✓ CDK增多：CDK1、2、4、6↑ ✓ CKI表达不足和突变：InK4失活和Kip↓（p16/p21/p27） ✓ 检查点功能障碍：p53基因突变
18
细胞增殖缺陷与疾病
增殖缺陷：糖尿病肾病、神经退行性变、再障 增殖缺陷与糖尿病肾病
增殖缺陷的机制：
✓ CKI过表达：p27↑ ✓ pRb：低磷酸化状态 ✓ Cyclin/CDK2/CDK4（-）
细胞增殖和凋亡异常与疾病
海南医学院
12临本3班
1
第一节 细胞增殖异常与疾病
2
主要内容
细胞周期的概述 细胞周期的调控 细胞周期调控异常与疾病 调控细胞周期与疾病的防治
3
细胞周期
概念：增殖细胞从上一次分裂结束到下一次分裂 终了的间隔时间（细胞增殖周期）
分期（时相特点）
✓ G1期（first gap phase，DNA合成前期） ✓ S期（synthetic phase，DNA合成期） ✓ G2期（second gap phase，DNA合成后期） ✓ M期（mitotic phase，有丝分裂期）
✓ 正常细胞存活依赖特异性环境因素 ✓ 环境不适→凋亡 ✓ 肿瘤细胞失去上述特性 ✓ 转移性肿瘤凋亡反应↓→转移灶
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细胞凋亡不足与肿瘤相关的机制
抗凋亡或和促凋亡的信号失衡 EGF↑/TNF↓ 抗凋亡或和促凋亡的受体失衡 EGFR↑/TNFR↓ 抗凋亡或和促凋亡的转导因子失衡 Bcl-2，Bcl-XL↑/p53，p27，p57 or Bak，Bax↓ 介导细胞凋亡的通路异常 PI3K-Akt，ras-MAPK↑/DR，Mit，ERS↓
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细胞凋亡调控相关的信号
生理性凋亡信号
✓ 某些激素的和细胞因子的直接作用 糖皮质激素→淋巴细胞凋亡↑ 甲状腺素→蝌蚪变青蛙 兴奋性神经递质→神经元凋亡（谷-皮质） ✓ 某些激素的和细胞因子的间接作用 睾丸组织↓→睾丸酮↓→前列腺上皮细胞凋亡↑
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细胞凋亡调控相关的信号
病理性凋亡信号
✓ 诱导性的因素：
6
细胞周期的调控
细胞周期自身调控 细胞周期驱动力量（周期素和周期素依赖性激酶）、抑制力量、检查
点等协同作用实现。 细胞外信号对细胞周期的调控
✓ 诱导增殖信号： GF→cyclin/CDK↑，CKI↓→细胞增殖↑
✓ 抑制增殖信号： TGF-β→cyclin/CDK↓，CKI↑→细胞增殖↓
细胞增殖过度与疾病 细胞增殖缺陷与疾病
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细胞增殖过度与疾病
增殖过度：肿瘤、肝肺肾纤维化、前列腺肥大、 类风湿性关节炎
细胞增殖过度与肿瘤
✓ Cyclin增多：cyclin D、E ↑ 乳腺癌、B细胞淋巴瘤、胃肠癌、食道癌 机制：基因扩增、染色体倒位、染色体易位
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细胞增殖过度与肿瘤
NGF＋神经细胞→细胞凋亡↑↑ 转染Bcl-2↑→神经细胞凋亡↓
淋巴细胞性白血病病人：Bcl-2阳性20﹪
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Bcl-2抗凋亡的机制
直接抗氧化 抑制线粒体释放促凋亡蛋白（Cyto-C/AIF） 抑制促凋亡性调节蛋白（Bax、Bak）作用 抑制凋亡蛋白酶（caspases）的激活 维持细胞钙稳态
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p53对凋亡的调控
野生型p53（wtp53） wtp53型：具有诱导细胞凋亡的功能 突变型p53（mutp53） 突变p53型：×促进细胞凋亡 促进细胞增殖
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C-myc对凋亡的调控
C-myc是癌基因，具有双向的调节作用
↗ 细胞增殖（＋GF） C-myc↑
↘ 细胞凋亡（－GF）
43
细胞凋亡调控相关的酶
组织型转谷氨酰胺酶 →γ谷氨酰﹢ε赖氨基→稳定 的构架→凋亡小体↑
胞浆Ca2+ ↑→Calpains↑→酶↑﹢膜再塑→凋亡
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细胞凋亡调控异常与疾病
凋亡的生理意义
✓ 确保正常生长发育（指/趾） ✓ 维持内环境稳定（受损，突变，衰老） ✓ 发挥防御功能（清除HIV-CD4+）
凋亡的病理意义
细胞凋亡的概述 细胞凋亡的调控 细胞凋亡调控异常与疾病 调控细胞凋亡与疾病的防治
23
概念
细胞凋亡（apoptosis）：由体内外因素触发细胞 内预存的死亡程序而导致的细胞死亡过程
是程序性细胞死亡（PCD）的形式之一（自噬） 1972年Kerr等人提出不同于坏死的死亡新概念
24
细胞凋亡与坏死的比较
坏死
凋亡
性质 病理性，非特异性
生理性或病理性，特异性
诱导因素 强烈刺激，随机发生
较弱刺激，非随机发生
生化特点 被动过程，无新蛋白合成，不耗能 主动过程，有新蛋白合成，耗 能
形态变化 细胞肿胀，细胞结构全面溶解破坏 细胞皱缩，核固缩细胞结构完 整
DNA电泳 弥散性降解，电泳呈均一DNA片状 DNA片段化，电泳呈梯状条带
炎症反应 溶酶体破裂，局部炎症反应
溶酶体完整，局部无炎症反应
凋亡小体 无
有
基因调控 无
有
25
细胞凋亡的过程
诱导期： 凋亡的相关因素→启动信号转导 效应期： 死亡信号→基因→合成各种酶
（核酸内切酶，caspase等） 降解期：底物降解
核酸内切酶→破坏基因 caspase→细胞结构的解体
26
