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医学细胞生物学第十六章 细胞衰老与细胞死亡高级讲师 第16章 细胞衰老与细胞死亡v细胞衰老细胞衰老v细胞死亡细胞死亡v细胞自噬细胞自噬细胞衰老的概念细胞衰老 cell senescence：随着时间的推移,细胞增殖能力和生理功能逐渐发生衰退的变化过程衰老的细胞呈现不可逆的生长停滞状态，最终结果 细胞死亡细胞衰老 是机体衰老和老年病发病的基础细胞衰老与机体的衰老既有区别又有联系机体衰老 是生物体 性成熟后，机体形态结构和生理功能 逐渐退化或老化的过程，是受发育程序、环境因子等 多种因素控制的、不可逆的生物学现象细胞的衰老与机体衰老 是不同概念：机体衰老 并不代表所有细胞的衰老；局部细胞的衰老死亡 不影响机体寿命个体的衰老 建立在总体细胞衰老的基础上细胞衰老机体内各类细胞的寿命不同根据寿命 细胞分为三类：寿命接近于动物的整体寿命，如 神经元、脂肪细胞、肌细胞等；缓慢更新的细胞，寿命比机体短，如 肝细胞、胃壁细胞等；快速更新且寿命较短的细胞，如 表皮细胞、红细胞、白细胞等细胞在体外培养条件下的寿命体外培养的细胞，其寿命取决于培养细胞的平均代数1961年，L.Hayflick首次报道 体外培养的人成纤维细胞 具有增殖分裂的极限，即 Hayflick界限取自胚胎组织的细胞 比取自成体组织的细胞，传代次数长些动物细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关细胞衰老的表现细胞衰老 表现为对环境变化的适应力、维持细胞内环境稳定能力降低细胞衰老细胞衰老伴随着形态学改变细胞衰老的形态变化：细胞皱缩、膜通透性和脆性增加、核膜内陷、细胞器数量减少、胞内出现脂褐素等异常物质沉积，最终细胞凋亡或坏死细胞衰老细胞衰老过程中有生物大分子和代谢的改变衰老细胞出现脂类、蛋白质、DNA等成分的损伤，细胞代谢能力下降:DNA：复制与转录受到抑制，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，甲基化程度低RNA：mRNA和tRNA含量降低蛋白质：含量下降，细胞内蛋白质发生 糖基化、氨甲酰化、脱氨基 等修饰翻译，导致蛋白质稳定性、抗原性、可降解性 下降，自由基 使蛋白质 肽键断裂，交联而变性，氨基酸 由左旋变为右旋酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失，酶分子的二级结构、溶解度、等电点 发生变化，酶失活，但-半乳糖苷酶活性增强细胞衰老-半乳糖苷酶在衰老细胞中表达增加脂类：不饱和脂肪酸被氧化，引起膜脂之间或与脂蛋白之间 交联，膜的流动性降低细胞衰老的学说与机制有许多学说诠释细胞衰老过程1.遗传决定学说认为衰老是遗传上的程序化认为：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 开启和关闭早老衰综合症 Hutchinson-Gilford syndrome 婴幼儿期开始衰老，活不过十几岁，是 核纤层蛋白A 基因突变 所致，是常染色体隐性遗传疾病成人早衰症 Werners Syndrome 39岁时 出现衰老，47岁左右死亡，该病与DNA解旋 有关，DNA损伤 不能正常修复细胞衰老已发现多个与衰老有关基因，包括 衰老基因和抗衰老基因 两大类衰老基因：在细胞衰老时，其表达水平显著高于年轻细胞，可使 永生化细胞逆转而衰老，其丢失可使细胞永生化。