單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,衰老癥狀與原因分析,衰老癥狀,原因分析,皮膚干燥、發(fā)皺,頭發(fā)變白,老人斑,飲食減少,細(xì)胞水分減少，體積減小,細(xì)胞內(nèi)的酶活性降低,細(xì)胞內(nèi)色素的累積,細(xì)胞膜通透性功能改變,衰老（aging，senescence，senility）又稱老化,，,通常指生物發(fā)育成熟后，在正常情況下隨著年齡的增加，機(jī)能減退，內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性下降，結(jié)構(gòu)中心組分退行性變化，趨向死亡的不可逆的現(xiàn)象。,衰老和死亡是生命的基本現(xiàn)象，衰老過(guò)程發(fā)生在生物界的整體水平、種群水平、個(gè)體水平、細(xì)胞水平以及分子水平等不同的層次。生命要不斷的更新，種族要不斷的繁衍。而這種過(guò)程就是在生與死的矛盾中進(jìn)行的。至少?gòu)募?xì)胞水平來(lái)看，死亡是不可避免的。,第一節(jié) 細(xì)胞衰老,一、細(xì)胞衰老的概念,人的壽命應(yīng)該有多長(zhǎng)？,哺乳類動(dòng)物的壽命應(yīng)該是其生長(zhǎng)期的7倍。,人的生長(zhǎng)期是最后一顆牙齒長(zhǎng)出來(lái)的時(shí)間(20-25歲)。,因此人的壽命應(yīng)該為100-175歲，正常應(yīng)該是120歲。,“衰”是指功能或體力的減退。,“老”是指年齡超過(guò)某一界限。,衰老是機(jī)體在退化時(shí)期生理功能下降和紊亂的綜合表現(xiàn)，是不可逆的生命過(guò)程。衰老是客觀存在的，是細(xì)胞生命活動(dòng)的客觀規(guī)律。機(jī)體的衰老與細(xì)胞的衰老是相關(guān)聯(lián)的。,衰老有三種表現(xiàn)形式：,生理性衰老、病理性衰老、心理性衰老,“,衰,”,與,“,老,”,二、細(xì)胞衰老的特征,（一）形態(tài)變化,衰老細(xì)胞的形態(tài)變化主要表現(xiàn)在細(xì)胞皺縮，膜通透性、脆性增加，核膜內(nèi)折，細(xì)胞器數(shù)量特別是線粒體數(shù)量減少，胞內(nèi)出現(xiàn)脂褐素等異常物質(zhì)沉積，最終出現(xiàn)細(xì)胞凋亡或壞死?？傮w來(lái)說(shuō)老化細(xì)胞的各種結(jié)構(gòu)呈退行性變化.,核,增大、染色深、核內(nèi)有包含物,染色質(zhì),凝聚、固縮、碎裂、溶解,質(zhì)膜,粘度增加、流動(dòng)性降低,細(xì)胞質(zhì),色素積聚、空泡形成,線粒體,數(shù)目減少、體積增大、,mtDNA,突變或丟失,高爾基體,碎裂,尼氏體,消失,包含物,糖原減少、脂肪積聚,核膜,內(nèi)陷,（二）分子水平的變化,衰老細(xì)胞會(huì)出現(xiàn)脂類、蛋白質(zhì)和DNA等細(xì)胞成分損傷，細(xì)胞代謝能力降低，主要表現(xiàn)在以下方面：,1.DNA：復(fù)制與轉(zhuǎn)錄受到抑制，但也有個(gè)別基因會(huì)異常激活，端粒DNA丟失，線粒體DNA特異性缺失，DNA氧化、斷裂、缺失和交聯(lián)，甲基化程度降低。,2.RNA：mRNA和tRNA含量降低。,3.蛋白質(zhì)：含成下降，細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生糖基化、氨甲?；⒚摪被刃揎椃磻?yīng)，導(dǎo)致蛋白質(zhì)穩(wěn)定性、抗原性，可消化性下降，自由基使蛋白質(zhì)肽斷裂，交聯(lián)而變性。氨基酸由左旋變?yōu)橛倚?4.酶分子：活性中心被氧化，金屬離子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丟失，酶分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)，溶解度，等電點(diǎn)發(fā)生改變，總的效應(yīng)是酶失活。,5.脂類：不飽和脂肪酸被氧化，引起膜脂之間或與脂蛋白之間交聯(lián)，膜的流動(dòng)性降低。