怀化医专《病理学与病理生理学》教案 编号 2005学年下学期 授课教师 吴和平 教研室主任审核签名 曹述铁  教学课题 细胞凋亡与疾病 课时 授课时间 11月 21日 11月 22日 11月23日 11月24日 11月25日 月日    3  星期一 星期三 星 期三 星 期四 星 期五 星期  授课对象 04级临床医学专业 班级 9－12 5－8 1 -4 17-20 13-16   目的要求 1.掌握细胞凋亡、凋亡蛋白酶、核酸内切酶的概念。 2.掌握凋亡时细胞的生物学特征及其与坏死的区别。 3.熟悉细胞凋亡的调控：包括细胞凋亡相关因素、凋亡相关基因及其作用。 4.了解细胞凋亡的发生机制。 5.了解细胞凋亡与常见疾病的关系。  教学重点及难点 1. 细胞凋亡、凋亡蛋白酶、核酸内切酶的概念。 2．凋亡时细胞的主要变化以及其与坏死的区别。 3．细胞凋亡的发生机制。 4．细胞凋亡的调控：凋亡相关基因及其作用。  教法与 学法  提问式、启发式教学，理论联系实际，基础联系临床。  课型 理论课 教学手段 多媒体课件教学  教学 内容 与 时间 分配 1．细胞凋亡的概念和生物学特征 40min 2．细胞凋亡的过程与调控 60min 3．细胞凋亡与疾病 50min  复习 思考题  1．何谓细胞凋亡?其生物学特征是什么? 2．简述细胞凋亡的过程与调控 3．举例说明细胞凋亡在疾病发生中的作用 4．试述细胞凋亡在疾病防治中的意义  参考资料 1、吴和平、李晓阳主编.《病理学及病理生理学》第一版.湖南科学技术出版社，2004 2、陈主初 主编.病理生理学（七年制）.人民卫生出版社. 2001 3、金惠铭 主编 病理生理学 第六版 人民卫生出版社 2004 4、李玉林主编.病理学.第六版.北京．人民卫生出版社 2004 5、叶任高、陆再英主编.内科学.第六版.北京.人民卫生出版社 2004 6、高英茂主编.七年制组织学与胚胎学.北京．人民卫生出版社 2001  自评 本次课运用启发式教学法，密切联系临床，以提高学生的学习兴趣。结合临床实例讲授，从病例中提出问题，提高同学们解决实际问题的能力。  第十章 细胞凋亡与疾病 （ apoptosis＆disease） 一、概述 细胞是组成机体的基本单位，其生命过程包括增殖、分化和凋亡。 细胞通过分裂增加细胞的数量；通过分化形成在形态和功能上各异的细胞,组成不同的组织和器官；通过凋亡确保胚胎正常发育和内环境稳定。因此，细胞增殖、分化和凋亡都是主动而有序的生命过程，任何一个环节发生变化均可引起疾病。 研究历史： 长期以来，生命科学的研究重点是细胞的增殖与分化，即细胞如何“活”的问题。20世纪80年代后期，免疫学研究发现，在胸腺中大量细胞死亡（凋亡），是一种选择性地去除自身反应T细胞的过程。如果这种凋亡受阻，自身反应T细胞不能清除，就会产生自身免疫病。 20世纪90年代以来，对细胞凋亡的研究成为生命科学的重要课题，即研究细胞如何“死”的问题。 细胞凋亡的概念 凋亡（apoptosis）一词来自希腊语，apo指分离，ptosis指落下，Apoptosis即花瓣或树叶的枯落。 1972年Kerr等人首先提出了细胞凋亡的概念：细胞凋亡（apoptosis）是由基因调控的主动而有序的细胞死亡，又称程序性细胞死亡（programmed cell death ,PCD）。 细胞凋亡的意义： 1.清除无用、多余的细胞。 2.清除受损、突变或衰老的细胞。 二、细胞凋亡的生物学特征 （一）形态学特征 1.细胞核的变化 核固缩、核染色质凝聚、边集，最后解离形成核碎片。 2.细胞质的变化 细胞表面微绒毛消失，并逐渐与周围细胞脱离。