如 MORF4、p16基因抗衰老基因 又称 长寿基因：延长因子-1（蛋白质翻译中起作用）、酵母中 sgs1基因 编码产物是 DNA解旋酶，人8号染色体上的 WRN基因 与之同源、Klotho基因（突变或缺失 导致早老衰）、SIRT1基因（参与清除体内胆固醇）2.自由基学说认为活性氧基团导致细胞损伤和衰老自由基 是指 在原子核外层轨道上 具有不成对电子的分子或原子基团A:B A+B(两个原子各提供一个电子的共价键，断裂 两原子分开 形成 未成对电子)A 和 B 就称 自由基人体内 自由基 两方面来源：环境中的高温、辐射、光解、化学物质等 引起的外源性自由基；体内各种代谢反应产生的内源性自由基（内源性自由基 是人体自由基 主要来源）细胞衰老内源性自由基 产生的主要途径：线粒体呼吸链 电子泄漏产生；经过 过氧化物酶体的 多功能氧化酶(MFO)催化 底物羟化 产生；血红蛋白、肌红蛋白中通过 非酶促反应 产生自由基自由基 高度活化，容易与生物大分子反应，破坏膜内酶活性、膜蛋白变性、膜脆性增加、膜结构改变、膜运输功能紊乱及丧失；氧化蛋白质的巯基 造成蛋白质交联、变性、酶失活；使DNA断裂、交联、碱基羟基化、碱基切除等DNA损伤老年斑就是自由基破坏细胞的证据，有学者认为 自由基是 衰老99%的原因 3.端粒钟学说认为端粒随细胞分裂不断缩短为衰老的主要原因端粒DNA是串联重复序列组成，人的端粒重复序列：TTAGGG/CCCTAA DNA复制时 端粒不能被 DNA聚合酶 完全复制 而缩短端粒酶 由RNA和蛋白质组成，常见于 生殖细胞和肿瘤细胞细胞衰老成人干细胞中 端粒长度 随年龄增长而下降，干细胞体外培养 也随分裂次数的增加而下降端粒钟学说 telomere clock：随细胞不断分裂，染色体末端的端粒会逐渐缩短，当缩短到一定程度时，细胞增殖停滞，发生细胞衰老端粒酶 转染的成人干细胞，端粒长度增加，细胞衰老标志-半乳糖苷酶 活性明显下降，细胞寿命增长至少20代端粒缩短 诱发的细胞衰老复制性衰老也有报道 仓鼠或小鼠 终生保持较长端粒，寿命没有因此变长根据端粒和端粒酶在衰老方面的研究成果，细胞衰老分两大类：与端粒、端粒酶直接相关的复制性衰老；氧化应激诱导的非端粒依赖性衰老早熟性衰老4.细胞代谢废物累积可引起细胞衰老代谢废物累积学说 waste product accumulation：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细胞衰老降解与消化，最终代谢废物越积越多，在细胞中占据空间越来越大，影响细胞代谢废物的运输，阻碍了细胞正常生理功能，引起细胞衰老脂褐质：长寿命的蛋白质和DNA、脂类 共价缩合形成的 巨交联物，次级溶酶体是形成脂褐质的场所脂褐质 结构致密，不能被彻底水解，不能排出胞外，在胞质中沉积，阻碍细胞内物质交流和信号传递，导致细胞衰老脑组织中-淀粉样蛋白 沉积，是老年痴呆的鉴定指标5.基因转录或翻译差错导致细胞衰老细胞衰老的基因转录或翻译差错学说：随年龄增长，细胞内DNA复制效率下降，核酸、蛋白质、酶等大分子合成差错增多，积累的差错引起细胞功能降低，导致细胞衰老、死亡6.其他学说神经免疫网络论、钙调蛋白学说、微量元素学说 等细胞衰老复制性细胞衰老和氧化应激诱导的非端粒依赖性细胞衰老的调控细胞衰老过程中 细胞增殖停滞在 G1期和S期的衔接期；未能通过G1/S检查点的细胞将退出细胞周期，走向衰老两条调控细胞衰老的途径：复制性衰老的调控：依赖于p53p21、pRbE2F 信号通路的调控；氧化应激诱导的非端粒依赖性细胞衰老，受ERKp38MAPKp16pRb 信号通路的调控细胞衰老的原因和机制都是非常复杂的，现在是研究热点细胞衰老细胞死亡 有两种形式：细胞坏死、细胞凋亡细胞坏死 