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7.5 程序性细胞死亡 讲授内容 学习要求 掌握细胞凋亡的概念、生物学意义。 掌握细胞凋亡的过程及细胞凋亡与坏死的差别。 熟悉细胞凋亡的主要变化。 熟悉细胞凋亡的调控。 熟悉细胞凋亡与常见疾病的关系。 了解细胞凋亡在疾病防治中的意义。 一、概述 细胞的生长、增殖、分化和死亡是细胞的4大特点，细胞死亡分为细胞凋亡和细胞坏死。 细胞凋亡是细胞主动的，在基因严格调控下的细胞“自杀”行为，也称为细胞程序性死亡（programmed cell death, PCD）,与细胞坏死不同。 细胞凋亡与坏死的区别 ——————————————————— 个体衰老与细胞衰老 细胞衰老特征： 细胞的凋亡 由基因所决定的细胞自动结束生命的过程，就叫细胞凋亡 细胞凋亡受到严格的由遗传机制决定的程序性调控，所以也常常叫做细胞编程性死亡 细胞凋亡 叶子的离开 不是风的追求 也不是树的不挽留 而是命运的安排 自然的选择 该来的会来 该走的会走 有时候离开 并不意味着结束 而是－另一种开始！ 发生在我们身边的细胞凋亡 二、细胞凋亡的生物学特征 （一）细胞凋亡的形态学特征 （二）细胞凋亡的生化特征 （三）细胞凋亡的生理意义 （四）细胞凋亡的检测方法 （一）细胞凋亡的形态学特征 细胞：首先变圆，体积缩小，与邻近细胞的连接丧失，失去微绒毛，胞浆浓缩。 细胞核的变化：胞核内染色质浓缩形成密集颗粒呈帽状〈或新月形 ，位于核被膜下。核被膜下核纤层 nuclear lamina 分解，随后细胞核内染色质固缩为不均一点状结构。 细胞质和细胞膜：相邻细胞间连接复合体普遍消失，其他细胞膜特有结构如微绒毛等亦随之消失。此时，细胞膜结构仍保持完整。 细胞器： 线粒体：保持完整呈正常状态 溶酶体：保持完整，内容物不外泄 形成凋亡小体： 内质网、高尔基复合体及核被膜膨大,形成泡状结构与细胞膜融合，以出泡方式离开正在死亡的细胞，将所包含的完整细胞器和核碎片等细胞内容物以细胞质膜包被成凋亡小体 apoptosis bodies）释放到细胞外。凋亡小体之间在体积上差异很大，与细胞产生的凋亡小体数目和细胞的大小有关。凋亡小体很快被周围邻近间质细胞或巨噬细胞吞噬，而不引起周围组织的炎症反应。 （二）细胞凋亡的生化特征： ①胞浆内Ca2+浓度升高。 ②细胞内活性氧增多。 ③质膜通透性变大。 ④ DNA片段化形成梯状条带。DNA内切酶活性被激活升高，双链DNA在核小体之间切断形成~185bp为基数的有序片段。 ⑤Ⅱ型谷氨酰胺转移酶和需钙蛋白酶（Calpain）活性升高。 核酸内切酶活化与DNA电泳呈梯子状改变是Apoptosis的生物化学标志。 核酸内切酶在核小体连接处将DNA链切断，从而最终产生寡聚核小体。这些寡聚核小体的大小均是DNA长度为180 - 200个碱基对 bp 的倍数，因此用琼脂糖凝胶电泳测定细胞DNA时出现特征性的“梯状”（ladder）带纹。 （四）细胞凋亡的检测方法 ◆形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察 ◆DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带 ◆TUNEL测定法:即DNA断裂的原位末端标记法 ◆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。 三、细胞凋亡过程与调控 （一）、细胞凋亡的过程（四个阶段） 1.凋亡信号转导 2.凋亡基因激活 3.凋亡的执行（由DNase 和caspases执行） 4.凋亡细胞的清除。 凋亡过程及分期 诱导期 执行期 消亡期 凋 亡 诱 导 因 素 （二）、细胞凋亡的调控 1.细胞凋亡的诱导因素与抑制因素 1 诱导因素（启动细胞凋亡） 激素和生长因子失衡：二者过多或缺乏均可应起细胞凋亡。例：强烈应激反应 糖皮质激素 淋巴细胞凋亡。 2 抑制因素（抑制细胞凋亡） 细胞生长因子：如IL-2 、神经生长因子。 激素 例：ACTH 肾上腺皮质细胞增生 抑制细胞凋亡 死亡受体通路： 线粒体通路： 3.细胞凋亡的相关基因 （1）抑制凋亡基因：Bcl-2（B 细胞淋巴瘤 \白血病-2基因）。 Bcl-2 B-cell lymphoma/leukemia -2 基因： 分布：造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、多种瘤细胞。 四、细胞凋亡发生机制 （一）氧化损伤 （二）钙稳态失衡 三 线粒体损伤 （四）细胞凋亡的分子机制 氧化应激与自由基的损伤作用 1.氧自由基攻击细胞膜上不饱和脂肪酸，引起脂质过 氧化直接造成细胞膜损伤，导致细胞凋亡。 2. 氧化应激可激活Ca2+/Mg2+ 依赖的核酸内切酶及活 化核转录因子如NF-kB，诱导细胞凋亡。 3.氧化应激引起细胞膜结构的