細(xì)胞衰老和死亡

1、細(xì)胞衰老和死亡細(xì)胞衰老和死亡 第一節(jié)第一節(jié) 細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老的概念細(xì)胞衰老的概念 衰老衰老(aging)(aging)：生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能：生物體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能逐漸衰退的總現(xiàn)象逐漸衰退的總現(xiàn)象 對(duì)細(xì)胞衰老來說有兩層含義：對(duì)細(xì)胞衰老來說有兩層含義： 一是細(xì)胞增殖分化的停止一是細(xì)胞增殖分化的停止 二是細(xì)胞能夠維持自身的基本功能二是細(xì)胞能夠維持自身的基本功能細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系細(xì)胞衰老與個(gè)體衰老的關(guān)系v細(xì)胞總體的衰老可以反映機(jī)體的衰老，而機(jī)細(xì)胞總體的衰老可以反映機(jī)體的衰老，而機(jī)體的衰老是以總體細(xì)胞的衰老為基礎(chǔ)的。體的衰老是以總體細(xì)胞的衰老為基礎(chǔ)的。成成年年小小鼠鼠各各類

2、類細(xì)細(xì)胞胞的的壽壽命命接近或等于接近或等于自自身壽命身壽命的細(xì)胞的細(xì)胞神經(jīng)元、腎髓質(zhì)、肌細(xì)胞神經(jīng)元、腎髓質(zhì)、肌細(xì)胞脂肪、胃酶原細(xì)胞脂肪、胃酶原細(xì)胞骨、腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞骨、腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞緩慢緩慢更新的細(xì)更新的細(xì)胞胞( (長于長于3030天天) )呼吸道上皮、腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞呼吸道上皮、腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞腎皮質(zhì)、皮膚結(jié)締組織、肝細(xì)胞腎皮質(zhì)、皮膚結(jié)締組織、肝細(xì)胞胰臟腺泡及胰島、唾液腺細(xì)胞胰臟腺泡及胰島、唾液腺細(xì)胞快速快速更新的細(xì)更新的細(xì)胞胞( (少于少于3030天天) )皮膚表皮、角膜上皮細(xì)胞皮膚表皮、角膜上皮細(xì)胞口腔和胃腸道上皮細(xì)胞口腔和胃腸道上皮細(xì)胞根據(jù)細(xì)胞衰老速度不同將其分為三類：根據(jù)細(xì)胞衰老速度不同

3、將其分為三類： HayflickHayflick極限極限v體外培養(yǎng)的細(xì)胞增殖能力不是無限的，傳代次數(shù)有體外培養(yǎng)的細(xì)胞增殖能力不是無限的，傳代次數(shù)有一定的界限，稱為一定的界限，稱為“HayflickHayflick極限極限”。v傳代次數(shù)與物種壽命有關(guān)：小鼠壽命傳代次數(shù)與物種壽命有關(guān)：小鼠壽命3 3年，傳代年，傳代1212次；龜壽命次；龜壽命200200年，傳代年，傳代140140次。次。v傳代次數(shù)與個(gè)體年齡成反比：人胚胎，傳代次數(shù)與個(gè)體年齡成反比：人胚胎，40-6040-60代；代； 幼年，幼年，20-4020-40代；成年，代；成年，10-3010-30代；早老病兒童，代；早老病兒童，2-2-

4、1010代。代。 動(dòng)物培養(yǎng)細(xì)胞傳代 壽命（年）小鼠123雞2530龜140200人（胚胎成纖維細(xì)胞）5060100人（新生兒成纖維細(xì)胞）3040人（青年成纖維細(xì)胞）2030人（成年成纖維細(xì)胞）1030 體外培養(yǎng)細(xì)胞壽命與機(jī)體壽命成正比。細(xì)胞的增體外培養(yǎng)細(xì)胞壽命與機(jī)體壽命成正比。細(xì)胞的增值能力與供體年齡有關(guān)。值能力與供體年齡有關(guān)。二、細(xì)胞衰老的表現(xiàn)二、細(xì)胞衰老的表現(xiàn)v主要表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)能力的降低和維主要表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)能力的降低和維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境能力的降低持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境能力的降低（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變化（一）形態(tài)結(jié)構(gòu)變化1 1. .細(xì)胞內(nèi)水分減少細(xì)胞內(nèi)水分減少：失去正常形態(tài)，代謝速率減慢：失去正

5、常形態(tài)，代謝速率減慢2 2. .內(nèi)膜系統(tǒng)的變化內(nèi)膜系統(tǒng)的變化：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逐漸減少，高爾基體囊泡：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逐漸減少，高爾基體囊泡腫脹、扁平囊泡斷裂崩解，溶酶體功能減退、酶漏腫脹、扁平囊泡斷裂崩解，溶酶體功能減退、酶漏出細(xì)胞自溶出細(xì)胞自溶3 3. . 細(xì)胞膜的衰老變化細(xì)胞膜的衰老變化：磷脂含量下降，膜變厚、流動(dòng)：磷脂含量下降，膜變厚、流動(dòng)性下降、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)障礙性下降、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)障礙4.4.細(xì)胞內(nèi)色素沉積：細(xì)胞內(nèi)色素沉積：脂褐質(zhì)小體隨年齡增加而增多脂褐質(zhì)小體隨年齡增加而增多5.5.細(xì)胞核的衰老變化：細(xì)胞核的衰老變化：核固縮，常染色質(zhì)減少，染核固縮，常染色質(zhì)減少，染色加深，核質(zhì)比減小色加深，核質(zhì)比減小6.6.蛋

