第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老

第十三章程序性细胞死亡和细胞衰老名词解释1、白介素-1β转换酶interleukin-1β converting enzyme，ICECaspase-1,Caspase家族成员之一，线虫Ced3在哺乳动物细胞中的同源蛋白，催化白介素-1β前体的剪切成熟过程。

2、程序性细胞死亡programmed cell death，PCD是受到严格的基因调控、程序性的细胞死亡形式。

对生物体的正常发育、自稳态平衡及多种病理过程具有重要的意义3、凋亡复合体apoptosome凋亡分子Apaf-1与细胞色素c形成的复合体，相对分子量为（700-1400）x103，细胞质中Caspase-9的前体被招募到复合体上并发生自身切割活化，引起细胞凋亡。

4、凋亡小体apoptotic body细胞凋亡过程中断裂的DNA或染色质与细胞其他内容物一起被反折的细胞质膜包裹，形成的圆形小体。

凋亡小体被邻近细胞识别并吞噬。

5、端粒telomere位于染色体末端的重复序列，对染色体结构稳定、末端复制等由重要作用。

端粒常在每条染色体末端形成一顶帽子结构。

6、端粒酶telomerase含有RNA的反转录酶，能以自身RNA为模板，对DNA端粒序列进行延长而解决线性染色体末端复制问题。

7、衰老相关的β-半乳糖苷酶senescence associated β-galactosidase，SA β-gal衰老细胞中存在的pH6.0条件下即表现活性的β-半乳糖苷酶。

8、细胞凋亡apoptosis一种有序的或程序性的细胞死亡方式，是细胞接受某些特定信号刺激后进行的正常生理应答反应。

该过程具有典型的形态学和生化特征，凋亡细胞最后以凋亡小体被吞噬消化。

9、细胞凋亡抑制因子inhibitor of apoptosis细胞中天然存在的Caspase抑制因子家族。

所有成员都具有由70个氨基酸组成的BIR结构域，这一区域对抑制凋亡的作用是必须的。

10、细胞坏死necrosis细胞受到意外损伤，如极端的物理、化学因素或严重的病理性刺激而发生的细胞被动死亡形式。

细胞坏死时，细胞内含物释放到胞外，引起周围区域的炎症反应。

11、细胞衰老cell ageing/cell senescence一般含义是复制衰老，指正常细胞经过有限次数的分裂增殖后，停止生长，细胞形态和生理代谢活动发生显著退化的过程。

12、肿瘤坏死因子tumor necrosis factor，TNF具有多种生物学效应的细胞因子家族。

由激活的单核-巨噬细胞分泌，能够通过与死亡配体结合诱导细胞凋亡，还可诱发炎症反应。

13、转录因子NF-κB nuclear factor κB一类在哺乳动物细胞中广泛表达的转录因子，通常与抑制因子IκB结合在一起，以非活性的形式定位在细胞质中，被激活时进入细胞核内起始基因转录。

在免疫反应及拮抗细胞凋亡过程中发挥重要作用。

14、自然杀伤细胞natural killer cell，NK对感染细胞进行非特异性攻击，并引发感染细胞进行凋亡的淋巴细胞。

15、自体吞噬autophagy细胞器及内容物等被来自内质网的膜包裹后，与自身溶酶体发生融合而被降解。

现在认为是细胞死亡的方式之一。

16、Apaf-1 apoptosis protease activating factor线虫凋亡分子Ced4在哺乳动物细胞中的同源蛋白，与细胞色素c结合后发生自身聚合，形成凋亡复合体，招募Caspase-9的前体并使之活化，引起细胞凋亡。

