细胞凋亡
细胞凋亡
医学病毒学研究所
刘媛媛
概念
细胞凋亡 (apoptosis ) 是在一定的生理或病理 条件下，一种由基因调控的细胞主动的死亡过程。 程序性细胞死亡(programmed cell death， PCD)，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。
细胞凋亡与PCD的区别
②分隔机制 在凋亡细胞内由内质网分隔成大小不等 的分隔区，靠近细胞膜端的分隔膜与细胞膜融合并 脱落形成凋亡小体。
③自噬体形成机制 凋亡细胞内线粒体、内 质网等细胞器和其他胞质成分一起被内质网 膜包裹形成自噬体，自噬体在与凋亡细胞膜 融合后排出胞外形成凋亡小体。 有些细胞不形成若干个凋亡小体，而仅 仅发生核固缩和胞质浓缩，成为单个致密的 结构，这也被称为凋亡小体。在病毒性肝炎 中见到的嗜酸性小体就是凋亡小体的例子。
可见凋亡细胞表面微绒毛消失，核染色质 固缩、边集，常呈新月形，核膜皱褶，胞 质紧实，细胞器集中，胞膜起泡或出“芽” 及凋亡小体和凋亡小体被临近巨噬细胞吞 噬现象。
2. 生化特征检测
1.细胞凋亡最显著的生化特征是ca2+、 Mg2+依赖的内源性核酸酶激活后，将细 胞核染色体从核小体间断裂，形成约为 180-200bp或其多聚体组成的寡核苷酸 片段。 2.针对此寡核苷酸片段发展了检测凋亡的 琼脂糖凝胶电泳法、原位末端标记法和 ELISA法等，这些方法具有很高的特异 性和敏感性，为凋亡的研究提供了强有 力的工具和手段。
细胞凋亡从启动到凋亡小体被吞噬最短的仅需 数分钟，而凋亡小体被吞噬细胞吞入后几小时 才被消化成残余体，因此实验中经常见到的是 凋亡小体被吞入后进行消化降胞内聚集的染色质块形成大 小不等的核碎片后，整个细胞通过发芽(by budding)、起泡(by zeiosis)等方式形成一个个球 形突起，并在根部缩窄脱落，形成一些大小不等、 内含胞质、细胞器以及核碎片的膜性小体，即凋亡 小体。
细胞凋亡
凋亡细胞的普通光镜检测
• ＨＥ染色 • 特殊染色（甲基绿－派诺宁染色和Ｇｉｅ
ｍｓａ染色）
凋亡细胞的荧光显微镜检测
• 利用荧光素可以与凋亡细胞的某些成分中
的分子和功能基团发生特异性结合，并在 荧光显微镜下通过吸收激发光的光能发出 荧光这一特性来检测凋亡细胞。 • 常用荧光素有吖啶橙，碘化丙啶，溴化乙 啶，hoechst33342等。 啶，hoechst33342等。
凋亡与坏死的区别
凋亡
染色质 凋亡小体 细胞体积 线粒体 细胞内容物 对ATP要求 ATP要求 组织分布 炎症反应 大分子合成 DNA破坏机制 DNA破坏机制 凝集，电子密度加大 有 固缩 浓缩，跨膜电位受损， 不释放 必需 单个细胞 无 可有 内切酶作用裂解为180内切酶作用裂解为180-200bp 或其倍数
2002年10月7日英国人悉尼·布雷诺尔、美国人罗伯特· 霍维茨和英国人约翰·苏尔斯顿，因在器官发育和程序 性细胞死亡的基因调控方面的研究获诺贝尔生理学与医 学奖。
Sydney Brenner
H. Robert Horvitz
John E. Sulston
细胞凋亡的诱发因素
• 细胞因子 • 激素及药物 • 物理因素如紫外线、γ射线等 物理因素如紫外线、γ • 生物因素 • …………
坏死
疏松变性，固缩 无 肿胀 膨胀，破坏，Ca2+摄入 膨胀，破坏，Ca 释放 无需 细胞群体 有 无 随机降解，氧自由基损伤
Autophagy与apoptosis的关系 Autophagy与apoptosis的关系
• 有人把apoptosis也称为Ⅰ型程序性细胞死亡 ， 有人把apoptosis也称为Ⅰ
• 凋亡与肿瘤的发生
与肿瘤的发展 与肿瘤的转移 与肿瘤的治疗
细胞凋亡
多发性硬化症
3.病毒感染
AIDS
Gp120糖蛋白-CD4结合→ CD4+细胞凋亡 Fas基因表达↑ HIV -感染→ CD4+细胞→合胞体形成 T细胞激活→AICD 巨噬细胞→TNF分泌↑ HIV -感染→tat蛋白表达→ CD4+细胞 产生氧自由基 AICD：激活诱导细胞死亡
