细胞调亡与疾病.pptx

本章小结1.掌握细胞凋亡的概念2.掌握细胞凋亡的病理生理意义3.掌握细胞凋亡的主要变化、细胞凋亡 的调控4.掌握细胞凋亡的发生机制。5.了解细胞凋亡的大致过程，了解凋亡不足、过度或并存的疾病，了解凋亡在疾病防治中的意义。死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡是生命的普遍现象，但细胞死亡并非与机体死亡同步。正常死亡并非与机体死亡同步。正常的组织中也发生细胞死亡，它是的组织中也发生细胞死亡，它是维持组织机能和形态所必需的。维持组织机能和形态所必需的。第一节第一节 细胞增殖异常与疾病细胞增殖异常与疾病细胞周期细胞周期细胞周期细胞周期概念概念概念概念【Cell ProliferationCell Proliferation】细胞增殖细胞增殖、分化不良（过度）、分化不良（过度）组织器官发育不全组织器官发育不全 细胞增殖细胞增殖、分化不全、分化不全 肿瘤发生肿瘤发生一、细胞周期及其调控一、细胞周期及其调控一、细胞周期及其调控一、细胞周期及其调控细细细细胞胞胞胞分分分分裂裂裂裂和和和和再再再再生生生生的的的的过过过过程程程程，细细细细胞胞胞胞通通通通过过过过分分分分裂裂裂裂进进进进行行行行增增增增殖殖殖殖，把把把把遗遗遗遗传传传传信信信信息传给子代，保持物种的延续和数量增多。息传给子代，保持物种的延续和数量增多。息传给子代，保持物种的延续和数量增多。息传给子代，保持物种的延续和数量增多。【Cell cycleCell cycle】Cell Cell cycle cycle is is defined defined as as a a period period from from the the end end of of one one division division to to the the end end of of next next division of a proliferative cell.division of a proliferative cell.细胞周期分期细胞周期分期（By stagesBy stages）GG1 1SGSG2 2MM 【细胞增殖过程细胞增殖过程】细胞生长细胞生长DNADNA复制复制细胞分裂细胞分裂细胞周期的控制细胞周期的控制（Regulation of the cell cycleRegulation of the cell cycle）1.1.细胞周期自身控制（细胞周期自身控制（Regulation of intracellular signalsRegulation of intracellular signals ）细胞周期调控机制的核心是一组周期素依赖性蛋白激酶细胞周期调控机制的核心是一组周期素依赖性蛋白激酶（Cyclin dependent kinaseCyclin dependent kinase,CDKs,CDKs）Key spotKey spot：CyclinCyclin、CDKsCDKs、CDICDI、Checkpoint of cell cycleCheckpoint of cell cycle。Regulation of the cell cycleRegulation of the cell cycleRegulation of the cell cycle by Regulation of the cell cycle by intracellular signalsintracellular signalsRegulation of the cell cycle by Regulation of the cell cycle by extracellular signalsextracellular signals CyclinCyclin与与CDKsCDKs CyclinCyclin【Classification Classification】Cyclin B1Cyclin B1、Cyclin ACyclin A、Cyclin ECyclin E、Cyclin DCyclin D1 1,D,D2 2,D,D3 3.F F,G,H,TG,H,T。