内质网路径细胞凋亡相关因子朱秋霞27页PPT

细胞衰老与细胞凋亡
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衰老和死亡是生命的基本现象，生命要不断 的更新，种族要不断的繁衍。
而这种过程就是在生与死的矛盾中进行的。 至少从细胞水平来看，死亡是不可避免的。
衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水 平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同 的层次。
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第1节 细胞衰老
（CELL AGING, CELL SENESCENCE）
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如果能发现所有的调控基因，分析其功 能，研究出能发挥或抑制这些基因功能的 药物，那么就可加速癌细胞自杀，达到治 疗癌症的目的，而同时提高免疫细胞的生 命力，则达到抵御艾滋病的目的。
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包括人类在内的生物是由细胞组成的， 细胞的诞生固然非常重要，但细胞的死 亡也重要。。
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早在２０世纪６０年代初期，科学家 就开始探索“程序性细胞死亡”的奥秘。 但要揭开这一奥秘，需要选择一个合适的 研究对象，像细菌这样的单细胞生物太简 单，而像哺乳动物这样由大量细胞组成的
生物又太复杂，科学家最终选择了线虫。
• 1972年澳大利亚Kerr和Curry提出~
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1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005
Thirty years on apoptosis
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凋亡的回顾
* 线虫(C.elegant)中的细胞程序性死亡
➢细胞衰老的研究 衰老是细胞的一种重要的生命活动。
100多年前
1960s
➢Hayflick界限

蛋白
• MADD：活化MAP激酶的死亡结构域蛋白
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细胞凋亡的膜受体通路
• FASL+FAS
+FADD
•
凋亡诱导复合物（DISC）
• 胞质中游离的caspase8聚集到这个复合物上
• 细胞有足够caspase8
细胞caspase8浓度不够
• 死亡受体活化，
•
细胞凋亡
•
切割Bid tBid从胞质到线粒体 CtyC 释24 放
• 参与死亡受体信号转导的接头蛋白： （死亡结构 域蛋白death domain protein）
• TRADD：TNF受体相关死亡结构域蛋白 • TNF+TNFRI（死亡结构域）+ TRADD—细胞凋
亡
• FADD：Fas相关死亡结构域蛋白 • FasL+Fas （死亡结构域） +FADD —细胞凋亡 • RIP：受体相互作用蛋白 • CRADD：含有死亡结构域的caspase和RIP接头
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4、活性氧（ROS）的生成增加、 Ca 2+内流增加也以促进Cyt C的释放 ， 从而导致细胞损伤。
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二、线粒体通透性转换孔(PTP) 开放
线粒体通透性 转换孔(PTP) 开放
内膜通透性增加
线粒体基质膨胀
膜电位崩溃、外膜破裂
外膜皱襞少，表面积小，易破裂
释放膜间促凋亡蛋白
诱导细胞凋亡
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1、形态学特征：
空泡化
固缩
出芽
边集
凋亡时细胞的形态学改变
凋亡小体
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2、生化特征： ⑴胞浆内Ca2+浓度升高。 ⑵DNA内切酶活性被激活升高，双链DNA在 核小体之间切断形成10~185bp为基数的有序 片段。

（1）Fas和FasL 是细胞表面转膜蛋白，由胞浆的C 末端区、跨膜区、胞膜外的N 末端区三部分组成。 Fas胞内区含有死亡结构域DD，在传递凋亡信号中发 挥关键性作用。
（2） FasL 是Fas 的配体，膜结合型的FasL( mFasL) 可被金属蛋白酶介导的蛋白水解作用产生可溶性的 FasL ( sFasL) ，而三聚化的sFasL 才具有功能。
途径是一条主要的细胞凋亡调控途径。 （1）细胞表面的死亡受体在细胞凋亡过程中发
挥重要作用,它们通过结合特定的死亡配体而诱导 细胞凋亡。这些死亡受体在与配体结合后的几秒 钟之内,可激活效应分子天冬蛋白酶( caspase),并 在几小时之内诱导凋亡发生。
（2）死亡受体家族的发现与肿瘤的治疗密切相关， 人们注意到某些肿瘤患者在受到细菌急性感染时肿瘤 会自然消退。人们从细菌中分离到一种使肿瘤消退的 毒素，即细菌内毒素( endotoxin) 。用这种内毒素处 理过的小鼠血液含有诱导肿瘤坏死的因子，不久揭开 了对TNF 受体膜蛋白超家族的研究。死亡受体均属于 肿瘤坏死因子受体( TNFＲ) 超家族的成员。
Figure 2: Graphic illustration showing the organization of mammalian initiator proteases (procaspases)having either CARD (e. g. caspase-2 and 3) or two DEDs (e. g. caspase8) associated with long prodomain. The proteolytic cleavage (shown by arrow) takes place at specific sites during the production of the active enzyme. The active site of a caspase is determined by the four loops (L14).Monomer form of caspases are generally formed by two subunits, i. e., a large (~17-21 kDa) and a small (~10-13k Da) subunit.

