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细胞衰老与凋亡1．掌握细胞衰老和凋亡过程的基本概念，生物学特征和可能分子机制。2．掌握细胞衰老的认识（Hayflick界限），细胞衰老的表征和细胞结构变化，以及细胞衰老分子机制的多种理论。3．掌握细胞凋亡的生物学意义，凋亡过程中细胞形态结构的变化和检测细胞凋亡的方法。细胞凋亡与细胞坏死的区别。细胞衰老与凋亡的相互关系研究进展。4．了解细胞凋亡在药物开发中的应用远景。本章知识要点•衰老和死亡是生命的基本现象，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。一、早期的细胞衰老研究•20世纪魏斯曼•学说：种质不死体质会衰老和死亡•通过观察原生动物细胞分裂，提出了原生动物不死的说法，后来转变为无性系的稳定性的观点。•20世纪40-50年代Carrel和Ebeling•学说：细胞不死•通过培养鸡心脏细胞无限增殖，使得这会总观点卷土重来。后来，L系小鼠细胞和HeLa细胞系的建立，更巩固了这种观点。第一节细胞细胞衰老衰老问题的研究离不开细胞细胞衰老和机体衰老是两个概念细胞衰老的认识过程衰老问题的研究离不开细胞细胞衰老和机体衰老是两个概念细胞衰老的认识过程二、Haflick界限细胞来源人胚胎成纤维细胞中年人成纤维细胞老年人成纤维细胞可增殖代数40-60202-4不同年龄来源的人成纤维细胞的增殖代数体外培养的确年轻的和老的人的成纤维细胞的纤维形态物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系早衰症（儿童早老症）属遗传病，LaminA基因的突变引起的确，身体衰老的过程较正常快5至10倍，患者样貌像老人，器官亦很快衰退，造成生理机能下降。病征包括身材瘦小、脱发和较晚长牙。患此罕见疾病的儿童，即使只有16岁，但看上去好像六七十岁的老人。患病儿童一般只能活到7至20岁，大部分都会死于衰老疾病，如心血管病，现时未有有效的治疗方法，只靠药物针对治疗。患婴幼儿早衰症（Hutchinson-Gilfordsyndrome，）的小孩在1岁时出现明显的衰老，12-18岁即过早夭折。正常儿童（左）和婴幼儿早衰症患者（右）Werner'ssyndrome成人早衰症（Werner'ssyndrome）病人平均39岁时出现衰老，47岁左右生命结束，老年男性细胞年轻女性细胞混合培养和单独培养两种细胞在两种培养方式中细胞的倍增次数相同细胞内部因素决定细胞的衰老胞质体完整细胞细胞融合细胞分裂能力取决于完整细胞的年龄细胞核决定了细胞衰老的表达●在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体发育的早期也会发生。●正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随着有机体年龄的增高而下降？它们会不会衰老？◆衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因主要是G1期明显延长◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老◆骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞增殖速度也趋缓慢三、细胞在体内条件下的衰老四染色质的固缩化和染色质蛋白的二硫键有关。核膜内折是细胞核在衰老过程中最明显的变化，神经细胞尤其明显。内折随年龄的增大而增大，最终的结果是导致核膜破裂。请注意观察老人的外部形态有哪些特征?