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1、（一）细胞衰老与机体衰老的关系 细胞衰老与人体衰老既有联系又有区别：1.区别：细胞衰老与人体衰老是两个不同的概念。2.联系：机体衰老以细胞总体的衰老为基础，细 胞总体的衰老反应了机体的衰老。,（二）体内各类细胞的寿命不同,1.与机体寿命接近的细胞 如神经元、脂肪细胞、骨骼细胞和心肌细胞。2.缓慢更新的细胞 如肝脏、肾脏细胞和胃壁细胞。3.快速更新的组织细胞 如上皮细胞、血细胞。,（三）细胞在体外培养条件下的寿命,Hayflick界限：正常细胞增殖能力是有一定界限的，细胞最大的分裂次数即Hayflick界限。,二、细胞衰老的表现,（一）形态学的变化（1）细胞核的变化 核膜内折、核质固缩。（2）内
2、质网和线粒体的变化 内质网弥散分布，尼克体含量减少；线粒体数量减少。（3）细胞内色素或腊样物质沉积（4）膜系统的变化膜的流动性降低，脆性增加,（二）生化方面的改变,（1）DNA：复制与转录受到抑制，端粒DNA丢失，线粒体 DNA特异性缺失，DNA氧化、断裂、交联等。（2）RNA：mRNA和rRNA的含量降低。（3）蛋白质：含量下降，胞内蛋白发生糖基化、氨甲酰 化、脱氨基等反应。（4）酶分子：活性中心被氧化，金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失，导致酶失活。（5）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。,三、细胞衰老的学说,遗传程序论：衰老是遗
3、传因素决定的程序化过程，是受特定基因控制的。,成人早衰症,婴幼儿早衰症,12岁的男孩塞斯库克,9岁的波恩,自由基学说：通过氧化损伤不饱和脂肪酸、蛋白质和破坏DNA，而引发对细胞膜、核膜、蛋白质等的氧化性损伤，最终导致衰老。自由基：是一类瞬间形成的含不成对电子的原子或分子基团。自由基的来源：.体外：空气污染、高温、辐射等.体内：代谢产生；线粒体呼吸链电子泄漏产生；过氧化物酶体催化底物羟化产生。,端粒钟学说：端粒长度随着分裂次数增加而缩短，当缩短到一定程度的时候细胞就不复制，细胞进入衰老的过程。人类的端粒：TTAGGG/CCCTAA的重复序列,端粒酶的结构,第二节 细胞死亡,细胞死亡的形式有两种：
4、细胞坏死(necrosis)：是细胞受到物理、化学和生物因素等损伤后而引起细胞被动死亡的现象。亦称病理性死亡。细胞凋亡(apoptosis)：是由基因控制的细胞有序性的主动死亡现象。又称生理性死亡。,细胞坏死与细胞凋亡,Necrosis vs Apoptosis,第三节 细胞凋亡,apoptosis,凋亡时细胞的形态学改变,细胞变圆微绒毛消失胞质浓缩空泡化,凋亡小体,初期：,核染色质高度浓缩凝集在核周边,边集细胞体积缩小,中期：,胞膜内陷出芽,浓缩核裂解膜自行分割,致死前期可逆期,致死期 不可逆期,后期：,邻近的上皮细胞、M、瘤细胞等吞噬凋亡小体,一、细胞凋亡的特征（一）形态学特征1.细胞核的
5、变化 染色质凝集、分块，呈新月状、花瓣状位于核膜下。最后核膜断裂。2.细胞质的变化 细胞质明显浓缩，线粒体（体积增大、嵴增多，出现空泡）和内质网（腔增殖膨大），细胞骨架变得致密和紊乱。,左图：哺乳类乳腺细胞的凋亡右图：哺乳类正常的乳腺细胞,在凋亡过程中，由于没有膜的破裂，所以没有内容物的释放，故不会引起周围组织发生炎症。,3.细胞膜的变化原有的特化结构逐渐消失；细胞膜起泡，但结构完整；外层细胞膜新出现了磷脂酰丝氨酸等生物大分子。.产生凋亡小体 凋亡小体(apoptotic body)：细胞凋亡时，形成的一些大小不等的、有完整胞膜的、内含胞质、细胞器及染色质片断的球形结构。凋亡小体的命运：被邻近
6、细胞吞噬消化,（二）细胞凋亡的生物化学特征,1.DNA片段化 凋亡细胞中核酸内切酶活化，特异性地切割核小体，形成180200bp 整数倍的DNA片段。琼脂糖凝胶电泳显示梯状条带。,200bp,400bp,600bp,800bp,2.产生与细胞凋亡有关的酶,如，Caspase家族等蛋白酶被活化。,3.细胞质中Ca2+浓度和pH值 细胞内Ca2+库释放，使细胞质内Ca2+浓度增高。Ca2+作为凋亡信号，诱导细胞凋亡。pH值先急剧增高（碱性），之后又缓慢降低（酸性）。,细胞凋亡与坏死的区别,坏死 凋亡,1.性质 病理性 生理性或病理性 2.诱导因素 强烈的刺激（极端环境）较弱刺激（生理/病理因素）3
7、.生化特点 被动过程，无蛋白合成，主动过程，有新蛋白合成，不耗能ATP 耗能量ATP4.形态变化 细胞结构全面溶解、破坏、胞膜及细胞器相对完整 细胞肿胀 细胞皱缩，核固缩5.DNA电泳 随机降解，电泳呈均一 DNA片段化（180-200bp）DNA片状 电泳呈“梯”状条带6.炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应 溶酶体相对完整，无炎症反应7.凋亡小体 无 有8.基因调控 无 有,秀丽隐杆线虫（C.elegans）：最初有1030个体细胞，发育过程131细胞凋亡，成 虫只有959个细胞组成。,在细胞凋亡的实施阶段起作用的基因主要有3个：Ced-3、Ced-4和Ced-9，其中Ced-3和 Ced-
