细胞凋亡与疾病精选文档.ppt

,1965年Kerr,对大鼠肝门静脉结扎后肝细胞溶酶体观察；初命名为渐进性坏死1972年Kerr和Curry提出Apo-ptosis来源于希腊语，from fall;细胞死亡犹如秋天树叶的凋落,细胞凋亡认识回顾,细胞凋亡的概念,(apoptosis)：由内外源因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程。程序性细胞死亡 programmed cell death，PCD,Sydney Brenner 1/3 of the prize United Kingdom The Molecular Sciences Institute Berkeley,CA,USA b.1927(in Union of South Africa),H.Robert Horvit 1/3 of the prize USA Massachusetts Institute of Technology(MIT)Cambridge,MA,USA b.1947,John E.SulstonUnited Kingdom The Wellcome Trust Sanger Institute Cambridge,United Kingdom b.1942,THE 2002 NOBEL PRIZE WINNER,布雷内慧眼识线虫,凋亡基因,线虫细胞谱系,细胞的死亡方式,坏死,凋亡,正常细胞,细胞坏死与凋亡的差异,Necrosis and apoptosis,细胞凋亡4细胞和细胞器皱缩，胞质致密，核染色质边集5胞质分叶状突起，形成多个凋亡小体，与胞体分离6邻近巨噬细胞等包裹、吞噬凋亡小体,细胞坏死2细胞和细胞器肿胀、核染色质边集3细胞膜、细胞器膜和核膜破裂、崩解、自溶,概 述,Scanning electron micrographsof apoptotic bodies,凋亡意义,确保正常发育生长：清除多余的细胞 维持内环境稳定：清除受损、突变、衰老的细胞 积极防御功能：对病毒感染细胞阻止复制调亡失调与疾病：a、该“死”的细胞未死；b、不该“死”的细胞死了。,凋亡细胞的生化改变,内源性核酸内切酶激活 切割染色质DNA，Ca2+/Mg2+(+)，Zn2+(-)DNA片段化内切酶在核小体切开DNA，形成180-200bp为倍数的片段，电泳呈“梯状”条带凋亡蛋白酶激活 Caspases：天冬氨酸特异的半胱氨酸蛋白酶 Caspases的活性中心富含半胱氨酸，对底物天冬氨酸部位有特异的水解作用,内源性核酸内切酶的作用,H1,核心颗粒,连接区,180-200 bp,内源性核酸内切酶,Zn2+,Ca2+Mg2+,核小体,每个核小体中包含180-200bp左右DNA片段,染色质中的DNA双螺旋链,等距离缠绕组蛋白形成核心颗粒，各颗粒之间为为带有H1组蛋白连接区DNA，这种组成染色质的重复结构单位就是核小体。,电泳法检测凋亡DNA Ladder,+,necrosis,apoptosis,DNA电泳,Caspases功能,灭活细胞凋亡的抑制物:如Bcl-2水解蛋白质结构，细胞解体，凋亡小体在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白：使其获得或丧失功能(启动型）,Caspases分类,Caspases 8，9，10能激活效应子-启动型Caspases 3，6，7能分解细胞蛋白-效应型,效应型,启动型,Caspase 家族 A,凋亡诱导因素,受体,cAMPCa2+神经酰胺,（第二信使）,胞内信号转导途径,启动预定凋亡程序,凋亡相关基因激活酶合成,核酸内切酶激活Caspases激活,DNA切割细胞解体,凋亡,细胞凋亡过程,细胞凋亡的调控,(一)细胞凋亡信号(二)细胞凋亡信号的转导(三)细胞凋亡的执行(四)细胞凋亡的基因调控(五)吞噬细胞对凋亡细胞的识别与吞噬,(一)细胞凋亡信号 1、生理性凋亡信号：激素、生长因子直接作用:糖皮质激素、甲状腺素、TNF激素、生长因子的间接作用:促肾上腺皮质激素,死亡受体介导 线粒体介导 内质网介导,(二)细胞凋亡信号的转导,1死亡受体通路死亡受体 TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等是一类通过与相应配体结合，传递细胞凋亡信号的细胞膜蛋白。通路（pathway）由胞外TNF超家族的死亡配体引发（TNF-a、FasL、TWEAK、TRAIL）,TRAIL:TNF-related apoptosis inducing ligand 肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体,TWEAK:tumor necrosis factor-like weak inducer of apoptosis 肿瘤坏死因子样弱凋亡因子,死亡受体介导的凋亡通路,衔接蛋白,死亡效应域 DED,死亡受体介导的通路,CD95LCD95(Fas/APO-1)-ligand,衔接蛋白,死亡效应域 DED death effector domain,c-FLIP:cellular Fas-associated death domain-like IL-1 beta-converting enzyme inhibitory protein,Death receptor pathway,CAD:caspase激活的脱氧核糖核酸酶,Fas signal pathway,神经鞘磷脂酶(+)神经酰胺 