特点：1、自身抗原受到自身抗体攻击 2、自身抗原受到致敏T淋巴细胞的攻击
机制：自身免疫性T细胞凋亡不足 执行者（executioner或effector）：如caspase-3、6、7，它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白，引起凋亡，但不能通过自催化 或自剪接的方式激活； Caspase 家族与凋亡 FADD：Fas相关死亡结构域蛋白 因而，线粒体所介导的凋亡途径又称为细胞凋亡的内源途径。 AD （阿尔茨海默病, Alzheimer‘s disease）
T执R行A者DD（：eTxeNcFu受tioA体nes相r或s关ie死sffet亡act结onr构）t 域：蛋如白caspase-3、6、7，它们可直接降解胞内的结构蛋白和功能蛋白，引起凋亡，但不能通过自催化
或自剪接的方式激活； Caspase 家族与凋亡 ②裂解靶蛋白位点是天冬氨酸残基后的肽键，所以命名为caspase（ Cysteine aspartic acid specific protease ），方便起见称之为凋亡 酶； 线粒体跨膜电位（△ψ）的消失 细胞凋亡的途径主要有两条
死亡受体是一类跨膜蛋白，属肿瘤坏死因子受体(TNFR) 超家族，该家族也被称为神经生长因子受体(NGFR) 超家族。 已知的死亡受体有TNFRI、Fas、DR3、DR4 和DR5、 CAR1。其相应的配体分别为TNF、FasL、Apo-3、Apo-2L、 ASLV。
特点：神经元进行性丧失 机制：神经元凋亡
Acquired immunodeficiency syndrome) 特点：CD4+ T淋巴细胞显著↓ 原因： CD4+ T淋巴细胞凋亡
Acquired immunodeficiency syndrome) 特点：CD4+ T淋巴细胞显著↓ 原因： CD4+ T淋巴细胞凋亡

内质网
内质网(endoplasmic reticulum, ER)是 广泛存在于真核细胞中，由生物膜构 成并相互通联的分支小管和扁平囊的 膜网络，其延伸到至整个细胞质中与 核膜相连，可分为粗面内质网和光滑 内质网。ER被认为是蛋白质的折叠 工厂,主要负责多种分泌和跨膜蛋白 的生物合成，折叠，组装和修饰。蛋 白质可引起细胞应激和细胞死亡，例 如，神经变性、炎症以及肿瘤等其他 蛋白。高达33%的蛋白质是由内质网 的折叠、加工和修饰完成的，包括绝 大部分的脂类、分泌性蛋白和跨膜蛋 白等。
OpBtiIoPn 01
磷酸化
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糖尿病是一种慢性疾病，在遗传或不利环境因素的影响下，胰腺中的胰岛素分 泌不足，导致葡萄糖代谢紊乱，并且糖从尿中排出。 主要症状有多尿，烦渴， 多食，疲劳，体重减轻等。 容易并发动脉硬化，视力障碍，皮肤化脓感染等。 胰岛ß细胞凋亡是糖尿病人胰腺的主要变化。胰岛ß细胞凋亡与ERS、氧化应激、 线粒体损伤等方面有关。相关研究发现，五倍子中的ß-PGG可以通过抑制糖尿

