病理生理学细胞凋亡和疾病培训课件.ppt

病理生理学细胞凋亡和疾病,病理生理学细胞凋亡和疾病,四、细胞凋亡与疾病,三、细胞凋亡的发生机制,二、细胞凋亡过程与调控,一、概述,五、细胞凋亡在疾病防治中的意义,病理生理学细胞凋亡和疾病,2,四、细胞凋亡与疾病 三、细胞凋亡的发生机制 二、细胞凋亡过程,一、概述,（一）研究背景,人们研究细胞的发育、分化和成熟至今已有百余年的历史，近二十年才发展到在分子水平上研究相关基因的表达调控。和细胞增殖一样，细胞死亡规律的研究一直被人们所忽视。 可寻的研究：,1858年，Virchow提出细胞死亡在动脉瘤中的重要性，并将它简单地定义为细胞退化（degeneration）、坏疽（mortification）、软化（softening）和坏死（necrosis）。,病理生理学细胞凋亡和疾病,3,一、概述（一）研究背景 人们研究细胞的发育、分化和成熟,1885年，Flemming在退行性卵巢囊泡中观察到染色质凝聚成半月形和细胞核渐进性退化、消失等现象，并称之为“染色质裂解”（chromatolysis）。,1914年，Graper进一步提出机体内必定存在和有丝分裂为敌的平衡机制，而“染色质裂解”的意义就在于生理性清除细胞。,病理生理学细胞凋亡和疾病,4,1885年，Flemming在退行性卵巢囊泡中观察到,1951年，Glucksman发现细胞在生物发育中的特定时空内发生死亡，并提出程序化细胞死亡（programmed cell death）的概念。,20年后，Kerr发现结扎门静脉诱导肝细胞缺血后，出现肝萎缩现象，他将它称为“固缩性坏死”（shrinkage necrosis）。,1972年，Kerr，Wyllie和Currie等正式以细胞凋亡（apoptosis）命名这种特殊的细胞死亡形式。,病理生理学细胞凋亡和疾病,5,1951年，Glucksman发现细胞在生物发育,19761981年间，三个小组分别发现淋巴细胞凋亡伴随典型的“梯样”DNA电泳图谱。,1984年，Wyllie进一步提出细胞凋亡伴随内源性核酸酶的激活。,20世纪80年代末期，生命科学家逐渐认识到细胞死亡，特别是程序化细胞死亡特殊的生物学意义，引起众多学者的广泛关注，形成一个新的研究热点，并以惊人的速度取得新进展.,病理生理学细胞凋亡和疾病,6,19761981年间，三个小组分别发现淋巴细胞凋,（二）概念,细胞凋亡（apoptosis）由体内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，又称程序性细胞死亡（PCD）。,Apoptosis源自希腊语，意为“花瓣或树叶的凋谢枯落”，细胞像秋天树叶凋谢一样，一定的生理或病理条件下，遵循自身所定程序结束生命的过程，细胞凋亡是一种由基因控制的自主性死亡。 .有学者认为凋亡是形态学概念，程序性死亡是功能性概念。,病理生理学细胞凋亡和疾病,7,（二）概念 细胞凋亡（apoptosis）,病理生理学细胞凋亡和疾病,8,病理生理学细胞凋亡和疾病8,（三）与细胞坏死的区别,细胞坏死是由强烈损伤因素作用下（缺氧、毒物、强酸、强碱等）细胞死亡，正常组织不发生细胞坏死，细胞凋亡为生理性、主动的细胞死亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,9,（三）与细胞坏死的区别 细胞坏死是由强烈损,病理生理学细胞凋亡和疾病,10,病理生理学细胞凋亡和疾病10,（四）细胞凋亡的意义,1、确保机体正常发育、生长,2、维持内环境稳定,3、发挥积极的防御功能,病理生理学细胞凋亡和疾病,11,（四）细胞凋亡的意义 1、确保机体正常发育、生长 