Apoptosis 細胞凋亡( 計畫性細胞死亡 )

報告人 : 顏嘉宏指導老師 : 陳培展 副教授日期 : 2010-1-5南台科技大學 - 電機所

112/04/21 1

細胞死亡特有方式

壞死 (Necrosis) 有計畫的細胞死亡 (Apoptosis) 自體吞噬 (Autophagic)

112/04/21 2

Apoptosis

主要是細胞縮小、且主要型態變化於細胞核。

112/04/21 3

Apoptosis(con.)

生理意義在於消除多餘的、 受傷、老化的、已失去功能或突變的不正常細胞。

DNA 破壞之細胞。

沒用途的細胞。

112/04/21 4

Apoptosis(con.)

主要是功用為藉由引發自殺的過程來移除多餘或功能不全的細胞。

原因 : 惡劣環境 ( 紫外線、化學藥品 ) 使細胞受到傷害而啟動程式引發凋亡。

112/04/21 5

Apoptosis(con.)

途徑為 :

細胞膜皺縮→ DNA 降解→ 細胞和塌陷與瓦解→凋亡小體出現 ( 具有完整的膜 )→巨噬細胞吞噬。

112/04/21 6

Cell death生理意義

個體發生時的可塑性及挑選最適細胞

當某個器官或組織形成的時候，身體往往一開始會製造數量過多的細胞，繼而依照某種「需求準則」來選擇最後留下來的功能細胞

112/04/21 7

Cell death生理意義 (con.)

細胞凋亡是塑造個體及器官型態的機制

青蛙尾巴的消失，人類手指頭之間的蹼消失跟細胞凋亡有關係。

112/04/21 8

Cell death生理意義 (con.)

踢除危險細胞

當個體受到環境傷害 ( 例如紫外線 ) 或病毒感染而傷害到遺傳物質時，身體為了保護自己因此啟動凋亡的機制。

112/04/21 9

Autophagy

主要是將細胞內的營養重新分配，使需要的地方獲得能量。

發生的原因：1. 在營養缺乏或不適宜下的環境2. 維持成長與發展的恒定3. 清除老化的胞器

112/04/21 10

Autophagy(con.)

途徑為 :

細胞的內膜包住一個胞器或是細胞質 與溶體的細胞膜融合形成 autophagosome

溶體分解物質合成能量。

Autophagosome--- 內含物＋內膜112/04/21 11

Autophagy(con.)

112/04/21 12

Apoptosis 與 Autophagic 的比較

apoptosis autophagic

apoptosis 整個細胞都會被分解掉apoptosis 是由巨噬細胞吞噬

autophagic 只有細胞內的東西會消失autophagic 是由溶體完成動作112/04/21 13

Necrosis-非計畫性細胞凋亡

發生原因： 嚴重的物理化學傷害 長期的傷口 癌症 缺乏乾淨衛生照護的傷口

112/04/21 14

Necrosis

主要是因為缺氧或毒素所引起，是被體內其他分解酵素所執行而非自體分解，壞死細胞會聚集成堆。

112/04/21 15

Necrosis-非計畫性細胞凋亡 (con.)

途徑為 :

細胞膨脹，胞器膨脹 ( 以粒線體明顯 ) DNA 形成絮狀、分解膜破裂細胞內的酵

素、鹽類、原生質流出組織發炎。

112/04/21 16

Necrosis-非計畫性細胞凋亡 (con.)

細胞壞死最大特徵為 ---- 造成發炎 因為細胞內的水解酶釋出，造成附近組織浸

泡在酶中，繼而引起發炎，細胞壞死的組織較難收拾，因為它是「非」常規的 cell death 它不會送出「死亡訊息」，使得免疫系統難以定位和回收「屍體」。

112/04/21 17

Necrosis-非計畫性細胞凋亡 (con.)