衰老症状与原因分析衰老症状原因分析皮肤干燥、发皱头发变白老人斑饮食减少细胞水分减少，体积减小细胞内的酶活性降低细胞内色素的累积细胞膜通透性功能改变•1.DNA：复制与转录受阻，端粒DNA、mtDNA缺失。DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。•2.RNA：含量降低。•3.蛋白质：含成下降，发生修饰、交联。•4.酶分子：活性中心被氧化，金属离子丢失，酶分子的二级结构、溶解度、等电点发生改变，酶失活。•5.脂类：不饱和脂肪酸被氧化。分子水平的变化五细胞的衰老死亡与机体的衰老死亡是。A．一个概念B．两个概念C．因果关系D．主次关系思考题第二节细胞凋亡（apoptosis）•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。一、细胞凋亡的概念及其生物学意义奖赏Horvitz,和Sulston共享生理学或药学诺贝尔奖（2002）“为了他们的发现关于遗传的规则机关发展的和程序单元死”●概念：细胞凋亡是多细胞生物在发育过程中，一种由基因控制的主动的细胞生理性自杀或谋杀行为。凋亡细胞将被吞噬细胞吞噬。蝌蚪尾的消失脊椎动物的神经系统的发育发育过程中手和足的成形过程●.细胞凋亡的生物学意义(1)维持内环境的稳定.通过细胞凋亡可以清除机体不再需要的细胞而不引起炎症反应。如:蝌蚪尾的消失；机体衰老细胞的清除.(2)确保正常的生长发育如:胚胎手和脚的发育;神经系统的发育(3)积极参与机体防御如:病毒感染细胞后,细胞通过DNA片段化阻止病毒DNA复制二、细胞凋亡的形态特征和生物化学特征（一）细胞凋亡与坏死•1.细胞坏死（细胞被动性死亡）•细胞坏死是病理条件下细胞死亡的过程。•早期表现为细胞膜破裂，线粒体肿胀。•继而溶酶体破裂,细胞内容物流出,引起炎症。2.细胞凋亡（细胞主动性死亡）细胞凋亡（细胞程序性死亡）：细胞为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序性的自我消亡方式。表细胞凋亡和细胞坏死的区别区别点细胞凋亡细胞坏死起因生理或病理性病理性变化或剧烈损伤范围单个散在细胞大片组织或成群细胞细胞膜保持完整，一直到形成凋亡小体破损染色质凝聚在核膜下呈半月状呈絮状细胞器无明显变化肿胀、内质网崩解细胞体积固缩变小肿胀变大凋亡小体有，被邻近细胞或无，细胞自溶，残余碎片巨噬细胞吞噬被巨噬细胞吞噬基因组DNA有控降解，电泳图谱呈梯状随机降解，电泳图谱呈涂抹状蛋白质合成有无调节过程受基因调控被动进行炎症反应无，不释放细胞内容物有，释放内容物。细胞肿胀、解体，释放出内容物，引起炎症反应。细胞坏死：细胞核和细胞质收缩,ＤＮＡ片段化。保持膜的完整性，自身吞噬．细胞凋亡：区分坏死细胞凋亡瓦解炎症细胞内容物释放细胞皱缩染色质凝集呈块状细胞质浓缩染色质呈絮状细胞器肿胀线粒体呈空泡状核破裂形成小泡凋亡小体形成吞噬作用坏死细胞凋亡细胞（二）、细胞凋亡的形态学特征•1.细胞皱缩;•2.染色质凝集呈块状;•3.细胞质浓缩;•4.凋亡小体形成；•5.凋亡小体内有结构完整的细胞器。胸腺细胞正常凋亡胸腺细胞正常凋亡（三）细胞色素c诱导的凋亡细胞DNA电泳图1．细胞色素c诱导0h2．细胞色素c诱导1h3．细胞色素c诱导2h4．细胞色素c诱导3h5．细胞色素c诱导4h6．阴性对照7．Marker(四)诱导细胞凋亡的因子◆物理性因子，包括射线（紫外线，射线等），较温和的温度刺激（如热激，冷激）等。◆化学及生物因子：包括活性氧基团和分子，DNA和蛋白质合成的抑制剂，激素，细胞生长因子，肿瘤坏死因子（TNF），抗Fas/Apo-1/CD95抗体等（五）三、细胞凋亡的基因控制1、促进细胞增殖的基因：c-myc,c-abl,ras2、促进细胞存活的基因：bcl-2，EIB。3、细胞生长抑制基因:p53，RB，WT-14、细胞死亡促进基因：Bax，ICE