CDKCDKPSTAIRE cyclincyclinCDKCDKCyclin/CDKCyclin/CDKCombineCombineCyclin box 结构与功能100aa100aa组成组成组成组成cyclin boxcyclin boxCyclinCyclin-COOH-COOHH H2 2N-N-催化亚基催化亚基催化亚基催化亚基 调节亚基调节亚基调节亚基调节亚基 Cyclin-CDK复合物及其相关蛋白 Cyclins Cyclins 相关相关相关相关CDKs CDKs 细胞周期作用细胞周期作用细胞周期作用细胞周期作用 相关蛋白相关蛋白相关蛋白相关蛋白 底物底物底物底物 降解降解降解降解 A CDK1A CDK1，CDK2 S+G2,M p107+E2FCDK2 S+G2,M p107+E2F，p21p21，PCNA Rb ubiquitinPCNA Rb ubiquitinB(B1,B2)CDK1(cdc2)G2,M p21,PCNA Rb ubiquitinB(B1,B2)CDK1(cdc2)G2,M p21,PCNA Rb ubiquitin C CDK8 G1 -PEST C CDK8 G1 -PESTD(D1-3)CDK4(2,5,6)G1 Rb,p21,p27,p15,p16,PCNA Rb PESTD(D1-3)CDK4(2,5,6)G1 Rb,p21,p27,p15,p16,PCNA Rb PEST E CDK2 G1+G1,S p107+E2F,p21,PCNA Rb PEST E CDK2 G1+G1,S p107+E2F,p21,PCNA Rb PEST F -S -F -S -G -G1 -G -G1 -H CDK7 G1,S,G2,M -CDK1,4,6 -H CDK7 G1,S,G2,M -CDK1,4,6 -CyclinCyclin周期变化图周期变化图【CDKCDK1 1活化启动活化启动cell cyclecell cycle】CDKCDK1 1活化活化CyclinCyclin与与CDKCDK1 1结合、磷酸化结合、磷酸化CAKCAK对对CDKCDK1 1活化部位的磷酸化活化部位的磷酸化Cell cycleCell cycle CDKsCDKs家族家族CDKsCDKs是一组丝氨酸是一组丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。称为苏氨酸蛋白激酶。称为CDKCDK1919。Thr14、Tyr15抑制部位去磷酸化CDK活化激酶（CDK activation kinasekinase CAK）【抑制途径抑制途径】CDIs CDIs通过直接结合通过直接结合CDK-cyclinCDK-cyclin复复合物的磷酸化活化部位，抑制合物的磷酸化活化部位，抑制CDKCDK的激酶活性。的激酶活性。P16P16INK4aINK4a通过结合通过结合CDKCDK4 4单体，单体，阻断它与阻断它与cyclinscyclins的结合。的结合。CDICDI：复合物：复合物CDICDI可特异性抑制可特异性抑制CDKCDK的活性的活性,负性调节负性调节负性调节负性调节。Ink4Ink4：P16P16INK4aINK4a、P15P15INK4bINK4b、P18P18INK4cINK4c和和P19P19INK4d INK4d CDKCDK4 4、CDKCDK6 6Cip/KipCip/Kip：p21p21CiplCipl、P27P27Kip1Kip1和和P57P57Kip1Kip1 CDKCDK2 2 抑癌基因编码产物【Check mechanismCheck mechanism】P53P53 ：能与：能与DNADNA损伤部位结合的损伤部位结合的AMTAMT磷酸化磷酸化P53P53，磷酸化，磷酸化P53P53上调上调 p21p21CiplCipl基因的转基因的转录，录，P21P21CiplCipl能与多种能与多种 CDK-cyclinCDK-cyclin复合物结合，复合物结合，抑制抑制CDKsCDKs的激活，阻滞的激活，阻滞GG1 1/S/S的过渡，为的过渡，为DNADNA修复提供足够时间。修复提供足够时间。Cdc25Cdc25：负责：负责GG2 2期处检查。期处检查。细胞周期检查点（细胞周期检查点（Checkpoint of cell cycleCheckpoint of cell cycle）细胞内存在监控机制细胞内存在监控机制检测点（检测点（CheckpointCheckpoint）。）。