2、维持内,二、细胞凋亡过程与调控,（一）细胞凋亡过程,1、凋亡信号转导,2、凋亡基因激活,3、细胞凋亡执行,4、凋亡细胞的清除,诱导期效应期降解期,病理生理学细胞凋亡和疾病,12,二、细胞凋亡过程与调控 （一）细胞凋亡过程1、凋亡信号转导,病理生理学细胞凋亡和疾病,13,病理生理学细胞凋亡和疾病13,（二）凋亡时细胞主要变化,1、细胞形态学变化,胞膜逐渐脱离与周围细胞的接触 空泡化 胞体缩小 固缩内质网与胞膜融合,在膜表面突起出芽染色质深缩成团，分布于膜边缘边集胞膜皱缩、内陷，分割胞浆，蛋白浓染形成凋亡小体,病理生理学细胞凋亡和疾病,14,（二）凋亡时细胞主要变化 1、细胞形态学变化胞膜逐渐脱离与,凋亡小体被邻近细胞吞噬、清除（主要是巨噬细胞）凋亡过程不导致周围组织损伤和炎症反应,2、细胞凋亡的生化改变,（1）DNA片段化 DNA链上每隔200个核苷酸有1个核小体，核小体之间的连接区易受内切酶的切割而断裂，当在核小体连接区切开DNA时，可形成200bp或整倍数的片段，在凝胶电泳中呈“梯”状。,病理生理学细胞凋亡和疾病,15,凋亡小体被邻近细胞吞噬、清除（主要是巨噬细胞）凋亡过程不导,（2）内源性核酸内切酶激活 该酶由细胞内信号转导环节被激活，在细胞凋亡过程中执行染色质DNA切割任务,（3）凋亡蛋白酶（caspases）的激活及其作用 凋亡蛋白酶是一组对底物天冬氨酸部位有特异性水解作用，活性中心富含半胱氨酸的蛋白酶。（含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解酶）,病理生理学细胞凋亡和疾病,16,（2）内源性核酸内切酶激活 该酶由细胞内信号转导环节,有人在研究无脊椎动物如线虫细胞凋亡时发现，细胞的死亡呈现严格的特异性，在雌雄同体发育产生的1090个体细胞中，131个细胞在特定的时空内以凋亡而终结，这些细胞凋亡至少受14个基因的调控，其中最重要的是凋亡活化基因Ced-3、Ced-4和凋亡抑制基因Ced-9。它们诱导和调控细胞凋亡的基本机制：Ced-3是具严格底物特异性的半胱氨酸蛋白酶，诱导细胞的特征性形态学和生化学变化。,病理生理学细胞凋亡和疾病,17,有人在研究无脊椎动物如线虫细胞凋亡时发现，细胞的死亡呈现,Ced-3能结合Ced-4，后者能结合Ced-9。在活细胞，Ced-9以Ced-4为中介和Ced-3结合成三体复合物，扣押Ced-3使其以无活性的酶原形式存在于细胞内，在凋亡诱导信号的作用下，Ced-9自复合物中解离。其结果是导致Ced-3的活化和细胞凋亡。如Ced-3和Ced-9在人体的类似物分别代两大家族，即caspases家族和Bcl-2家族.,病理生理学细胞凋亡和疾病,18,Ced-3能结合Ced-4，后者能结合Ced-9。在活细胞，,人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得多。差别可能在于线粒体在哺乳细胞凋亡中的重要性。哺乳细胞凋亡主要包括两条途径，即死亡受体途径和线粒体途径。它们通过一系列分子和生物化学途径导致两条途径共同的“中央处理器”分子即caspases的活化，并诱导许多细胞核和细胞浆内相关底物的降解。,病理生理学细胞凋亡和疾病,19,人体细胞凋亡要比线虫细胞调亡的机制复杂得多。差别可能在于线粒,93年有人发现Ced-3基因与哺乳动物白介素1转化酶ICE功能和序列相似，和Ced-3一样，ICE高表达可致成纤维细胞凋亡，之后，许多实验室致力于识别ICE/Ced-3样蛋白，至今已发现14个ICE/Ced-3家族成员（分为三组），其中一些参于细胞凋亡，一些参于细胞因子加工和炎症，为避免命名上混乱，96年专门小组推荐ICE/Ced-3家族成员统一命名天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶，并按先后为序在caspase后加阿拉伯数字表示。