8、4的作用是诱发凋亡，Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用，使凋亡不能发生。,凋亡信号转导,凋亡基因激活,凋亡的执行,凋亡细胞的清除,凋亡过程可大致分成4个阶段,二、诱导细胞凋亡的因素,1.物理因素：如射线、高温；2.化学性因素：如强酸、强碱；细胞因子（肿瘤坏死因子）、激素（糖皮质激素），抗癌药物等;.病毒（如HIV、EB病毒）；细菌；毒素；DNA损伤，细胞质中钙离子浓度过高；4.细胞缺血、缺氧等。,1.Caspase家族蛋白是引起细胞凋亡的关键酶，即凋亡酶。按功能可分为两类：执行凋亡酶：caspase-3、6、7，只能执行凋亡，不能自身激活。启动凋亡酶：caspase-2、8、9、10，
9、启动凋亡，同 时即可自我激活也可激活执行凋亡酶。caspase的抑制因子：IAPs,三、细胞凋亡的分子机制（一）细胞凋亡的相关基因和蛋白,Caspase家族蛋白的特点：,酶活性依赖于半胱氨酸残基的亲核性；总是在天冬氨酸之后切断底物；都是由两大、两小亚基组成的异四聚体。大、小亚基由同一基因编码，由蛋白质前体被切割后产生。作用：可降解胞内结构蛋白和功能蛋白，最终导致细胞凋亡。,Caspase对底物的切割效应,1.水解核酸酶抑制物 释放CAD2.切割核纤层蛋白、核孔蛋白3.破坏细胞骨架4.阻断DNA复制和修复,Bcl-2家族包括两类蛋白质：抗凋亡蛋白：如Bcl-2，Bcl-xl、Bcl-w、Mcl-
10、1 促凋亡蛋白：如，Bax、Bak、Bad、Bid、Bim 通过调节线粒体中的凋亡因子的释放，调节细胞凋亡。,2.Bcl-2基因家族,3.Apaf-1蛋白（凋亡激活因子-1）Apaf-1含有3个不同的结构域：（1）能召集caspase-9；（2）ced-4 同源结构域，能结合ATP/dATP；（3）C端结构域，与细胞色素C结合。通过形成凋亡体，凋亡体可以激活caspase-3。,4.Fas Fas又称作APO-1/CD95，为跨膜蛋白，分布于胸腺细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、NK细胞、内皮细胞、上皮细胞等。与fas配体结合后可以激活caspase8，导致靶细胞走向凋亡。,5.p53,p53基因
11、是一种抑癌基因；生物学功能是在G1期监视DNA的完整性；如有损伤，则抑制细胞增殖。直到DNA修复完成；当DNA损伤不能修复时，p53蛋白持续增高，易位到线粒体，引起线粒体膜的破裂，释放细胞色素C；细胞凋亡除上所述，还有myc、ATM 等凋亡相关蛋白。,6.myc 在许多人类恶性肿瘤细胞中都发现有c-myc的过度表达，它能促进细胞增殖、抑制分化。c-myc还参于细胞调亡的控制。在凋亡细胞中c-myc也是高表达。c-myc对增殖和凋亡的调节是一样的。作为转录凋控因子，一方面激活那些控制细胞增殖的基因，另一方面也激活促进细胞凋亡的基因，给细胞两种选择：增殖或凋亡。当生长因子存在，bcl-2基因表达时
12、，促进细胞增殖，反之细胞凋亡。,(二)细胞凋亡的信号转导通路,1.膜表面死亡受体通路（细胞外信号）,死亡受体通路（Extrinsic or cytoplasmic pathway）死亡受体 TNFR、FasR、DR3、DR4、DR5等是一类通过与相应配体结合，传递细胞凋亡信号的跨胞膜蛋白。通路（pathway）,杀伤性T淋巴细胞诱导病原体感染的靶细胞凋亡,NADH-CoQ氧化还原酶 复合物,CoQH2-细胞色素C还原酶 复合物,cytQ,细胞色素C氧化酶复合物,线粒体呼吸链的结构,线粒体PT孔,2.细胞凋亡的线粒体通路,线粒体通路,应激反应凋亡信号（如，ROS）,线粒体PT孔开启,细胞色素C（
13、凋亡激活因子）,Apaf-1,Caspase-9,释放,凋亡体,激活Caspase-3,ATP/dATP,caspase 活化的其他途径,除线粒体外，Caspase的级联激活化和能起始于：,内质网细胞核高尔基体溶酶体,凋亡起始分子机制不清,四、细胞凋亡的生物学意义,1.清除发育过程中多余的细胞2.清除病理活动过程中潜在的危险细胞,3.清除已经完成功能的细胞4.清除发育不正常的细胞 如，在神经系统发育过程中的 神经元。5.清除正常生理活动过程中无用的细胞 如免疫系统的T、B淋巴细胞在分化过程中，95%的前T、B淋巴细胞的清除。,五、细胞凋亡与人类疾病,六、细胞凋亡的检测方法,（一）形态学检测 用HE染色、吉姆萨染色等在光镜下观察，或荧光染色在荧光显微镜下观察。,（二）生化特征检测 电泳呈梯状条带改变。,（三）磷脂酰丝氨酸外翻分析法,