DNA DNA 损伤检查点损伤检查点 GG1 1/S/S Checkpoint Checkpoint DNA DNA复制检查点复制检查点 S/GS/G2 2 纺锤体组装检查点纺锤体组装检查点 GG2 2/M/M 抑制信号（抑制信号（TGF-TGF-）可可可可以以以以下下下下调调调调cyclincyclin和和和和CDKCDK4 4的的的的表表表表达达达达和和和和促促促促进进进进P21P21waflwafl、P27P27kiplkipl和和和和P15P15ink4bink4b等等等等CDICDI产生，使细胞阻滞在产生，使细胞阻滞在产生，使细胞阻滞在产生，使细胞阻滞在GG1 1期。期。期。期。细胞生长条件不具备细胞生长条件不具备 能能能能使使使使P16P16INK4aINK4a和和和和P15P15INK4bINK4b增增增增加加加加，并并并并均均均均能能能能抑抑抑抑制制制制Cyclin Cyclin D-CDKD-CDK4/64/6复复复复合合合合物物物物的功能，细胞阻滞的功能，细胞阻滞的功能，细胞阻滞的功能，细胞阻滞GG1 1期。期。期。期。pRb E2F 2.2.细细胞胞外外信信号号的的调调控控（Regulation Regulation of of extracellular extracellular signalssignals）GG1 1期期存存在在一一个个“限限定定点点”（restriction restriction pointpoint），它它决决定定细胞是否进入周期。细胞是否进入周期。这这“限定点限定点”主要受细胞外信号的调控。主要受细胞外信号的调控。刺激信号（生长因子刺激信号（生长因子 ）（EGF、IGF、IL）细胞增殖分化异常与相关疾病细胞增殖分化异常与相关疾病 增殖异常增殖异常 增殖缺陷增殖缺陷 增殖分化异常增殖分化异常原发性血小板增多原发性血小板增多 糖尿病肾病糖尿病肾病 恶性肿瘤恶性肿瘤家族性红细胞增多症家族性红细胞增多症 神经退行性疾病神经退行性疾病 银屑病银屑病前列腺肥大前列腺肥大 再生障碍性贫血再生障碍性贫血 畸胎瘤畸胎瘤动脉粥样硬化动脉粥样硬化 白癜风白癜风 先天畸形先天畸形 衰老衰老 X-X-连锁连锁-球蛋白缺乏症球蛋白缺乏症 高高IgMIgM血症血症细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。细胞过度增殖或不足的本质是细胞周期调控异常。【Deregulation of cell cycleDeregulation of cell cycle】细胞周期的驱动失控（细胞周期的驱动失控（CyclinCyclin、CDKCDK和和CDICDI表达异常）表达异常）监控（检查）机制受损（监控（检查）机制受损（The impairment of checkpoint The impairment of checkpoint systemsystem）细细细细 胞胞胞胞 周周周周 期期期期 异异异异 常常常常 与与与与 疾疾疾疾 病病病病（Abnormal Abnormal cell cell cycle cycle&diseasesdiseases）细胞周期调控异常与疾病细胞周期调控异常与疾病 1 1细胞周期驱动机制失控细胞周期驱动机制失控 CyclinsCyclins的过表达（的过表达（Over expression of cyclins）肿瘤的发生与肿瘤的发生与cyclincyclin（D D、E E）过量表达有关。）过量表达有关。【Cyclin DCyclin D1 1（Bcl-1Bcl-1）过表达原因）过表达原因】（原癌基因）（原癌基因）基因扩增（基因扩增（Cyclin DCyclin D1 1过表达的主要机制）过表达的主要机制）乳腺癌、胃癌、食道癌存在乳腺癌、胃癌、食道癌存在Cyclin DCyclin D1 1基因扩增过度。基因扩增过度。染色体倒位（染色体倒位（Chromosome inversion）Cyclin DCyclin D1 1基因倒位于甲状旁腺启动子控制下基因倒位于甲状旁腺启动子控制下 Cyclin DCyclin D1 1蛋白合成蛋白合成 染色体易位（染色体易位（Chromosome translocationChromosome translocation)甲状旁腺腺癌甲状旁腺腺癌 Bcl-1 t(11:14)(q13:q32)Bcl-1 t(11:14)(q13:q32)易位易位 Cyclin DCyclin D1 1受受IgIg重链基因增强子影响重链基因增强子影响 Cyclin DCyclin D1 1表达表达（p15:q13p15:q13）恶性肿瘤恶性肿瘤 CDK CDK 表达异常表达异常主要见于主要见于CDKCDK4 4、CDKCDK6 6过表达。过表达。