,三、細(xì)胞衰老的分子機(jī)理,關(guān)于衰老的機(jī)理具有許多不同的學(xué)說(shuō)，概括起來(lái)主要有,差錯(cuò)學(xué)派（Error theories）,和,遺傳學(xué)派（Genetic/Programmed theories）,兩大類，前者強(qiáng)調(diào)衰老是由于細(xì)胞中的各種錯(cuò)誤積累引起的，后者強(qiáng)調(diào)衰老是遺傳決定的自然演進(jìn)過(guò)程。其實(shí)，現(xiàn)在看來(lái)兩者是相互統(tǒng)一的,（一）差錯(cuò)學(xué)派,細(xì)胞衰老是各種細(xì)胞成分在受到內(nèi)外環(huán)境的損傷作用后，因缺乏完善的修復(fù)，使“差錯(cuò)”積累，導(dǎo)致細(xì)胞衰老。根據(jù)對(duì)導(dǎo)致“差錯(cuò)”的主要因子和主導(dǎo)因子的認(rèn)識(shí)不同，可分為不同的學(xué)說(shuō),1代謝廢物積累（waste product accumulation）,細(xì)胞代謝產(chǎn)物積累至一定量后會(huì)危害細(xì)胞，引起衰老，哺乳動(dòng)物脂褐質(zhì)的沉積是一個(gè)典型的例子，,脂褐質(zhì)是一些長(zhǎng)壽命的蛋白質(zhì)和DNA、脂類共價(jià)縮合形成的巨交聯(lián)物，次級(jí)溶酶體是形成脂褐質(zhì)的場(chǎng)所，由于脂褐質(zhì)結(jié)構(gòu)致密，不能被徹底水解，又不能排出細(xì)胞，結(jié)果在細(xì)胞內(nèi)沉積增多，阻礙細(xì)胞的物質(zhì)交流和信號(hào)傳遞，最后導(dǎo)致細(xì)胞衰老,，如老年性癡呆（AD）就是由-淀粉樣蛋白沉積引起的，因此-AP可做為AD的鑒定指標(biāo)。,2自由基學(xué)說(shuō)（free radical theories）,自由基是一類瞬時(shí)形成的含不成對(duì)電子的原子或功能基團(tuán)，普遍存在于生物系統(tǒng)。,主要包括：氧自由基（如羥自由基OH）、氫自由基（H）、碳自由基、脂自由基等，其中OH的化學(xué)性質(zhì)最活潑。,人體內(nèi),自由基的產(chǎn)生有兩方面,：,一是環(huán)境中的高溫、輻射、光解、化學(xué)物質(zhì)等引起的外源性自由基,；,二是體內(nèi)各種代謝反應(yīng)產(chǎn)生的內(nèi)源性自由基,。內(nèi)源性自由基是人體自由基的主要來(lái)源，其產(chǎn)生的主要途徑有：由線粒體呼吸鏈電子泄漏產(chǎn)生；由經(jīng)過(guò)氧化物酶體的多功能氧化酶（MFO）等催化底物羥化產(chǎn)生。此外，機(jī)體血紅蛋白、肌紅蛋白中還可通過(guò)非酶促反應(yīng)產(chǎn)生自由基。,自由基含有未配對(duì)電子，具有,高度反應(yīng)活性,，可引發(fā)鏈?zhǔn)阶杂苫磻?yīng)，引起DNA、蛋白質(zhì)和脂類，尤其是多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty Acids，PUFA）等大分子物質(zhì)變性和交聯(lián)，損傷DNA、生物膜、重要的結(jié)構(gòu)蛋白和功能蛋白，從而引起衰老各種現(xiàn)象的發(fā)生。實(shí)驗(yàn)表明DNA中OH8dG隨著年齡的增加而增加。OH8dG完全失去堿基配對(duì)特異性，不僅OH8dG被錯(cuò)讀，與之相鄰的胞嘧啶也被錯(cuò)誤復(fù)制。,正常細(xì)胞內(nèi)存在清除自由基的防御系統(tǒng),，包括,酶系統(tǒng)和非酶系統(tǒng),，前者如：超氧化物歧化酶（SOD），過(guò)氧化氫酶（CAT），谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GSH-PX），非酶系統(tǒng)有維生素E、醌類物質(zhì)等電子受體。Orr WC和Sohal RS（1994），將銅鋅超氧化物岐化酶（copper-zinc superoxide dismutase）基因?qū)牍墸罐D(zhuǎn)基因株具有3個(gè)拷貝的SOD基因，其壽命比野生型延長(zhǎng)1/3。,3.線粒體DNA突變（mitochondrial DNA mutation）,在線粒體氧化磷酸化生成ATP的過(guò)程中，大約有1-4%氧轉(zhuǎn)化為氧自由基，也叫活性氧（reactive oxygen species，ROS)，因此線粒體是自由基濃度最高的細(xì)胞器。