程序性細胞死亡與細胞衰老

程序性細胞死亡與細胞衰老第一節(jié)程序性細胞死亡2、細胞凋亡的特征凋亡起始：染色質(zhì)固縮并沿核膜分布，細胞質(zhì)發(fā)生皺縮，細胞表面特化結(jié)構(gòu)消失。

凋亡小體形成:細胞質(zhì)膜反折，包圍染色質(zhì)片段和細胞器等，形成芽狀突起并逐漸分隔，形成凋亡小體。凋亡小體被吞噬:凋亡小體被鄰近的細胞或吞噬細胞所吞噬，并被消化后重新利用。（二）、細胞凋亡的檢測方法1、形態(tài)學觀察：染色法、透射和掃描電鏡觀察2、DNA電泳：DNA片段呈現(xiàn)出梯狀條帶3、TUNEL測定法：即DNA斷裂的原位末端標記法4、彗星電泳法5、流式細胞分析彗星電泳法（三）、細胞凋亡的生化特征

細胞凋亡的主要特征是形成大小為180～200bp特征性的DNAladders。

凋亡細胞組織轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶tTG（tissueTransglutaminase）積累并達到較高水平。第一節(jié)程序性細胞死亡（四）、細胞凋亡的生物學意義對動物個體的正常發(fā)育、自穩(wěn)態(tài)的維持、免疫耐受的形成、腫瘤監(jiān)控等多種生理及病理過程具有重要意義。1有利于清除多余細胞胚胎發(fā)育的某個階段，特定區(qū)域的多余細胞發(fā)生凋亡，利于器官的形態(tài)形成。如指和趾的形成。神經(jīng)元細胞的凋亡。2有利于清除無用細胞形態(tài)發(fā)生時，一些遺跡隨發(fā)育而凋亡。如尾芽和鰓的定期消亡、蝌蚪退尾、人體性別的分化。3有利于清除發(fā)育不正常的細胞、有害細胞。作為自身的一種保護機制。

4有利于清除完成正常使命的衰老細胞如人紅細胞、動物表皮細胞、胃腸道細胞

5維持器官、組織細胞數(shù)目相對平衡細胞凋亡和細胞增殖是一個相反的過程，細胞增殖低下和/或凋亡過盛，引起器官萎縮，腫瘤發(fā)生既與細胞增殖過度有關(guān)，又與細胞凋亡不足有關(guān)。（五）、細胞凋亡的分子機制誘導細胞凋亡的因素有多種，包括物理性因子、化學及生物因子。1、線蟲的細胞凋亡相關(guān)基因—ced基因線蟲細胞凋亡的研究

線蟲（C.elegans)是研究細胞凋亡的理想材料，提供了一個良好的模型。它蟲體透明，易于觀察。早期研究發(fā)現(xiàn)蟲體在不同發(fā)育時期某些細胞定期死亡。在整個發(fā)育過程中，有131個細胞陸續(xù)進入死亡程序，決定這些細胞進入死亡程序的是一系列凋亡基因?，F(xiàn)已從中分離出10余個凋亡基因。正常細胞走向死亡細胞死細胞降解細胞起動死亡程序執(zhí)行死亡程序被吞噬處理Ced-2Ces-1cgl-1Ced-9ced-3\4Ced-1\2\5ced-5\6\7ced-8\10nec-1其中研究的較清楚的是ced-9(抑制細胞凋亡）、ced-3,ced-4(促進細胞凋亡)2002年諾貝爾生理或醫(yī)學獎獲得者SydneyBrennerH.RobertHorvitzJohnE.SulstonCed3哺乳類同源物是ICE(Interleukin-1-convertingenzyme)，即Caspase1