CDKCDK4 4+cyclin D+cyclin D结合结合 CDKCDK4 4/cyclin D/cyclin D pRb pRbpRb pRb磷酸化磷酸化 细胞增殖过度细胞增殖过度 E2F GE2F G1 1/S/S过渡加速过渡加速【Cyclin DCyclin D过表达致肿瘤机制过表达致肿瘤机制】Cyclin DCyclin D过表达过表达 +生长因子生长因子 CDKsCDKs瀑布效应瀑布效应 细胞增殖过度细胞增殖过度 易发生细胞癌变易发生细胞癌变 基因突变基因突变Cyclin DCyclin D1 1 T T286286突变突变 Cyclin DCyclin D1 1泛素化受阻泛素化受阻 Cyclin DCyclin D1 1 可能 CDI CDI表达不足和突变表达不足和突变 肿瘤细胞中常出现肿瘤细胞中常出现CDICDI（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。（肿瘤抑制基因）表达不足或突变。InK4InK4失活失活 【p16 p16 InK4InK4基因失活原因基因失活原因】突变或缺失、染色体易位、突变或缺失、染色体易位、p16 p16 InK4InK4高度甲基化。高度甲基化。【MechanismMechanism】p16 p16 InK4 InK4基因表达基因表达 CDKCDK4 4与与cyclin Dcyclin D结合结合 细胞周期处在细胞周期处在“易于易于”被启动状态被启动状态 易发生细胞癌变易发生细胞癌变 可能 【MechanismMechanism】p53p53基因突变基因突变 P21P21cip1cip1转录转录 DNADNA受损细胞增殖受损细胞增殖 Kip/CipKip/Cip含量减少（含量减少（Deficient expression of Kip/CipDeficient expression of Kip/Cip）P21P21ciplcipl功能功能 cyclins/CDKscyclins/CDKs活性活性 细胞周期速度细胞周期速度 2.2.细胞周期监控机制受损细胞周期监控机制受损(Impairment of checkpoint system)(Impairment of checkpoint system)主要原因：主要原因：GG1 1/S/S、GG2 2/M/M检查点异常检查点异常 失察结果：探测失察结果：探测DNADNA损伤功能降低损伤功能降低 （如发现不了（如发现不了DNADNA损伤，会导致基因缺失、易位、染色体重排等）损伤，会导致基因缺失、易位、染色体重排等）表表 人类肿瘤人类肿瘤p53p53基因突变热点和频率基因突变热点和频率肿瘤型肿瘤型 突变频率（突变频率（%）突变热点突变热点 肿瘤型肿瘤型 突变频率（突变频率（%）突变热点突变热点肺癌肺癌 56 15756 157，248248，273 273 前列腺癌前列腺癌 30 30 不确定不确定结肠癌结肠癌 50 17550 175，245245，248248，273 273 肝细胞癌肝细胞癌 45 24945 249食道癌食道癌 45 45 不确定不确定 胶质癌胶质癌 25 17525 175、248248卵巢癌卵巢癌 44 273 44 273 乳腺癌乳腺癌 22 17522 175、248248、273273胰腺癌胰腺癌 44 273 44 273 子宫内膜癌子宫内膜癌 22 24822 248皮肤癌皮肤癌 44 24844 248、278 278 甲状腺癌甲状腺癌 13 24813 248、273273胃癌胃癌 41 41 不确定不确定 白血病白血病 12 17512 175、248248头颈鳞癌头颈鳞癌 37 248 37 248 宫颈癌宫颈癌 7 2737 273膀胱癌膀胱癌 34 280 34 280 软组织肉瘤软组织肉瘤 31 31 不确定不确定p53p53基因是人类肿瘤中突变率最高的基因基因是人类肿瘤中突变率最高的基因 G G2 2/M/M 交界处失察交界处失察 GG2 2/M/M交界处交界处 DNADNA双链断裂双链断裂 激活激活DNADNA损伤检查点损伤检查点 阻止细胞进入阻止细胞进入MM期期 诱导修复基因转录诱导修复基因转录 完成断裂的完成断裂的DNADNA修复修复 失去失去GG2 2/M/M检查点的阻滞作用检查点的阻滞作用 染色体发生重排、丢失染色体发生重排、丢失原发性血小板增多症（PT）临床症状：临床症状：临床症状：临床症状：以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血以巨核细胞增殖为主的骨髓增生性疾病。