：脂褐質(zhì)小體隨年齡增加而增多。3. 細胞膜的衰老變化：磷脂含量下降，膜變厚、流動性下降、物質(zhì)轉(zhuǎn)運障礙。第四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 內(nèi)膜系統(tǒng)的變化：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逐漸減少，高而基體囊泡腫脹、扁平囊泡斷裂崩解，溶酶體功能減退、酶漏出細胞自溶。5. 細胞中的線粒體隨年齡增大數(shù)目減少、體積增大。6.細胞核的衰老變化：核固縮，常染色質(zhì)減少，染色加深，核質(zhì)比減小。（二）功能變化1.染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性

3、下降。2、蛋白質(zhì)合成下降，酶活性改變。第五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞在體內(nèi)條件下衰老原代小鼠F1代小鼠F2代小鼠移植的皮膚細胞可存活78年。小鼠的皮膚細胞在體內(nèi)衰老的主要是體內(nèi)環(huán)境。第六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三、細胞衰老的特征：1、普遍性2、內(nèi)生性3、漸進性4、累積性5、危害性第七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三. 細胞衰老的學說1、細胞磨損學說1）錯誤成災學說差誤成災學說是由Orgel明確提出的，認為在DNA復制，轉(zhuǎn)錄和翻譯中發(fā)生誤差，這種誤差可以不斷擴大，造成細胞衰老、死亡。如DNA轉(zhuǎn)錄mRNA的過程發(fā)生微小的差異，帶有該微小差異的mRN

4、A會翻譯出進一步偏離的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)如果屬于DNA聚合酶會合成差異程度更大的DNA，這樣的差錯經(jīng)過每一次信息傳遞都擴大一些，形成惡性循環(huán)，使細胞內(nèi)積累許多差錯分子造成災難，細胞正常功能不能發(fā)揮，致使細胞衰老、死亡。 第八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2）自由基學說： 正常代謝反應的中間產(chǎn)物每含自由基，對細胞會造成不可逆的損傷，如脂類的過氧化與大分子的交聯(lián)，其后果是使胞內(nèi)酶失活，以及象脂褐質(zhì)一類的惰性物質(zhì)在胞內(nèi)沉積。此說雖然無直接證據(jù)，但以抗氧化劑或自由基凈化劑飼喂小鼠可延長壽命，或抑制脂褐質(zhì)的形成。此外，抗氧化劑還有加強機體免疫反應，抑制腫瘤及自體免疫疾病等作用，都從側(cè)面為此說提

5、供了間接的證據(jù)，然而也有一些反面的實驗結(jié)果。第九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3）大分子交聯(lián)學說該學說由Bjorksten于1963年提出的，后經(jīng)Verzar加以發(fā)展。其主要論點是：機體中蛋白質(zhì)，核酸等大分子可以通過共價交叉結(jié)合，形成巨大分子。這些巨大分子難以酶解，堆積在細胞內(nèi)，干擾細胞的正常功能。這種交聯(lián)反應可發(fā)生于細胞核DNA上，也可以發(fā)生在細胞外的蛋白膠原纖維中。目前有一些證據(jù)支持交聯(lián)學說。皮膚膠原的可提取性以及膠原酶對其消化作用隨增齡降低，而其熱穩(wěn)定性和抗張強度則隨年齡的增高而增強了；大鼠尾腱上的條紋數(shù)目及所具備的熱收縮力隨年齡的增高而增加，溶解度卻隨年齡增高而降低。這些結(jié)

6、果表明，在年老時膠原的多肽鏈發(fā)生了交聯(lián)，并日益增多。該學說與自由基學說有類似之處，亦不能說明衰老發(fā)生的根本機制。 第十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2、遺傳程序假說：1)衰老基因?qū)W說首先報道誘導永生細胞衰老實驗的是Sugawara等人，用正常細胞和永生倉鼠細胞融合后，出現(xiàn)衰老表現(xiàn)。將人1號染色體導入永生倉鼠細胞則細胞出現(xiàn)衰老跡象。Sugawara等認為1號染色體上攜有倉鼠永生細胞系的衰老基因。有人說細胞衰老是被激活的或在細胞增殖后期作用顯著的基因控制的結(jié)果，由此認同了衰老基因的存在，缺失這些基因使細胞發(fā)生永生化。正常細胞和腫瘤細胞雜交后，雜交細胞表現(xiàn)衰老，說明了正常細胞能夠彌補腫瘤

