第五章-衰老发育异常和死亡ppt课件.ppt

第十章第十章衰老、发育异常和死亡衰老、发育异常和死亡第一节第一节衰衰老老第二节第二节发育异常发育异常-癌癌第三节第三节 细胞的死亡细胞的死亡 第一节第一节衰老衰老一、衰老的概念一、衰老的概念二、衰化与机体的生理变化二、衰化与机体的生理变化三、细胞水平的衰老三、细胞水平的衰老四、衰老的机制四、衰老的机制一、概念一、概念衰老（广义）：个体随时间的推移即从受精卵衰老（广义）：个体随时间的推移即从受精卵发育开始至死亡之间所发生的一切变化包括生发育开始至死亡之间所发生的一切变化包括生长、成熟、死亡。是生物在其生命过程中整个长、成熟、死亡。是生物在其生命过程中整个机体的形态结构和功能逐渐衰退以至死亡随年机体的形态结构和功能逐渐衰退以至死亡随年龄逐渐增加的总现象。龄逐渐增加的总现象。衰老（狭义）：个体在性成熟后进行着不可逆衰老（狭义）：个体在性成熟后进行着不可逆的在分子、生理及形态上的衰老，使生物体有的在分子、生理及形态上的衰老，使生物体有了极限寿命。了极限寿命。寿命（寿命（lifespan或或longevity）：生物体能够）：生物体能够存活的最大年限。存活的最大年限。二、衰化与机体的生理变化二、衰化与机体的生理变化1、衰老与内分泌系统、衰老与内分泌系统 主要引起主要引起3种激素的变化：雌激素和睾种激素的变化：雌激素和睾酮；脱氢表黄酮和硫酸产物；生长激素和酮；脱氢表黄酮和硫酸产物；生长激素和类胰岛素生长因子。胰腺、甲状腺、精卵类胰岛素生长因子。胰腺、甲状腺、精卵巢和肾上腺结构发生改变。表现行为：蛋巢和肾上腺结构发生改变。表现行为：蛋白质合成能力、免疫力、骨盐密度下降；白质合成能力、免疫力、骨盐密度下降；肌群力量减弱；脂肪含量增加。糖尿病、肌群力量减弱；脂肪含量增加。糖尿病、甲状腺功能低下、心脏病发病率提高。甲状腺功能低下、心脏病发病率提高。2、衰老与大脑神经、衰老与大脑神经老老年年痴痴呆呆症症（阿阿尔尔茨茨海海默默病病，AD）大大量量神神经经坏坏死死，神神经经元元和和突突触触减减少少，神神经经原原纤纤维维紊紊乱乱，神神经经功功能能丧丧失失。根根据据严严重重程程度度的的不不同，分为正常老化、温和同，分为正常老化、温和AD和严重和严重AD。3、衰老与免疫系统、衰老与免疫系统T淋淋巴巴细细胞胞增增殖殖能能力力下下降降、B细细胞胞产产生生抗抗体体的的能能力力下下降降，胸胸腺腺完完全全丧丧失失生生成成T淋淋巴巴细细胞胞的能力。的能力。三、细胞水平的衰老三、细胞水平的衰老1、细胞核体积增大，染色质凝聚。、细胞核体积增大，染色质凝聚。2、线粒体数量减少，体积膨胀。、线粒体数量减少，体积膨胀。3、细胞内各种膜相结构排列紊乱。、细胞内各种膜相结构排列紊乱。4、细胞骨架成分发生变化，体系改变。、细胞骨架成分发生变化，体系改变。5、蛋白质合成发生变化，与衰老有关的纤维、蛋白质合成发生变化，与衰老有关的纤维化蛋白合成增加。化蛋白合成增加。四、影响衰老的因素四、影响衰老的因素1 1、基因组的不稳定性基因组的不稳定性2 2、氧化性损伤（、氧化性损伤（oxidative damageoxidative damage）3 3、热量限制（热量限制（caloric restriction CRcaloric restriction CR）1 1、基因组的不稳定性基因组的不稳定性主主要要是是DNADNA复复制制、有有丝丝分分裂裂调调控控基基因因的的突突变变等等。如如：人人每每条条染染色色体体的的两两端端都都有有端端粒粒（telomeretelomere）。端端粒粒包包括括一一段段特特殊殊序序列列的的DNADNA和和被被称称为为端端粒粒酶酶的的蛋蛋白白质质。