伴有血 小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性小板持续增多和血小板功能异常，有反复自发性 出血及血栓形成。出血及血栓形成。出血及血栓形成。出血及血栓形成。病因与机制：病因与机制：病因与机制：病因与机制：X X染色体遗传、染色体遗传、染色体遗传、染色体遗传、TGF-TGF-减少、减少、减少、减少、辅助细胞缺乏等。辅助细胞缺乏等。辅助细胞缺乏等。辅助细胞缺乏等。银屑病 病因与机制：表皮生长因子受体的增加和病因与机制：表皮生长因子受体的增加和病因与机制：表皮生长因子受体的增加和病因与机制：表皮生长因子受体的增加和 受体的减少是引起受体的减少是引起受体的减少是引起受体的减少是引起 表皮细胞增长过快的原因。表皮细胞增长过快的原因。表皮细胞增长过快的原因。表皮细胞增长过快的原因。第二节第二节 细胞凋亡异常与疾病细胞凋亡异常与疾病凋亡相关基因激活凋亡相关基因激活DNaseDNase激活、激活、CaspasesCaspases激活激活巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞巨噬细胞吞噬分解凋亡细胞悉尼悉尼 布雷诺尔布雷诺尔罗伯特罗伯特 霍维茨霍维茨约翰约翰 苏尔斯顿苏尔斯顿2002200220022002年诺贝尔生理与医学奖获得者年诺贝尔生理与医学奖获得者年诺贝尔生理与医学奖获得者年诺贝尔生理与医学奖获得者细胞凋亡大致过程细胞凋亡大致过程(The process of apoptosis)+cAMPcAMP、CaCa2+2+、神经酰胺神经酰胺死亡信号死亡信号凋亡诱导因素凋亡诱导因素受体受体凋亡信号转导凋亡信号转导 凋亡基因激活凋亡基因激活 凋亡的执行凋亡的执行 凋亡细胞清除凋亡细胞清除 一、细胞凋亡的过程与调控一、细胞凋亡的过程与调控（Process&regulation of cell apoptosis）1.确保正常发育、生长 在器官、组织的形成、成熟中发挥作用在器官、组织的形成、成熟中发挥作用 (细细胞团胞团 具备复具备复杂结构的组织器官杂结构的组织器官)2.维持内环境的稳定 清除受损、衰老和突变的细胞 (针对自身抗原T细胞的清除、子宫内膜周期性剥脱)3.发挥积极的防御作用多余细胞的清除多余细胞的清除 病毒DNA 凋亡细胞（实体细胞）与周围细胞脱接触凋亡细胞（实体细胞）与周围细胞脱接触 胞膜空泡化胞膜空泡化（BlebbingBlebbing）细胞固缩（细胞固缩（CondensationCondensation）、内质网出芽）、内质网出芽 核固缩和染色质边集核固缩和染色质边集 凋亡小体（凋亡小体（Apoptotic bodyApoptotic body）凋亡细胞(扫描电镜)凋亡细胞(透射电镜)APLAPLApoptosisApoptosis 1.1.形态学改变形态学改变 （The morphologic characteristics of apoptosis）凋亡时细胞的主要变化凋亡时细胞的主要变化（Features Features of apoptosis cellsof apoptosis cells）内源性核酸内切酶激活内源性核酸内切酶激活CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+增加核酸内切酶活性增加核酸内切酶活性ZnZn2+2+抑制核酸内切酶活性抑制核酸内切酶活性 DNA片段化片段化（DNA ladding patternDNA ladding pattern）激活核酸内切酶激活核酸内切酶 核小体连接区发生核小体连接区发生DNADNA降解，降解，寡核小体片段（寡核小体片段（160160200bp200bp的倍数）的倍数）钙超载钙超载（Calcium overloadCalcium overload）CaCa2+2+载体载体A23187 BA23187 B淋巴细胞内淋巴细胞内CaCa2+2+诱导诱导B B细胞凋亡细胞凋亡（CaCa2+2+在细胞凋亡中充当凋亡信号传递的角色）在细胞凋亡中充当凋亡信号传递的角色）2.生化生化改变改变（The biochemical characteristics of apoptosis）细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻细胞膜磷脂酰丝氨酸外翻（caspasecaspase激活、激活、PKCPKC活化、蛋白合成等）活化、蛋白合成等）坏坏坏坏 死死死死凋凋凋凋 亡亡亡亡1.