7、細胞在衰老程序中的缺陷。人們發(fā)現(xiàn)使細胞衰老的染色體似乎也有特異性，如對于同一種細胞導入2號染色體，細胞出現(xiàn)衰老表現(xiàn)，導入3、6、7、9、11或12號染色體細胞仍能繼續(xù)生長，也沒有形態(tài)的改變。 導入染色體可以使細胞從永生向衰老轉(zhuǎn)變，不能就認為其上一定攜有衰老基因，任何引起細胞功能下降的因素都可以導致衰老。從進化上講，多細胞生物也沒有必要強制性存在衰老基因。第十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月2）基因阻遏平衡論于1992年由呂占軍教授提出，以后又作了部分補充。嚴格說該學說屬于一種生命學說，因其不僅解釋衰老也解釋腫瘤和分化。該學說同時考慮到衰老、分化和腫瘤現(xiàn)象，考慮到基因結(jié)構(gòu)及組成，生物

8、進化等多方面的問題，但其中的許多論點和直接實驗依據(jù)尚在進一步地驗證和提供過程中。第十二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月3、端粒學說端粒學說由Olovnikov提出，認為細胞在每次分裂過程中都會由于DNA聚合酶功能障礙而不能完全復制它們的染色體，因此最后復制DNA序列可能會丟失，最終造成細胞衰老死亡。 端粒是真核生物染色體末端由許多簡單重復序列和相關(guān)蛋白組成的復合結(jié)構(gòu)，具有維持染色體結(jié)構(gòu)完整性和解決其末端復制難題的作用。端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，由RNA和蛋白質(zhì)組成，是以自身RNA為模板，合成端粒重復序列，加到新合成DNA鏈末端。在人體內(nèi)端粒酶出現(xiàn)在大多數(shù)的胚胎組織、生殖細胞、炎性細胞、更

9、新組織的增生細胞以及腫瘤細胞中。正因如此，細胞每有絲分裂一次，就有一段端粒序列丟失，當端粒長度縮短到一定程度，會使細胞停止分裂，導致衰老與死亡。 第十三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月大量實驗說明端粒、端粒酶活性與細胞衰老及永生有著一定的聯(lián)系。第一個提供衰老細胞中端?？s短的直接證據(jù)是來自對體外培養(yǎng)成纖維細胞的觀察，通過對不同年齡供體成纖維細胞端粒長度與年齡及有絲分裂能力的關(guān)系觀察到隨著增齡，端粒的長度逐漸變短，有絲分裂的能力明顯漸漸變?nèi)?；Hastie發(fā)現(xiàn)結(jié)腸端粒限制性片段的長度隨供體年齡增加逐漸縮短，平均每年丟失33bp的重復序列；植物中不完整的染色體在受精作用中得以修復，而不能在已

10、經(jīng)分化的組織中修復，這在較為高等的真核生物中也證實了體細胞中端粒酶的活性受抑制；精子的端粒要比體細胞長，體細胞缺失端粒酶活性就會逐漸衰老，而生殖細胞系的端粒卻可以維持其長度；轉(zhuǎn)化細胞能夠通過端粒酶的活性完全復制端粒以得永生。第十四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月但是許多問題用端粒學說還不能解釋。體細胞端粒長度與有絲分裂能力呈正比，這一點實驗已經(jīng)證實了，而不同的體細胞其有絲分裂能力是不盡相同的，胃腸黏膜細胞的分裂增殖速度就比較快，神經(jīng)細胞分裂的速度就比較慢。曾有人就不同年齡供體角膜內(nèi)皮細胞的端粒長度進行研究發(fā)現(xiàn)角膜內(nèi)皮細胞內(nèi)端粒長度長期維持在一個較高的水平，而端粒酶卻不表達。另外，Ki