45
Caspase功能
灭活凋亡抑制蛋白 直接破坏细胞结构 分解与细胞骨架构成相关的蛋白 瓦解核结构成核碎片
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内源性核酸内切酶的作用
染色质的基本结构
核小体
核小体
核小体
DNA在连接区断裂
核酸电泳出现特征性梯状图谱 （180～200bp的整数倍片段）
核染色质DNA裂解
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组织型转谷氨酰胺酶
CDK的调控
✓ 活化：Cyclin CDK活化激酶（CAK） CDK自身的磷酸化
✓ 灭活：CKI/泛素化（ubiquitin）降解
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细胞周期素依赖性激酶抑制因子（CKI）
Ink4（Inhibitors of kinase4） Kip（kinase inhibitory protein，Kip）又称Cip
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细胞凋亡调控相关的基因
Bcl-2家族 P53 其他：C-myc
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Bcl-2家族分类
抗凋亡成员：Bcl-2和Bcl-XL 促凋亡成员：Bax和Bak BH3-only死亡蛋白
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Bcl-2抗凋亡的作用及机制
分布：线粒体内膜、细胞膜内表面、内质网和核 膜
抗调亡作用的证据： NGF ↑
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凋亡不足与肿瘤相关的证据
细胞凋亡不足与肿瘤的发生
✓ Bcl-2：过表达，且预后不良 ✓ P53基因：突变或缺失（非小细胞肺Ca突变50%）
细胞凋亡不足与肿瘤的发展
✓ 细胞增殖↑ 细胞凋亡↓ ✓ 细胞增殖 - 细胞凋亡↓↓ ✓ 细胞增殖↑↑↑ 细胞凋亡↓↓
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凋亡不足与肿瘤相关的证据
细胞凋亡不足与肿瘤的转移
（cdk- interacting protein1）或Waf（wild-type p53 activated fragment1）家族
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Ink4家族
CDK4的抑制蛋白 p16Ink4a、p15Ink4b、p18Ink4c、p19Ink4d等 抑制CDK4活性
✓ 特异地与CDK4/6结合 ✓ 防止CDK4/6与cyclin再结合 ✓ 降低cyclin/CDK复合物的稳定性
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细胞凋亡调控异常与疾病
细胞凋亡不足与相关疾病 细胞凋亡过度与相关疾病 细胞凋亡不足和过度共存与疾病
55
细胞凋亡过度与相关疾病
细胞凋亡过度与 AIDS 细胞凋亡过度与心脏疾病 细胞凋亡过度与神经退行性疾病
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细胞凋亡过度与AIDS
CD4+ 淋巴细胞过度凋亡的机制 HIV-CD4+ 产物的过表达→ CD4+凋亡↑ （gp120/Fas /TNF/ ROS↑)
Caspase 内源性核酸内切酶 其他：组织型转谷氨酰胺酶
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Caspase的分类
启动型Caspases（Caspase-8～10）
✓ 死亡受体介导的凋亡通路：caspase-8 ✓ 线粒体介导的凋亡通路：caspase-9 ✓ ERS：caspase-12/4
效应型caspase（caspase-3、6、7）
生物及化学毒素 应激
病毒感染
射线
化疗药物
高温
✓ 抑制性的因素：
化学促癌物
某些病毒（EB、乳头状瘤）
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细胞凋亡调控相关的信号转导通路
死亡受体介导的凋亡通路 线粒体介导的凋亡通路
（死亡受体非依赖凋亡通路）
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TNF超家族的死亡配体和受体
死亡配体：FasL、TNF-ａ 死亡受体：Fas、TNFR
细胞凋亡的改变
细胞凋亡的生化改变
✓ DNA的片段化（梯形条带） ✓ 内源性核酸内切酶激活 ✓ caspase的激活
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细胞凋亡的改变
细胞凋亡的形态学改变
✓ 微绒毛的消失 ✓ 空泡化（blebbing） ✓ 固缩（condensation） ✓ 出芽（budding） ✓ 染色质边集（margination） ✓ 凋亡小体（apoptosis body）
3、调控CKI的表达或和活性 转染基因/放疗/化疗→CKI表达和活性↑ 单抗/RNAi/反义寡核苷酸→CKI表达和活性↓ 4、修复或利用缺陷的细胞周期检查点 p53 →修复缺陷的细胞周期检查点 放疗/化疗→DNA损伤→缺陷周期检查点→DNA损伤细胞↑
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第二节 细胞凋亡异常与疾病
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