性 质病理性，非特异性生理性/病理性，特异性2.诱 因强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.基因调控无有4.生化特点被动过程无新蛋白合成不耗能 主动过程有新蛋白合成耗能5.形态改变细胞肿胀结构溶解，破坏细胞皱缩，核固缩胞膜/细胞器相对完整6.凋亡小体无有7.DNA变化弥散性降解电泳呈均一片状片段化（180-200bp）电泳呈“梯”状条带8.溶酶体改变破裂相对完整9.炎症反应局部炎症反应局部无炎症反应 The mainly induced factors of apoptosisThe mainly induced factors of apoptosis TableTable：Influence of factors of apoptosisInfluence of factors of apoptosis 诱导性因素（诱导性因素（InducersInducers）抑制性因素（抑制性因素（InhibitorsInhibitors）理化因素理化因素 射线、高温、强酸、射线、高温、强酸、细胞因子细胞因子 IL-2IL-2、NGFNGF等等 强碱、应激、抗癌药强碱、应激、抗癌药 激素激素 ACTHACTH、睾丸酮、雌激素、睾丸酮、雌激素激素和因子激素和因子 糖皮质激素、糖皮质激素、TNF TNF 其它其它 ZnZn2+2+、苯巴比妥、半胱氨、苯巴比妥、半胱氨免疫性因素免疫性因素 CTLCTL分泌的粒酶分泌的粒酶 酸蛋白酶抑制剂、酸蛋白酶抑制剂、EBVEBV、病原体因素病原体因素 HIVHIV、HCV HCV 牛痘、牛痘、病毒、中性氨基酸病毒、中性氨基酸 1.Concept,Classification,Construction of Caspases1.Concept,Classification,Construction of Caspases 概念概念CaspaseCaspase属于半胱氨酸蛋白酶家族，属于半胱氨酸蛋白酶家族，1414个成员个成员(Caspase 1-14)(Caspase 1-14)。细胞凋亡的信号传导（细胞凋亡的信号传导（细胞凋亡的信号传导（细胞凋亡的信号传导（CaspasesCaspases依赖的依赖的pathwaypathway）CaspaseCaspase信号通路分类信号通路分类 上游（上游（Caspase-8,-9,-10Caspase-8,-9,-10）下游（下游（Caspase-2,-3,-6,-7Caspase-2,-3,-6,-7）（共同通路）（共同通路）Caspase Caspase（Ced-3Ced-3亚家族）亚家族）死亡受体通路死亡受体通路死亡受体通路死亡受体通路线粒体途径线粒体途径线粒体途径线粒体途径大小亚基结合（二聚体）caspase活化（四聚体）结构特点结构特点 Pro-caspase：NH2末端结构域、20KD亚基、10KD亚基 剪切2 2死亡受体通路死亡受体通路（Extrinsic or cytoplasmic pathwayExtrinsic or cytoplasmic pathway）死亡受体死亡受体 TNFRTNFR、FasFas、DRDR3 3、DRDR4 4、DRDR5 5等等是一类通过与相应配体结合，传递细胞凋亡信号的细胞膜蛋白。是一类通过与相应配体结合，传递细胞凋亡信号的细胞膜蛋白。通路（通路（pathwaypathway）FASL FADD FADDPro-caspase-8Pro-caspase-8Caspase-8Caspase-8Caspase-3Caspase-3Pro-caspase-3Pro-caspase-3细细胞胞凋凋亡亡生长因子、信号、生长因子、信号、FasFas抗体抗体FASFADDFADD（Fas-associated death domainFas-associated death domain）；）；DDDD（死亡域）（死亡域）（死亡域）（死亡域）；DED DED（death effector domaindeath effector domain）。）。