细 胞 凋 亡
凋 亡 细 胞 清 除
Caspases活化 ∶ 巨噬细胞 ↓ 吞噬、分解 凋亡小体形成
凋亡诱导因素 + 受体 cAMP Ca2+ 神经酰胺 死亡信号 信 号 转 导 Dnase激活 Caspases激活
细胞膜
凋亡相关 基因激活
细胞核
凋亡过程Ⅰ
（二）细胞凋亡的调控
1. 细胞凋亡相关因素
提高AI（凋亡指数）/PI（增殖指数）是肿瘤 治疗的目标。
2. 自身免疫病—胸腺负选择机制失调
T细胞在胸腺发育过程中的正负选择
正选择：与非已抗原-MHC抗原结合的TCR 的单阳性细胞保留存活，进入外周T细胞库 负选择：与自身抗原-MHC抗原结合的TCR 的双阳性细胞通过细胞凋亡被清除 负选择失调→多发性硬化症、胰岛素依赖性糖
9.炎症反应
局部炎症反应
局部无炎症反应
细胞凋亡与坏死的比较
坏死
强刺激
凋亡
弱刺激
ATP(-) 溶酶体释出，炎症反应
ATP 细胞吞噬，无炎症反应
四. 细胞凋亡的过程及调控
（一）细胞凋亡的过程
凋 亡 诱 因 凋 亡 信 号 转 导
cAMP Ca2+ 神经酰胺
受体
死 亡 信 号
凋 亡 基 因 激 活
细胞凋亡
细胞凋亡人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，成为生物学、医学研究的一个热点，至今，人们已经知道细胞的死亡有两种方式，即细胞坏死与细胞凋亡。
细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。
细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好的适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。
细胞凋亡的过程大致分为三个阶段，他们分别是（1）凋亡的起始：细胞皱缩，细胞链接消失，内质网膨胀，染色体固缩并沿着核膜分布，但细胞膜依然完整。
（2）凋亡小体的形成：核膜破裂，染色质断裂为大小不等的片段，与一些细胞器聚集后被内折的细胞膜包围，在细胞表面形成了许多泡状和芽状的突起，这些突起就叫做凋亡小体。
（3）细胞的解体：凋亡小体逐渐与细胞分离，脱落至细胞间质，最终被周围的细胞吞噬并消化。
细胞凋亡的生化特征主要有1.形态学变化：首先出现的是细胞体积缩小，连接消失，与周围的细胞脱离，然后是细胞质密度增加，线粒体膜电位消失，通透性改变，释放细胞色素C到胞浆，核质浓缩，核膜核仁破碎，DNA降解成为片段；胞膜有小泡状形成，胞膜结构完整，最终可将凋亡细胞遗骸分割包裹为几个凋亡小体，无内容物外溢，因此不引起周围的炎症反应，凋亡小体可迅速被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。
2.生物化学变化：（1）DNA 的片段化，细胞凋亡的一个显著特点是细胞染色体的DNA降解，这是一个较普遍的现象。
（2）大分子合成，细胞凋亡的生化改变不仅仅是DNA的有控降解，在细胞凋亡的过程中往往还有新的基因的表达和某些生物大分子的合成作为调控因子。
细胞凋亡的检测方法包括：一.形态学观察法1.HE染色、光镜观察：凋亡细胞呈圆形，胞核深染，胞质浓缩，染色质成团块状，细胞表面有“出芽”现象。
2.丫啶橙染色，荧光显微镜观察：细胞核染色质呈黄绿色浓聚在核膜内侧，可见细胞膜呈泡状膨出及凋亡小体。
细胞凋亡的意义及其例子
细胞凋亡的意义及其例子细胞凋亡，也被称为程序性细胞死亡，是一种高度有序的细胞死亡方式。
细胞凋亡对维持组织和机体的正常功能起着重要的作用。
在发育过程中，细胞凋亡有助于消除过多或异常的细胞，并促进器官的适应和分化。
此外，细胞凋亡还在免疫系统的正常功能中起到关键作用，帮助清除受损或感染的细胞，并维持免疫系统的平衡。
细胞凋亡也起到了防止肿瘤发生和抑制癌细胞生长的重要作用。
下面将详细讨论细胞凋亡的意义以及一些例子。
1.发育过程中的细胞凋亡意义：细胞凋亡在胚胎发育过程中起到至关重要的作用。
在胚胎早期，迅速增长的细胞群主要依靠细胞凋亡来进行形态调整。