11、ppling發(fā)現(xiàn)，鼠的端粒比人類長近5-10倍，壽命卻比人類短的多。這些都提示體細胞端粒長度與個體的壽命及不同組織器官的預期壽命并非一致。生殖細胞的端粒酶活性長期維持較高的水平卻不會象腫瘤那樣無限制分裂繁殖；端粒長度由端粒酶控制，那何種因素控制端粒酶呢？生殖細胞內(nèi)端粒酶活性較高，為什么體細胞中沒有較高的端粒酶活性。看來端粒的長度縮短是衰老的原因還是結(jié)果尚需進一步研究。第十五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月活性氧基團導致細胞損傷和衰老 （氧化損傷學說，自由基理論） 自由基(free radical):不成對電子或原子基團構(gòu) 成的高度活化分子 O2超氧自由基；OH 羥自由基；自由基與其他

12、分子反應時產(chǎn)生的活性氧基團（ROS）導致細胞發(fā)生氧化性損傷。 第十六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月自由基第十七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月衰老基因?qū)W說衰老基因與抗衰老基因衰老基因人類：載脂蛋白E4基因、淀粉樣蛋 白基因 p16, p53 p21 RB基因2. 抗衰老基因 WRN bcl-2第十八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第十九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月染色體端?？s短與細胞衰老 端粒端 粒 鐘 學 說（telomere clock theory)端粒（telomere)是染色體末端特殊結(jié)構(gòu)。人類端粒（TTAGGG)n n=250-1500

13、端粒長度取決于端粒酶的活性。第二十張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月 stop端 粒 長 度第二十一張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月端粒酶 RNA（核蛋白酶） 蛋白質(zhì)端粒酶維持細胞分裂時染色體端粒長度端粒酶活性（+）：胚胎細胞、生殖細胞、腫瘤細胞端粒酶活性（-）：正常組織 Dolly - 20%端粒長度與衰老相關(guān)模板序列CUAACCCUAAC GGGATT第二十二張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 細胞死亡細胞死亡的形式：細胞壞死(necrosis)和 細胞凋亡(apoptosis)。一. 細胞死亡：生命現(xiàn)象不可逆的終止。二. 細胞凋亡細胞壞死：由于多種致病因子

14、、物理、化學、和 生物因子的作用，而產(chǎn)生的急性損傷 致。亦稱病理性死亡。細胞凋亡：由基因控制的細胞自主的有序性的死 亡。因受相關(guān)基因的調(diào)控，亦稱編程 性細胞死亡(progremmed cell death, PCD)。第二十三張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月胸腺細胞正常凋亡第二十四張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞壞死與細胞凋亡的比較第二十五張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月細胞凋亡過程中的小鼠趾一天以后中的小鼠趾細胞凋亡第二十六張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三. 細胞凋亡的特點凋亡小體(apoptotic body)：胞膜內(nèi)陷包圍凝集斷裂的染色質(zhì)和細

15、胞器形成的囊狀小泡。 左側(cè)示哺乳類乳腺細胞的凋亡，染色質(zhì)凝集，核膜崩解。 右側(cè)示哺乳類正常的乳腺細胞。第二十七張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月透射電鏡掃描電鏡第二十八張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月正常細胞細胞凋亡開始染色質(zhì)固縮，沿核膜分布，細胞質(zhì)亦固縮細胞膜反折，凋亡小體形成染色體形成串狀片段，細胞器膨脹，線粒體基質(zhì)呈絮狀。細胞膜破裂，細胞解體，機體炎癥反應。細胞壞死開始細胞凋亡a.MOC第二十九張，PPT共三十三頁，創(chuàng)作于2022年6月染色質(zhì)DNA降解各種原因引起核酸內(nèi)切酶活化使細胞凋亡發(fā)生基本生化改變。 DNA降解有規(guī)則，早期出現(xiàn)180200bp片斷，瓊脂糖凝膠電泳呈階梯狀。200bp400bp600bp800