DEDDEDDEDDEDDDDDcaspase-10caspase-10膜通透性膜通透性膜通透性膜通透性、线粒体肿胀、线粒体肿胀、线粒体肿胀、线粒体肿胀、mmApaf-1Apaf-1活化活化Cyt.cCyt.c 3 3线粒体途径线粒体途径（Intrinsic or mitochondrial pathwayIntrinsic or mitochondrial pathway）CaCa2+2+NONO缺血缺血缺血缺血缺氧缺氧缺氧缺氧活性氧活性氧活性氧活性氧MPTMPT开放开放Cyt.cCyt.c+Pro-caspase-9Pro-caspase-9Caspase-9Caspase-9ATPATPApaf-1Apaf-1+Apaf-1Apaf-1活化活化Cyt.cCyt.cCARDCARDapoptosomeapoptosome AIFAIFcaspase-independent apoptosisPro-Caspase-3Pro-Caspase-3凋凋亡亡Caspase-3Caspase-3AIFAIF：凋亡诱导因子：凋亡诱导因子：凋亡诱导因子：凋亡诱导因子ApoptosomeApoptosome：凋亡复合体：凋亡复合体：凋亡复合体：凋亡复合体细胞凋亡的发生机制细胞凋亡的发生机制细胞凋亡的发生机制细胞凋亡的发生机制（Mechanism of apoptosisMechanism of apoptosis ）1 1氧化损伤（氧化损伤（Oxidation damage Oxidation damage）氧自由基破坏了机体正常的氧化氧自由基破坏了机体正常的氧化/还原动态平衡，造成生物大还原动态平衡，造成生物大分子的氧化损伤，形成严重的氧化应激状态。分子的氧化损伤，形成严重的氧化应激状态。【MechanismMechanism】激活激活p53p53基因、消耗基因、消耗ATPATP、生物膜脂质过氧化、激活核酸内、生物膜脂质过氧化、激活核酸内切酶切酶,启动细胞凋亡。启动细胞凋亡。各种氧化剂、缺氧等直接通过氧化损伤诱导细胞凋亡。各种氧化剂、缺氧等直接通过氧化损伤诱导细胞凋亡。2 2钙超载（钙超载（Calcium overloadCalcium overload ）3 3线粒体损伤（线粒体损伤（Mitochondria damage Mitochondria damage）TNF-TNF-、抗、抗CDCD3 3抗体等抗体等 胞浆胞浆CaCa2+2+激活激活CaCa2+2+/Mg/Mg2+2+依赖的核酸内切酶，降解依赖的核酸内切酶，降解DNADNA链；链；激活谷氨酰胺转移酶，促使细胞骨架分子之间发生广泛交联，有利激活谷氨酰胺转移酶，促使细胞骨架分子之间发生广泛交联，有利 于凋亡小体形成；于凋亡小体形成；激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录；激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录；在在ATPATP参与下，暴露出核小体之间的连接区，有利于参与下，暴露出核小体之间的连接区，有利于DNADNA内切酶切内切酶切 割割DNADNA。钙超载引起凋亡机制钙超载引起凋亡机制细胞凋亡细胞凋亡的调控机制细胞凋亡的调控机制表表 细胞凋亡的调控基因细胞凋亡的调控基因 功能功能 基因基因抑制凋亡基因抑制凋亡基因 Bcl-2 Bcl-2 Bcl-X Bcl-XL L、A1/Bfl-1A1/Bfl-1、Bcl-wBcl-w、Bcl-GBcl-G和和Mcl-1Mcl-1等等促凋亡基因促凋亡基因 P53P53、BaxBax、BadBad、BakBak、BidBid、BimBim、BikBik、BokBok、Bcl-BBcl-B、Bcl-XsBcl-Xs、KrkKrk、MtdMtd、Nip3Nip3、NixNix、NoxaNoxa等等双向调控基因双向调控基因 c-mycc-myc、BelxBelx【调控基因调控基因】（Regulated mechanism of apoptosisRegulated mechanism of apoptosis）Bcl-2 Bcl-2 Bcl-2（Bcl-XBcl-XL L）能够抑制线粒体）能够抑制线粒体MPTMPT开放，开放，Cyt.c Cyt.c、AIFAIF释放释放 Bcl-2Bcl-2也能特异地结合细胞色素也能特异地结合细胞色素C C Bcl-2 Bcl-2能够结合和灭活能够结合和灭活Apaf-1Apaf-1，阻断对，阻断对caspase-9caspase-9活化活化CaspaseCaspase抑制剂抑制剂1 1Bcl-2Bcl-2基因家族基因家族（Bcl-2 Family&regulating functionsBcl-2 Family&regulating functions）CARDCARDMPTMPT开放开放膜通透性膜通透性、线粒体肿胀、线粒体肿胀、mmCyt.cCyt.cATPATPApaf-1Apaf-1+Apaf-1Apaf-1活化活化Cyt.cCyt.cApaf-1Apaf-1活化活化Cyt.cCyt.c+Pro-caspase-9Pro-caspase-9apoptosomeapoptosome AIF AIFCaspase-9Caspase-9Pro-Caspase-3Pro-Caspase-3Caspase-3Caspase-3凋凋亡亡caspase-independent apoptosis【促凋亡机制促凋亡机制】P53P53通过与通过与Bcl-2Bcl-2基因相互作用，下调基因相互作用，下调Bcl-2Bcl-2的表达。