necrosis：在外来致病因子作用下，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 apoptosis：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、主动性的死亡过程细胞自噬 也算一种细胞死亡方式细胞死亡的原因、特征与形式细胞非正常死亡=细胞坏死：指超过 细胞可以承受的 强度或阈值的环境因子 引起的死亡，以及由于机体病理状态 导致的细胞死亡环境因子：高温与超低温、高渗与低渗、射线、化学毒物、病原体的感染在非剧烈因素作用下，细胞死亡有一定的自然过程，常伴有特征性的形态改变，如 核膜断裂、核仁消失、线粒体肿胀并嵴消失等细胞死亡细胞坏死时，细胞膜和细胞器膜破裂，胞质外溢，细胞解体并引起周围组织炎症反应细胞凋亡时，细胞膜始终完整，胞膜内陷将细胞内容物包被成一些囊状小体，即 凋亡小体 apoptotic body，后被巨噬细胞吞噬，不引起炎症反应判断细胞是否死亡 可用上述形态学改变作指标，还要依据细胞是否还具有生理功能和增殖能力细胞凋亡的概念与特征细胞凋亡 apoptosis：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凋亡 是自然的生理学过程，亦称 程序 性细胞死亡 programmed cell death,PCD细胞死亡细胞凋亡现象 普遍存在于多细胞高等生物，是其正常个体发育、维持成体组织结构 不可缺少的部分，贯穿于生物全部生命活动中如 人体每天51011个血细胞通过 细胞凋亡被清除细胞凋亡过程被破坏，将引起一系列疾病：癌症、感染性疾病、自身免疫性疾病等细胞死亡细胞凋亡是主动的，由基因决定的细胞自杀，与坏死是不同细胞学现象；细胞坏死 是细胞受到激烈的物理、化学、病理刺激，引起的细胞损伤和死亡细胞坏死时，细胞膜渗漏、内容物外流，导致炎症反应；细胞凋亡时，细胞膜反折包裹断裂的染色质片段或细胞器等，形成众多凋亡小体，最终被巨噬细胞吞噬消化，不引起炎症反应细胞凋亡呈现出特征性形态学变化1.细胞核的变化 DNA断裂成 核小体片段，并向 异染色质区 聚集，浓缩成 染色 质块，细胞核呈 新月形、花瓣状等 形态，核膜断裂细胞死亡2.细胞质的变化 胞质发生明显浓缩，线粒体膨大、出现空泡，内质网膨大、包裹细胞内容物，细胞骨架变得致密紊乱3.细胞膜的变化 微绒毛、细胞突起及细胞连接等逐渐消失，细胞膜起泡 但依旧完整，细胞膜内侧的 磷脂酰丝氨酸 从膜内侧翻转到膜外表面（可能与凋亡细胞的清除过程有关）4.凋亡小体的形成 凋亡小体的三种形成方式：发芽脱落机制。胞膜 包裹 胞质、细胞器、核碎片，通过发芽或起泡，形成凋亡小体；分隔机制。胞内 内质网 分隔胞质区，与胞膜一起包裹胞内物，形成凋亡小体；自噬体形成机制。胞内线粒体等细胞器及其它胞质成分一同被 内质网 包裹成自噬体，与胞膜融合 排出胞外凋亡小体也有细胞凋亡时，仅仅 核固缩、胞质浓缩 形成 致密结构凋亡小体细胞死亡细胞凋亡时细胞生化改变的复杂性和多样性1.DNA片段化 细胞凋亡时，胞内 内源性核酸内切酶 活化，将核小体在 连接区 切断，形成180200bp片段，电泳时可见 DNA梯状条带 DNA ladder细胞凋亡 最典型生化特征之一。细胞坏死时，DNA随意断裂，电泳呈 弥散状 smear2.细胞凋亡中的蛋白酶 凋亡的起始和进程 受多种蛋白酶控制，蛋白酶级联切割 可能是凋亡最关键的过程凋亡机制的核心部分；胱天蛋白酶家族、端粒酶、分裂素、钙蛋白酶等 参与细胞死亡3.