端端粒粒DNADNA序序列列在在每每次次细细胞胞分分裂裂中中会会缩缩短短一一截截，而而端端粒粒酶酶的的任任务务是是修修复复被被截截短短的的端端粒粒DNADNA序序列列。人人体体细细胞胞中中的的端端粒粒酶酶没没有有活活性性，随随细细胞胞分分裂裂次次数数的的增增加加，截截短短的的端端粒粒DNADNA序序列列逐逐渐渐向向内内延延伸伸。端端粒粒DNADNA序序列列截截完完后后，伤伤及及正正常常细细胞胞的的DNADNA序序列列，使使细细胞活动异常。胞活动异常。2 2、氧化性损伤、氧化性损伤带带有有奇奇数数电电子子数数的的化化学学分分子子和和基基团团称称为为自自由由基基。因含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。因含有未配对电子，表现出高度的反应活泼性。自自由由基基产产生生后后攻攻击击和和破破坏坏细细胞胞内内各各种种执执行行正正常常功功能能的的生生物物分分子子。自自由由基基攻攻击击组组成成生生物物膜膜的的脂脂肪肪酸酸分分子子，对对膜膜损损伤伤很很大大。攻攻击击DNA，引引起起基基因因突突变变。攻击蛋白质，使活性下降。攻击蛋白质，使活性下降。细细胞胞内内存存在在淬淬灭灭自自由由基基的的机机制制，以以保保护护细细胞胞不不受受自自由由基基伤伤害害。如如过过氧氧化化氢氢酶酶、过过氧氧化化物物酶酶、超超氧氧化化物物岐岐化化酶酶（SOD）等等。还还包包括括带带有有还还原原性性质质的的抗氧化物分子，如维生素抗氧化物分子，如维生素E、维生素、维生素C。3 3、热量限制、热量限制 代代谢谢速速率率影影响响衰衰老老进进程程，速速率率高高，寿寿命命短短。降降低低体体重重和和脂脂肪肪量量就就可可降降低低体体温温、降降低低代代谢，寿命延长。谢，寿命延长。第二节第二节发育异常发育异常-癌细胞癌细胞一、癌的概念一、癌的概念二、癌的形成二、癌的形成三、癌的术语三、癌的术语四、致癌物质与基因四、致癌物质与基因五、癌细胞行为异常五、癌细胞行为异常一、癌的概念一、癌的概念细胞调控机制发生遗传缺陷并导致恶性和细胞调控机制发生遗传缺陷并导致恶性和通常侵犯性肿瘤形成的一种疾病通常侵犯性肿瘤形成的一种疾病。二、癌的形成二、癌的形成 1、祖祖细细胞胞增增殖殖的的太太快快，终终末末分分化化不不足足以以处处理过量细胞。理过量细胞。2、干干细细胞胞分分裂裂产产生生的的两两个个子子细细胞胞，保保持持了了干干细胞的特性。细胞的特性。3、分分化化中中的的细细胞胞不不停停止止分分裂裂，即即使使分分化化完完成成了大部分，细胞仍继续分裂。了大部分，细胞仍继续分裂。三、癌的术语三、癌的术语 肿肿瘤瘤（tamor）是是许许多多癌癌变变细细胞胞的的集集合合，主主要要由由实实细细胞胞、血血管管和和结结缔缔组组织织组组成成。肿肿瘤瘤可可能能是是良良性性（benign，拉拉丁丁语语，温温顺顺、善善良良），也也可可能能是是恶恶性性（malignant,拉拉丁丁语语，恶恶性性的的），良良性性肿肿瘤瘤不不破破坏坏宿宿主主，恶恶性性肿肿瘤瘤由由恶恶性性细细胞胞组组成成，并并在在无无限限生生长长状状态迅速引起恶性病变和转移。态迅速引起恶性病变和转移。转移灶（转移灶（metastases）：如果来自原始）：如果来自原始瘤的细胞迁移、侵润其他组织并建立继瘤的细胞迁移、侵润其他组织并建立继发的肿瘤克隆，该肿瘤就变成恶性的。发的肿瘤克隆，该肿瘤就变成恶性的。癌变（癌变（neoplasticneoplastic）：正常细胞恶化产）：正常细胞恶化产生异常的癌细胞。生异常的癌细胞。腺腺瘤瘤：源源于于上上皮皮组组织织，外外观观呈呈腺腺体体状状的的良良性性肿肿瘤。瘤。腺癌：外观呈腺体状的恶性肿瘤。