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细胞凋亡的生物学意义
• 1、有利于清除多余、无用细胞。 • 2、有利于清除完成正常使命的衰 老细胞。 • 3、有利于清除体内的有害细胞。 • 4、维持器官和组织中细胞数目的 相对稳定。
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细胞凋亡与人类健康 • 1、肿瘤的发生、自身免疫疾病等
与细胞凋亡不足有关。 • 治疗措施：放射疗法或化学疗法来 激活肿瘤细胞的自杀程序。
2002诺贝尔奖得主
英国的西德尼· 布伦纳(Sydney Brenner)
约翰· E· 苏尔斯顿 (John E.Sulston)
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美国的H· 罗伯特· 霍维兹 (H.Robert Horvitz)
85.每一年，我都更加相信生命的浪费是在于：我们没有献出爱，我们没有使用力量，我们表现出自私的谨慎，不去冒险，避开痛苦，也失去了快乐。――[约翰· B· 塔布] 86.微笑，昂首阔步，作深呼吸，嘴里哼着歌儿。倘使你不会唱歌，吹吹口哨或用鼻子哼一哼也可。如此一来，你想让自己烦恼都不可能。――[戴尔· 卡内基] 87.当一切毫无希望时，我看着切石工人在他的石头上，敲击了上百次，而不见任何裂痕出现。但在第一百零一次时，石头被劈成两半。我体会到，并非那一击，而是前面的敲打使它裂开。――[贾柯· 瑞斯] 88.每个意念都是一场祈祷。――[詹姆士· 雷德非] 89.虚荣心很难说是一种恶行，然而一切恶行都围绕虚荣心而生，都不过是满足虚荣心的手段。――[柏格森] 90.习惯正一天天地把我们的生命变成某种定型的化石，我们的心灵正在失去自由，成为平静而没有激情的时间之流的奴隶。――[托尔斯泰] 91.要及时把握梦想，因为梦想一死，生命就如一只羽翼受创的小鸟，无法飞翔。――[兰斯顿· 休斯] 92.生活的艺术较像角力的艺术，而较不像跳舞的艺术；最重要的是：站稳脚步，为无法预见的攻击做准备。――[玛科斯· 奥雷利阿斯] 93.在安详静谧的大自然里，确实还有些使人烦恼.怀疑.感到压迫的事。请你看看蔚蓝的天空和闪烁的星星吧!你的心将会平静下来。[约翰· 纳森· 爱德瓦兹] 94.对一个适度工作的人而言，快乐来自于工作，有如花朵结果前拥有彩色的花瓣。――[约翰· 拉斯金] 95.没有比时间更容易浪费的,同时没有比时间更珍贵的了，因为没有时间我们几乎无法做任何事。――[威廉· 班] 96.人生真正的欢欣，就是在于你自认正在为一个伟大目标运用自己；而不是源于独自发光.自私渺小的忧烦躯壳，只知抱怨世界无法带给你快乐。――[萧伯纳] 97.有三个人是我的朋友爱我的人.恨我的人.以及对我冷漠的人。 爱我的人教我温柔；恨我的人教我谨慎；对我冷漠的人教我自立。――[J·E·丁格] 98.过去的事已经一去不复返。聪明的人是考虑现在和未来，根本无暇去想过去的事。――[英国哲学家培根] 99.真正的发现之旅不只是为了寻找全新的景色，也为了拥有全新的眼光。――[马塞尔· 普劳斯特] 100.这个世界总是充满美好的事物，然而能看到这些美好事物的人，事实上是少之又少。――[罗丹] 101.称赞不但对人的感情，而且对人的理智也发生巨大的作用，在这种令人愉快的影响之下，我觉得更加聪明了，各种想法，以异常的速度接连涌入我的脑际。――[托尔斯泰] 102.人生过程的景观一直在变化，向前跨进，就看到与初始不同的景观，再上前去，又是另一番新的气候――。[叔本华] 103.为何我们如此汲汲于名利，如果一个人和他的同伴保持不一样的速度，或许他耳中听到的是不同的旋律，让他随他所听到的旋律走，无论快慢或远近。――[梭罗] 104.我们最容易不吝惜的是时间，而我们应该最担心的也是时间；因为没有时间的话，我们在世界上什么也不能做。――[威廉· 彭] 105.人类的悲剧，就是想延长自己的寿命。我们往往只憧憬地平线那端的神奇【违禁词，被屏蔽】，而忘了去欣赏今天窗外正在盛开的玫瑰花。――[戴尔· 卡内基] 106.休息并非无所事事，夏日炎炎时躺在树底下的草地，听着潺潺的水声，看着飘过的白云，亦非浪费时间。――[约翰· 罗伯克] 107.没有人会只因年龄而衰老，我们是因放弃我们的理想而衰老。年龄会使皮肤老化，而放弃热情却会使灵魂老化。――[撒母耳· 厄尔曼] 108.快乐和智能的区别在于：自认最快乐的人实际上就是最快乐的，但自认为最明智的人一般而言却是最愚蠢的。――[卡雷贝· C· 科尔顿] 109.每个人皆有连自己都不清楚的潜在能力。无论是谁，在千钧一发之际，往往能轻易解决从前认为极不可能解决的事。――[戴尔· 卡内基] 110.每天安静地坐十五分钟· 倾听你的气息，感觉它，感觉你自己，并且试着什么都不想。――[艾瑞克· 佛洛姆] 111.你知道何谓沮丧---就是你用一辈子工夫，在公司或任何领域里往上攀爬，却在抵达最高处的同时，发现自己爬错了墙头。－－[坎伯] 112.「伟大」这个名词未必非出现在规模很大的事情不可；生活中微小之处，照样可以伟大。――[布鲁克斯] 113.人生的目的有二：先是获得你想要的；然后是享受你所获得的。只有最明智的人类做到第二点。――[罗根· 皮沙尔· 史密斯] 114.要经常听.时常想.时时学习，才是真正的生活方式。对任何事既不抱希望，也不肯学习的人，没有生存的资格。 ――[阿萨· 赫尔帕斯爵士] 115.旅行的精神在于其自由，完全能够随心所欲地去思考.去感觉.去行动的自由。――[威廉· 海兹利特] 116.昨天是张退票的支票，明天是张信用卡，只有今天才是现金；要善加利用。――[凯· 里昂] 117.所有的财富都是建立在健康之上。浪费金钱是愚蠢的事，浪费健康则是二级的谋杀罪。――[B·C·福比斯] 118.明知不可而为之的干劲可能会加速走向油尽灯枯的境地，努力挑战自己的极限固然是令人激奋的经验，但适度的休息绝不可少，否则迟早会崩溃。――[迈可· 汉默] 119.进步不是一条笔直的过程，而是螺旋形的路径，时而前进，时而折回，停滞后又前进，有失有得，有付出也有收获。――[奥古斯汀] 120.无论那个时代，能量之所以能够带来奇迹，主要源于一股活力，而活力的核心元素乃是意志。无论何处，活力皆是所谓“人格力量”的原动力，也是让一切伟大行动得以持续的力量。――[史迈尔斯] 121.有两种人是没有什么价值可言的：一种人无法做被吩咐去做的事，另一种人只能做被吩咐去做的事。――[C·H·K·寇蒂斯] 122.对于不会利用机会的人而言，机会就像波浪般奔向茫茫的大海，或是成为不会孵化的蛋。――[乔治桑] 123.未来不是固定在那里等你趋近的，而是要靠你创造。未来的路不会静待被发现，而是需要开拓，开路的过程，便同时改变了你和未来。――[约翰· 夏尔] 124.一个人的年纪就像他的鞋子的大小那样不重要。如果他对生活的兴趣不受到伤害，如果他很慈悲，如果时间使他成熟而没有了偏见。――[道格拉斯· 米尔多] 125.大凡宇宙万物，都存在着正、反两面，所以要养成由后面.里面，甚至是由相反的一面，来观看事物的态度――。[老子] 126.在寒冷中颤抖过的人倍觉太阳的温暖，经历过各种人生烦恼的人，才懂得生命的珍贵。――[怀特曼] 127.一般的伟人总是让身边的人感到渺小；但真正的伟人却能让身边的人认为自己很伟大。――[G.K.Chesteron] 128.医生知道的事如此的少，他们的收费却是如此的高。――[马克吐温] 129.问题不在于：一个人能够轻蔑、藐视或批评什么，而是在于：他能够喜爱、看重以及欣赏什么。――[约翰· 鲁斯金]

