导图社区 医学细胞生物学 细胞衰老与细胞死亡
医学细胞生物学之细胞衰老与细胞死亡知识梳理,包括细胞衰老的表现、细胞衰老学说、细胞死亡的类型等等。
编辑于2022-10-12 23:21:05 广东细胞衰老与细胞死亡
细胞衰老
概念
细胞衰老: 细胞增殖能力和生理功能逐渐发生衰退、以及细胞形态发生改变并趋向死亡的过程
机体衰老:指绝大多数生物性成熟以后,机体形态结构和生理功能逐渐退化或老化的过程
各类细胞的寿命不同
寿命接近于动物整体寿命的,如神经元、脂肪细胞、肌细胞等。
缓慢更新的,其寿命比机体的寿命短,如肝细胞、胃壁细胞等。
快速更新且寿命较短的,如皮肤表皮细胞、红细胞和白细胞等。
Hayflick 界限(Hayflick life span): 体外培养细胞所具有增殖分裂的极限
细胞衰老的表现
形态学改变
细胞皱缩、膜通透性和脆性增加、核膜内陷、细胞器数量减少、胞内出现脂褐素等异常物质沉积
分子和代谢改变
DNA:复制与转录受到抑制;有个别基因会异常激活;端粒DNA丢失,mtDNA特异性缺失
RNA:mRNA和tRNA含量降低
蛋白质:含量下降
酶:活性中心被氧化,总的效应是酶失活;但β-半乳糖苷酶活性增强
脂类:不饱和脂肪酸被氧化,膜的流动性降低
细胞衰老的学说
遗传决定学说:衰老是遗传上的程序化过程
衰老相关基因
抗衰老基因,也称长寿基因
自由基学说
氧化性损伤的积累,最终导致衰老
端粒钟学说
端粒:是染色体末端由简单串联重复序列组成的特殊结构;细胞分裂过程中,端粒不能完全复制而逐渐变短
端粒酶:是一种由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白酶,可使端粒长度增加,常见于生殖细胞和肿瘤细胞等细胞中
两条调控细胞衰老的途径
复制性衰老的调控
p53→p21、pRb→E2F 信号通路
氧化应激诱导的非端粒依赖性细胞衰老
细胞死亡
类型
细胞凋亡(Apoptosis):在特定信号诱导下,细胞内的死亡级联反应被触发所致的生理或病理性、主动性的死亡过程。
形成凋亡小体
不引起炎症反应
细胞坏死(Necrosis):在外来致病因子作用下,细胞生命活动被强行终止所致的病理性、被动性的死亡过程。
细胞焦亡(Pyroptosis): 又称细胞炎性坏死,是一种程序性细胞死亡,表现为细胞胀大直至膜破裂,导致胞内容物的释放进而激活强烈的炎症反应。细胞焦亡是机体一种重要的天然免疫反应,在抗击感染中发挥重要作用。
细胞凋亡
概念
又称程序性细胞死亡 (programmed cell death, PCD) ,即在一定时间内,细胞按一定的程序发生死亡,这种细胞死亡具有严格的基因时控性和选择性
形态学特征
细胞皱缩、染色质凝聚、凋亡小体形成、细胞骨架解体
核DNA断裂浓缩成染色质块,呈多种形态核膜断裂,形成核碎片
细胞膜内侧的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine, PS)翻转到细胞膜的表面
凋亡小体的形成及其形成方式
① 发芽脱落机制。胞膜包裹胞质、细胞器、核碎片,通过发芽或起泡,形成凋亡小体;
② 分隔机制。内质网分隔胞质区,与胞膜一起包裹胞内物,形成凋亡小体;
③ 自噬体形成机制。胞内线粒体等细胞器及其它胞质成分一同被 内质网包裹成自噬体,与胞膜融合排出胞外→凋亡小体。
凋亡细胞的生化改变的复杂性和多样性
DNA片段化
形成长度为180~200bp整数倍的寡聚核苷酸片段,在进行琼脂糖凝胶电泳时,凋亡细胞表现出特征性的DNA梯状条带
细胞凋亡中的蛋白酶
蛋白酶级联切割 可能是凋亡最关键的过程——凋亡机制的核心部分;胱天蛋白酶家族(Caspases)、端粒酶、分裂素、钙蛋白酶等参与
胞浆Ca2+、pH的变化
线粒体在细胞凋亡中的作用
① 线粒体呼吸链受损,能量代谢被破坏,细胞死亡;
② 线粒体释放细胞色素c (cyt C),而cyt C是凋亡所需的胱天蛋白酶家族激活物
③ 线粒体是细胞产生活性氧类物质(reactive oxygen species, ROS)主要来源,ROS是细胞凋亡的信使分子和效应分子,凋亡时线粒体生成更多ROS;
④ 线粒体渗透转变孔通透性增高,是凋亡早期的决定性变化
细胞凋亡影响因素
细胞凋亡的诱发因素
细胞凋亡的抑制因素
bcl-2
细胞凋亡的分子机制
调控
调节细胞凋亡的p53基因(抑癌基因)
Fas是属于肿瘤坏死因子受体
C-myc基因既是凋亡的激活因子又是抑制因素
信号转导通路
死亡受体介导的信号转导通路
死亡诱导复合物(DISC)
Fas-FADD-caspase8
线粒体介导的信号转导通路
Bcl-2家族
死亡诱导复合物(DISC)
Apaf1-caspase9
细胞凋亡与疾病
肿瘤/系统性红斑狼疮