,病理生理学细胞凋亡和疾病,20,93年有人发现Ced-3基因与哺乳动物白介素1转化酶,其在凋亡中作用：灭活细胞凋亡抑制物（如Bcl-2）水解细胞的蛋白结构，导致细胞解体 凋亡小体；在凋亡级联反应中水解相关活性蛋白，使 该蛋白另具功能等。,Caspase 的天然抑制剂：病毒性蛋白、p35，抑制蛋白-抑制Caspase活化，凋亡蛋白抑制因子IAP等,病理生理学细胞凋亡和疾病,21,其在凋亡中作用：Caspase 的天然抑制剂：病毒性蛋白,（三）细胞凋亡的调控,1、细胞凋亡相关因素,（1）诱导性因素,细胞外诱导因素启动细胞凋亡程序，使细胞趋于死亡,激素与生长因子失衡 强烈应激使糖皮质激素分泌，可诱导淋巴细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,22,（三）细胞凋亡的调控 1、细胞凋亡相关因素 （1）诱导性因素,理化因素 OFR增加，细胞处氧化应激 状态，DNA受损，细胞凋亡,免疫性因素 免疫细胞可分泌免疫分子，参于免疫细胞或靶细胞的凋亡,生物因素 细菌、病毒及其毒素可 诱导细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,23,理化因素 OFR增加，细胞处氧化应激免疫性因素,（2）抑制性因素,某些细胞因子、激素具有抑制细胞凋亡的作用，如IL-2、NGF、ACTH、睾酮、雌激素等可抑制相应的靶细胞凋亡，防止其萎缩。,某些二价阳离子（Zn+）药物（苯巴比妥）病毒（EB）、中性氨基酸亦具抑制细胞凋亡作用。,病理生理学细胞凋亡和疾病,24,（2）抑制性因素 某些细胞因子、激素具有抑制细胞,2、细胞凋亡信号转导,凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导因素与DNA片段化断裂及最终激活细胞死亡程序，导致细胞结构蛋白降解的中间环节。这个系统的特点是：多样性：即不同种类的细胞有不同的信号转导系统；,病理生理学细胞凋亡和疾病,25,2、细胞凋亡信号转导 凋亡信号转导系统是连接凋亡诱导,偶联性：即死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转导系统在某些环节上有交叉；因此同一个信号，在不同条件下既可引起凋亡，也可刺激增殖； 同一性：即不同的凋亡诱导因素可以通过同一信号转导系统触发细胞凋亡。多途径：即同一凋亡诱导因素可经过多条信号转导途径触发凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,26,偶联性：即死亡信号的转导系统与细胞增殖、分化过程中的信号转,（1）死亡因子介导的细胞凋亡 TNF受体家族至少12个成员，为I型膜蛋白。TNF受体家族中的Fas蛋白（膜受体）可与淋巴细胞表面Fas配体（Fas ligand）或抗Fas抗体结合 以三聚体形式与邻细胞的fas结合，并诱导受体的三聚化，激活的受体通过与多种具有死亡域的受体连接蛋白结合，形成死亡诱导信号复合体（DISC），同时激活caspase级联反应，诱发细胞凋亡。 TNF被称为死亡因子（death factor）, 作用的受体被称为死亡受体（DR）。同受体结合后通过些接头蛋白活化caspase导致细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,27,（1）死亡因子介导的细胞凋亡 TNF受体家族至少12个成员,（3） cAMP/PKA 信号系统 糖皮质激素淋巴细胞 Ca+/Ca+调蛋白 cAMP PKA 细胞凋亡,（2） 胞内Ca+信号系统:胞内Ca+ (+) Ca+ 依赖性谷氨酰胺转移酶活化转录因子 细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,28,（3） cAMP/PKA 信号系统（2） 胞内Ca+信号系,（4）神经酰胺介导的细胞凋亡 神经酰胺是细胞凋亡信号调控中的第二信使分子，许多诱导和刺激因素能激活细胞膜上神经鞘磷脂酶，引起细胞膜上神经鞘磷脂水解产生神经酰胺。