胞浆Ca2+、pH的变化 Ca2+能通过 两条途径 诱导细胞凋亡：胞内 Ca2+库 释放，胞外 Ca2+内流 使胞浆内 Ca2+持续升高，作为凋亡信号启动凋亡；Ca2+的释放打破了胞内结构的稳定，使细胞凋亡系统的关键成分 与正常时不能接触的基质发生反应，从而触发凋亡胞内pH跟Ca2+一样，其浓度对生命活动影响重大，胞浆的碱化和酸化 都能影响细胞凋亡4.线粒体在细胞凋亡中的作用 凋亡时，线粒体发生一系列显著变化：线粒体呼吸链受损，能量代谢被破坏，细胞死亡；线粒体释放细胞色素c(cyt C)，而cyt C是凋亡所需的 胱天蛋白酶家族 激活物；线粒体是细胞产生 活性氧类物质 reactive oxygen species,ROS 主要来源，ROS是细胞凋亡的信使分子和效应分子，凋亡时线粒体生成更多ROS；线粒体 渗透转变孔permeability transition pore,PT pore 通透性增高，是凋亡早期的决定性变化。PT孔 是线粒体内外膜接触部位协同组成的通道，其开放可导致 呼吸链解耦联，cyt C可通过开放的PT孔进入胞质，触发caspase级联反应；PT孔开放抑制剂，能阻断细胞凋亡细胞死亡细胞死亡失巢凋亡是又一种形式的细胞程序死亡失巢凋亡 anoikis 是又一种形式的细胞程序性死亡，是因细胞与细胞外基质 和其它细胞脱离接触而诱发，（脱离原来生存环境的特殊情况下发生的细胞凋亡）锚定依赖：上皮或内皮细胞具有 黏附依赖性，其存活依赖于细胞间和细胞与基质间的信号传递失巢凋亡在生长周期短、组织更新快的细胞中表现更加明显失巢凋亡的意义：防止脱落的细胞 种植并生长于其它不适宜的地方高转移恶性肿瘤细胞 具有极强抗失巢凋亡特性细胞凋亡的影响因素细胞凋亡的诱发因素生理性诱导因子：肿瘤坏死因子TNF 及Fas配体(FasL)、转化生长因子(TGF-)、神经递质、Ca2+、糖皮质激素 等细胞死亡损伤相关因子：热休克、病毒感染、细菌毒素、原癌基因、抑癌基因、细胞毒性T淋巴细胞、氧化剂、自由基、缺血、缺氧等疾病治疗相关因子：化疗、放疗、生物治疗、中药治疗其它有某些细胞毒性物质：乙醇、氧化砷、-淀粉样肽细胞凋亡的抑制因素生理性抑制因子：bcl-2原癌基因、突变型p53、各种生长因子、细胞外基质、CD40配体、一些中性氨基酸、锌、雌雄激素病毒基因：腺病毒E1B、杆状病毒、牛痘病毒crmA、EB病毒BHRF1及LMP-1、单纯疱疹病毒 等其它：线虫的ced-9基因、半胱氨酸蛋白酶抑制剂、钙蛋白酶抑制因子、促癌剂细胞死亡细胞凋亡的分子机制细胞凋亡受多种基因调控1.调控细胞凋亡的ced基因家族 关于细胞凋亡的基因调控研究，最早最齐全的资料来自线虫，线虫的成虫有1090个体细胞，发育中有131个体细胞凋亡，有15个基因与细胞凋亡有关，分为四个组：ced-3、ced-4、ced-9，重要凋亡调控基因；ced-2、ced-58、ced-10，与凋亡细胞被吞噬清除有关；nmc-1(核酸酶基因1)，与DNA裂解有关；ces-1、ces-2、egl-1、her-1，与 某些 神经元和 生殖 系统体细胞 凋亡有关细胞死亡线虫细胞凋亡途径及相关基因ced-3和ced-4基因：这两个基因是 激活线虫细胞凋亡 起始和继续所必需，主要表达在 线虫胚胎期，一旦失活阻碍凋亡发生；哺乳类ced-3 同源物胱天蛋白酶家族 caspase family，共十余个成员，是参与凋亡的最重要家族，不同成员在凋亡中期的作用不同。