1、细胞凋亡与寄生虫感染 张萍 主要内容主要内容 概论 寄生虫自身的凋亡 寄生虫和宿主相互作用中的凋亡 抗寄生虫药物与寄生虫细胞的凋亡 概论 概念概念 过程过程 机制机制 途径途径 一 概念 概念概念 常见的常见的 诱导因素诱导因素 细胞凋亡与细胞细胞凋亡与细胞 坏死的区别坏死的区别 功能功能 形态学特点形态学特点 定义定义 1 定义 细胞凋亡 维持机体内环境的稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡。细胞程序性死亡：细胞程序性死亡：单个细胞受其内在单个细胞受其内在基因编程的调节，基因编程的调节，通过主动的生化过通过主动的生化过程而自杀死亡的过程而自杀死亡的过程，侧重于过程。程，侧重于过程。细胞凋亡
2、：细胞细胞凋亡：细胞死亡的一种方式，死亡的一种方式，侧重于形态和结果，侧重于形态和结果，形态学术语形态学术语。2 形态学特征 在凋亡过程中出现一系列形态特征，可在细胞受到凋亡刺激后若干小时甚至若干日后才出现，时间的长短取决于不同的组织及不同性质的刺激。染色质的浓缩染色质的浓缩，染色质颗粒集中于核膜边缘，染色质颗粒集中于核膜边缘，核膜及细胞膜的内陷核膜及细胞膜的内陷 核碎裂成分离的片段，胞浆浓缩，细胞支架断核碎裂成分离的片段，胞浆浓缩，细胞支架断裂，形成凋亡小体裂，形成凋亡小体 邻近细胞识别并吞噬凋亡小体，细胞内的溶酶邻近细胞识别并吞噬凋亡小体，细胞内的溶酶体酶降解凋亡小体体酶降解凋亡小体 空泡
3、化 固缩 出芽 边聚 凋亡小体被吞噬降解 凋亡小体 淋巴细胞凋亡各期形态学变化 3 功能 多细胞生物发育过程中多余细胞的清除 肿瘤细胞或损伤细胞的清除 神经系统发育过程中错配或多余神经元的清除 免疫系统细胞稳态的维持 凋亡可作为细胞内细菌和寄生虫等的防御机制 4 细胞凋亡与细胞坏死的区别 坏死：细胞受到强坏死：细胞受到强烈理化或生物因素烈理化或生物因素作用引起细胞无序作用引起细胞无序变化的死亡过程。变化的死亡过程。凋亡：细胞对环凋亡：细胞对环境的生理性、病理境的生理性、病理性刺激信号、环境性刺激信号、环境条件的变化或缓和条件的变化或缓和性损伤产生的应答，性损伤产生的应答，有序变化的死亡过有序变
4、化的死亡过程。程。5 常见的诱导因素 生理性：细胞因子、激素、Ca+损伤性：细菌毒素、病毒、寄生虫感染 治疗性：化学药物、放射线等 二 过程 接受凋亡信号 凋亡调控分子间的相互作用 蛋白水解酶（caspases）的活化 凋亡的级联反应 三 途径 粒酶B或穿孔素介导途径 死亡受体参与而启动的途径 内部信号启动线粒体途径 第一条途径第一条途径 第二条途径第二条途径 第三条途径第三条途径 配基配基 粒酶粒酶 B 死亡受体死亡受体 Caspase8 细胞细胞凋亡凋亡 细胞膜细胞膜 接头蛋白接头蛋白 线粒体线粒体 效应因子效应因子 caspase 3,6,7 穿孔素穿孔素 c-FLIP 细胞色素细胞色素