2、caspase

家族（殺手蛋白酶）與凋亡Caspase活性位點是半胱氨酸(Cysteine)，裂解靶蛋白位點是天冬氨酸殘基后的肽鍵，因此稱為Cysteineasparticacidspecificprotease，即Caspase。Caspase并不完全降解某一蛋白質(zhì)。Caspase的種類：現(xiàn)已確定15種Caspase。①Caspase-1和-11主要負責白介素前體的活化，不直接參與凋亡信號的傳遞。②凋亡起始者，Caspase-2，-8，-9，-10，負責切割執(zhí)行者的前體，活化執(zhí)行者。③凋亡執(zhí)行者，Caspase-3，-6，-7，活化后負責切割細胞結(jié)構(gòu)蛋白和調(diào)節(jié)蛋白。Caspase的底物：裂解核纖層蛋白，導致細胞核形成凋亡小體；裂解DNase結(jié)合蛋白，使DNase釋放，降解DNA形成DNALadder;裂解參與細胞連接或附著的骨架和其他蛋白，使凋亡細胞皺縮、脫落，便于細胞吞噬；導致膜脂PS重排，便于吞噬細胞識別并吞噬。細胞凋亡中caspase級聯(lián)效應（3）Caspase依賴性的細胞凋亡主要通過兩條途徑引發(fā)：①由死亡受體起始的外源途徑；②由線粒體起始的內(nèi)源途徑。外源途徑：胞外配體（Fasl或TNF）→受體（質(zhì)膜表面分子Fas或TNF受體）→募集接頭蛋白和起始Caspase酶原形成死亡誘導信號復合物（DISC）→起始Caspase活化→執(zhí)行Caspase活化→細胞凋亡。內(nèi)源途徑：內(nèi)部或外部凋亡信號的刺激→線粒體外膜通透性改變→向胞質(zhì)釋放凋亡相關(guān)因子（細胞色素c）→細胞色素c與Apaf-1及Caspase-9前體形成凋亡復合體（apoptosome）→Caspase-9活化→執(zhí)行Caspase活化→細胞凋亡。內(nèi)源途徑中，細胞色素c的釋放是關(guān)鍵步驟。線粒體通透性主要受Bcl-2蛋白家族的調(diào)控。Bcl-2是線蟲抗凋亡蛋白Ced-9在哺乳類中的同源物，Bcl-2蛋白家族通常含有BH結(jié)構(gòu)域，根據(jù)功能分為兩組：Bcl-2，Bcl-xL，Bcl-w等抑制細胞凋亡；Bax，Bak，Noxa等促進細胞凋亡。4、生死抉擇——細胞凋亡的調(diào)控

細胞中存在Caspase抑制因子，能夠直接與Caspase活性分子結(jié)合，阻抑對其底物的切割作用。如c-IAP（inhibitorofapoptosis）家族、c-FLIP、BAR和ARC等。細胞存活因子包括多種有絲分裂原和生長因子。它們與細胞表面受體結(jié)合后，啟動細胞內(nèi)信號通路，抑制凋亡的發(fā)生。在抗凋亡、促存活的信號通路中，NF-kB處于中心地位。p53是細胞內(nèi)的一種轉(zhuǎn)錄因子，它是重要的促凋亡因子和腫瘤抑制因子。

二、細胞壞死當細胞凋亡不能正常發(fā)生而細胞必須死亡時，壞死作為凋亡的“替補”方式被細胞采用；此外，分裂旺盛細胞的DNA被持續(xù)損傷，也能引發(fā)細胞壞死，推測原因可能是RARP被活化。特征：質(zhì)膜破損，細胞內(nèi)含物釋放，引起周圍組織的炎癥反應。細胞凋亡與壞死區(qū)別

細胞凋亡細胞壞死細胞膜發(fā)泡，膜仍完整細胞質(zhì)膜受損、不完整細胞膜內(nèi)陷將細胞分割成凋亡小體細胞腫脹、溶解不發(fā)生炎癥反應發(fā)生嚴重炎癥反應被鄰近正常細胞或吞噬細胞所吞噬被巨噬細胞所吞噬溶酶體完整溶酶體裂解染色質(zhì)均一凝集染色質(zhì)聚集成塊、不均一染色質(zhì)非隨機降解為DNAladder染色質(zhì)DNA被隨機降解三、細胞自噬細胞自噬是另一種程序性細胞死亡的方式。其特征是細胞中出現(xiàn)大的雙層膜包裹的自噬小體。雙層膜來自內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或細胞質(zhì)中的膜泡，包裹著整個的細胞器或部分細胞質(zhì)，自噬小體與溶酶體融合后，內(nèi)含物被溶酶體中的水解酶消化。細胞自噬是細胞凋亡的補充途徑。細胞自噬的分子機制。第二節(jié)細胞衰老一、細胞衰老的概念與特征1、概念：細胞衰老一般的含義是指復制衰老，指體外培養(yǎng)的正常細胞經(jīng)過有限次數(shù)的分裂后，停止分裂，細胞形態(tài)和生理代謝活動發(fā)生顯著改變的現(xiàn)象。細胞不死性觀點:（二十世紀30-60年代）證據(jù)：Carrel認為，體外培養(yǎng)的細胞是能夠永生不死的。體外培養(yǎng)雞心臟成纖維細胞34年。

第二節(jié)細胞衰老Hayflick界限（Hayflick1imitation）：細胞，至少是培養(yǎng)的二倍體細胞，不是不死的，而是有一定的壽命；它們的增殖能力不是無限的，而是有一定的界限，這就是Hayflick界限。

細胞的增殖能力與供體年齡有關(guān)。二倍體細胞的衰老是由細胞本身決定的.

決定細胞衰老的因素在細胞內(nèi)部，不是外部的環(huán)境。

細胞來源人胚肺成纖維細胞中年人成纖維細胞老年人成纖維細胞可增殖代數(shù)40-60202-4不同年齡來源的人成纖維細胞的增殖代數(shù)Hutchinson-Gilfordsyndrome二、衰老細胞結(jié)構(gòu)的變化1、細胞核的變化：核增大、核膜內(nèi)折、染色質(zhì)固縮