细胞凋亡与疾病-高级病生

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1、何芳教授石河子大学医学院病理生理学教研室2013年9月细胞凋亡与疾病（Apoptosisanddisease）●概述●凋亡时细胞的主要变化●细胞凋亡过程与调控●细胞凋亡的发生机制●细胞凋亡常用的研究方法●细胞凋亡与疾病一.概述(一)凋亡概念的提出1965年澳大利亚科学家发现，结扎鼠门静脉后，电镜观察到肝实质组织中有一些散在的死亡细胞，显然不同于细胞坏死。这些细胞体积收缩、染色质凝集从其周围的组织中脱落并被吞噬，机体无炎症反应。1972年Kerr等三位科学家首次提出了细胞凋亡的概念。apoptosis(细胞凋亡)：由体内

2、外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程称为细胞凋亡，又称programmedcelldeath,PCD(程序性细胞死亡)(二)细胞凋亡的研究历史1.1972-1987：细胞凋亡的形态学及生物化学研究阶段：1）利用光镜和电镜对形态学特征进行了详细的研究。2）染色体DNA的降解。3）RNA/蛋白质大分子的合成。4）钙离子变化。5）内源性核酸内切酶。2.细胞凋亡的分子生物学研究阶段:1）细胞凋亡的相关基因及调控2）细胞凋亡的信号转导3）细胞凋亡的各种分子及其相互作用3.细胞凋亡的临床应用基础研究阶段(三)细胞凋亡

3、生物学意义确保正常发育、生长。维持内环境稳定。发挥积极的防御功能。二.凋亡时细胞的主要变化(一)形态学改变正常细胞凋亡小体吞噬细胞坏死凋亡细胞凋亡与细胞坏死的比较细胞间连接丧失；2）胞体固缩；3）细胞器完整；4）核固缩；5）染色质边集；6）凋亡小体形成1、凋亡的主要形态学变化表面的微绒毛消失，并逐步脱离与周围细胞的接触。细胞体积逐渐缩小，出现固缩(condensation)。胞浆脱水，胞膜迅速发生空泡化(blebbing)。内质网扩张并与胞膜融合，形成出芽(buding)现象。晚期出现染色质边集(margination

4、)。线粒体和溶酶体的形态结构变化不大。形成凋亡小体(apoptosisbody),这是凋亡细胞特征的形态学改变。*******2、细胞凋亡与坏死的比较坏死凋亡诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生生化性质病理性，非特异性生理性或病理性，特异性特点被动过程，无新蛋白主动过程，有新蛋白合成，合成,不耗能，耗能形态变化细胞结构全面溶解、胞膜及细胞器相对完整，细破坏、细胞肿胀胞皱缩，核固缩DNA电泳弥散性降解，电泳呈DNA片段化(180-200bp)，电均一DNA片状泳呈“梯”状条带炎症反应溶酶体破裂，局部炎溶酶体相对

5、完整，局部无炎症症反应反应凋亡小体无有基因调控无有3、细胞凋亡、PCD的区别特征PCD细胞凋亡形态学细胞固缩，裂成小体同左膜完整性保持到晚期同左线粒体常有阵发的自噬作用无变化染色质凝聚，电子致密度加大着边自噬作用常有，但并非一定发生无潜伏期几小时几分钟到几小时蛋白质合成放线菌素D及放线菌酮放线菌素D及放线阻断死亡有时阻断死亡胞浆生化变化溶酶体酶活性有时增加，溶酶体增加，c-myc,偶有热休克蛋白、c-myc，c-fos?c-fos↑核DNA电泳无梯状DNA梯状DNA图谱首先的表现蛋白质合成下降，方式改变内源性核酸酶活化

6、4、细胞凋亡与胀亡的比较胀亡凋亡早期细胞肿胀波及胞内结构细胞皱缩、体积缩小、胞浆浓缩胞浆疏松化并且有空泡形及出芽改变成体积增大形态变化胞膜完整性破坏、胞膜及细胞器相对完整细胞器崩解DNA电泳非特异性DNA片段化(180-200bp)，电DNA片段泳呈“梯”状条带炎症反应周围明显炎溶酶体相对完整，局部无炎症症反应反应凋亡小体无有1997年美国毒理病理学会细胞死亡命名委员会将细胞死亡途径分为凋亡和胀亡（Oncosis）(二)细胞凋亡的生化改变1.DNA的片段化：判断凋亡发生的客观指标之一内源性核酸内切酶作用引起的DNA断

7、裂产生的单链缺口优先发生于核小体连接区，使DNA断裂成核小体倍数大小的片段,即180-200bp倍数大小的片段,在琼脂糖凝胶电泳上出现典型的阶梯状DNA区带。凋亡早期即发生；核小体间连接部位断裂成180～200bp整倍数片段；染色质DNA单链断裂。2.内源性核酸内切酶激活及其作用(Ca2+/Mg2+)DNaseⅠ、DNaseⅡ(pH=6.2左右）,TopoⅠ、TopoⅡ（解旋）（1）caspases的结构结构:caspase成员都具有相似的氨基酸序列、结构和底物特异性，正常时它们都以酶原（30-50KD）形式存在，包括

8、三个结构域：一个N末端原结构域，一个大亚基（20Kd），一个小亚基（10kd）。3.caspases激活（2）caspases特点：⊙活性中心半胱氨酸⊙在催化底物时，总是在天冬氨酸残基的C端裂解底物⊙caspases酶原的活性很低，需要切除氨基端的一段序列才能被激活⊙活化的caspases能够特异水解一套蛋白底物,从而导致细胞凋亡