细胞凋亡的基因调控
诱导与抑制凋亡两大基因蛋白表达的平 衡，可对细胞的增殖、分化和死亡进行调 控，维持细胞群体的正常稳定性。当调控 失衡时，就会导致疾病，如肿瘤、AIDS、 霍奇金淋巴瘤等。
细胞凋亡的基因调控
常见的凋亡基因及其蛋白：
1 bcl-2 是研究最早的与凋亡有关的基因。 bcl-2基因是一种对细胞凋亡具有明显抑制 作用的癌基因。它是阻止细胞死亡的最后 途径，而对细胞周期无明显影响。它能抑 制由许多因子，如化疗药物、某些病毒、 p53、c-myc及生长因子等激发的凋亡。
细胞凋亡与疾病
细胞凋亡与皮肤病：
自身免疫性皮肤病，如皮肌炎、硬皮病 等，其免疫异常与自身反应性T、B淋巴细 胞凋亡缺陷有关。恶性黑色素瘤的发生、 发展与细胞凋亡基因调控失常而导致凋亡 障碍有关。此外，细胞凋亡与皮肤肿瘤自 动消退有关。
细胞凋亡与疾病
缺血性脑损伤和缺血性心脏病：
以往，脑缺血导致的细胞死亡被认为是 由于神经元广泛坏死所致。近来研究表明， 全脑或局部脑梗死均激活细胞凋亡过程。 大脑半球短暂缺血后，缺血中心区域神经 细胞很快坏死，但周围的神经细胞，以海 马CAI区的锥形细胞最为明显，要经过一个 潜伏期才出现延迟性神经细胞退化，即细 胞凋亡。
细胞凋亡与疾病
细胞凋亡与免疫系统疾病：
许多以免疫功能异常为主要特征的疾病 均存在细胞凋亡现象。细胞凋亡在免疫形 态的发生分化以及抗感染免疫和自身免疫 病的发生中起重要作用。
细胞凋亡与疾病
细胞凋亡与免疫系统疾病：
当凋亡过少、炎症反应过强时，易造成 变态反应或自身免疫病。当凋亡过多，机 体免疫力下降时，容易继发感染与肿瘤。 在细胞凋亡过程中， CD95(Fas)/CD95L(FasL)以及 CD40/CD40L之间的相互作用起了重要作 用。它们通过激活T淋巴细胞的自杀或杀伤 激活的B淋巴细胞，进一步调节免疫反应的 强弱。