112/04/21 18

Apoptosis 與 Necrosis 的比較

Apoptosis Necrosis刺激 生理性或病理性 缺氧、毒素

組織學 個別細胞染色質濃縮，凋亡體 (apoptotic body)

細胞腫脹、凝固性壞死、胞器瓦解

機轉 基因活化，核酸內切酶 (endonuclease)

ATP 用盡，細胞膜受損、自由基傷害

DNA 瓦解

有層次的斷裂成約 180-200bp 的片斷

隨意性且廣泛性斷裂

組織反應 沒有發炎反應，凋亡體被吞噬

有發炎反應112/04/21 19

細胞凋亡的研究

用電子或光學顯微鏡看染色後細胞核質濃縮及型態之變化。

用 DNA 電泳之圖譜，判讀細胞凋亡之特殊DNA 階梯片段。

112/04/21 20

光學顯微鏡

112/04/21 21

DNA 電泳

A ︰正常細胞 B ︰ Apoptosis C ︰死亡細胞

A B C

112/04/21 22

Apoptosis and P53 之關係

Ｐ５３是最有名的抑癌基因，它在細胞週期調控的重要性無以倫比，也為他搏得守護神之尊稱。

112/04/21 23

Cell Cycle with P53

G2

S phase

G1M

G2 checkpoint

M checkpoint

G1 checkpoint

P53

112/04/21 24

Activators and effects of p53

p53

DNA 損傷

細胞異常増生細胞受、壓力、缺

氧、核甘酸缺少

抑制血管生成

ApoptosisDNA 修復

Cell cycle 停止

112/04/21 25

Downstream effects of p53

p53

p53p21

p21

p21PCNA

p21CyclinCdK

p53

XPC

p53

Puma

FASRBaxP53AIP1

Noxa

IGF-BR3

p53 Bcl-2

p53

TSP-1

Cell cycle 停止

DNA 修復 Apoptosis 抑制血管生成112/04/21 26

The intrinsic pathway of apoptosis

112/04/21 27

Apoptosis 與疾病之關係

Apoptosis 過度 (1)AIDS 愛滋病，可引起大量 CD4

+T細胞凋亡，致機體免疫功能降低，易發生各種感染及惡性腫瘤。

Apoptosis 受抑制 (1) 自體免疫疾病 (2) 癌症

112/04/21 28

抑制 Apoptosis 之 bcl-2

Bcl-2 (B 細胞淋巴瘤 /白血病 -2(B-cell lymphoma/leukemia-2,Bc1-2)

是在人類 B 細胞淋巴瘤上所發現的一種特殊的基因，因 translocation 而使其 Ig 基因連在一起

bcl-2 基因被活化，製造 bcl-2 蛋白，會阻止apoptosis ，而使細胞長生不老，進而變成淋巴瘤112/04/21 29

急性前骨髓性白血病 V.S. 三氧化二砷

As2O3 ≦ 0.5 µM 促進細胞分化 As2O3 ﹥0.5 µM 使細胞進行 Apoptosis

112/04/21 30

自然界孕育之奧秘

細胞之主動性死亡 (Apoptosis)不僅只在一些人類重要的疾病，如癌症、後天免疫缺乏症候群和神經退化性疾病等扮演重要角色，也在正常生物體之發育 (development) 及細胞恆定 (homeostasis)舉足輕重的角色。

112/04/21 31

生物體之演化

生長過程中進行Apoptosis使尾巴消失

112/04/21 32

112/04/21 33

THE END

Thank you

Question????

Reference

諾貝爾官網 2002年生理醫學獎 維基百科-apoptosis Apoptosis (PCD) 黃才芳 吳益群 (2005) 翻開細胞的生死簿諾貝爾的榮耀 ---生理醫學桂冠 p.283~p.291 Brenner, S. (2003). Nobel lecture. Nature's gift to science. Biosci. Rep.

23, 225–237. Abstract Article Sulston, J.E., and Horvitz, H.R. (1977). Post-embryonic cell lineages of

the nematode, Caenorhabditis elegans. Dev.Biol. 56, 110–156. Abstract Article

陳嘉琪﹔中華民國醫檢會報﹔細胞凋亡之簡介 ﹔ 13-19 頁 吳明賢、林肇堂當代醫學第 23卷第 12期﹔ 1996 年 12 月﹔ 1003-1011 頁 梁金銅、張金堅﹔當代醫學第 23卷第 11期﹔ 1996 年 11 月﹔ 885-891 頁 何康潔﹔當代醫學第 23卷第 10期﹔ 1996 年 10 月﹔ 785-789 頁

112/04/21 34