5、 C 细胞色素细胞色素 APAF1 Caspase9 IAP Bax Bcl-2 P53 HSP90 HSP70 CTL(TNF/Fas)(TNFR-1/Fas)内部信号启动线粒体途径 TNF介导的介导的细胞凋亡细胞凋亡？FAS介导介导的的 细胞细胞凋亡凋亡 细胞色素释放引起的凋亡 DNA/应激 四 机制 凋亡的相关基因和相关分子 凋亡信号转导的调节 一 凋亡的相关基因 秀丽新杆线虫模型 果蝇模型 哺乳动物模型 1 秀丽新杆线虫模型 ced-3、ced-4启动和执行凋亡中起重要作用 ced-9抑制凋亡发生，拮抗ced-3、ced-4杀细胞作用 ced-2、ced-5、ced-10可识别死细胞表
6、面非特异性变化 ced-1、ced-8可控制死细胞特异标志的表达 ced-6、ced-7控制吞噬细胞表面受体识别 nuc-1控制DNA核酸内切酶活性 秀丽新杆线虫 2 果蝇模型 果蝇的凋亡基因(rpr)对启动果蝇的凋亡起中心控制作用。rpr基因断裂，从而抑制胚胎发育过程中应正常发生的凋亡。rpr的mRNA在将发生凋亡的细胞中表达。3 哺乳动物模型 促进凋亡分子:c-myb、c-myc、p53、MyD118、GADD45、Bcl-Xs、Bax、Fas/Apo-1、Yama/cpp32等 抑制凋亡分子:bcl-2、bcl-X1、Mcl-1、MyD116等 许多编码凋亡抑制因子蛋白的基因由转录因子、
7、核转录因子B（NF-B）调控转录 二 凋亡信号转导的调节 死亡受体功能的调节 凋亡酶体功能的调节 胱天冬酶活性的调节 线粒体对半胱天冬酶活性的影响 Bcl-2同源蛋白家族对信号转导的调节 1 死亡受体功能的调节 Fas受体的功能可为Myc蛋白活化。TNFR-1的功能可被死亡结构域静息子(SODD)抑制 SODD的持续、结构性表达同样可以抑制DR3凋亡信号的转导。2 凋亡酶体功能的调节 某些病毒蛋白与凋亡酶体的结合将导致Fas和TNFR-1介导的凋亡信号转导抑制，使表达死亡受体的细胞凋亡受抑。3 胱天冬酶活性的调节 细胞外基质中的整合素识别三肽RGD，正常状态下介导整合素与ECM之间的信号转导并
8、使细胞维持于生存状态，组织损伤过程中由ECM释放RGD使整合素与ECM之间的信号联系中断，导致细胞凋亡。在合成ECM的过程中，释放的可溶性RGD片段可直接激活caspase-3，从而诱导细胞凋亡的发生。4 线粒体对半胱天冬酶活性的影响 释放细胞色素C，参与凋亡酶体的构成，诱导初始半胱天冬酶原的活化。释放细胞色素C或其内部储存的半胱天冬酶，直接参与凋亡信号的转导。基质的扩张影响骨架蛋白的结构，间接调控半胱天冬酶原活性。5 Bcl-2同源蛋白家族对信号转导的调节 Bcl-2同源蛋白家族是细胞凋亡信号转导的主要调节者 同源蛋白有15种，每种至少包含四段Bcl-2家族同源序列（BH1BH4）。按结构和
9、功能分为两大类：前凋亡蛋白和抗凋亡蛋白 其它与细胞凋亡有关的因素 氧化应激 ATP水平 干扰素 肿瘤坏死因子 转化生长因子 白细胞介素 NO 寄生虫自身的凋亡现象寄生虫自身的凋亡现象 常见诱导因素常见诱导因素 NO 热休克 环孢霉素A 地塞米松 H2O2 外界因素可促进或抑制细胞凋亡 寄生虫和宿主相互作用中的凋亡现象寄生虫和宿主相互作用中的凋亡现象 寄生虫感染后，对宿主往往产生不同程度的损害，杀伤宿主细胞或诱导宿主细胞发生凋亡。尤其是胞内寄生虫感染后，宿主感染细胞的凋亡可同时消除胞内寄生虫，降低虫负荷。1.促进宿主细胞的凋亡 枯氏锥虫感染诱导的T细胞介导的免疫抑制机制是：通过TCR-CD3途径