例如，在神经发育中，神经管的旁边神经细胞通过细胞凋亡消失来形成正确的脑和脊髓结构。
而在鸟类的关节表皮发育中，由于细胞凋亡在特定区域的发生，鸟类关节可以正常移动。
2.免疫系统中的细胞凋亡意义：免疫系统利用细胞凋亡来帮助清除感染、受损或异常的细胞，维持机体的免疫平衡。
免疫排斥过程中，细胞凋亡导致受到感染或异常的细胞死亡，确保抵抗进来的病原体。
此外，细胞凋亡在自身免疫性疾病的防控中也起到了重要的作用。
当免疫系统异常活跃时，它可以消除自体免疫反应导致的免疫细胞。
3.防止肿瘤发生的细胞凋亡意义：细胞凋亡在防止肿瘤发生中起着关键作用。
正常的细胞可以通过发生凋亡来消除损伤的DNA，从而防止细胞携带DNA损伤或突变的遗传物质复制并传递给后代细胞。
当发生癌变的细胞出现时，细胞凋亡可以将这些异常细胞清除掉，以避免癌细胞的扩散和病理性增殖。
下面列举一些细胞凋亡的例子，以更好地理解其意义：1.降解卵母细胞：在人类卵巢发育的过程中，在初级卵泡的过程中，大约1000万个卵巢囊肿中的一个会继续发育为细胞凋亡后的卵泡，形成成熟的卵子。
其他卵巢囊肿中的细胞将发生细胞凋亡，以消除额外的卵泡。
2.免疫排斥：在体内遇到外来细菌或病毒感染时，免疫系统起到了关键的作用。
免疫细胞会通过发生凋亡来消除感染的或受损的细胞，以防止感染扩散或病毒复制。
细胞凋亡及信号通路详解(收藏)
内质网主导的细胞凋亡1.细胞凋亡的概念2.细胞凋亡的分类2.1细胞凋亡的内部线粒体途径2.2细胞凋亡的内部内质网途径2.3细胞凋亡的外部死亡受体途径1.细胞凋亡的概念细胞凋亡是指机体在生理或病理条件下，为了维持自身内环境的稳态，通过基因调控使细胞产生主动、有序的死亡；同时伴随着一系列形态和生化方面的变化，包括核固缩、DNA片段化、细胞膜重塑和起泡、细胞皱缩、形成凋亡小体等，最后凋亡的细胞被巨噬细胞吞噬而消亡。
细胞凋亡是细胞为了更好地适应其内外环境而引发的死亡过程，它是一种正常的细胞死亡，涉及一系列基因的激活、表达及调控等。
在细胞凋亡整个过程中，质膜保持完整，细胞无内容物外溢，不引起炎症反应。
2.细胞凋亡的分类凋亡发生的途径分为内源性线粒体途径、内源性内质网途径、外源性死亡受体途径；或者某些条件下的granzyme B介导的凋亡过程。
2.1 细胞凋亡的内部线粒体途径细胞凋亡的内部线粒体途径：当细胞受到内部凋亡刺激因子作用，如癌基因的活化DNA损伤、细胞缺氧、细胞生长因子缺失等，可激活细胞内部线粒体凋亡途径，引起细胞凋亡；内部线粒体凋亡途径也可以被死亡配体所激活。
在该途径中，Bcl-2家族蛋白通过调节膜电位从而控制线粒体外膜通透性。
2.1.1Bcl-2家族Bcl-2家族蛋白是控制线粒体相关的凋亡因子释放的主要调节因子。
根据它们在细胞凋亡中的作用可分为两类：促凋亡蛋白和抗凋亡蛋白，其中促凋亡蛋白还可以分为具有BH1-3结构域的蛋白和只具有BH3结构域的蛋白。
促凋亡蛋白成员中的Bak以及抗凋亡蛋白成员如Bcl-2，Bcl-xL等主要存在于线粒体膜上；其他成员如Bid、Bad主要存在于胞质中。
Bax一般存在于胞质中，当接收到凋亡信号时，Bax重新定位于线粒体表面，在线粒体表面构成跨线粒体膜的孔，导致膜电位降低，膜通透性增加，从而释放凋亡因子。
目前关于Bax、Bak的激活方式，存在两种假说：直接激活模式和间接激活模式。
细胞凋亡学说-概述说明以及解释
细胞凋亡学说-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述细胞凋亡是一种普遍存在于多细胞生物中的重要细胞死亡方式。
相较于其他形式的细胞死亡，细胞凋亡具有高度规律性、可逆性以及对细胞周围环境的敏感性。
自细胞凋亡学说的提出以来，它在生物学研究领域引起了广泛的关注与讨论。
细胞凋亡学说的提出，为研究细胞死亡的机制以及疾病的发生提供了重要的理论基础。
早期的研究表明，细胞凋亡可以通过调节各种细胞信号途径来实现，如细胞内的凋亡信号通路和细胞外的细胞凋亡诱导因子。
通过这些信号通路的调控，细胞可以被准确地激活和执行死亡程序。
