分子肿瘤学4 细胞凋亡与肿瘤

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1、分子肿瘤学第五节细胞凋亡与肿瘤一、概述1、细胞凋亡名称的由来：英国Aberdeen大学病理系Kerr教授：1972年我和Wyllie在研究中观察到一种不同于坏死的细胞死亡方式，联想到秋日落叶，把它称作Apoptosis2、细胞凋亡的概念细胞凋亡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。3、细胞坏死与凋亡的差异坏死凋亡性质病理性、非特异性生理性或病理性，特异性诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生生化特点被动过程，无新蛋白质合成，不耗能主动过程，有新蛋白质合成，耗能DNA电泳形态变化弥散性降解，电泳呈均一DNA片状细胞

2、结构全面溶解、破坏、细胞肿胀DNA片段化（180—200bp），电泳呈“梯”状条带胞膜及细胞器相对完整细胞皱缩，核固缩炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应凋亡小体无有基因调控无有4、细胞凋亡的生理意义（1）确保正常发育、生长（2）修复功能如：清除受损、突变或衰老的细胞（3）防御功能如：使受到病毒感染的细胞凋亡二、细胞凋亡的诱发机制㈠氧化损伤1.氧化应激（oxidativestress）的概念指机体活性氧产生过多或抗氧化能力下降，活性氧的清除不足，导致活性氧在体内积聚并引起氧化损伤的病理过程。氧化损伤的后果之一就是诱

3、导凋亡。2.氧化应激引起细胞凋亡的可能机制①DNA受损激活P53基因膜通透性↑Ca内流↑DNase②生物膜损伤ΔΨm↓脂质过氧化产物↑③多聚ADP核糖合成酶活化，NAD＋耗竭，ATP大量消耗④可活化NF-kB、AP-1，加速细胞凋亡相关的一些基因表达㈡钙稳态失衡Ca2＋作为许多细胞生命活动的第二信使，在细胞凋亡中的作用也倍受关注，凋亡发生时胞浆中Ca2＋↑，并激活凋亡过程中的关键酶类，其诱导细胞凋亡的机制为：①激活Ca2＋/Mg2＋依赖的DNase②激活谷氨酰胺转移酶（GTase），促进凋亡细胞中蛋白广泛交联，有利于凋亡小体的形成③激活Ca

4、2＋敏感的蛋白酶核骨架蛋白酶核基质蛋白丝氨酸蛋白酶膜蛋白④激活核转录因子，加速促凋亡基因的转录㈢线粒体损伤目前证据显示，线粒体的功能改变在细胞凋亡的发生中起重要作用线粒体内膜通透性↑线粒体内膜的跨膜电位Δψm↓能量合成水平↓线粒体功能和结构破坏引起细胞凋亡的可能机制：凋亡诱导因素作用于细胞后引起线粒体内膜跨膜电位（Δψm）下降，线粒体内外膜之间的通透性转换孔PTP开放；使细胞凋亡启动因子（Cyt.C）,凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）和凋亡诱导因子（AIF）释放凋亡诱导因素线粒体跨膜电位↓线粒体PTP开放Cyt.C,Apaf,等释放AIF激活

5、Caspases潜在Dnase活化Dnase细胞凋亡线粒体损伤三、细胞凋亡的形态及生化改变（一）凋亡细胞的形态学改变早期：胞浆脱水，胞膜空泡化，细胞固缩晚期：染色质边集，凋亡小体凋亡的起始：细胞器、染色质等开始变化凋亡小体的形成：质膜包裹染色质和细胞器凋亡小体的消化：被吞噬细胞消化NormalCellApoptoticcellScanningelectronmicrographsofapoptoticbodies（二）凋亡细胞的生化改变1.内源性核酸内切酶(Dnase)激活切割染色质DNA，Ca2+/Mg2+(+)，Zn2+(-)2.DNA

6、片段化内切酶在核小体切开DNA，形成180-200bp为倍数的片段3.凋亡蛋白酶激活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生物化学特征胞浆内Ca2+浓度升高。细胞内活性氧增多。质膜通透性变大。DNA内切酶活性被激活升高，双链DNA在核小体之间切断形成180~200bp为基数的有序片段。Ⅱ型谷氨酰胺转移酶和需钙蛋白酶（Calpain）活性升高。典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳呈现梯状条带典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带）Caspase家族凋亡的执行者Caspase活性位点是半胱氨酸，裂解靶蛋白

7、位点是天冬氨酸残基后的肽键，因此称为Cysteineasparticacicspecificprotease，即Caspase特点：前体形式存在,级联反应作用：灭活凋亡抑制物水解蛋白质结构，形成凋亡小体水解凋亡相关活性蛋白DNA'ladder'DetectionofDNAfragmentation四、凋亡发生途径与调控（一）凋亡发生途径1.死亡受体介导的细胞凋亡途径Fas-FasL,TNF-TNFR1,TRAIL-DRs(TNF-relatedapoptosisinducingligand)2.以线粒体释放细胞色素C为中心环节的细胞凋亡途径

8、3.不依赖caspase的细胞凋亡Apoptosisproteinactivitingfactor1p53DNAdamageBaxFasassociatedproteinwith