腺癌：外观呈腺体状的恶性肿瘤。肉瘤：起源结缔组织。肉瘤：起源结缔组织。黑色素瘤，起源于黑色素细胞。黑色素瘤，起源于黑色素细胞。神神经经胶胶质质瘤瘤：源源于于神神经经胶胶质质细细胞胞。多多数数脑脑部部肿肿瘤。瘤。肌瘤：成肌细胞。肌瘤：成肌细胞。骨髓瘤：血祖先细胞。骨髓瘤：血祖先细胞。淋巴瘤：成淋巴细胞。淋巴瘤：成淋巴细胞。白血病：血液祖先细胞。白血病：血液祖先细胞。能由干细胞自我更新的组织和细胞更容易发生能由干细胞自我更新的组织和细胞更容易发生癌变。癌变。四、致癌物质与基因四、致癌物质与基因 1、多种化学物质、多种化学物质2、电离辐射和紫外照射、电离辐射和紫外照射3、病毒、病毒4 4、由生殖细胞遗传下来的致癌基因由生殖细胞遗传下来的致癌基因1、多种化学物质、多种化学物质大多数是损伤大多数是损伤DNA的诱变剂；的诱变剂；石棉和玻璃。石棉和玻璃。2、电离辐射和紫外照射、电离辐射和紫外照射 用射线照射正常细胞，导致细胞失控生长。用射线照射正常细胞，导致细胞失控生长。3、病毒、病毒 尤尤其其是是逆逆转转录录病病毒毒，病病毒毒常常携携带带真真核核生生物物的的癌癌基基因因，这这些些基基因因是是在在进进化化过过程程中中从从真核生物寄主中获取的。真核生物寄主中获取的。4 4、由生殖细胞遗传下来的致癌由生殖细胞遗传下来的致癌基因基因（1）原癌基因）原癌基因（2）肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因（1）原癌基因）原癌基因细细胞胞内内的的癌癌基基因因在在细细胞胞正正常常生生活活中中就就有有表表达达，而而且且表表达达产产物物是是细细胞胞正正常常生生长长发发育育必必不不可可少少的的，称称为为原原癌癌基基因因。原原癌癌基基因因编编码码的的蛋蛋白白通通常常参参与与细细胞胞周周期期调调控控，有有些些参参与与促促进进有有丝丝分分裂裂 信信 号号 的的 产产 生生。当当 突突 变变 产产 生生 了了 gain-offunction（获获得得性性功功能能）等等位位基基因因时时，原原癌癌基基因因变变成成癌癌基基因因，基基因因规规定定用用3个个字字母母来来命命名名。如如 src一一 种种 病病 毒毒 癌癌 基基 因因 导导 致致 肉肉 瘤瘤（sarcoma）。）。（2）肿瘤抑制基因肿瘤抑制基因 肿瘤抑制基因参与终末分化的起始和肿瘤抑制基因参与终末分化的起始和完成，以及细胞分裂的终止，这类基因知完成，以及细胞分裂的终止，这类基因知道的很少。功能缺失性突变使得细胞不再道的很少。功能缺失性突变使得细胞不再受抑制作用的影响。所以一个肿瘤抑制基受抑制作用的影响。所以一个肿瘤抑制基因缺陷型的人容易得癌症。如因缺陷型的人容易得癌症。如Rb-1,P53基基因因五、癌细胞行为异常五、癌细胞行为异常 1、失去接触抑制、失去接触抑制2、能做变形运动、能做变形运动3、形成血管生成因子、形成血管生成因子4、脱分化、脱分化5、对生长因子需求降低、对生长因子需求降低6、无限增殖、无限增殖1、正正常常细细胞胞分分裂裂时时，有有接接触触抑抑制制规规则则，即即在体外培养的细胞一旦与其他细胞相在体外培养的细胞一旦与其他细胞相接接触触，就就停停止止运运动动，当当被被其其他他细细胞胞包包围围时时，就就停停止止分分裂裂。癌癌细细胞胞不不同同，他他缓缓慢慢持持久久的的移移动动，爬爬到到邻邻近近细细胞胞之之上上，继继续续分分裂裂，形形成立体细胞群。成立体细胞群。2、细细胞胞能能做做变变形形运运动动，可可从从一一处处迁迁移移到到另另一一处处，侵侵袭袭有有机机体体其其他他组组织织，形形成成转转移移灶灶，许许多多恶恶性性细细胞胞穿穿过过血血管管壁壁，这这一一功功能能同同白白细细胞胞，不不同同的的是是癌癌细细胞胞仍仍可可分分裂裂。