有人用维生素D3处理HL-60白血病细胞后，该细胞出现早期的和可逆的神经鞘磷脂水解，同时伴有神经酰胺升高，随后发生细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,29,（4）神经酰胺介导的细胞凋亡 神经酰胺是病理生理学,抗肿瘤药物红必霉素可激活神经酰胺合成酶引起神经酰胺升高，诱导细胞凋亡。,许多刺激因子如TNF、Fas、离子射线、IL-1、免疫分子、热休克蛋白、激素、抗癌药（红必霉素、长春碱）和活性氧等能激活神经鞘磷脂产生神经酰胺，诱导多种细胞发生凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,30,抗肿瘤药物红必霉素可激活神经酰胺合许多刺激因子如TNF、Fa,神经酰氨 鞘氨醇 1磷酸鞘氨醇（SPP),传递增殖信号,抗凋亡,细胞凋亡,水解 激酶,病理生理学细胞凋亡和疾病,31,神经酰氨 鞘氨醇 1磷酸鞘氨,（6）PTK信号系统 对细胞凋亡起负调控作用，神经、表皮生长因子与其受体结合，激活该系统，促进细胞分化。阻断该途径引起细胞凋亡。,（5）二酰甘油/PKC 信号系统 激活的PKC可引起白血病细胞发生凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,32,（6）PTK信号系统 （5）二酰甘油/PKC 信号系统病理生,（7）p53+基因触发的细胞凋亡 p53在射线所致的、化学损伤的DNA损伤和生存必需因子短缺等触发细胞凋亡过程中起重要作用。也参与病毒感染、细胞癌基因异常表达或某些肿瘤抑制基因产物缺乏所诱发的凋亡。 p53可使Bax表达增加，促进凋亡发生,病理生理学细胞凋亡和疾病,33,（7）p53+基因触发的细胞凋亡 p53在射线病理生理,（8）线粒体损伤启动的细胞凋亡 1993年Jacobson等人发现用溴化乙锭除去线粒体DNA，诱导人成纤维细胞凋亡，表明线粒体在细胞凋亡中起重要作用，在细胞凋亡中线粒体功能损伤表现为：线粒体膜通透性增高，内膜的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低等，从而启动细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,34,（8）线粒体损伤启动的细胞凋亡 病理生理学细胞凋亡和,3、调亡相关基因及调控,细胞凋亡是级联式基因表达的结果，已知细胞凋亡相关基因多达数十种，根据其功能不同，分为三大类：抑制凋亡基因，例如Bcl-2、EIB和IAP；促进凋亡的基因，例如p53、Fas等；双向调控基因，例如c-myc、Bclx。正常情况下前二类基因处于动态的平衡，以确保细胞生死有序。目前已发现多种基因编码的产物参与了调亡的发生和调控，研究得较多的是Bcl-2、p53等。,病理生理学细胞凋亡和疾病,35,3、调亡相关基因及调控细胞凋亡是级联式基因表达的结果，已知细,（1）Bcl-2 是B细胞瘤/白血病-2的基因缩写，是讫今研究的最深入、广泛的抑制凋亡基因之一，最早从小鼠B细胞瘤中分离出来，是一种细胞内膜蛋白，主要定位于线粒体、内质网、核膜。至今已相继发现至少20个存在于哺乳动物的Bcl-2同源蛋白。其中，一些属于凋亡抑制蛋白如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-w、Bcl-G等，一些则具有凋亡诱导活性如Bax、Bak、Bid、Bim、Bik、Bcl-B、Bcl-Xs等。