此外，细胞凋亡在维持机体内稳态和组织发育中也起着重要的作用。
在发育过程中，细胞凋亡帮助塑造形态结构，并清除不需要或异常的细胞。
此外，细胞凋亡还参与抵抗感染和防止肿瘤的形成，对维持机体的正常功能至关重要。
然而，尽管细胞凋亡学说在生物学研究中获得了广泛的支持，但它仍然存在一些争议和未解之谜。
首先，细胞凋亡的具体调控机制尚不完全清楚，特别是在复杂的生理和病理过程中。
其次，细胞凋亡是否是一种可逆的过程还存在争议，尤其是在某些特定条件下。
随着科学技术的不断发展，对细胞凋亡的研究也在不断深入。
新的发现和理论的提出将进一步推动细胞凋亡学说的发展，并为疾病治疗和药物研发提供新的思路和策略。
细胞凋亡学说的深入研究将有助于我们更好地理解生命的奥秘，并为人类健康和生命科学的进一步发展提供重要的基础。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以围绕以下几个方面展开：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述：第一部分为引言部分，包括概述、文章结构和目的。
在概述部分，将介绍细胞凋亡作为一个重要的生物学过程，并简要阐述其背景和意义。
文章结构部分将概述本文的章节安排，给读者一个整体的框架。
目的部分将明确本文旨在探讨细胞凋亡学说的基本原理、调控机制以及其意义和应用、争议与发展。
第二部分为正文部分，将重点阐述细胞凋亡的定义和基本原理，探讨细胞凋亡的产生机制和特征。
细胞生物学技术-细胞凋亡
例：强烈应激反应 糖皮质激素
淋巴细胞凋亡
病原体：细菌、病毒等。例：HIV
（2）抑制因素（抑制细胞凋亡）
CD4+T细胞凋亡
细胞生长因子：如IL-2 、神经生长因子
激素 例：ACTH
肾上腺皮质细胞凋亡
其他：如Zn2+、药物、某些病毒等
11
细胞凋亡信号的转导
凋亡诱导因素 作用于 细胞 转化为 凋亡信号 胞内信号转导途径 激活细胞死亡程序
➢ （3）凋亡小体的形成。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集，为反折的细 胞膜所包围；
➢ （4）凋亡小体逐渐被周围专职或非专职吞噬细胞吞噬。
7
细胞凋亡DNA的片段化
8
细胞凋亡的过程及机理
➢ 接受凋亡信号
➢ 凋亡调控分子间的相互作用
➢ 蛋白水解酶（caspases）的活化
31
细胞内氧化还原状态改变的检测
• 当细胞内GSH的排除非常活跃时，细胞液就由还原环境转为氧 化环境，这可能导致了凋亡早期细胞线粒体膜电位的降低，从 而使细胞色素C（三羧酸循环中的重要组分）从线粒体内转移 到细胞液中，启动凋亡效应器caspase的级联反应。
• 由于 GSH与氧化还原作用及线粒体功能密切相关，此项检测除 了对研究细胞凋亡的起始非常有用外，还可用于心脏病、中风 等疾病治疗的研究。但有些细胞如：HeLa 和3T3细胞凋亡时没 有明显的GSH水平的变化，不能用此法检测。
38
线粒体膜势能（DYmt）的检测
21
Caspase家族的结构与分类
ICE亚类Caspase蛋白酶：ICE（白介素1转换酶） 是单核细胞来源的参与成熟的一种蛋白酶，参与 凋亡，但不起主要作用： Caspase-1，Caspase-4， Caspase-5， Caspase-11，Caspase-12，Caspase13， Caspase-14。
细胞凋亡
1. 大分子染色体DNA片段的测定 细胞凋亡的早期,染色体断裂成为50~300kbp长的 DNA大片段。所有超过一定分子量大小的双链DNA分子 在琼脂糖凝胶中的迁移速度相同。线性DNA的双螺旋半 径超过凝胶半径时，即达到分辨力的极限。此时凝胶不 再按分子量的大小来筛分DNA，DNA像通过弯管一样， 以其一端指向电场一极而通过凝胶，这种迁移模式称之 为"爬行"。因此，细胞凋亡早期产生的50~300kbp长的 DNA大片段不能用普通的琼脂糖凝胶电泳来分离。通常 采用脉冲电泳技术可圆满地解决这一问题。
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检测膜电位。