许许多多恶恶性性细细胞胞产产生生酶酶类类，使使血血管管基基底底层层和和结结缔缔组组织织内内的的管管道道被被消消化化而而穿穿孔孔，帮帮助助恶恶性性细细胞胞穿过血管壁进入组织中。穿过血管壁进入组织中。3、产产生生释释放放血血管管生生成成因因子子，刺刺激激毛毛细细血血管管朝朝向向肿肿瘤瘤生生长长，并并伸伸进进肿肿瘤瘤内内部部，保保证证营营养供给。养供给。4、脱脱分分化化，细细胞胞癌癌变变时时，已已分分化化的的细细胞胞逆行，失去分化特性，恢复分裂能力。逆行，失去分化特性，恢复分裂能力。5 5、对生长因子需求降低。培养基中不加或、对生长因子需求降低。培养基中不加或少加血清，也可以生长的很好。少加血清，也可以生长的很好。6、无无限限增增殖殖。正正常常细细胞胞有有一一定定的的分分裂裂次次数数，然后就衰老和死亡，癌细胞可无限分裂。然后就衰老和死亡，癌细胞可无限分裂。第三节第三节细胞的死亡细胞的死亡 一、细胞死亡的形态学一、细胞死亡的形态学二、细胞凋亡的生化反应二、细胞凋亡的生化反应三、细胞凋亡的生物学意义三、细胞凋亡的生物学意义四、凋亡的基因四、凋亡的基因五、凋亡在疾病防治中的应用可能性五、凋亡在疾病防治中的应用可能性六、凋亡的检测方法六、凋亡的检测方法一、细胞死亡的形态学一、细胞死亡的形态学1 1、坏死细胞的形态学特征、坏死细胞的形态学特征2 2、凋亡细胞形态学特征、凋亡细胞形态学特征1 1、坏死细胞的形态学特征、坏死细胞的形态学特征 细细胞胞膜膜通通透透性性增增强强，外外形形不不规规则则变变化化，线线粒粒体体扩扩张张，核核染染色色质质不不规规则则移移位位，进进而而线线粒粒体体及及核核肿肿胀胀，溶溶酶酶体体破破裂裂，细细胞胞膜膜破破裂裂，细细胞胞浆浆外外溢溢。引引起起严严重重的的炎炎症症反反应应。坏死的细胞常常是成片的。坏死的细胞常常是成片的。2 2、凋亡细胞形态学特征、凋亡细胞形态学特征 细细胞胞体体积积缩缩小小，与与邻邻近近细细胞胞的的连连接接丧丧失失，彼彼此此脱脱离离。胞胞浆浆浓浓缩缩，内内质质网网扩扩张张，线线粒粒体体无无明明显显变变化化，核核染染色色质质浓浓缩缩呈呈半半月月形形，或或染染色色质质凝凝聚聚在在核核膜膜周周边边，核核仁仁裂裂解解，细细胞胞膜膜内内陷陷将将细细胞胞自自行行分分解解成成多多个个具具有有完完整整膜膜性性结结构构，内内含含各各种种细细胞胞成成分分的的凋凋亡亡小小体体。不不导导致致溶溶酶酶体体破破裂裂，不不引引起起炎炎症症反反应应。是是单单个个细细胞胞的的丢丢失失，被被周周围围细细胞胞吞吞噬噬或或从从体体内排出。内排出。二、细胞凋亡的生化反应二、细胞凋亡的生化反应 1、细细胞胞核核内内DNA被被核核酸酸内内切切酶酶在在核核小小体体单单位位之之间间降降解解，产产生生大大小小不不一一的的寡寡核核苷苷酸酸片片段段，在在琼琼脂脂糖糖凝凝胶胶电电泳泳上上呈呈现现梯梯形形带带，180-200碱碱基基对的整倍数的寡核苷酸片段。对的整倍数的寡核苷酸片段。2、凋凋 亡亡 信信 号号 激激 活活 半半 胱胱 氨氨 酸酸 蛋蛋 白白 酶酶 家家 族族（caspases）。称称为为凋凋亡亡蛋蛋白白质质酶酶1-13，其其中中凋凋亡亡蛋蛋白白质质酶酶-3被被认认为为在在多多种种组组织织和和细细胞胞中中最涉及的凋亡效应分子。最涉及的凋亡效应分子。3、细细胞胞膜膜表表面面磷磷脂脂酰酰丝丝氨氨酸酸(phosphatidy-lserine,PS)由由细细胞胞膜膜内内侧侧在在凋凋亡亡时时转转到到细细胞胞膜膜外外侧侧，改改变变细细胞胞表表面面的的生生化化特特性性。这这一一改改变变是特异的。是特异的。