ced-4 的哺乳类同源物 1997年证明是 细胞凋亡蛋白酶活化因子-1（apoptosis protease activating factor-1,Apaf-1）ced-9基因：作用与ced-4基因 相反，抑制 胱天蛋白酶 活化，抑制 细胞凋亡，称为：抗凋亡基因；与哺乳类的bcl-2家族有一定同源性Caspase家族(ced-3的同源物)：一类 半胱氨酸蛋白水解酶(cysteine aspartic acid specific protease)，简称 胱天蛋白酶 caspase，共同特点：富含半胱氨酸，被激活后 能特异地切割 靶蛋白的 天冬氨酸残基 后的肽键2.既能抑制又能促进细胞凋亡的bcl-2基因家族 bcl-2基因是 B细胞淋巴瘤/白血病-2(B-cell lymphoma/leukemia-2)细胞死亡bcl-2基因 不仅存在于 B淋巴细胞瘤，也常见于许多正常组织和胚胎组织，其家族成员 有的抑制凋亡，如 bcl-2基因 也被称“存活基因”，其表达 防止或延迟 由-辐射、糖皮质激素、热休克和多种化疗药物所诱导的细胞凋亡（能阻止线粒体外膜的通透化，保护细胞免于凋亡）；bcl-2家族中Bax、Bak等 促进凋亡（促进线粒体外膜的通透化，导致细胞凋亡）3.可促进细胞凋亡的ice基因 白细胞介素-1转换酶（interleukin-1 converting enzyme,ICE）基因，与线虫ced-3基因高度同源，是 半胱氨酸蛋白酶，将 前白细胞介素-1 分解成有生理活性的 白细胞介素-1，过度表达可诱导哺乳动物 纤维母细胞 发生凋亡4.参与调节细胞凋亡的p53基因1979年发现，1989年确认为 抑癌基因；是肿瘤中突变频率最高的抑癌基因，能阻滞细胞周期、诱导凋亡、促进细胞终末分化细胞死亡化疗药物、放射线、多种细胞因子 诱导的肿瘤凋亡，都需要p53基因参与，而糖皮质激素、钙离子载体、衰老等 引起的凋亡，不需p53当p53缺失或异常时，p53失去监视作用，细胞带着损伤的DNA进入S期，因遗传不稳定而产生更多突变和畸变，最后癌变5.可触发细胞凋亡的Fas和FasLFas是 肿瘤坏死因子受体(tumor necrosis factor receptor,TNFR)和神经生长因子受体(nerve growth factor receptor,MGFR)超家族的细胞表面分子Fas配体(Fas ligand,FasL)是TNF家族的细胞表面分子多种哺乳动物细胞表面表达Fas，而FasL仅表达于 活化的T细胞Fas/FasL 的重要生理作用：Fas/FasL 触发细胞凋亡；Fas/FasL对免疫系统细胞的死亡起重要作用；Fas/FasL 介导免疫“豁免”，眼睛是免疫豁免区，炎症细胞被Fas/FasL 触发凋亡Fas系统 参与清除活化的淋巴细胞核病毒感染细胞，防自身免疫疾病细胞死亡6.c-myc基因既是凋亡的激活因子又是抑制因素c-myc基因可以产生 两种翻译产物：c-Myc1和c-Myc2，两者作用不同，甚至相反；c-myc 参与转录，在转录中 激活诱导细胞周期进程和分化，也可以阻止细胞分化或凋亡jun基因、c-fos基因、myb基因等 也与凋亡有关细胞凋亡的信号转导通路主要由死亡受体和线粒体介导细胞凋亡 受细胞内外多种信号调控，其 信号传导途径 有以下特点：传导途径的启动 可因细胞种类、来源、生长环境、诱因的不同而差异；凋亡信号传导系统具有多样性；细胞凋亡的 信号途径与细胞增殖、分化的途径 存在一些共同通路；凋亡的 多条信号途径间 存在互通的交叉部分1.