四、DNA片断化检测 细胞凋亡时主要的生 化特征是其染色质发生浓缩, 染色质DNA在核小 体单位之间的连接处断裂, 形成50~300kbp长的 DNA大片段, 或180~200bp整数倍的寡核苷酸片 段, 在凝胶电泳上表现为梯形电泳图谱(DNA ladder)。细胞经处理后，采用常规方法分离提纯 DNA，进行琼脂糖凝胶和溴化乙啶染色，在凋 亡细胞群中可观察到典型的DNA ladder。如果细 胞量很少，还可在分离提纯DNA后，用32P-ATP 和脱氧核糖核苷酸末端转移酶（TdT）使DNA标 记，然后进行电泳和放射自显影，观察凋亡细 胞中DNA ladder的形成。
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细胞凋亡
第一节概述一、细胞凋亡的概念细胞死亡（apoptosis）是每一个细胞必经之道，而细胞凋亡是最常用的细胞死亡机制。
在多细胞个体中生命期的每个时期，细胞凋亡都是组织动力学的基本机制。
不仅在多细胞个体中不可缺，甚至有一些单细胞个体也会出现或多或少的细胞凋亡特征。
在希腊文中，apoptosis这个字是用来描述树叶从枝头掉落的状态。
细胞凋亡(apoptosis)首先被Kerr等于1972年用来描述一种与细胞坏死(necrosis)不同的、其过程被严密控制的细胞死亡机制。
事实上，早在1885年Flemming就曾发表了卵巢滤泡细胞的细胞凋亡形态特征，当时他命名其为染色质溶解(chromatolysis)。
虽然细胞凋亡现在被全世界的学者研究得如火如荼，他当时的描绘并未使学者们注意到这是一个与细胞坏死不同的细胞死亡机制。
从chromatolysis到apoptosis的被提出，这个现象被忽视了将近一个世纪。
细胞凋亡概念提出至今还不到30年的时间，但由于它在保证多细胞生物的健康生存过程中扮演着关键角色，对个体的正常发育及细胞凋亡紊乱在病理学研究中的重要作用，引起了人们对其机制和组分的广泛而深入地研究，成为目前生命科学界最为热门话题之一，也是生命科学界乃至社会各界争相投入的研究领域。
（如图8-1）图8-1 近三十年来研究细胞凋亡的论文那么什么是细胞凋亡呢？细胞凋亡（apoptosis）是在体内外因素诱导下，由基因严格调控而发生的一种生理性细胞自杀过程，又称程序性细胞死亡（programmd cell death．PCD）。
它是一个主动的，高度有序的，基因控制的，一系列酶参与的过程。
它是一个不同于细胞坏死的一种细胞死亡形式。
二、主要变化（－）形态学变化1、细胞膜的变化①微绒毛、细胞突起和细胞表面皱褶消失。
②胞膜迅速发生空泡化（blebbing），内质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起，称为出芽（budding）。
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琼脂糖凝胶电泳中可呈特征的阶梯状条带，是判
断细胞凋亡的客观指标之一。
DNA 'ladder
endonucleolytic
DNA fragmentation nucleosome core histone
DNA
chromatin
180bp
Detection of DNA fragmentation
亡程序而导致细胞死亡过程，又称程序性细胞死亡
（programmed cell death ,PCD）。
Cell death These electron micrographs show cells that have died by (A) necrosis or (B and C) apoptosis. The cells in (A) and (B) died in a culture dish, whereas the cell in (C) died in a developing tissue and has been engulfed by a neighboring cell.