,病理生理学细胞凋亡和疾病,36,（1）Bcl-2 是B细胞瘤/白血病-2的基因缩病,Bcl-2家族成员主要包含两大结构域，即位于羧基端的跨膜结构域（TM）和数量不等（14个）的Bcl-2同源结构域（Bcl-2 homology，BH）。根据结构特点的不同，Bcl-2家族可划分为三个分别以Bcl-2;Bax和BH3-only域蛋白（Bik）为代表的亚类。,病理生理学细胞凋亡和疾病,37,Bcl-2家族成员主要包含两大结构域，即位于病理生理学,Bax由192氨基酸组成，与Bcl-2的同源性为21%，Bcl-2与Bax在体内可形成异二聚体，但Bax与Bcl-2的作用完全相反，Bax/Bax二聚体在体内过量表达时，可促进细胞凋亡，而Bcl-2的抑制凋亡功能可能通过与Bax形成异二聚体而实现。Bcl-2家族可决定细胞生死存亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,38,Bax由192氨基酸组成，与Bcl-2的同源性为21%,Bcl-2高表达可导致肿瘤细胞对射线、抗癌药物的耐受性增强。,Bcl-2抗凋亡机制：直接抗氧化；抑制线粒体释放促凋亡蛋白质；抑制凋亡诱导蛋白Bax、Bak的细胞毒作用；抑制凋亡蛋白酶（caspases）的激活；维持细胞钙稳态。,病理生理学细胞凋亡和疾病,39,Bcl-2高表达可导致肿瘤细胞对射线、抗癌药物的耐,（2）Fas Fas基因对细胞凋亡有促进作用，Fas与其配体（Fasl）的相互作用是引起细胞凋亡的主要途径之一。Fas蛋白属于TNF受体家族，Fas与其细胞表面配体Fasl的结合，可诱导酪氨酸激酶活化使多种细胞蛋白的酪氨酸磷酸化，介导DNA裂解。,有资料表明外周血T、B细胞中，Bcl-2的表达下降，而Fas表达显著升高，提出Bcl-2具有抑制Fas介导的凋亡作用。,病理生理学细胞凋亡和疾病,40,（2）Fas Fas基因对细胞凋亡有促进作用，Fas与,（3）p53 因编码53 KD蛋白质而得名，在细胞G1期监视细胞基因组的完整性，如DNA遭损伤， p53蛋白可阻止细胞进入细胞周期或与之结合使DNA得到修复，如修复失败则启动细胞凋亡。p53如何使细胞生长停滞在G1期与决定细胞走向死亡有机的结合起关健作用，但p53究竟是如何把此两个功能精确地结合起来，现在还是个谜。,病理生理学细胞凋亡和疾病,41,（3）p53 因编码53 KD蛋白质而得名，在病理生理学细,（4）C-myc、Bcl-x 已发现很多原癌基因与细胞凋亡过程有关，如c-fos jun max、bcr-abl等，c-myc是调控细胞周期的主要基因，是一种转录调节基因，既是可介导细胞增殖的基因，也是可介导细胞凋亡的基因，取决于细胞接受的何种信号及所处的生长环境。研究表明,在缺乏生长因子时c-myc才诱导细胞凋亡，否则其功能仍呈增殖状态。基因表达与其他致癌因素同存时为增殖作用，与其他抑癌条件共存时就导致细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,42,（4）C-myc、Bcl-x 已发现很多原癌基因与细,Bcl-x，由241氨基酸残基组成，与人Bcl-2基因同源性达74%，其由于mRNA剪切方式不同可产生两种大小不同Bclx蛋白，大分子（Bcl-XL）含有Bcl-2的二个同源结构域（BH1和BH2）其功能与Bcl-2相似，可以抑制细胞凋亡；Bcl-x的小分子蛋白（Bcl-Xs）缺少BH1和BH2同源区，其功能与Bcl-2相反，可以促进细胞凋亡，mRNA的剪切加工是Bcl-x产生抑制或促进细胞凋亡的关健控制点。