第十六章细胞衰老与细胞死亡

医学细胞生物学MedicalCellBiologycellBiologycellBiology第十六章细胞衰老与细胞死亡cellBiology第一节细胞衰老一、细胞衰老的概念细胞衰老是指在细胞在正常条件发生的细胞的生理功能衰退和增殖能力减弱，以及细胞形态发生改变并趋向死亡的现象。细胞衰老是机体的衰老和老年病发病的基础。cellBiologycellBiology第十五章细胞衰老和细胞死亡cellBiology细胞衰老与机体的衰老既有区别又有联系！机体衰老是指绝大多数生物性成熟以后，机体形态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程，是一个受发育程序、环境因子等多种因素控制的、不可逆的生物学现象，机体衰老与动物寿命密切相关。机体衰老是以细胞总体衰老为基础的，细胞总体的衰老反应了机体的衰老。cellBiology一名男子从36岁到75岁味觉丧失64％肾小球减少44％肾小球过滤率减少31％脊神经元减少37％神经传导速度减慢10％脑供血量减少20％肺活量减44％cellBiology机体内各类细胞的寿命不同！根据细胞寿命的情况将细胞分为三类：第一类细胞的寿命接近于动物的整体寿命；第二类细胞是缓慢更新的细胞，其寿命比机体寿命短；第三类细胞是快速更新且寿命较短的细胞。cellBiology细胞在体外培养条件下的寿命！对于体外培养的细胞，其寿命长短取决于培养细胞的平均代数，并与所取培养组织的年龄、种属等特性密切相关。1961年，LeonardHayflick首次报道了体外培养的人成纤维细胞具有增殖分裂的极限，即Hayflick界限。cellBiologyHayflick界限：关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，即Hayflick界限。Hayflick界限认为动物体细胞在体外的传代次数，与动物的寿命有段；细胞的分裂能力与个体的年龄有关。cellBiology二、细胞衰老的表现细胞衰老伴随着形态学改变。cellBiology细胞衰老过程中有生物大分子的改变。DNA：复制与转录受到抑制，但也有个别基因会异常激活，端粒DNA丢失，线粒体DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。RNA:mRNA和tRNA含量降低。蛋白质：含量下降，细胞内蛋白发生修饰反应，蛋白活性降低。酶分子：失活。脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间与脂蛋白之间交联，膜的流动性降低。cellBiology三、细胞衰老的学说与机制遗传决定学说：该学说认为衰老是遗传上的程序化过程，其推动力和决定因素是遗传的基因组；控制生长发育和衰老的基因都在特定时期有序地开启和关闭。cellBiology早衰症病人细胞培养只传代2~4次。cellBiology自由基学说：自由基是指那些在原子核外层轨道上具有不成对电子的分子或原子基团。所谓未成对电子是指在原子或分子轨道中未与其他电子配对而独占一个轨道的电子。cellBiology自由基是一类高度活化的分子，当这种物质与其他物质反应时，力图得到电子，而对细胞及组织产生十分有害的生物效应。·氧化质膜的不饱和脂肪酸，从而导致膜结构破坏，膜的运输功能紊乱以致丧失；·氧化蛋白质中的巯基而造成蛋白质的铰链、变性使酶失活；·导致DNA损伤。cellBiologycellBiologycellBiology细胞内清除自由基的机制1细胞内部自身隔离;如线粒体2保护性的酶;如超氧化物岐化酶(SOD)3抗氧化分子如维生素E、维生素CcellBiology端粒钟学说：该学说认为，端粒随细胞的分裂不断缩短，当端粒长度缩短到一定阈值时，细胞就进入衰老过程。cellBiology不支持这一学说的研究：二倍体仓鼠胚细胞始终表达端粒酶，端粒长度也保持恒定，但经过20~30代分裂后，细胞仍然进入衰老；某些小鼠终生保持较长的端粒，但并未获得较长的寿命。cellBiology细胞代谢废物累积学说：该学说指由于细胞功能下降，细胞一方面不能将代谢废物及时排出胞外，另一方面又不能将其降解与消化，这样代谢废物越积越多，在细胞中占据空间越来越大，影响细胞代谢废物运输，以致阻碍了细胞的正常生理功能，最终引起细胞的衰老。cellBiology第二节细胞死亡细胞死亡时指细胞生命现象的终结，有两种形式：细胞坏死和细胞凋亡。细胞坏死是指在外来致病因子的作用下，细胞生命活动被强行终止所致的病理性、被动性的死亡过程。细胞凋亡指在特定信号诱导下，细胞内的死亡级联反应被触发所致的生理或病理性、主动性的死亡过程。cellBiology一、细胞死亡的原因、特征和形式引起细胞死亡的原因很多，细胞死亡的现象也错综复杂。根据细胞死亡原因不同，可以将细胞死亡分为正常死亡和非正常死亡。非正常死亡也称为细胞坏死。