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1、分子腫瘤學(xué)第五節(jié)細(xì)胞凋亡與腫瘤一、概述1、細(xì)胞凋亡名稱的由來：英國(guó)Aberdeen大學(xué)病理系Kerr教授：1972年我和Wyllie在研究中觀察到一種不同于壞死的細(xì)胞死亡方式，聯(lián)想到秋日落葉，把它稱作Apoptosis2、細(xì)胞凋亡的概念細(xì)胞凋亡由內(nèi)外源因素觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)預(yù)存的死亡程序而導(dǎo)致的細(xì)胞死亡過程。3、細(xì)胞壞死與凋亡的差異壞死凋亡性質(zhì)病理性、非特異性生理性或病理性，特異性誘導(dǎo)因素強(qiáng)烈刺激，隨機(jī)發(fā)生較弱刺激，非隨機(jī)發(fā)生生化特點(diǎn)被動(dòng)過程，無新蛋白質(zhì)合成，不耗能主動(dòng)過程，有新蛋白質(zhì)合成，耗能DNA電泳形態(tài)變化彌散性降解，電泳呈均一DNA片狀細(xì)胞結(jié)構(gòu)全面溶解、破壞、細(xì)胞腫脹DNA
2、片段化（180—200bp），電泳呈“梯”狀條帶胞膜及細(xì)胞器相對(duì)完整細(xì)胞皺縮，核固縮炎癥反應(yīng)溶酶體破裂，局部炎癥反應(yīng)溶酶體相對(duì)完整，局部無炎癥反應(yīng)凋亡小體無有基因調(diào)控?zé)o有4、細(xì)胞凋亡的生理意義（1）確保正常發(fā)育、生長(zhǎng)（2）修復(fù)功能如：清除受損、突變或衰老的細(xì)胞（3）防御功能如：使受到病毒感染的細(xì)胞凋亡二、細(xì)胞凋亡的誘發(fā)機(jī)制㈠氧化損傷1.氧化應(yīng)激（oxidativestress）的概念指機(jī)體活性氧產(chǎn)生過多或抗氧化能力下降，活性氧的清除不足，導(dǎo)致活性氧在體內(nèi)積聚并引起氧化損傷的病理過程。氧化損傷的后果之一就是誘導(dǎo)凋亡。2.氧化應(yīng)激引起細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制①DNA受損激活P53基因
3、膜通透性↑Ca內(nèi)流↑DNase②生物膜損傷ΔΨm↓脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物↑③多聚ADP核糖合成酶活化，NAD＋耗竭，ATP大量消耗④可活化NF-kB、AP-1，加速細(xì)胞凋亡相關(guān)的一些基因表達(dá)㈡鈣穩(wěn)態(tài)失衡Ca2＋作為許多細(xì)胞生命活動(dòng)的第二信使，在細(xì)胞凋亡中的作用也倍受關(guān)注，凋亡發(fā)生時(shí)胞漿中Ca2＋↑，并激活凋亡過程中的關(guān)鍵酶類，其誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制為：①激活Ca2＋/Mg2＋依賴的DNase②激活谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶（GTase），促進(jìn)凋亡細(xì)胞中蛋白廣泛交聯(lián)，有利于凋亡小體的形成③激活Ca2＋敏感的蛋白酶核骨架蛋白酶核基質(zhì)蛋白絲氨酸蛋白酶膜蛋白④激活核轉(zhuǎn)錄因子，加速促凋亡基因的轉(zhuǎn)錄㈢線粒體
4、損傷目前證據(jù)顯示，線粒體的功能改變?cè)诩?xì)胞凋亡的發(fā)生中起重要作用線粒體內(nèi)膜通透性↑線粒體內(nèi)膜的跨膜電位Δψm↓能量合成水平↓線粒體功能和結(jié)構(gòu)破壞引起細(xì)胞凋亡的可能機(jī)制：凋亡誘導(dǎo)因素作用于細(xì)胞后引起線粒體內(nèi)膜跨膜電位（Δψm）下降，線粒體內(nèi)外膜之間的通透性轉(zhuǎn)換孔PTP開放；使細(xì)胞凋亡啟動(dòng)因子（Cyt.C）,凋亡蛋白酶激活因子（Apaf）和凋亡誘導(dǎo)因子（AIF）釋放凋亡誘導(dǎo)因素線粒體跨膜電位↓線粒體PTP開放Cyt.C,Apaf,等釋放AIF激活Caspases潛在Dnase活化Dnase細(xì)胞凋亡線粒體損傷三、細(xì)胞凋亡的形態(tài)及生化改變（一）凋亡細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變?cè)缙冢喊麧{脫水，胞膜
5、空泡化，細(xì)胞固縮晚期：染色質(zhì)邊集，凋亡小體凋亡的起始：細(xì)胞器、染色質(zhì)等開始變化凋亡小體的形成：質(zhì)膜包裹染色質(zhì)和細(xì)胞器凋亡小體的消化：被吞噬細(xì)胞消化NormalCellApoptoticcellScanningelectronmicrographsofapoptoticbodies（二）凋亡細(xì)胞的生化改變1.內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶(Dnase)激活切割染色質(zhì)DNA，Ca2+/Mg2+(+)，Zn2+(-)2.DNA片段化內(nèi)切酶在核小體切開DNA，形成180-200bp為倍數(shù)的片段3.凋亡蛋白酶激活Caspases的活性中心富含半胱氨酸，對(duì)底物天冬氨酸部位有特異的水解作用生物化學(xué)特征
6、胞漿內(nèi)Ca2+濃度升高。細(xì)胞內(nèi)活性氧增多。質(zhì)膜通透性變大。DNA內(nèi)切酶活性被激活升高，雙鏈DNA在核小體之間切斷形成180~200bp為基數(shù)的有序片段。Ⅱ型谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶和需鈣蛋白酶（Calpain）活性升高。典型凋亡細(xì)胞DNA瓊脂糖凝膠電泳呈現(xiàn)梯狀條帶典型凋亡細(xì)胞DNA瓊脂糖凝膠電泳（呈現(xiàn)梯狀條帶）Caspase家族凋亡的執(zhí)行者Caspase活性位點(diǎn)是半胱氨酸，裂解靶蛋白位點(diǎn)是天冬氨酸殘基后的肽鍵，因此稱為Cysteineasparticacicspecificprotease，即Caspase特點(diǎn)：前體形式存在,級(jí)聯(lián)反應(yīng)作用：滅活凋亡抑制物水解蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，形成凋亡小體水
7、解凋亡相關(guān)活性蛋白DNA'ladder'DetectionofDNAfragmentation四、凋亡發(fā)生途徑與調(diào)控（一）凋亡發(fā)生途徑1.死亡受體介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡途徑Fas-FasL,TNF-TNFR1,TRAIL-DRs(TNF-relatedapoptosisinducingligand)2.以線粒體釋放細(xì)胞色素C為中心環(huán)節(jié)的細(xì)胞凋亡途徑3.不依賴caspase的細(xì)胞凋亡Apoptosisproteinactivitingfactor1p53DNAdamageBaxFasassociatedproteinwith