三、细胞凋亡的生物学意义三、细胞凋亡的生物学意义 1 1、发育、发育2 2、免疫系统、免疫系统3 3、衰老、衰老4 4、损伤与修复、损伤与修复5 5、肿瘤发生、肿瘤发生6 6、病毒致病、病毒致病1 1、发育、发育胚胎时期细胞凋亡胚胎时期细胞凋亡成体细胞凋亡成体细胞凋亡2 2、免疫系统、免疫系统在淋巴细胞发育分化成熟过程中，始终伴在淋巴细胞发育分化成熟过程中，始终伴随着细胞凋亡。可能导致自身免疫病的细随着细胞凋亡。可能导致自身免疫病的细胞凋亡。胞凋亡。3 3、衰老、衰老通过凋亡清除衰老细胞的功能降低；通过凋亡清除衰老细胞的功能降低；有些细胞凋亡速度加快如神经细胞；有些细胞凋亡速度加快如神经细胞；4 4、损伤与修复、损伤与修复细胞凋亡清除损伤细胞；细胞凋亡清除损伤细胞；细胞凋亡在组织损伤时，由肉芽组织转化为细胞凋亡在组织损伤时，由肉芽组织转化为瘢痕组织起到重要作用瘢痕组织起到重要作用。5 5、肿瘤发生、肿瘤发生 肿肿瘤瘤发发生生与与细细胞胞增增殖殖与与死死亡亡的的速速度度平平衡衡失失调调有有关关。放放疗疗和和化化疗疗都都是是通通过过诱诱导导肿肿瘤瘤细细胞胞凋凋亡亡机机制制进进行行。有有些些肿肿瘤瘤抵抵抗抗化化疗疗，与不能激活细胞凋亡机制有关。与不能激活细胞凋亡机制有关。6 6、病毒致病、病毒致病 有些病毒阻止细胞凋亡，使其能在活细有些病毒阻止细胞凋亡，使其能在活细胞中繁殖。有些病毒在感染后期诱导细胞胞中繁殖。有些病毒在感染后期诱导细胞凋亡，进行最大量的病毒复制。凋亡，进行最大量的病毒复制。四、细胞凋亡的基因控制四、细胞凋亡的基因控制 促促细细胞胞凋凋亡亡基基因因、抑抑制制细细胞胞凋凋亡亡基基因因、在在细胞凋亡过程中起协助作用的基因。细胞凋亡过程中起协助作用的基因。1 1、线虫凋亡的研究、线虫凋亡的研究 成成虫虫1090个个细细胞胞，131个个细细胞胞凋凋亡亡。与与凋凋亡亡有关的基因有十多个，称为有关的基因有十多个，称为ced基因或家族基因或家族ced4、ced3、ced9最重要。最重要。ced4、ced3对凋亡实行正调控。基因活化时，可诱发对凋亡实行正调控。基因活化时，可诱发和启动细胞凋亡。和启动细胞凋亡。ced9实行负调控，抑制实行负调控，抑制细胞调控。细胞调控。2 2、哺乳动物相关基因、哺乳动物相关基因 ICE半胱氨酸蛋白酶半胱氨酸蛋白酶ced3同源；同源；Bc1-2及及其其家家族族（Bc1-x.Bax,Bak,Bad）和和ced9同源；同源；Fas和和Fas-L诱导细胞凋亡；诱导细胞凋亡；P53基因基因通过细胞凋亡抑制肿瘤的生长。通过细胞凋亡抑制肿瘤的生长。五、细胞凋亡的检测方法五、细胞凋亡的检测方法形态学检测形态学检测DNADNA降解分析降解分析凋亡细胞膜改变分析凋亡细胞膜改变分析细胞凋亡相关蛋白分析细胞凋亡相关蛋白分析细胞凋亡酶学分析细胞凋亡酶学分析 形态学检测形态学检测核的形状核的形状凋亡小体凋亡小体DNA降解分析降解分析 琼脂糖凝胶电泳琼脂糖凝胶电泳TUNEL原位标记原位标记酶联免疫吸附试验（酶联免疫吸附试验（ELISAELISA）多聚酶链反应（多聚酶链反应（PCRPCR）流式细胞术流式细胞术 细胞凋亡的相关蛋白分析细胞凋亡的相关蛋白分析 免疫组化免疫组化细胞凋亡在医学的应用细胞凋亡在医学的应用细胞凋亡在农业上的应用细胞凋亡在农业上的应用抑制叶片凋亡，提高产量抑制叶片凋亡，提高产量昆虫凋亡昆虫凋亡杂草凋亡杂草凋亡细胞凋亡在水产业上的应用展望细胞凋亡在水产业上的应用展望环境污染环境污染种质退化种质退化疾病研究疾病研究讨论题讨论题细胞凋亡的检测方法（细胞凋亡的检测方法（3种）种）细胞凋亡在医学上的应用（细胞凋亡在医学上的应用（2-3例）例）分析细胞凋亡在水产动物的应用前景分析细胞凋亡在水产动物的应用前景