的表达。P53P53诱导细胞凋亡的靶蛋白表达（线粒体和死亡受体介导）。诱导细胞凋亡的靶蛋白表达（线粒体和死亡受体介导）。P53P53诱导线粒体内凋亡的相关蛋白（诱导线粒体内凋亡的相关蛋白（BaxBax、NOXANOXA、PUMAPUMA）表）表 达，并触发细胞色素达，并触发细胞色素C C释放和释放和caspasecaspase活化。活化。P53P53诱导死亡受体诱导死亡受体FasFas表达。表达。P53P53能使死亡受体再定位于细胞膜上。能使死亡受体再定位于细胞膜上。2 2p p5353基因（抑癌基因）基因（抑癌基因）As As a a transcription transcription factor,factor,p53 p53 regulates regulates downstream downstream genes genes important important in in cell cell cycle cycle arrest,arrest,DNA DNA repair,repair,and and apoptosis.apoptosis.After After DNA DNA damage,damage,p53 p53 holds holds the the cell cell at at a a checkpoint checkpoint until until the the damage damage is repaired.If the damage is irreversible,apoptosis is triggered.is repaired.If the damage is irreversible,apoptosis is triggered.表：表：与细胞凋亡异常相关的疾病与细胞凋亡异常相关的疾病 凋亡不足凋亡不足 凋亡过度凋亡过度肿瘤肿瘤 肝癌、恶性血液肿瘤、乳腺癌肝癌、恶性血液肿瘤、乳腺癌 发育异常发育异常 气管气管-食管瘘、房（室）间隙缺食管瘘、房（室）间隙缺 、膀胱癌、肺癌、胶质瘤、前、膀胱癌、肺癌、胶质瘤、前 损、唇（腭）裂、短肢畸形、损、唇（腭）裂、短肢畸形、列腺癌等列腺癌等 尿道下裂以及多囊肾等尿道下裂以及多囊肾等发育异常发育异常 先天性消化道、胆道、肛门狭先天性消化道、胆道、肛门狭 CNS AlsheimerCNS Alsheimer病、病、Parkinson Parkinson 病、病、窄或闭锁、动脉导管未闭、两窄或闭锁、动脉导管未闭、两 肌萎缩性侧索硬化症、色素性肌萎缩性侧索硬化症、色素性 性畸形、甲状舌骨囊肿等性畸形、甲状舌骨囊肿等 视网膜病，脊肌肉萎缩、早老视网膜病，脊肌肉萎缩、早老免疫系统免疫系统 系统性红斑狼疮、糖尿病、类系统性红斑狼疮、糖尿病、类 性痴呆性痴呆 风湿性关节炎、桥本甲状腺炎风湿性关节炎、桥本甲状腺炎 免疫系统免疫系统 免疫缺陷病、免疫缺陷病、AIDS AIDS 、多发性的硬化症等、多发性的硬化症等 三、细胞凋亡异常和疾病三、细胞凋亡异常和疾病（Diseases associated to apoptosis deregulationDiseases associated to apoptosis deregulation）1.1.肿肿瘤瘤 抑制凋亡基因过度表达 Bcl-2基因表达(前列腺癌、结肠癌)促凋亡基因突变或缺失 wtP53基因突变(小细胞肺癌、非小细胞肺癌)bcl-2 bcl-2基因过表达基因过表达85%85%滤泡状和滤泡状和20%20%弥漫性弥漫性B B细胞淋巴瘤细胞淋巴瘤 染色体染色体t t（14;1814;18）易位）易位 bcl-2bcl-2基因受到基因受到IgIg基因增强子控制基因增强子控制 肿瘤发生肿瘤发生 细胞凋亡速率细胞凋亡速率 bcl-2bcl-2基因高表达基因高表达 （乳腺癌、肝癌、膀胱癌、肺癌、