,病理生理学细胞凋亡和疾病,43,Bcl-x，由241氨基酸残基组成，与人Bc,、吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬,吞噬细胞受体识别凋亡细胞，凋亡细胞有相应标记,（）吞噬细胞凝集素作用,吞噬细胞,植物凝集素,凋亡细胞,N-乙酰葡萄糖胺,N-乙酰半乳糖,半乳糖,病理生理学细胞凋亡和疾病,44,、吞噬细胞对凋亡细胞的吞噬吞噬细胞受体识别凋亡细胞，凋亡细,（）血小板反应蛋白(TSP)介导吞噬,吞噬细胞分泌的TSP黏附巨噬细胞在凋亡细胞间形成分子桥，介导对凋亡细胞的吞噬,（）磷脂酰丝氨酸受体的作用,凋亡细胞,膜内层磷脂酰丝氨酸暴露,巨噬细胞,磷脂酰丝氨酸受体,吞噬,病理生理学细胞凋亡和疾病,45,（）血小板反应蛋白(TSP)介导吞噬吞噬细胞分泌的TSP黏,三、细胞凋亡的发生机制,（一）氧化损伤在细胞凋亡中的作用,各种OFR氧化剂破坏机体正常的氧化/还原动态平衡，造成生物大分子核酸、蛋白、脂质）氧化损伤，形成严重氧化应激（oxid five stress）状态，诱导细胞凋亡氧化应激引起细胞凋亡的可能机制,病理生理学细胞凋亡和疾病,46,三、细胞凋亡的发生机制 （一）氧化损伤在细胞凋亡中的作用,1、OFR DNA损伤 （）p53 细胞凋亡,2、OFR DNA损伤,NAD ATP,细胞凋亡,3、OFR 膜脂质过氧化细胞凋亡,钙内流,4、OFR（+） Ca+/mg+依赖性核酸内切酶,5、氧化应激NFB和Ap-1，凋亡相关 基因表达细胞凋亡,消耗,病理生理学细胞凋亡和疾病,47,1、OFR DNA损伤 （）p53 细胞凋亡 2,（二）钙稳态失衡在细胞凋亡中作用,1、细胞钙失衡可激活Ca+/mg+依赖核 酸内切酶，降解DNA。,2、钙失衡激活谷氨酰胺转移酶，催化胞内肽链酰基转移，在肽链间形成共价链，细胞骨架交联，有利于凋亡小体形成。,病理生理学细胞凋亡和疾病,48,（二）钙稳态失衡在细胞凋亡中作用 1、细胞钙失衡可激活Ca+,3、激活核转录因子，增加凋亡相 关基因转录。,4、胞内Ca+ DNA链展开，暴露 核小体酶切位点，DNA易被酶切割。,病理生理学细胞凋亡和疾病,49,3、激活核转录因子，增加凋亡相4、胞内Ca+ ,（三）线粒体损伤在细胞凋亡中的作用,线粒体功能改变在细胞凋亡的发生中起关键性作用：抑制线粒体的三羧酸循环或呼吸链功能即可引起细胞凋亡；线粒体内膜通透性可增大，线粒体内膜的跨膜电位下降，能量合成水平显著降低，在细胞核出现凋亡性改变之前，常常先有线粒体跨膜电位的降低。已证明，阻止线粒体的通透性改变（permeabililty transition，PT）可以防止细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,50,（三）线粒体损伤在细胞凋亡中的作用 线粒体功能改变在,线粒体膜功能和结构上的完整性破坏引起细胞凋亡的可能机制是：线粒体内、外膜之间的通透性转换孔（PTP）是一种蛋白复合物，具有调节线粒体膜通透性作用。正常情况下，绝大多数PTP处于关闭状态。当线粒体跨膜电位在各种凋亡诱导因素作用下降低时PTP开放，导致线粒体膜通透性增大，使细胞凋亡启动因子如：细胞色素C、凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）和凋亡诱导因子（AIF）等从线粒体内释放出来，促进细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,51,线粒体膜功能和结构上的完整性破坏引起细胞凋亡的可能机制是,Bcl-2具有恢复跨膜电位和调节PTP功能的作用，因而可阻止上述凋亡启动因子从线粒体向外释放，切断了细胞凋亡级联式反应中的关键性环节，所以具有很强的抗细胞凋亡的作用。