activating factor)结合并活化Apaf-1，活化的Apaf-1再活 它们的高度活性引发脂类、蛋白质和核酸分子 裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体； 凋亡小体逐渐为邻近的细胞吞噬并消化 程序性死亡细胞的形态结构变化 程序性死亡细胞的形态结构变化 ◆能够被caspase切割的靶蛋白
凋亡小体的形成 ◆DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带
物种的寿命与体外培养 时细胞传代次数的关系
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早老症儿童与正常儿童的比较
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细胞衰老的特征
◆细胞内水分减少 ◆色素生成和色素颗粒沉积 ◆细胞核 ◆内质网 ◆细胞质膜 ◆线粒体 ◆蛋白质合成的变化
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◆ 细胞核的变化
●体外培养的二倍体细胞，细胞核随 着细胞分裂次数的增加不断增大
●细胞核的核膜内折（invagination）、 染色质固缩化
·凋亡信号通路 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衔接蛋白(Adaptor protein)结合，这些衔接蛋白又募 集Procaspases聚集在受体部位，Procaspase相互活化并产生级联反应，使细胞
凋亡
·下游Caspases活化后，作用底物： 裂解核纤层蛋白，导致细胞核形成凋亡小体； 裂解DNase结合蛋白，使DNase释放，降解DNA形成DNA Ladder; 裂解参与细胞连接或附着的骨架和其他蛋白，使凋亡细胞皱缩、脱落， 便于细胞吞噬； 导致膜脂PS重排，便于吞噬细胞识别并吞噬。
◆彗星电泳法（comet assay） ◆流式细胞分析
根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙啶使DNA 产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细
胞，同时又能观察细胞的周期状态。

细胞坏死
强烈刺激 成群细胞死亡 早期即丧失 增大肿胀 稀疏成网状 肿张破坏 破坏外溢 破裂成碎片 随机降解 不需要 无 引起炎症反应 病理死亡方式
三. 细胞凋亡的生物学特征
• 形态学变化 • 生物化学变化
• • • DNA片段化 大分子的合成 tTG（组织转谷氨酰胺酶）的积累并达到较高的水平。
细胞凋亡的形态特征
Caspase的效应机制
•
凋亡细胞的特征性表现，包括DNA裂解为 200bp左右的片段，染色质浓缩，细胞膜活化，细 胞皱缩，最后形成由细胞膜包裹的凋亡小体，然 后，这些凋亡小体被其他细胞所吞噬。 • 破坏细胞抗凋亡因素 • 破坏细胞结构 • 影响核酸的结构与功能
• 破坏细胞抗凋亡因素
• 正常活细胞因核酸酶处于无活性状态，这是由于核酸酶和抑制物结合在 一起，如抑制物被破坏，核酸酶即可激活，引起DNA片段化。现知 caspase可以裂解这种抑制物而激活核酸酶，因而把这种酶称为Caspase 激活的脱氧核糖核酸酶（caspase-activated deoxyribonulease CAD）， 而把它的抑制物称为ICAD。有意义的是CAD只在ICAD存在时才能合成并 显示活性，因而ICAD对CAD的活化与抑制是必需要的。
• Apaf-1：凋亡蛋白酶活化因子
(二 )
线粒体通路
五. 凋亡的效应分子
• 细胞凋亡的分子机制虽然还不十分清楚，但 Caspase即半胱天冬蛋白酶在凋亡过程中是起着必不 可少的作用，细胞凋亡的过程实际上是Caspase不可 逆有限水解底物的级联放大反应过程。 • 半胱氨酸蛋白酶，水解底物天冬氨酸C端肽键，因 此又称之为Caspases(取英文Cysteine C，aspartic acid ，Asp ，proteases的词头)