死亡受体介导的信号转导通路胞外许多信号分子 可以与细胞表面相应的 死亡受体death receptor,DR 结合，激活细胞凋亡信号通路细胞死亡哺乳动物的 死亡受体 属于 肿瘤坏死因子受体和神经生长因子受体 超家族，主要成员：Fas/Apo-1/CD95、DR-4/TRAIL-R1、DR3/WSL-1/Apo-3/TRAMP 等配体FasL 与死亡受体Fas 结合后，Fas胞质区的 死亡结构(death domain,DD)结合 Fas结合蛋白(FADD)，FADD的氨基端 死亡效应结构域 结合caspase-8前体，形成 Fas-FADD-caspase-8前体 死亡诱导复合物(death inducing signaling complex,DISC)，激活caspase-8，进一步激活caspase-3,6,7等，导致细胞凋亡2.线粒体介导的信号转导通路在凋亡调控中，线粒体占重要地位，许多凋亡信号(如 DNA损伤、氧化剂等)都引起 线粒体损伤和膜渗透性改变许多bcl-2家族蛋白，如 bcl-2、bax、bcl-XL等 都定位于 线粒体膜上，bcl-2通过 阻止cyt C 的释放 而促进凋亡进入胞浆的cyt C 与Apaf-1 一起结合 caspase-9前体，活化后者，再细胞死亡 激活caspase-3，引起细胞凋亡活化的caspase-8，一方面作用于caspase-3前体，另一方面 催化BID(bcl-2家族的促凋亡分子)裂解成两个片段，其中C端片段 被运送到线粒体，引起cyt C 的高效释放3.其他转导通路线粒体内存在 核酸 内切酶G、凋亡诱 导因子(AIF)、凋亡 抑制因子(IAP)的 抑制蛋白 Smac/Diablo，这些蛋白因子 参与 不依赖 caspase 凋亡途径细胞死亡细胞凋亡的检测三方面检测：形态学检测、生化检测、流式细胞仪检测形态学检测形态学检测 是鉴定细胞凋亡 最可靠的方法之一，对组织细胞染色，显微镜观察(光学显微镜、荧光显微镜、电子显微镜)区别坏死与凋亡生化特征检测 凋亡细胞最显著的生化特征是：内源性核酸酶 被激活后，酶切核小体连接片段，出现大量180-200bp 核小体片段，可用琼脂糖凝胶电泳检测到流式细胞仪检测此方法有不可比拟的优越性，既可定性又可定量，简单 快速 敏感性高，其工作原理：凋亡细胞形态改变 影响了光散射性，及其分子水平的特征性改变，使得荧光染料能染色DNA。检测凋亡的试剂盒出现细胞死亡细胞凋亡与疾病细胞凋亡过低导致的疾病1.细胞凋亡与肿瘤恶性肿瘤发病过程中，常见 凋亡抑制基因和凋亡活化基因 表达异常，如 各种肿瘤细胞 常有p53基因的突变或缺失一般肿瘤细胞高表达FasL，借以凋亡淋巴细胞，又低表达Fas，从而降低凋亡，形成肿瘤细胞有 逃逸免疫及凋亡耐受 的特性 2.细胞凋亡与系统性红斑狼疮系统性红斑狼疮 systemic lupus eythematosus,SLE 由于Fas表达缺陷，引起自身 反应性T细胞 的凋亡功能丧失，外周淋巴器官积累大量CD4+、CD8+T淋巴细胞，导致 自身免疫性疾病细胞凋亡过度导致相关的疾病发生1.细胞凋亡与神经退行性疾病 细胞死亡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，caspase-3 不仅在神经退行性疾病中，起凋亡效应器的作用，还直接与致病蛋白分子相互作用，从而诱导神经元凋亡2.细胞凋亡与AIDS病人类免疫缺陷病毒 human immunodeficiency virus,HIV 感染的宿主细胞表面，表达gp120，其受体表达于 CD4+T淋巴细胞膜上，当gp120结合CD4+后，可诱导T淋巴细胞凋亡，导致免疫系统崩溃。此外，HIV感染的外周血T淋巴细胞 对TRAIL和FasL 诱导凋亡 非常敏感3.