分布：造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、多 种瘤细胞。 BCL-2 家族：抗凋亡的Bcl-2、Bcl-XL、Mc1-1等。 促凋亡的Bad、Bax、Bak、Bid等。
Bcl-2 family members
Chan and Yu (2004). Clin. Exp. Pharm. Phys. 31:119-28
2.细胞质的变化: 细胞表面微绒毛消失，并逐渐 与周围细胞脱离。 胞质脱水、体积缩小、空泡化；内 质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起， 即出芽（buding）。
(二) 细胞凋亡时的主要变化
细胞凋亡的形态学变化
(Morphological changes)
（二） 细胞凋亡的生化改变
2003 0276
4 . 神经酰胺(ceramide)信号转导系统
CH3(CH2)12 H C C H CHOH CHNH O C R
神经鞘磷脂 Sphingomyelin，SM SM酶
O + CH2O P OCH2CH2N(CH3)3 O
神经酰胺ceramide
CH3(CH2)12 H CH2OH
细胞坏死与凋亡的区别
———————————————————
基因调控
细胞凋亡的意义 biological significance of apoptosis：
1. 确保正常的生长发育(development )：清除 无用、多余的细胞。 2. 维持内环境稳定(maintenance of homeostasis) ：清除受损、突变或衰老的 细胞。 3. 发挥积极的防御功能(defense reaction)： 清除病毒感染的细胞等对机体有害的细胞。
1.细胞凋亡的诱导因素与抑制因素 (1)诱导因素（启动细胞凋亡） 理化因素：电离辐射、高温、强酸、强碱、细胞毒 性抗癌药等。 激素和生长因子失衡：二者过多或缺乏均可应起细 胞凋亡。例：强烈应激反应 糖皮质激素 淋巴细胞凋亡。 病原体：细菌、病毒等。例：HIV CD4+T细胞 凋亡。 (2)抑制因素（抑制细胞凋亡） 细胞生长因子：如IL-2 、神经生长因子。 激素 例：ACTH 肾上腺皮质细胞凋亡。 其他：如Zn2+、药物、某些病毒等。
3. Caspase的激活及其作用*
Activation and activity of Caspases
• 含半胱氨酸的门冬氨酸特异水解 酶 （cysteine containing aspartate-specific proteases， CASPASES)是一组对底物天冬氨 酸部位有特异水解作用，其活性 中心富含半胱氨酸的蛋白酶。
凋亡过程小结
凋亡 cAMP 诱导 +受体 Ca2+ 因素 神经酰胺 信号转导 死 亡 信 号
Dnase激活 Caspases激活 执行凋亡
凋亡相关基因激活 基因激活 巨噬细胞吞噬 分解凋亡细胞 凋亡细胞的清除
二、凋亡时细胞的主要变化
（一）细胞凋亡的形态学改变
1.细胞核的变化: 核固缩、核染色质凝聚、边集， 最后解离形成核碎片。
1. 胞内Ca2+ 信号系统
cAMP-蛋白激酶途径总结
R G AC
ATP
磷酸二酯酶 AMP cAMP
蛋白激酶A
酶活性改变 蛋白质或 酶磷酸化 膜通透性改变 基因转录加快 蛋白质合成加速 信息效应
3.FAS蛋白/FAS配体信号转导系统 Death receptor-induced signaling
Asp Asp
prodomain autoproteolysis, other caspases
large
small prodomain
zymogen
active caspase
catalytic domain requires amino acids from large and small subunits
2. 内源性核酸内切酶激活及其作用：
Activation and activity of endonuclease ( caspase-activated deoxyribonuclease, CAD)
在正常情况下，内源性核酸内切酶以无活性的形 成存在于细胞核内。如被激活就可切断染色质DNA。 核酸内切酶 (无活性） Ca2+ Mg2+ 核酸内切酶(有活性) 切开DNA(核小体连接部)
（3）双向调控基因：C-myc 双向调节：
诱导细胞增殖（有生长因子）
诱导细胞凋亡（无生长因子）