蛋白激酶 凋亡ICE-like caspase：降解H1组蛋白(IL-1converting enzyme)Ca2+信号系统：传递死亡信息,+,+神经酰胺 24h,PC12 cell大鼠肾上腺嗜铬细胞瘤细胞,死亡细胞的核碎片,神经细胞+NGF,去除 NGF,诱导因素,线粒体损伤,PTP-permeability transition pore 通透性转换孔Apaf-apoptosis protease activating factor 凋亡蛋白酶激活因子Cyt.C-cytochrome C 细胞色素CAIF-apoptosis inducing factor 凋亡诱导因子,线粒体内、外膜之间的通透性转换孔(permeability transition pore,PTP)开放，正常，绝大多数关闭。,线粒体损伤介导的凋亡通路,3.内质网通路(endoplasmic reticulumial pathway),内质网应激感受蛋白,（三）细胞凋亡的执行,1、内源性核酸内切酶激活,DNA片段化 切割染色质DNA，Ca2+/Mg2+(+)，Zn2+(-)2、凋亡蛋白酶激活 Caspases3、其他酶类的激活,(四)细胞凋亡的基因调控,抑制凋亡基因：bcl-2促进凋亡基因：fas，P53双向调控基因：c-myc，bclx,第一个被确认的抑制凋亡基因229aa构成（鼠236）分布在线粒体内膜，细胞内膜表面等处,Bcl-2 B细胞淋巴瘤/白血病-2基因(B cell lymphoma/leukemia-2,Bcl-2),Bcl-2抗凋亡机制,直接的抗氧化 抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质 抑制促凋亡的Bax，Bak细胞毒作用 抑制Caspases激活 维持细胞钙稳态,2 P53-野生型诱导凋亡：在G1期发挥检查点功能有缺陷DNA启动修复修复失败启动凋亡P53=molecular policeman,P53 野生型诱导凋亡,CIP-cyclin dependent kinase interacting protien-1,3.c-myc，Bcl-xc-myc 转录调节因子 依赖GFBcl-x Bcl-xl抑凋亡 Bcl-xs促凋亡,增殖,凋亡,（五）吞噬细胞对凋亡细胞的识别吞噬,吞噬细胞凝集素（lectin）：凋亡细胞单糖暴露血小板反应蛋白（TSP）：介导vetronectin受体，CD36/细胞间分子桥构建，磷脂酰丝氨酸受体：凋亡细胞磷脂酰丝氨酸外翻,磷脂酰丝氨酸外翻,正常机体：细胞生长与死亡的平衡 疾病：细胞凋亡相对不足 细胞凋亡过度 细胞凋亡不足与过度并存,细胞凋亡与疾病,已知的凋亡相关性疾病,凋 亡 相 对 不 足,肿瘤、自身免疫性疾病、病毒感染等,细胞凋亡不足,1肿瘤,Bcl-2表达P53突变或缺失,发生发展转移,增殖强；凋亡弱增殖不强；但凋亡减弱,凋亡反应低下减弱,治疗：诱导分化，促使凋亡,从发病学上，细胞凋亡实际是机体天然的抗癌机制之一。,2、细胞凋亡不足与病毒感染性疾病,病毒及产物抗凋亡的机制：灭活P53：SV40的T抗原、腺病毒E1B蛋白高表达Bcl-2或Bcl-2样蛋白：EB病毒、E1B蛋白灭活ICE：痘病毒产生ICE的抑制物如CrmA,3、细胞凋亡不足与自身免疫疾病 胸腺对T细胞正负选择障碍正选择：与非已抗原结合的单阳性T细胞保留存活，进入外周T细胞库负选择：与自身抗原结合的双阳性T细胞被凋亡清除,T cell,产生针对自身成分的致敏T细胞或自身抗体,SLE：过多凋亡淋巴细胞 凋亡小体（核小体）抗核小体抗体 抗DNA,Systemic lupus erythematosus,SLE,系统性红斑狼疮患者存在凋亡产物清除障碍，未被及时清除的凋亡小体释放出核小体，从而刺激机体产生相应的自身抗体，诱发自身免疫。,细 胞 凋 亡 过 度,AIDS、神经退行性疾病、心肌缺血/再灌注损伤,1 细胞凋亡过度与AIDS HIV引起AIDS：艾滋病，获得性免疫缺陷综合征(acquired immunodeficiency syndrom)CD 4+细胞被选择性破坏，引起免疫功能缺陷,CD4+淋巴细胞凋亡机制,合胞体,AICD,效靶效应,HIV,Apoptosis body,Signal substance,细胞水平,CD4+,CD4+,2,HIV引起CD4+细胞凋亡,R,gp120-,Fas-R,TNF,M,OFR,Tat,受体、分子水平,Host cell,CD4+cell,Fas,2.细胞凋亡过度与心血管疾病 心肌缺血、缺血-再灌伤所致心肌细胞死亡：心肌细胞凋亡可能机制：氧化应激、钙超载、p53基因激活 Fas受体上调,凋亡指数(凋亡细胞核数/每100个细胞核)心衰时:达35.5(N:0.20.4%),3.神经退行性疾病 Alzheimer disease，Parkinson disease,多发性硬化症等(AD,阿尔茨海默病,早老性痴呆）细胞凋亡 神经元丧失 引起神经元凋亡的因素：-淀粉样蛋白、钙超载、氧化应激及 神经生长因子 分泌不足等 神经元凋亡的发生机制：Fas P53 c-jun、c-fos,细胞凋亡不足与过度并存,氧化型LDL血小板激活Ang高血压 内皮细胞凋亡过度 平滑肌凋亡不足 动脉粥样硬化,细胞凋亡在疾病防治中的作用,合理利用凋亡相关因素干预凋亡信号转导调节凋亡相关基因调控凋亡相关的酶,本章目的要求,1.掌握细胞凋亡的相关概念。2.掌握细胞凋亡的过程、生化改变、调控。3.熟悉细胞凋亡调控异常与疾病。,