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第十四章 细胞衰老与凋亡 第一节 细胞衰老 14.1.1 衰老的概念 现代人类面临着3种衰老： ◆生理性衰老 ◆病理性衰老 ◆心理性衰老 细胞衰老（cell aging）是指细胞表现出有限生长特性，培养细胞经一定倍增后，失去对促分裂因子刺激的反应，不可逆的失去增殖能力，停止分裂的过程。 Hayflick界限 1961年，Hayflick 首次报道了体外培养 的人成纤维细胞(human fibroblast)具有增 殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的成 纤维细胞进行体外培养，发现胚胎的成纤维 细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡，而来 自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代 就开始死亡。 早老症儿童与正常儿童的比较 自由基攻击细胞的证据 第二节 细胞凋亡 ●细胞凋亡(apoptosis) ●Apoptosis的概念源自于希腊语，原意是指树叶或花的自然凋落； ◆又 称 程 序 性 细 胞 死 亡 ( programmed cell death , PCD ) ●细胞发生程序性死亡时，就像树叶或花的自然凋落一样，凋亡的细胞散在于正常组织细胞中，无炎症反应，不遗留疤痕。 ●死亡的细胞碎片很快被巨噬细胞或邻近细胞清除，不影响其他细胞的正常功能。 14.2.1细胞凋亡的概念 细胞凋亡（apoptosis）又称程序性细胞 死亡（programmed cell death）,是指机体为 维护内环境稳定，由基因控制的细胞自助的 有序性死亡。 细胞坏死与程序性细胞死亡 * 第一节 细胞衰老 第二节 细胞凋亡 体外培养的年轻和衰老的人成纤维细胞的显微形态 物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系 14.1.2 衰老的特征 ◆细胞内水分减少 ◆细胞核的变化 ◆色素生成和色素颗粒沉积 ◆内质网的变化 ◆线粒体的变化 ◆膜系统的变化 14.1.3 衰老的机制 ◆自由基学说/氧化损伤学说 ◆端粒学说 ◆线粒体学说 细胞凋亡与坏死的差异： ●引起死亡的原因不同 ●死亡的过程不同 ●死亡的效应不同 程序性死亡细胞的 形态结构变化 14.2.2细胞凋亡的生理意义 ◆动物机体靠对细胞增殖和细胞周期的正负控制以及对程序性细胞死亡的正负控制来维持细胞总数的平衡和机体的生命活力。 ◆程序性细胞死亡在形态建成中起重要作用。 程序性细胞死亡在小鼠脚趾形成中的作用 蝌蚪向蛙发育的变态反应中程序性细胞死亡的作用 12.2.3细胞凋亡的特征 一、细胞凋亡的形态特征 二、细胞凋亡的生物学特征 程序性死亡细胞的DNA降解 三、细胞凋亡机制 ◆2002年的诺贝尔生理学和医学奖授予了在器官发育和程序性细胞死亡研究领域中做出奠基性贡献的3位科学家: ●英国的Brenner、Sulston和美国的Horvitz ●他们创造性地用线虫作为实验模型,实现了对器官发育过程中细胞分裂、分化的原位观察,完成了细胞图谱的绘制。 ●在此基础上发现并研究了调控器官发育程序性细胞死亡的关键基因及其功能并进一步在高等哺乳动物中发现了相关功能基因。 雌雄同体的秀丽新小杆线虫 秀丽新小杆线虫中参与程序性细胞死亡控制的基因 ●决定死亡的两个基因，即ces-1(ces表示CE细胞存活的调控基因)和ces-2基因 ●执行死亡的4个基因：ced-3、ced-4、ced-9和egl-1基因。 ●7个与死亡细胞被吞噬细胞所吞噬的基因，即ced-1、ced-2、ced-5、ced-6、ced-7、ced-10和ced-11。 ●死亡细胞在吞噬体中被降解的基因 ●ced-3、ced-4、ced-9和egl1-4个基因构成了 线虫执行死亡的“死亡机器”(death machinery); ●ced-3 和ced-4是细胞杀手; ●ced-9可抵消ced-3和ced-4 的作用，防止细胞 被杀死，因此是存活因子; ●进一步的研究发现真正的细胞杀手是ced-3而 不是ced-4。 天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶 ◆自杀性蛋白水解酶是天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶(cysteine-containing aspartatespecific protease),简称caspase; ◆caspase-3、6、7和8 在FAS/TNF介导的程序性细胞死亡途径中起作用； ◆caspase-9和3 一起参与线粒体中Apaf-I、细胞色素c介导的程序