[农学]第13章 细胞衰老与凋亡.pptVIP

第十三章 程序性细胞死亡与细胞衰老 第一节 程序性细胞死亡 衰老（aging，senescence，senility）又称老化，通常指生物发育成熟后，在正常情况下随着年龄的增加，机能减退，内环境稳定性下降，结构中心组分退行性变化，趋向死亡的不可逆的现象。 衰老和死亡是生命的基本现象，衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次。 ●Hayflick界限(Hayflick Limitation） ●细胞在体内条件下的衰老 ●衰老细胞结构的变化 ●细胞衰老的分子机理 一、Hayflick界限(Hayflick Limitation） ●概念：关于细胞增殖能力和寿命是有限的观点。 细胞，至少是培养的二倍体细胞，不是不死的，而是有一定的 寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就 是 Hayflick界限 ◆癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形态 已经不同于原先的细胞 ◆细胞的增殖能力与供体年龄有关 ◆物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系 ●二倍体细胞的衰老是由细胞本身决定的 ◆决定细胞衰老的因素在细胞内部，而不是外部的环境 ◆是细胞核而不是细胞质决定了细胞衰老 二、细胞在体内条件下的衰老 ●在机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在 个体发育的早期也会发生; ●正常情况下终生保持分裂的细胞，其分裂能力是否随 着有机体年龄的增高而下降？它们 会不会衰老？ ◆衰老动物体内，细胞分裂速度显著减慢，其原因主要 是G1期明显延长; ◆衰老个体内的环境因素影响了细胞的增殖和衰老; ◆骨髓干细胞移植实验说明随着年龄的增加，干细胞 增殖速度也趋缓慢. 三、衰老细胞结构的变化 ●细胞核的变化：细胞核随着细胞分裂次数的增加不断增大；细胞核的核膜内折（invagination）;染色质固缩化 ●内质网的变化：内质网成分弥散性地分散于核周胞质中，粗面内质网的总量似乎是减少了 ●线粒体的变化：通常细胞中线粒体的数量随年龄的增大而减少，而其体积则随年龄的增大而增大 ●致密体的生成：细胞中致密体包括色素等的生成与积累，亦是 增多 ●膜系统的变化：其膜流动性降低、韧性减小；细胞间间隙连接和细胞膜内颗粒的分布也发生变化 细胞衰老的机理 第二节 细胞衰老 一、细胞衰老的概念及生理意义 二、细胞衰老的形态学特征 三、细胞衰老的生化特征 四、诱导细胞衰老的因子 五、细胞衰老的检测 六、细胞衰老的分子调控机理 七、细胞衰老与坏死 细胞衰老的概念及生理意义 细胞凋亡：是一个由基因决定的自动结束细胞生命的过程。 生理意义： （1）确保组织器官正常发育、生长 ：在机体的发育、生长过程中，凋亡可以清除多余的和失去功能的细胞，所以，在器官和组织形成中发挥了重要的作用。例如，在人胚胎肢芽发育过程中，通过凋亡使指间组织细胞通过凋亡被逐渐消除，形成指间。 （2）维持内环境稳定 ：如果机体对受损、突变或者衰老的细胞不能及时清除话，就会干扰内环境稳定。例如，突变细胞不及时清除会导致肿瘤发生。 （3）发挥积极的防御功能 ：例如，当细胞受到病毒感染时，受感染的细胞可以通过凋亡来阻止病毒的增殖，或通过 DNA 的降解，把病毒的 DNA 进行分解。 细胞衰老的形态学特征 细胞衰老的生化特征 细胞凋亡的主要生化特征是形成由为180～200bpDNA片段或其整倍性片段组成特征性的DNA ladders ◆钙超载 ◆内源性核酸内切酶激活 ◆tTG（组织转氨酶）积累并达到较高水平 诱导细胞衰老的因子 物理性因子，包括射线（紫外线，? 射线等），较温和的温度刺激（如热激，冷激）等 化学及生物因子：包括活性氧基团和分子，DNA和蛋白质合成的抑制剂，激素，细胞生长因子，肿瘤坏死因子?（TNF?），抗Fas/Apo-1/CD95抗体等 细胞衰老的检测 形态学观测：染色法、透射和扫描电镜观察 DNA电泳：DNA片段就呈现出梯状条带 TUNEL测定法，即DNA断裂的原位末端标记法 彗星电泳法（comet assay） 流式细胞分析 根据凋亡细胞DNA断裂和丢失，采用碘化丙啶使DNA产生激发荧光，用流式细胞仪检出凋亡的亚二倍体细胞，同时又能观察细胞的周期状态。 细胞衰老的分子调控机理 Caspase家族与凋亡 非Caspase依赖性细胞凋亡：凋亡诱导因子（AIF）；限制性核酸内