,mtDNA裸露于基質(zhì)，缺乏結(jié)合蛋白的保護(hù)，最易受自由基傷害，而催化mtDNA復(fù)制的DNA聚合酶不具有校正功能，復(fù)制錯(cuò)誤頻率高，同時(shí)缺乏有效的修復(fù)酶，故mtDNA最容易發(fā)生突變,。mtDNA突變使呼吸鏈功能受損，進(jìn)一步引起自由基堆積，如此反復(fù)循環(huán)。衰老個(gè)體細(xì)胞中mtDNA缺失表現(xiàn)明顯，并隨著年齡的增加而增加，許多研究認(rèn)為mtDNA缺失與衰老及伴隨的老年衰退性疾病有密切關(guān)系。,（二）遺傳學(xué)派,認(rèn)為衰老是遺傳決定的自然演進(jìn)過(guò)程，一切細(xì)胞均有內(nèi)在的預(yù)定程序決定其壽命，而細(xì)胞壽命又決定種屬壽命的差異，外部因素只能使細(xì)胞壽命在限定范圍內(nèi)變動(dòng),1程序性衰老（programmed senescence）,程序性衰老理論認(rèn)為，,生物的生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老和死亡都由基因程序控制的,，衰老實(shí)際上是某些基因依次開(kāi)啟或關(guān)閉的結(jié)果。例如在小鼠肝中，胚胎早期表達(dá)的胞質(zhì)丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶（cytosolic alanine aminotransferase，cAAT）為A型，隨后停止表達(dá)，但是在衰老時(shí)則表達(dá)B型cAAT，其它類似的衰老標(biāo)志物（senescence markers）也有報(bào)道，如肝臟中的衰老標(biāo)志蛋白2（senescence marker protein 2）也是在老年期表達(dá)。,此外程序性學(xué)派還認(rèn)為衰老還與,神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)退行性變化以及免疫系統(tǒng)的程序性衰老有關(guān),。,2復(fù)制性衰老（replicative senescence）,概念：關(guān)于細(xì)胞增殖能力和壽命是有限的觀點(diǎn),細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞，不是不死的，而是有一定的 壽命；它們的增殖能力不是無(wú)限的，而是有一定的界限，這就 是,Hayflick界限,。,癌細(xì)胞或培養(yǎng)的細(xì)胞系是不正常細(xì)胞，其染色體數(shù)目或形態(tài)已經(jīng)不同于原先的細(xì)胞,細(xì)胞的增殖能力與供體年齡有關(guān),物種壽命與培養(yǎng)細(xì)胞壽命之間存在著一定的關(guān)系,二倍體細(xì)胞的衰老是由細(xì)胞本身決定的,決定細(xì)胞衰老的因素在細(xì)胞內(nèi)部，不是外部的環(huán)境,是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)決定了細(xì)胞衰老,Hayflick界限(Hayflick Limitation）,細(xì)胞來(lái)源,人胚肺成纖維細(xì)胞,中年人成,纖維細(xì)胞,老年人成,纖維細(xì)胞,可增殖,代數(shù),40-60,20,2-4,不同年齡來(lái)源的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù),子女的壽命與雙親的壽命有關(guān)；,各種動(dòng)物都有相當(dāng)恒定的平均壽命和最高壽命；,成人早衰癥,：平均,39,歲時(shí)出現(xiàn)衰老，,47,歲生命結(jié)束；,嬰幼兒早衰癥,：,1,歲時(shí)出現(xiàn)明顯的衰老，,1218,歲生命結(jié)束，,早衰癥患者,體內(nèi),解旋酶,發(fā)生突變。,Caenrhabditis elegans,的平均壽命僅,3.5,天，該蟲(chóng),age-1,單基因突變，可提高平均壽命,65%,，提高最大壽命,110%,。,3、衰老基因?qū)W說(shuō),研究表明當(dāng)細(xì)胞衰老時(shí)，一些衰老相關(guān)基因（SAG）表達(dá)特別活躍，其表達(dá)水平大大高于年輕細(xì)胞，已在人1號(hào)染色體、4號(hào)染色體及X染色體上發(fā)現(xiàn)SAG。