医学细胞生物学细胞衰老与死亡.ppt
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1、 第十一章第十一章 细胞衰老与死亡细胞衰老与死亡 1u“生、老、病、死生、老、病、死”是生命的四重奏。人类是生命的四重奏。人类自出生均要经过自出生均要经过生长生长、发育发育、成熟成熟、衰老衰老直直至至死亡死亡的几个阶段,这是生命的必然规律。的几个阶段,这是生命的必然规律。u生命是物质的,人体是由细胞组织起来的。生命是物质的,人体是由细胞组织起来的。组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外环境的影响而发生损伤,致使人体内某些细环境的影响而发生损伤,致使人体内某些细胞不断地衰老与死亡。胞不断地衰老与死亡。细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象细胞的衰老与死亡是新陈
2、代谢的自然现象 2 第一节第一节 细胞的衰老细胞的衰老 3衰衰老老:是是机机体体在在退退化化时时期期生生理理功功能能下下降降和和紊紊乱乱的的综综合合表表现现,是是不不可可逆逆的的生生命命过过程程。人的衰老与细胞的衰老相关联人的衰老与细胞的衰老相关联现代人类面临着现代人类面临着3种衰老:种衰老:生理性衰老生理性衰老 病理性衰老病理性衰老 心理性衰老心理性衰老 45u细胞衰老是客观存在的。同新陈代谢一样细胞衰老是客观存在的。同新陈代谢一样,细胞衰老是细胞生命活动的客观规律细胞衰老是细胞生命活动的客观规律。u对多细胞生物而言对多细胞生物而言,细胞的衰老和死亡与机细胞的衰老和死亡与机体的衰老和死亡是两
3、个不同的概念体的衰老和死亡是两个不同的概念,机体的机体的衰老并不等于所有细胞的衰老衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的但是细胞的衰老又是同机体的衰老紧密相关的衰老又是同机体的衰老紧密相关的。6个体衰老与细胞衰老的关系个体衰老与细胞衰老的关系单细胞生物:单细胞生物:多细胞生物多细胞生物:细胞衰老细胞衰老=个体衰老个体衰老细胞衰老细胞衰老个体衰老个体衰老每时每刻都在更新每时每刻都在更新7细胞的寿限细胞的寿限 u细胞也同生物体一样,有一定的寿命,体内总有细胞细胞也同生物体一样,有一定的寿命,体内总有细胞不断地衰老与死亡不断地衰老与死亡,同时又有细胞的增殖与新生进行同时又有细胞的增殖与新生进行补充。
4、这不仅发生在胚胎发育过程中,在成年体内的补充。这不仅发生在胚胎发育过程中,在成年体内的各组织器官中也有细胞的死亡。各组织器官中也有细胞的死亡。u各类细胞本身的寿命很不一样各类细胞本身的寿命很不一样,一般说来一般说来,能够保持能够保持持续分裂能力的细胞是不容易衰老的持续分裂能力的细胞是不容易衰老的。分化程度高又。分化程度高又不分裂的细胞寿命却是有限的。不分裂的细胞寿命却是有限的。8根据细胞寿命情况将细胞分为三类根据细胞寿命情况将细胞分为三类:u寿命接近于动物的整体寿命寿命接近于动物的整体寿命:如神经细胞,脂如神经细胞,脂肪细胞,肌细胞等。肪细胞,肌细胞等。u缓慢更新的细胞,其寿命比机体的寿命短缓
5、慢更新的细胞,其寿命比机体的寿命短:如如肝细胞,胃壁细胞等。肝细胞,胃壁细胞等。u快速更新的细胞快速更新的细胞:如皮肤的表皮细胞,红细胞如皮肤的表皮细胞,红细胞和白细胞等,它们在正常情况下终生保持分裂和白细胞等,它们在正常情况下终生保持分裂能力。能力。9Hayflick界限界限 u1961年,年,Leonard Hayflick 首次报道首次报道了体外培养的人的成纤维细胞了体外培养的人的成纤维细胞(human fibroblasts)具有增殖分裂的极限具有增殖分裂的极限。u利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养发现:行体外培养发现:胚胎的成纤维细胞胚胎的成纤
6、维细胞分裂传代分裂传代50次后开始衰退和死亡次后开始衰退和死亡,相,相反,反,来自成年组织的成纤维细胞只能来自成年组织的成纤维细胞只能培养培养1530代就开始死亡代就开始死亡。10 Hayflick等发现,动物体细胞在体外可传代的次数,等发现,动物体细胞在体外可传代的次数,与物种的寿命有关。例如,龟的最高寿命是与物种的寿命有关。例如,龟的最高寿命是175岁,岁,它的细胞在体外培养时能分裂它的细胞在体外培养时能分裂100多次。而小鼠的寿多次。而小鼠的寿命只有几年,所以从小鼠分离的细胞在体外分裂的次命只有几年,所以从小鼠分离的细胞在体外分裂的次数不超过数不超过30次次。11体外培养的年轻人和老年人