,氧化损伤、钙稳态失衡、线粒体损伤三者在细胞凋亡的发生上既可单独启动，又可联合作用，近来有人把它们合而为一，提出了细胞凋亡的网络假说。,病理生理学细胞凋亡和疾病,52,Bcl-2具有恢复跨膜电位和调节PTP功能的作用，因,病理生理学细胞凋亡和疾病,53,病理生理学细胞凋亡和疾病53,四、细胞凋亡与疾病,（一）细胞凋亡不足,1、肿瘤 在肿瘤的研究与治疗中，人们一直在试图阐明肿瘤细胞是如何接受异常刺激信号而无限增殖的，尽管取得不少成果，发现一系列癌基因和抑癌基因，但至今未取得突破性进展。目前已认识到细胞增殖过度是肿瘤发病的一个途径，而凋亡受抑、细胞死亡不足是肿瘤发病的另一途径，结果导致,病理生理学细胞凋亡和疾病,54,四、细胞凋亡与疾病 （一）细胞凋亡不足 1、肿瘤 在肿,病变组织内肿瘤细胞存活延长，使群体细胞内存活与死亡的平衡破坏，许多肿瘤组织中Bcl-2基因表达显著高于周围正常组织，提示肿瘤与细胞凋亡减弱有关。如前所述p53基因是目前最受关注的抑癌基因，作为转录调节蛋白，p53即上调细胞凋亡的促进因子Bax，又能抑制细胞周期的进展，并修复损伤的DNA。,病理生理学细胞凋亡和疾病,55,病变组织内肿瘤细胞存活延长，使群体细胞内存活与死亡的平衡破坏,许多应激信号如DNA损伤、端粒磨损（telemere attrition）、癌基因活化和低氧（hypoxia）等广泛存在于癌症的发生和发展包括肿瘤细胞的侵袭和转移过程中，而这些信号都能活化p53基因，p53基因作为防止潜的在恶性细胞生长和存活的应激反应信号途径中枢，在防止肿瘤发生机制中发挥关键作用。当p53基因突变或缺失时，肿癌发生发展明显增高。,病理生理学细胞凋亡和疾病,56,许多应激信号如DNA损伤、端粒磨损（telemere att,病理生理学细胞凋亡和疾病培训课件,可能与免疫系统在发育过程中未能将针对自身抗原的免疫细胞以凋亡的方式有效清除有关。目前认为类风关、SLE等都同细胞凋亡有关。,糖皮质激素治疗自身免疫病可能机制就是诱导异常存活的自身免疫性T细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,58,糖皮质激素治疗自身免疫病可能机制就是病理生理学细胞凋,（二）细胞凋亡过度,1、心血管疾病 近年来研究发现越来越多的心血管疾病的发生发展与细胞凋亡有关。,（1）心肌缺血再灌流损伤与细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,59,（二）细胞凋亡过度 1、心血管疾病 近年来研究发现越,有学者将离体大鼠心肌细胞置无氧的培养环境中，发现其在12小时后细胞出现凋亡，同时伴有Fas抗原mRNA表达的增加，而对照组成纤维细胞在72小时后的仍然无凋亡，Itoh等观察19例急性心梗者心肌细胞证实：心肌细胞除坏死外还存在凋亡，缺血早期以凋亡为主，晚期以坏死为主，梗死区周边细胞凋亡为主，中央以坏死为主，急性严重心梗以坏死为主，慢性轻度则发生细胞凋亡。,病理生理学细胞凋亡和疾病,60,有学者将离体大鼠心肌细胞置无氧的培养环境中，发现其在,缺血再灌注损伤引起细胞凋亡机制,可能同氧化应激有关（因SOD可减轻凋亡）,缺血缺氧使Fas受体上调，（FasL（配体）与受体反应促进凋亡）,缺O2增加p53基因转录,细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,61,缺血再灌注损伤引起细胞凋亡机制可能同氧化应激有关缺,（2）心衰,氧化应激,负荷增加,细胞因子,缺血缺氧,诱导心肌细胞凋亡,细胞数量减少,心衰发生发展,病理生理学细胞凋亡和疾病,62,（2）心衰 氧化应激 负荷增加 细胞因子 缺血缺氧 诱导心肌,2、神经原退行性疾病,阿尔茨海默病（AD）,帕金森氏病,特定神经原进行性丧失,AD可能机制：氧化应激（OFR） 神经原 钙内流 （+）相关基因 淀粉样蛋白 神经原凋亡,临床用尼莫地平（钙拮抗）及抗氧化剂（VitE）治疗。