17、Bcl-2 B-cell lymphoma gene 2其基因编码产物是线虫抗凋亡蛋白Ced9在哺乳动物细胞中的同源物。

该家族成员含有一个或者多个BH结构域，大多定位在线粒体膜上，或受信号刺激后转移到线粒体膜上，调控线粒体外膜的通透性，促进或抑制细胞凋亡。

18、Caspase蛋白酶cysteine aspartic specific protease一组结构类似、与细胞凋亡有关的蛋白酶家族，其活性位点包括半胱氨酸，特异地裂解靶蛋白天冬氨酸残基后的肽键，负责选择性地裂解蛋白质，是靶蛋白失活或活化。

19、Caspase活化的DNA酶Caspase activated DNase，CAD通常情况下与其抑制因子ICAD结合在一起，处于失活状态。

细胞凋亡程序启动后，活化的Caspase-3降解ICAD，使CAD释放出来并在核小体间切割DNA，形成间隔200bp或其整数倍的DNA片段。

20、Caspase募集结构域Caspase recruitment domain，CARD存在于凋亡起始Caspase-2和9，以及凋亡相关接头蛋白分子中，通过结构域之间的聚合，Caspase能够彼此结合或与接头蛋白结合，被招募到上游信号复合物中活化。

21、DNA梯带DNA ladder凋亡细胞的DNA由于在核小体间发生断裂，产生200bp及其整数倍的片段，经琼脂糖凝胶电泳呈现出的梯带条带。

22、Hayflick界限Hayflick limit正常的体外培养的细胞寿命不是无限的，而只能进行有限次数（约50次）的增殖。

由美国生物学家Leonard Hayflick提出。

23、TUNEL法terminal deoxynucleotidyl transferase（TdT）-mediated dUTP nick and labeling又称DNA断裂的原位末端标记法，细胞凋亡的检测方法之一。

对DNA分子中3‘-OH断裂缺口进行原位标记。

24、ced-3基因ced-3 gene秀丽隐杆线虫的基因，编码细胞程序性死亡途径中的细胞死亡蛋白Ced-蛋白，是细胞凋亡的杀手蛋白。

25、ced-4基因ced-4 gene秀丽隐杆线虫的基因，编码的Ced-4蛋白是细胞凋亡转换器，帮助杀手蛋白Ced-3诱导细胞凋亡。

26、ced-9基因ced-9 gene秀丽隐杆线虫的基因, 编码的蛋白质对细胞凋亡起负调控作用，因此称为存活因子。

该基因与人体的bcl-2基因同源。

27、存活因子survival factor抑制细胞程序性死亡的因子称为存活因子，这种因子对死亡起负控制作用，如秀丽隐杆线虫中的Ced-9蛋白能够抑制Ced-3蛋白的诱导细胞程序性死亡，因此是一种存活因子。

目前对存活因子是如何作用的，基本不了解。

28、胁迫诱导的早熟性衰老stress-induced premature senescence ,SIPS许多刺激因素，如过量氧、乙醇、离子辐射等能缩短细胞复制的寿命，这一类型的细胞衰老称为胁迫诱导的早熟性衰老。

29、彗星电泳法comet assay彗星电泳法的原理是将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶中，经裂解处理后，再在电场中进行短时间的电泳，并用荧光染料染色，凋亡细胞中形成的DNA降解片段，在电场中泳动速度较快，使细胞核呈现出一种彗星式的图案，而正常的无DNA断裂的核在泳动时保持圆球形，这是一种简便的凋亡检测法。

思考题1、衰老的特征是什么？1）细胞核变化：细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大；细胞核衰老最明显的是核膜内折；染色质固缩化是衰老细胞核中另一个重要变化。

2）内质网变化：衰老细胞中糙面内质网的总量似乎是减少了。

3）线粒体变化：线粒体的数量随龄减少，而其体积则随龄增大。

4）致密体的生成：致密体是衰老细胞中常见的一种结构。

5）膜系统的变化：衰老的或有缺陷的膜通常处于凝胶相或固相，其磷酸的脂肪酸尾被冻结了，而不能自由移动，因此镶嵌于其中的蛋白质也就不再能动了；在机械刺激或压迫等条件下，膜就会出现裂隙，其选择透性及其他功能均受到损害；细胞间间隙连接明显减少，组成间隙连接的膜内颗粒聚集体变小。