cellBiology细胞死亡过程中常伴随着特征性的形态改变。·核膜破裂，核仁消失；·内质网、线粒体肿胀，线粒体嵴断裂和消失；·细胞体积改变；·细胞表面微绒毛逐渐减少、消失。cellBiology细胞坏死的形态学特点：细胞膜和细胞浆中细胞器的质膜发生破裂，细胞浆外溢，细胞解体并引起周围组织发生炎症；细胞凋亡时，胞膜始终保持完整，胞膜内陷将细胞内容物包被成一些囊状小体，称为凋亡小体。凋亡小体被周围吞噬细胞吞噬，不引起炎症反应。cellBiologycellBiologycellBiology二、细胞凋亡的概念与特征细胞凋亡是细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序，自己结束其生命的过程。程序性细胞死亡，即在一定时间内，细胞按一定的程序发生死亡，这种细胞死亡具有严格的基因时控性和选择性。cellBiologycellBiology鱼蝾螈龟鸡猪牛兔人cellBiology胎儿的手的发育胎儿的发育cellBiology（一）细胞凋亡呈现出特征性形态学变化：主要包括细胞皱缩、染色质凝集、凋亡小体形成、细胞骨架解体等，其中以细胞核的变化最为显著。1、细胞核的变化凋亡细胞的核DNA在核小体连接处断裂成核小体片段，浓缩成染色质块，使细胞核呈现新月状、花瓣状等多种形态，染色质进一步聚集使核膜在核膜孔处断裂，形成核碎片或核残片。cellBiologycellBiology2、细胞质的变化由于脱水作用，凋亡细胞的胞质发生明显浓缩，其中的细胞器也发生不同程度的变化，尤其是线粒体和内质网。3、细胞膜的变化细胞表面原有的特化结构及细胞间连接等逐渐消失，细胞膜起泡，但仍保持完整，没有失去选择通透性。cellBiologycellBiologycellBiology4、凋亡小体的形成凋亡小体的形成有三种方式：发芽脱落机制分隔机制自噬体形成机制cellBiologycellBiologycellBiologycellBiologycellBiology六、细胞凋亡与疾病（一）细胞凋亡过低导致相关疾病的发生1、细胞凋亡与肿瘤细胞凋亡在肿瘤的发病机制中占有重要地位。癌变前的细胞可以通过细胞凋亡的正常调节被清除。恶性肿瘤发病过程中，常可见到凋亡抑制基因和凋亡活化基因表达异常。cellBiology2、细胞凋亡与系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮是典型的自身免疫性疾病。由于Fas表达缺陷，引起自身反应性T细胞的凋亡功能丧失，导致T淋巴细胞凋亡障碍，因此在外周淋巴器官中累积了大量具有自身反应性的T细胞，从而引起系统性红斑狼疮自身免疫性疾病。cellBiology系统性红斑狼疮cellBiology1、细胞凋亡与神经退行性疾病（二）细胞凋亡过渡导致相关疾病的发生中枢神经系统不同部位特殊类型神经元的丧失是各种神经退行性疾病的病理特点。细胞凋亡与神经元的丢失密切相关。cellBiology《一升的眼泪》小脑脊髓失调症cellBiology小脑脊髓失调症的临床表现为：自主活动缓慢、躯干、肢体肌张力增高、站立不稳、步幅宽大、步态蹒跚、不能直线行走、呈“醉汉步态”，以及构音障碍、语言不利、吞咽困难，饮水呛咳、眼球震颤、持物不准、指鼻不能、头晕、失眠、晕厥、心悸、直立性低血压、排汗障碍、尿频等。世界帕金森病日(4月11日)世界著名拳王阿里40多岁就患上了帕金森症，昔日雄风难在。cellBiology帕金森症：它的主要症状是“手脚不听话”。病人在写字、吃饭或做其他事情时，手会抖个不停。病情严重的，患者四肢都会出现无法控制的颤抖，说话、吞咽都很困难，完全失去了生活能力。cellBiologycellBiology美国前总统里根患上了老年痴呆症。cellBiology老年痴呆症：这种病有些症状，如反应迟钝、动作缓慢，和帕金森症相似。但是它的最致命之处是病人记忆力丧失，严重痴呆，甚至不认识家人，失去方向感，生活完全要靠别人照顾。病因：神经细胞凋亡过多。运用神经生长因子延缓神经细胞的凋亡3、择一些有趣的用脑活动，如猜谜、下棋、阅读，和参加体育运动，都能锻炼大脑反应敏捷，预防脑功能退化。4、只要保持健康心态、积极地面对生活，预防老年杀手的金钥匙就握在人们手里。1、维生素E具有增强记忆、阻止脑细胞被破坏的功能。2、多吃鱼对预防老年病有好处。帕金森症和老年痴呆症的预防cellBiologycellBiology2、细胞凋亡与AIDS人类免疫缺陷病毒（HIV）感染可导致艾滋病。HIV感染的宿主细胞膜表面可表达gp120，其受体存在于CD4+T淋巴细胞膜上。因此当gp120与CD4+T淋巴细胞结合后，可诱导CD4+T淋巴细胞凋亡，导致免疫系统崩溃。cellBiology本章知识重点：1、细胞衰老、Hayflick界限、凋亡小体、细胞死亡、细胞自噬、细胞坏死、细胞凋亡、程序性死亡；2、细胞衰老的形态学改变和生物大分子改变；3、细胞衰老的学说有哪些？4、细胞凋亡的形态学特点和生化改变。