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皖南医学院病理生理教研室朱海龙第八章细胞凋亡异常与疾病英国阿伯丁大学病理系Kerr教授1972年Kerr在研究中观察到一种不同于坏死的细胞死亡方式，联想到秋日落叶，就把它称作Apoptosis。第一节细胞凋亡概述由体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程，又称程序性细胞死亡PCD（programmedcelldeath）。•Apoptosis定义•细胞坏死（necrosis）：严重损伤因素（如：毒物中毒、严重缺血、缺氧、强酸、强碱、强大电流等）所致的细胞被动性死亡。细胞凋亡与坏死的比较坏死凋亡1.性质病理性，非特异性生理性或病理性，特异性2.诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.生化特点被动过程，无新蛋白主动过程，有新蛋白合成，合成，不耗能耗能4.形态变化细胞肿胀，细胞结构细胞皱缩，核固缩，细胞全面溶解破坏结构完整5.DNA电泳弥散性降解，电泳呈DNA片段化，电泳呈梯状条片状带6.炎症反应溶酶体破裂，局部炎溶酶体相对完整，局部无症反应炎症反应7.凋亡小体无有8.基因调控无有细胞凋亡的过程1.诱导期：凋亡信号启动相关信号转导2.效应期：相关基因接受信号合成凋亡相关酶3.降解期：凋亡相关酶降解破坏多种基因及细胞空泡化（胞浆脱水）固缩（细胞体积缩小）出芽(内质网扩张突起)染色质边集凋亡小体1.形态学改变细胞凋亡时的主要变化1）内源性核酸内切酶（DNase）激活2）Caspase（富含半胱氨酸的蛋白酶）激活2.生化改变3）DNA的片段化断裂典型凋亡细胞DNA琼脂糖凝胶电泳（呈现梯状条带）凋亡信号胞内信号转导核酸内切酶激活Caspase激活执行凋亡凋亡清除第二节细胞凋亡的调控1.生理性凋亡信号2）间接作用：睾丸组织与前列腺上皮细胞等1）直接作用：糖皮质激素与淋巴细胞凋亡等■凋亡信号2.病理性凋亡信号2）死亡受体的激活：Fas配体,TNR,DR3-5配体1）氧化应激的作用：活性氧的损伤3）线粒体结构和功能的改变线粒体通透性转换孔(permeabilitytransitionpore，PTP)■正常情况关闭■开放后可导致ΔΨm下降而诱发凋亡■细胞凋亡的信号转导1.死亡受体介导的凋亡通路1）死亡配体：属于TNF超家族，如TNF-α、Fas配体。2）死亡受体：可与相应配体结合，传递细胞凋亡信号，如TNFR、Fas、DR3、DR4、DR5等。FasLFADDPro-caspase-8Caspase-8Caspase-3Pro-caspase-3细胞凋亡生长因子、信号、Fas抗体FASFADD（Fas-associateddeathdomain）；DD（deathdomain）；DED（deatheffectordomain）。DEDDD【死亡受体通路】△m↓→膜通透性↑→线粒体肿胀2．线粒体途径氧化应激损伤，钙稳态失衡+Pro-caspase-9Caspase-9dATPApaf-1+Apaf-1活化CARDAIFSMAC/DIABLO阻断凋亡抑制蛋白凋亡PTP开放Cyto-c+■细胞凋亡的执行1.Caspase（Asp特异的半胱氨酸蛋白酶）1）Caspase家族简介●有14个家族成员（1998），分别是Caspase1-14。●第一个被发现的是Caspase1，也被称为ICE。●富含半胱氨酸。2）分型：启动型caspase-8～10效应型caspase-3、6、73）作用：●灭活凋亡抑制物●分解核膜下板层结构（lamins）●分解细胞骨架相关活性蛋白●瓦解核结构成碎片1）作用：切割染色质DNA2）Ca2+/Mg2+增强其活性，Zn2+抑制其活性2.内源性核酸内切酶（DNase）1.抑制凋亡基因，如Bcl-2、Bcl-XL等Bcl-2（B细胞淋巴瘤/白血病-2基因）1）特点：是第一个被确认的抑制凋亡基因；主要分布在线粒体内膜、细胞膜内表面等。■细胞凋亡的基因调控2）BcL-2抗凋亡机制：抗氧化抑制促凋亡蛋白质抑制促凋亡调节蛋白维持细胞钙稳态抑制凋亡蛋白酶P53基因■P53是一种DNA结合蛋白，负责检查染色体DNA，并修复受损的DNA，如修复失败则诱导细胞凋亡。2）促进凋亡基因，如P53、Bax、Bak等■但如果P53发生突变或失活则抑制细胞凋亡。3）双向调控基因■是一种癌基因，也是重要的转录调节因子。■具有双向调节作用，既能诱导增殖，也能诱导凋亡。C-myc■凋亡细胞的清除（吞噬细胞起主要作用）1.吞噬细胞凝集素的作用2.血小板反应蛋白介导吞噬3.磷脂酰丝氨酸受体的作用细胞凋亡的生理意义1.确保正常发育、生长2.维持内环境稳定3.发挥积极的防御功能第四节凋亡异常与疾病细胞凋亡异常1.细胞凋亡不足：肿瘤、病毒感染性疾病、自身免疫病；2.细胞凋亡过度：AIDS、心脏疾病、神经元退行性疾病。⒈肿瘤㈠细胞凋亡不足●肿瘤发生的主要途径是增殖过度、凋亡不足；●抑制凋亡基因Bcl-2基因过高表达→凋亡衰减（前列腺癌）；●促凋亡基因如p53基因突变或缺失，肿瘤发生率↑。2.病毒感染性疾病■病毒逃避宿主防御机制：灭活P53、ICE、表达Bcl-2或Bcl-2样蛋白。3.自身免疫病■特征：自身抗原受到自身抗体或致敏T淋巴细胞的攻击而造成的组织损伤和破坏。■如：系统性红斑狼疮、慢性甲状腺炎等。■HIV感染引起AIDS；■其关键是CD4+淋巴细胞过度凋亡，免疫功能缺陷。1.HIV感染㈡细胞凋亡过度2.心肌缺血与再灌注损伤凋亡特点：①早期凋亡为主，晚期坏死为主②梗死灶中央以坏死为主，周边凋亡为主③I/R引起的细胞凋亡有时比单纯缺血更严重④慢性、轻度缺血以凋亡为主，急性、重度缺血常常发生坏死凋亡发生机制：氧化应激；Fas受体上调；p53基因转录增强。■特点：特定神经元进行性丧失为病理特征的疾病常见的有阿尔茨海默病（AD）和帕金森氏病3.神经元退行性疾病四、细胞凋亡在疾病防治中的意义1.诱导靶细胞凋亡：放疗、化疗、高热、高温2.减少细胞凋亡：促生长因子、抗氧化剂