细胞凋亡与心血管疾病人类 血管内皮细胞、平滑肌细胞、心肌细胞的凋亡，是多种心血管疾病的病理学基础，常见血管和心脏病 均伴随细胞凋亡；动脉粥样硬化 的细胞凋亡 主要是 血管平滑肌细胞和巨噬细胞；窦房结、房室结、希氏束细胞 发生过多凋亡，引起 心脏传导障碍细胞死亡细胞自噬 autophagy 最早在1962年 电镜观察肝细胞 发现，是生物进化过程中 被优先保留下来的一种 维持细胞稳态的生理机制；其功能异常 与许多疾病密切相关细胞自噬的定义与分类细胞自噬的定义细胞自噬细胞的自我消化，是胞浆内 大分子 物质和细胞器 在膜包囊泡中 大量降解的生物学过程自噬过程中，部分或整个细胞质、细胞器 被包裹进 双层膜的囊泡，形成 自噬泡 autophagic vacuole自噬泡形成后 很快变成单层膜，与溶酶体 融合成 自噬溶酶体，被多种酸性水解酶 分解，进入 三羧酸循环，被细胞再利用自噬 有利于 细胞结构的再循环，与生物体的发育、分化相关，被认为是 细胞的自救行为细胞自噬细胞自噬的发生 受多种基因调控，并只发生在 细胞进入周期后，静止期细胞 对自噬诱导因素 不敏感细胞自噬可区分为三种类型微自噬：由溶酶体的膜直接包裹；巨自噬：最普遍的，由非溶酶体的膜包裹形成自噬泡，后与溶酶体融合、消化；分子伴侣介导的自噬：由胞浆中 分子伴侣Hsc73 识别底物蛋白的特异氨基酸序列，形成 Hsc73-底物 复合体，结合溶酶体膜上受体，进入溶酶体内腔 被降解，整个过程没有囊泡参与，对底物选择性清除自噬的发生过程与调控细胞自噬的发生过程 细胞自噬过程 主要有4个阶段：底物诱导自噬前体形成 自噬体形成 自噬体与溶酶体融合 自噬体内容物被降解细胞自噬即将发生自噬的细胞胞浆中 出现许多游离双层膜结构自噬前体自噬前体 逐渐形成 杯状凹陷，包裹细胞质或损伤/衰老的细胞器，形成 自噬体；再融合溶酶体，形成 自噬溶酶体自噬体 双层膜的起源 尚不清楚，来自粗面内质网、晚期高尔基体、还是重新合成？多种基因产物 参与到细胞自噬过程，如 几十种自噬相关基因ATG细胞自噬的调控细胞自噬 在不同条件下，以不同形式，形成不同程度的“动态平衡”这种平衡受到严格调控，保持相对稳定Class III PI3K（III型磷脂酰三磷酸激酶）,PTEN 正向调控自噬；mTOR 负向调控自噬；P53 在多种生理和病理状态下 参与自噬的正、负向调控（自噬应与 肿瘤发生发展 关系密切）细胞自噬细胞自噬细胞自噬的调控细胞自噬的医学意义自噬 帮助细胞 抵抗衰老、饥饿等 外界压力，但过度自噬 将导致细胞发生程序性死亡，被称为 II 型凋亡 研究表明 自噬作用在生物生长发育、细胞分化、对环境应激应答 极为关键，对防止某些疾病 如肿瘤、肌病、神经退行性肌病、抵御病原微生物的感染、延缓衰老、延长寿命等方面作用重大对自噬调控机制的深入研究，将在临床上帮助人类缓解和治疗多种疾病细胞自噬1.名词：细胞衰老、Hayflick界限、自由基、端粒钟学说、复制性衰老、代谢废物累积学说、细胞衰老的基因转录或翻译差错学说、细胞坏死、细胞凋亡、凋亡小体、失巢凋亡、锚定依赖、胱天蛋白酶、细胞自噬2.根据寿命，细胞分为哪三类？3.关于细胞衰老的学说，主要有哪5个？4.内源性自由基 产生的主要途径 有哪些？5.细胞衰老 分为哪两大类？6.细胞衰老过程中 细胞增殖停滞在哪个期？7.细胞凋亡有哪些形态学变化？8.细胞凋亡 最典型生化特征 是什么？9.凋亡最关键的过程 是什么？10.线粒体在细胞凋亡中的作用 有哪些？11.细胞凋亡的诱发因素 有哪些？12.线虫哪两个基因是 激活线虫细胞凋亡 起始和继续所必需？13.哪个凋亡相关基因 被称“存活基因”？14.突变频率最高的抑癌基因是哪个？15.Fas是什么超家族的细胞表面分子？16.Fas/FasL 的重要生理作用 有哪些？17.细胞凋亡 信号传导途径 有哪些特点？18.细胞自噬 多发生在什么期？19.细胞自噬 可分为哪三种类型？20.细胞自噬过程 主要有哪4个阶段？复习题