,用線蟲(chóng)的研究表明，基因確可影響衰老及壽限，,Caenorhabditis elegans,的平均壽命僅3.5天，該蟲(chóng)age-1 單基因突變，可提高平均壽命65%，提高最大壽命110%，age-1突變型有較強(qiáng)的抗氧化酶活性，對(duì)H2O2、農(nóng)藥、紫外線和高溫的耐受性均高于野生型。,對(duì)早老綜合癥的研究發(fā)現(xiàn)體內(nèi)解旋酶存在突變，該酶基因位于8號(hào)染色體短臂，稱為WRN基因。對(duì)AD的研究發(fā)現(xiàn)，至少與4個(gè)基因的突變有關(guān)，其中淀粉樣蛋白前體基因（APP）的突變，導(dǎo)致基因產(chǎn)物淀粉蛋白易于在腦組織中沉積，引起AD。,第二節(jié) 細(xì)胞凋亡,一、細(xì)胞死亡的概念,二、細(xì)胞的死亡形式,細(xì)胞死亡,(cell death),：,細(xì)胞生命現(xiàn)象不可逆的停止。,1.,壞死性死亡,(necrosis),2.,細(xì)胞凋亡,(apoptosis),1.,細(xì)胞壞死（細(xì)胞被動(dòng)性死亡）,細(xì)胞壞死,是病理?xiàng)l件下細(xì)胞死亡的過(guò)程。,早期表現(xiàn)為細(xì)胞膜破裂，線粒體腫脹。,繼而溶酶體破裂,細(xì)胞內(nèi)容物流出,引起炎癥,。,判斷細(xì)胞是否死亡，常用細(xì)胞活體染色方法進(jìn)行鑒別，由于細(xì)胞死亡時(shí)，細(xì)胞膜通透性發(fā)生改變，喪失原有功能及增殖能力，可被,伊文思藍(lán)、洋紅、甲基藍(lán),等.,染色時(shí)間不能太長(zhǎng),凡未染或染色及淺的細(xì)胞是有活力的，而染色深的細(xì)胞是無(wú)活力的死細(xì)胞,胞質(zhì)內(nèi)蛋白變性、凝固或碎裂，以及嗜堿性核蛋白的降解，細(xì)胞質(zhì)呈現(xiàn)強(qiáng)嗜酸性，故壞死組織或細(xì)胞在蘇木精/伊紅染色切片中，胞質(zhì)呈均一的深伊紅色,FDA:雙醋酸熒光素,熒光法:,染色法:,2.,細(xì)胞凋亡,（細(xì)胞主動(dòng)性死亡）,美國(guó)科學(xué)情報(bào)研究所（ISI）1997年SCI（Science Citation Index）收錄及引用論文檢索，,全世界自然科學(xué),研究中論文發(fā)表最集中的三個(gè)領(lǐng)域分別是：,細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),（signal transduction）；,細(xì)胞凋亡,（cell apoptosis）；,基因組與后基因組學(xué)研究,（genome and post-genomic analysis）,。,細(xì)胞凋亡現(xiàn)象最早是1965年Kerr在大鼠肝細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的，當(dāng)時(shí)他稱這種現(xiàn)象為“皺縮型壞死”。1972年，Kerr,Wylle和Curry在許多正常組織中觀察到一種與經(jīng)典的細(xì)胞壞死形態(tài)特征不同的現(xiàn)象：細(xì)胞收縮、細(xì)胞碎片、散在不完整細(xì)胞等，據(jù)此，他們首次提出apoptosis一詞。國(guó)內(nèi)常譯為細(xì)胞凋亡、細(xì)胞凋落、細(xì)胞凋謝、細(xì)胞衰亡等，多數(shù)學(xué)者傾向于細(xì)胞凋亡。強(qiáng)調(diào)這一過(guò)程是一種自然的生理學(xué)過(guò)程。,近10年來(lái)對(duì)細(xì)胞凋亡的研究日漸重視，現(xiàn)代研究結(jié)果表明：細(xì)胞凋亡不僅是認(rèn)識(shí)細(xì)胞死亡過(guò)程的基礎(chǔ)，而且對(duì)胚胎發(fā)育、造血、免疫、乃至腫瘤都有極為重要的作用。,細(xì)胞凋亡的提出,細(xì)胞凋亡研究的模式生物,細(xì)胞凋亡的概念及其生物學(xué)意義,概念：,細(xì)胞凋亡是一個(gè)主動(dòng)的由基因決定的自動(dòng)結(jié)束生命的過(guò)程，受到嚴(yán)格的由遺傳機(jī)制決定的程序性控制，所以也常常被稱為細(xì)胞編程死亡（programmed cell death,PCD）。,生物學(xué)意義：,細(xì)胞凋亡對(duì)于多細(xì)胞生物個(gè)體發(fā)育的正常進(jìn)行，自穩(wěn)平衡的保持以及抵御外界各種因素的干擾方面都起著非常關(guān)