7、的成纤维体外培养的年轻人和老年人的成纤维细胞的显微形态细胞的显微形态12细胞衰老的特征细胞衰老的特征u细胞内水分减少细胞内水分减少色素生成和色素颗粒沉积色素生成和色素颗粒沉积u细胞膜的变化:细胞膜的变化:膜的流动性下降、刚性增强膜的流动性下降、刚性增强细胞质的变化:细胞质的变化:内质网排列的有序性降低、内质网内质网排列的有序性降低、内质网 数量减少、线粒体数量减少数量减少、线粒体数量减少细胞核的变化:细胞核的变化:核膜内折、染色质固缩、核小体核膜内折、染色质固缩、核小体 DNA变短变短细胞化学组成的变化:细胞化学组成的变化:蛋白质合成能力下降、高尔蛋白质合成能力下降、高尔 基体的分泌与运输功能
8、下降基体的分泌与运输功能下降13 第二节第二节 细胞的死亡细胞的死亡 14一、细胞死亡的方式一、细胞死亡的方式细胞坏死细胞坏死细胞凋亡细胞凋亡细胞程序性死亡细胞程序性死亡 正常的组织中,经常发生正常的组织中,经常发生“正常正常”的细胞的细胞死亡,它是维持组织机能和形态所必需的。死亡,它是维持组织机能和形态所必需的。细胞死亡的方式有三种:细胞死亡的方式有三种:15u早期表现为细胞膜破坏,线粒体肿胀早期表现为细胞膜破坏,线粒体肿胀u溶酶体破裂溶酶体破裂,细胞内容物流出细胞内容物流出,引起炎症引起炎症(一)细胞坏死(一)细胞坏死(necrosis)细胞坏死细胞坏死(necrosis):细胞受到化学因
9、素(如强酸、细胞受到化学因素(如强酸、细胞受到化学因素(如强酸、细胞受到化学因素(如强酸、强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐强碱、有毒物质)、物理因素(如热、辐 射)和生物因素(如病原体)等环境因素射)和生物因素(如病原体)等环境因素射)和生物因素(如病原体)等环境因素射)和生物因素(如病原体)等环境因素 的伤害,引起细胞死亡的现象的伤害,引起细胞死亡的现象的伤害,引起细胞死亡的现象的伤害,引起细胞死亡的现象。16细胞坏死的形态特征细胞坏死的形态特征u细胞坏死初期,胞质内线粒体和内质网肿胀、崩细胞坏死初期,胞质内线粒体和
10、内质网肿胀、崩细胞坏死初期,胞质内线粒体和内质网肿胀、崩细胞坏死初期,胞质内线粒体和内质网肿胀、崩 解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,解,结构脂滴游离、空泡化,蛋白质颗粒增多,核发生固缩或断裂。核发生固缩或断裂。核发生固缩或断裂。核发生固缩或断裂。u随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性随着胞质内蛋白变性、凝固或碎裂,以及嗜碱性 核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,故坏死组核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,故坏死组核蛋
11、白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,故坏死组核蛋白的降解,细胞质呈现强嗜酸性,故坏死组 织或细胞在苏木精织或细胞在苏木精织或细胞在苏木精织或细胞在苏木精/伊红染色切片中,胞质呈均伊红染色切片中,胞质呈均伊红染色切片中,胞质呈均伊红染色切片中,胞质呈均 一的深伊红色,原有的微细结构消失。一的深伊红色,原有的微细结构消失。一的深伊红色,原有的微细结构消失。一的深伊红色,原有的微细结构消失。u在含水量高的细胞,可因胞质内水泡不断增大,在含水量高的细胞,可因胞质内水泡不断增大,在含水量高的细胞,可因胞质内水泡不断增大,在含水量高的细胞,可因胞质内水泡不断增大,并发生溶解,导致细胞结构完全消失,最后细胞并发生
12、溶解,导致细胞结构完全消失,最后细胞并发生溶解,导致细胞结构完全消失,最后细胞并发生溶解,导致细胞结构完全消失,最后细胞 膜和细胞器破裂,膜和细胞器破裂,膜和细胞器破裂,膜和细胞器破裂,DNADNA降解,细胞内容物流出降解,细胞内容物流出降解,细胞内容物流出降解,细胞内容物流出,引引引引 起周围组织炎症反应。起周围组织炎症反应。起周围组织炎症反应。起周围组织炎症反应。17 引起坏死细胞形态改变的因素:引起坏死细胞形态改变的因素:u 酶性消化酶性消化u 蛋白变性蛋白变性 若酶来源于死亡细胞本身的溶酶体,则称为若酶来源于死亡细胞本身的溶酶体,则称为细胞自溶(细胞自溶(autolysis)若酶来源于