,病理生理学细胞凋亡和疾病,63,2、神经原退行性疾病 阿尔茨海默病（AD） 帕金森氏病 特,3、病毒感染,HIV感染的AIDS其关键发病机制为CD4+淋巴细胞发生凋亡，数量减少，导致免疫功能缺陷。,（1）糖蛋白120（gP120） gP120与CD4+细胞 上该蛋白受体结合细胞凋亡,（2）合胞体形成 CD4+细胞形成合胞体 凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,64,3、病毒感染 HIV感染的AIDS其关键发病机制为CD4+淋,（3）Fas基因表达上调 提高CD4+细胞对 Fas介导的敏感性,（4）T细胞激活 激活的CD4+淋巴细胞， 在生长因子存在下细胞增殖，HIV感 染时生长因子下降激活的CD4+细 胞凋亡,（5）HIV感染 TNF产生增加 + TNFR1 细胞凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,65,（3）Fas基因表达上调 提高CD4+细胞对（4）,（6）产生tat蛋白 HIV感染的细胞产生tat 蛋 白，进入CD4+细胞后产生OFR细胞凋亡,（7）受HIV感染的CD4+细胞诱导未受感染的 CD4+细胞凋亡，HIV也可诱导细胞、 CD8+细胞、巨噬细胞凋亡，进一步使免疫 系统损伤。,病理生理学细胞凋亡和疾病,66,（6）产生tat蛋白 HIV感染的细胞产生ta,（三）细胞凋亡不足与过度并存,动脉粥样硬化（AS）时血管内皮细胞凋亡可达34%，使血管内皮防止血脂沉积的屏障作用减弱，加速AS发展。,AS时血管平滑肌细胞可呈现大量凋亡，以抗衡平滑肌细胞的增殖，是防止血管壁增厚的保护反应，但总体上增殖仍占主导地位，故有人提出促进平滑肌细胞凋亡防其过度增殖是抗AS的新思路。,病理生理学细胞凋亡和疾病,67,（三）细胞凋亡不足与过度并存 动脉粥样硬化（A,五、细胞凋亡在疾病防治中的意义,（一）合理利用细胞凋亡相关因素,人们试图用凋亡诱导因素来治疗一些细胞凋亡不足所致的疾病，如用TNF、高热来诱导肿瘤细胞凋亡。,用生长因子防止神经细胞凋亡，试 治 疗老年性痴呆,用雄激素受体阻滞剂或雄激素拮抗剂 治疗前列腺癌,病理生理学细胞凋亡和疾病,68,五、细胞凋亡在疾病防治中的意义 （一）合理利用细胞凋亡相关因,（二）干预凋亡信号转导,用阿霉素刺激瘤细胞膜上表达Fas/FasL 导致肿瘤细胞交联引起凋亡。,用神经酰胺代谢产物SPP来转导增殖 信号以防止CD4+细胞凋亡，治疗AIDS； 及防止神经原凋亡，治疗老年痴呆,病理生理学细胞凋亡和疾病,69,（二）干预凋亡信号转导 用阿霉素刺激瘤细胞膜上表达Fas,（三）调节凋亡相关基因,运用分子生物学手段人为调控凋亡相关基因的表达来控制凋亡过程,（四）控制凋亡相关酶,降低或升高胞内钙浓度，控制核酸内切酶的激活，使细胞凋亡过程阻遇或加速。含锌药抑制内源性核酸内切酶活性，治疗AD及AIDS等。,（五）防止线粒体跨膜电位下降,用环胞霉素A阻制线粒体电位下降防止凋亡,病理生理学细胞凋亡和疾病,70,（三）调节凋亡相关基因 运用分子生物学手段人为调控凋,谢 谢,病理生理学细胞凋亡和疾病,71,谢 谢病理生理学细胞凋亡和疾病71,细胞凋亡 凋亡小体 Caspase Bcl-2激活诱导的细胞死亡（AICD),试述细胞凋亡和坏死的概念、差别。试述细胞凋亡过程中生物化学变化。凋网相关基因在细胞凋亡过程中的作用。试述线粒体损伤引起细胞凋亡的机制。凋亡不足与肿瘤发生发展的可能机制。凋亡与神经元退化性疾病及ARDS发生的可能机制,病理生理学细胞凋亡和疾病,72,细胞凋亡 凋亡小体 Caspase,