胞质脱水、体积缩小、空泡化；内质网不断扩张并与胞膜融合，形成膜表面的芽状突起，即出芽（buding）。 胞膜皱缩内陷，分割胞质，形成具有完整膜结构、内含细胞器和/或核碎片的凋亡小体（apotosis body），它是凋亡细胞特征性的形态学改变。 溶酶体膜相对完整，故无局部炎症反应。  （二）生化特征 1.DNA的片段化 即D NA双链片段化断裂。其断裂部位发生在染色质核小体的连接部，此处易受内源性核酸内切酶的攻击而断裂。 DNA链上每隔200个核苷酸就有1个核小体，当核酸内切酶在核小体连接部切开DNA时，即可形成180～ 200bp或其整倍数的DNA片段。这些片段在琼脂糖凝胶电泳中可呈特征的阶梯状条带，是判断细胞凋亡的客观指标之一。 在正常情况下，内源性核酸内切酶以无活性的形成存在于细胞核内。如被激活就可切断染色质DNA。 核酸内切酶 (无活性) Ca2+ Mg2+ 核酸内切酶(有活性) 切开DNA(核小体连接部) 2.蛋白质降解 凋亡蛋白酶(caspases)即半胱天冬蛋白酶，其中Caspases8、9、10起凋亡启动子作用， Caspases3、6、7、9、12起凋亡效应子作用，能分解细胞蛋白，起凋亡执行器作用。 死亡信号 + 受体 （受体激活途径） 死亡信号损伤线粒体 （线粒体激活途径） 凋亡蛋白酶(caspases)作用： (1)水解蛋白质，分割胞质，形成凋亡小体 (2)灭活凋亡抑制物（Bcl-2） (3)参加凋亡级联反应，水解凋亡相关活性蛋白  三、细胞凋亡过程与调控 （一）细胞凋亡过程（四个阶段） 1.凋亡信号转导 2.凋亡基因激活 3.凋亡的执行（由DNase 和caspases执行） 4.凋亡细胞的清除。     （3）同一性：即不同的凋亡诱导因素可通过同一信号转导系统引起细胞凋亡。 （4）多途性：即同一凋亡诱导因素，可通过多条信息转导途径引起细胞凋亡。 3.细胞凋亡的相关基因。 （1）抑制凋亡基因：Bcl-2、EIB 、IAP等。 Bcl-2(B-cell lymphoma/leukemia -2)基因分布：造血细胞、上皮细胞、淋巴细胞、多种瘤细胞。 功能：抑制多种凋亡诱导因素（如电离辐射、化学药物） 所引起的细胞凋亡。 机制： *直接抗氧化而抑制细胞调亡； *抑制线粒体释放促凋亡的蛋白质； *抑制促凋亡调节蛋白的细胞毒作用； *抑制凋亡蛋白酶的激活； *维持细胞钙稳态。  （3）双向调控基因：C.myc 诱导细胞增殖（有生长因子） 诱导细胞凋亡（无生长因子） 四、细胞凋亡的发生机制 (一) 氧化应激与自由基的损伤作用 1.氧自由基对DNA损伤导致聚ADP核糖转移酶活化和P53基因的激活。前者引起NAD快速耗竭，ATP 大量消耗，使细胞凋亡。后者具有促进细胞凋亡的功能。 2.氧自由基攻击细胞膜上不饱和脂肪酸，引起脂质过 氧化直接造成细胞膜损伤，导致细胞凋亡。 3.氧化应激可激活Ca2+/Mg2+ 依赖的核酸内切酶及活 化核转录因子如NF-kB，诱导细胞凋亡。 4.氧化应激引起细胞膜结构的破坏，使Ca2+ 内流增加， 诱导细胞凋亡。 (二) 钙稳态失衡 1.激活Ca2+ / Mg2+ 依赖的核酸内切酶，降解DNA链； 2.激活谷氨酰胺转移酶，催化细胞内肽链间的酰基转移， 在肽链间形成共价键，使细胞骨架蛋白分子间发生广 泛交联，有利于凋亡小体形成。 3.激活核转录因子，加速细胞凋亡相关基因的转录； 4.Ca2+ 在ATP的配合下使DNA链舒展，暴露出核小体之间的连接区内的酶切位点，有利DNA内切酶切割 DNA。 (三) 线粒体损伤 线粒体功能受损，导致ATP不足，引起跨膜电位下降 、氧自由基的产生、胞内pH值下降及Ca2+浓度升高均可启动细胞凋亡。