13、浸润坏死组织内白细胞溶酶体,若酶来源于浸润坏死组织内白细胞溶酶体,则为则为细胞异溶(细胞异溶(heterolysis)18u细胞凋亡的概念:细胞凋亡的概念:由由体内外因素体内外因素触发细胞内预存的死亡程序而导致触发细胞内预存的死亡程序而导致 的细胞死亡过程的细胞死亡过程u细胞凋亡的特点细胞凋亡的特点:细胞通过出芽的方式形成许多细胞通过出芽的方式形成许多凋亡小体凋亡小体;凋亡小体内有结构完整的细胞器;凋亡小体内有结构完整的细胞器;溶酶体活性不增加溶酶体活性不增加 内切酶活化,内切酶活化,DNA片断化片断化,凝胶电泳图谱呈梯,凝胶电泳图谱呈梯状状(二)细胞凋亡(二)细胞凋亡(apoptosis)1
14、9u凋凋凋凋亡亡亡亡的的的的起起起起始始始始,微微微微绒绒绒绒毛毛毛毛的的的的消消消消失失失失,细细细细胞胞胞胞间间间间接接接接触触触触的的的的消消消消失失失失,与与与与周周周周围围围围的的的的细细细细胞胞胞胞脱脱脱脱离离离离,细细细细胞胞胞胞质质质质中中中中,线线线线粒粒粒粒体体体体大大大大体体体体完完完完整整整整,染色质固缩。染色质固缩。染色质固缩。染色质固缩。u细胞质密度增加,细胞质密度增加,细胞质密度增加,细胞质密度增加,线粒体膜电位消失线粒体膜电位消失线粒体膜电位消失线粒体膜电位消失,通透性改变,通透性改变,通透性改变,通透性改变,释放细胞色素释放细胞色素释放细胞色素释放细胞色素C
15、C到胞浆,膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到到胞浆,膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到到胞浆,膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到到胞浆,膜内侧磷脂酰丝氨酸外翻到 膜表面。膜表面。膜表面。膜表面。u凋亡小体的形成凋亡小体的形成凋亡小体的形成凋亡小体的形成。核膜核仁破碎,核染色质断裂为。核膜核仁破碎,核染色质断裂为。核膜核仁破碎,核染色质断裂为。核膜核仁破碎,核染色质断裂为 大小不等的片段,与某些细胞器如线粒体一起聚大小不等的片段,与某些细胞器如线粒体一起聚大小不等的片段,与某些细胞器如线粒体一起聚大小不等的片段,与某些细胞器如线粒体一起聚 集,为反折的细胞膜所包围。集,为反折的细胞膜所包围。集,为反折的细胞膜所包围。集,为反
16、折的细胞膜所包围。uu 凋亡小体逐渐被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬凋亡小体逐渐被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬凋亡小体逐渐被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬凋亡小体逐渐被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。凋亡细胞形态特征凋亡细胞形态特征2021正常胸腺细胞正常胸腺细胞凋亡胸腺细胞凋亡胸腺细胞22扫描电子显微镜扫描电子显微镜下的凋亡小体下的凋亡小体2324u细胞程序性死亡细胞程序性死亡(programmed cell death,PCD)是一种基因指导的细胞自我消亡方式。是一种基因指导的细胞自我消亡方式。uPCD和和细胞凋亡细胞凋亡的区别在以下方面的区别在以下方面:PCD是功能性概念,凋亡是形态学概念。是
17、功能性概念,凋亡是形态学概念。PCD的最终结果是细胞凋亡,但细胞凋亡并非都的最终结果是细胞凋亡,但细胞凋亡并非都是程序化的。是程序化的。PCD存在于胚胎发育过程中存在于胚胎发育过程中。(三)细胞程序性死亡(三)细胞程序性死亡25细胞凋亡与细胞坏死的区别细胞凋亡与细胞坏死的区别特征特征 细胞凋亡细胞凋亡 细胞坏死细胞坏死诱导因素诱导因素 生理及弱刺激生理及弱刺激 强烈刺激强烈刺激受累范围受累范围 单个细胞丢失单个细胞丢失 成群细胞死亡成群细胞死亡膜完整性膜完整性 保持到晚期保持到晚期 早期即丧失早期即丧失细胞体积细胞体积 减少、固缩减少、固缩 增大肿胀增大肿胀染色质染色质 凝聚成半月形凝聚成半月
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