10、，选择性激活CD4+T细胞死亡。在疟疾感染的急性阶段,脾脏的 T 细胞、B细胞和巨噬细胞数明显减少,而凋亡的细胞数明显增多,并且脾脏的Fas和FasL也明显增高,所以，脾脏的T细胞、B细胞和巨噬细胞数减少是由Fas和FasL介导的细胞凋亡所致。微小隐孢子虫可以经自分泌和旁分泌两种途径,通过Fas/FasL依赖的机制诱导胆道上皮细胞的凋亡,这些可能与胆管隐孢子虫病患者胆管炎的发病机制和治疗有关。Khan等以1/5半数致死量的弓形虫感染小鼠,在第7天时分离小鼠的脾CD4+T细胞,电泳检测细胞染色体DNA呈梯带状,表现出典型的凋亡现象。2 抑制宿主细胞凋亡 弓形虫感染,既可诱导宿主的CD4+T细胞和
11、巨噬细胞的凋亡,同时也可抑制宿主细胞的凋亡。Moore等发现杜氏利什曼原虫可抑制骨髓衍生的巨噬细胞凋亡,这有利于原虫在巨噬细胞内大量繁殖。Shimada等研究发现,克氏锥虫感染可抑制死亡受体(Fas)介导的凋亡过程中某一早期阶段。Aoki 等则发现,克氏锥虫半胱氨酸蛋白酶能够刺激精氨酸酶-2,从而抑制宿主心肌细胞的凋亡。阻断宿主细胞凋亡的两类分子 热休克蛋白家族：它能够加重寄生虫的感染,并能够直接机械地干扰细胞死亡分子。NF-B家族：它是一种转录因子,能够调节凋亡抑制分子的转录。抗寄生虫药物与寄生虫细胞的凋亡抗寄生虫药物与寄生虫细胞的凋亡 苯丙咪唑对寄生性线虫的效应机制涉及到通过微管解聚的肠分
12、泌小泡运输抑制。芬苯达唑治疗引起羔羊的捻转血矛线虫的病理变化仅局限于前肠，它在前肠中把控制顶分泌小泡内容物、DNA片段和组织分解作为凋亡效应因子的机制。硝苯唑可控制枯氏锥虫感染引起的胸腺严重异常，明显阻止胸腺细胞损失以及相关的CD4和CD8双阳性胸腺细胞的耗竭。米替福新是一种潜在的口服治疗人杜氏利什曼原虫感染引起的内脏型利什曼原虫病的药物。它对杜氏利什曼原虫前鞭毛体能够诱导细胞凋亡。非洲锥虫病或昏睡病的严重性与炎性介导因子，包括TNF-和NO诱导剂浓度增加有关。橡黄素是一种潜在的免疫调节性黄酮类化合物，直接诱导布氏锥虫死亡，不影响正常细胞活性。它通过凋亡直接促进布氏锥虫冈比亚种的死亡 结语 细
13、胞内寄生虫从宿主细胞受益的途径是：细胞持续提供寄生虫生长所必需的营养并且保护细胞内寄生虫免受宿主免疫系统的快速和直接攻击。因此，寄生虫通过抑制宿主细胞凋亡机制来延长感染细胞的寿命是合乎逻辑的解释。在免疫功能不全的组织中某些寄生虫可能存活于宿主细胞，但是在宿主-寄生虫均衡关系中宿主不能容忍病原的寄生。然而，如果误寄生其它宿主或无免疫应答宿主受到感染，或寄生虫出现强毒株，可以打破这种微妙的平衡。要想控制寄生虫病，详尽研究宿主和寄生虫之间的关系是绝对必须的。在寄生虫与细胞凋亡的研究领域，目前还有一些基本层面的问题尚不清楚。未来的主要任务将是鉴别出调控宿主细胞凋亡信号途径的寄生虫分子和它们的作用方式。谢谢 谢！谢！