第三节 细胞凋亡的发生机制
1. 氧化应激 2. 钙稳态失衡 3. 线粒体损伤
• (一) 氧化应激（oxidative stress）与自由 基的损伤作用
• 1.氧自由基对DNA损伤导致聚ADP核糖转移 酶活化和P53基因的激活。前者引起NAD快速耗 竭，ATP 大量消耗，使细胞凋亡。后者具有促进 细胞 凋亡的功能。 • 2.氧自由基攻击细胞膜上不饱和脂肪酸，引起 脂质过氧化直接造成细胞膜损伤，导致细胞凋亡。 • 3.氧化应激可激活Ca2+/Mg2+ 依赖的核酸内切酶 及活化核转录因子如NF-κB，诱导细胞凋亡。 • 4.氧化应激引起细胞膜结构的破坏，使Ca2+ 内 流增加；脂质过氧化等诱导细胞凋亡。
C C
H CHOH CHNHCOCH(CH2)21CH3 CH2 OH
O O OH HO OH
二酯酰甘油/蛋白激酶C信号系统
MAPK 信号系统
（三） 细胞凋亡的相关基因
Genes associated with apoptosis
（1）抑制凋亡(anti-apoptotic genes) 基因：Bcl-2、 EIB 、IAP（inhibitors of apoptosis proteins)等。 Bcl-2(B-cell lymphoma/leukemia -2)基因：
Tissue remodeling.
Sculpting the digits in the developing mouse paw by apoptosis.
Elimination of transitory organs and tissues.
The resorption of the tadpole tail at the time of its metamorphosis into a frog occurs by apoptosis.
2004 0484
凋亡蛋白酶(caspases)作用 (1)水解蛋白质，分割胞质，形成凋亡小体 (2)灭活凋亡抑制物（Bcl-2） (3)参加凋亡级联反应，水解凋亡相关活性蛋白
三、细胞凋亡的调控
（一）细胞凋亡相关因素 （二). 细胞凋亡信号的转导 （三） 细胞凋亡的相关基因
（一）细胞凋亡相关因素factors associated with apoptosis
2004 0491
Interactions of Bcl-2 family members
Chan and Yu (2004). Clin. Exp. Pharm. Phys. 31:119-28
2004 0497
功能：抑制多种凋亡诱导因素（如电离辐射、化学药物）
所引起的细胞凋亡。 机制： *直接抗氧化而抑制细胞调亡； *抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质； *抑制促凋亡调节蛋白的细胞毒作用； *抑制凋亡蛋白酶的激活； *维持细胞钙稳态。
细胞凋亡参与皮肤更新
第二节 细胞凋亡及其调控
一、细胞凋亡大致过程(process) （四个阶段）
1.凋亡信号转导(signal transduction)
2.凋亡基因激活(activation of apoptotic genes) 3.凋亡的执行（execution of death, 由DNase 和 caspases执行） 4.凋亡细胞的清除(clearance of apoptotic cells) 。
启动细胞凋亡机制
细胞凋亡
P53 基因突变后反而抑制细胞凋亡,值得注意。
Role of p53 in cell survival and apoptosis
Fas
other mechanisms
DNA damage
p53
Bcl-2 Bax cell cycle arrest DNA repair
2004 0498
—————————————————— 坏死 凋亡 — ———————————————————
性质 病理性细胞死亡 诱导因素 强烈刺激，严重损伤 生理性或病理性细胞死亡 较弱刺激，轻度损伤 形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、 成群细胞死亡 炎症反应 溶酶体破裂，局部有炎 症反应 DNA降解 不规则,电泳不呈梯状分布 蛋白质合成 无 无,被动而无序的随机降解 胞膜及细胞器相对完整,形 成凋亡小体,个别细胞死亡 溶酶体相对完整，局部无炎症 反应 规则,电泳呈梯状分布 有 有,主动而有序的有控降解