6）生长停滞，细胞停止分裂，并且这种停滞是不可逆的。

7）衰老相关的β-半乳糖苷酶的活化。

2、什么是Hayflick界限？在体外培养条件下，即使条件适宜，细胞也不能无限制地进行分裂；即使是机体中可以终生分裂的细胞，在体外培养时也有分裂次数的极限；即使给予丰富的营养、生长因子和足够的生长空间也是如此。

而且细胞的分裂能力与个体年龄有关。

上述分裂界限称为Hayflick界限。

3、细胞凋亡的概念、形态特征及其与坏死的区别是什么？（1）细胞凋亡是一个主动的由基因决定的自动结束生命的过程，也称为细胞程序性死亡。

凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。

细胞凋亡时在细胞、亚细胞和分子水平上发生了特征性改变。

这种改变包括细胞核的改变、细胞器的改变、细胞膜成分的改变和细胞形态的改变等，其中细胞核改变最明显。

（2）首先出现的是细胞体积缩小，连接消失，与周围的细胞脱离，然后是细胞质密度增加，核质浓缩，核膜核仁破碎，胞膜由小泡状形成，胞膜结构仍然完整，最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体，无内容物外溢。

凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。

（3）细胞凋亡是受基因调控的主动的生理性细胞自杀行为；由较弱的刺激产生；胞膜及细胞器相对完整，细胞皱缩，核固缩，有凋亡小体形成；产生DNA片段，电泳成DNAladder，溶酶体相对完整，局部无炎症反应；存在病理变化。

细胞坏死：不由基因决定；强烈的刺激引发；细胞结构全面溶解、破坏，细胞肿胀；DNA 被消化，电泳出现拖尾现象，溶酶体破裂，局部有炎症；存在生理或病理变化。

4、鉴定细胞凋亡有什么常用方法？1）形态学观测应用各种染色法可观察凋亡细胞的形态学特征，如台盼蓝，DAPI，Giemsa染色法，此外还可用透射和扫描电镜观察凋亡细胞。

2）DNA电泳细胞凋亡时，细胞内特异性核酸内切酶活化，染色质DNA在核小体间被特异性切割，DNA降解成200bp或其整数倍，电泳时出现DNA ladder。

3）TUNEL测定法末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记测定法，对DNA分子断裂缺口中的3‘-OH进行原位标记。

4）彗星电泳法彗星电泳法的原理是将单个细胞悬浮于琼脂糖凝胶中，经裂解处理后，再在电场中进行短时间的电泳，并用荧光染料染色，凋亡细胞中形成的DNA降解片段，在电场中泳动速度较快，使细胞核呈现出一种彗星式的图案，而正常的无DNA断裂的核在泳动时保持圆球形，这是一种简便的凋亡检测法。

5）流式细胞分析运用流式细胞仪能够检测出凋亡的亚二倍体细胞。

5、凋亡在有机体生长发育过程中有何重要意义？细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行、自稳平衡的保持以及地域外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。

蝌蚪尾的消失、骨髓和肠的形成、发育过程中手和足的形成都与细胞凋亡有关。

6、凋亡的基本途径是什么？可以分为Caspase依赖性的细胞凋亡和Caspase非依赖性的细胞凋亡。

Caspase依赖性的细胞凋亡又可以分为死亡受体介导的细胞凋亡途径和线粒体介导的细胞凋亡途径。

（1）死亡受体介导的细胞凋亡途径当细胞接受凋亡信号分子（Fas、TNF等）后，凋亡细胞表面信号分子受体相互聚集并与细胞内的接头蛋白结合，这些接头蛋白又募集前体Caspase聚集在受体部位，形成死亡诱导信号复合物DISC，前体Caspase相互活化并产生级联反应，使细胞凋亡。