6、白質(zhì)合成的變化：蛋白質(zhì)合成的變化：蛋白質(zhì)合成速率降低，合成蛋白質(zhì)合成速率降低，合成量卻增多量卻增多（二）功能變化（二）功能變化1 1、染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性下降、染色質(zhì)轉(zhuǎn)錄活性下降2 2、蛋白質(zhì)合成下降，酶活性改變、蛋白質(zhì)合成下降，酶活性改變細(xì)胞在體內(nèi)條件下衰老細(xì)胞在體內(nèi)條件下衰老原代小鼠原代小鼠F F1 1代代小鼠小鼠F2代代小鼠小鼠移植的皮膚細(xì)胞可存活移植的皮膚細(xì)胞可存活7 78 8年。年。小鼠的皮膚細(xì)胞在體內(nèi)衰老的主要是體內(nèi)環(huán)境小鼠的皮膚細(xì)胞在體內(nèi)衰老的主要是體內(nèi)環(huán)境衰老癥狀與原因分析衰老癥狀與原因分析 衰老癥狀衰老癥狀 原因分析原因分析皮膚干燥、發(fā)皺皮膚干燥、發(fā)皺頭發(fā)變白頭發(fā)變白老人斑老人斑吸

7、收能力下降吸收能力下降細(xì)胞水分減少，體積減小細(xì)胞水分減少，體積減小細(xì)胞內(nèi)酶活性降低，黑色素合成減少細(xì)胞內(nèi)酶活性降低，黑色素合成減少 細(xì)胞內(nèi)色素細(xì)胞內(nèi)色素( (脂褐素脂褐素) )的累積的累積細(xì)胞膜通透性功能改變細(xì)胞膜通透性功能改變無力無力細(xì)胞內(nèi)呼吸速度減慢細(xì)胞內(nèi)呼吸速度減慢三、細(xì)胞衰老的特征：三、細(xì)胞衰老的特征：1 1、普遍性、普遍性2 2、內(nèi)生性、內(nèi)生性3 3、漸進(jìn)性、漸進(jìn)性4 4、累積性、累積性5 5、危害性、危害性人衰老的特征：人衰老的特征：1 1、坐著打瞌睡，躺下睡不著、坐著打瞌睡，躺下睡不著2 2、過去的事情忘不了，現(xiàn)在的事情記不住、過去的事情忘不了，現(xiàn)在的事情記不住三三. 細(xì)胞衰老的

8、學(xué)說細(xì)胞衰老的學(xué)說1 1、細(xì)胞磨損學(xué)說、細(xì)胞磨損學(xué)說1 1）錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說）錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說2 2）自由基學(xué)說）自由基學(xué)說3 3）大分子交聯(lián)學(xué)說）大分子交聯(lián)學(xué)說1 1）錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說）錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說 錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說是由錯(cuò)誤成災(zāi)學(xué)說是由OrgelOrgel明確提出的，認(rèn)為明確提出的，認(rèn)為在在DNADNA復(fù)制，復(fù)制，轉(zhuǎn)錄和翻譯中發(fā)生誤差轉(zhuǎn)錄和翻譯中發(fā)生誤差，這種誤差可以，這種誤差可以不斷擴(kuò)大不斷擴(kuò)大，造成細(xì)，造成細(xì)胞衰老、死亡。如胞衰老、死亡。如DNADNA轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄mRNAmRNA的過程發(fā)生微小的差異，帶的過程發(fā)生微小的差異，帶有該微小差異的有該微小差異的mRNAmRNA會(huì)翻譯出進(jìn)一步偏離的蛋白質(zhì)，該蛋會(huì)翻譯

9、出進(jìn)一步偏離的蛋白質(zhì)，該蛋白質(zhì)如果屬于白質(zhì)如果屬于DNADNA聚合酶會(huì)合成差異程度更大的聚合酶會(huì)合成差異程度更大的DNADNA，這樣，這樣的差錯(cuò)經(jīng)過每一次信息傳遞都擴(kuò)大一些，形成惡性循環(huán)，的差錯(cuò)經(jīng)過每一次信息傳遞都擴(kuò)大一些，形成惡性循環(huán)，使細(xì)胞內(nèi)積累許多差錯(cuò)分子造成災(zāi)難，細(xì)胞正常功能不能使細(xì)胞內(nèi)積累許多差錯(cuò)分子造成災(zāi)難，細(xì)胞正常功能不能發(fā)揮，致使細(xì)胞衰老、死亡。發(fā)揮，致使細(xì)胞衰老、死亡。2 2）自由基學(xué)說：）自由基學(xué)說：v自由基自由基(free radical):(free radical):由不成對(duì)電子或原子基團(tuán)構(gòu)成由不成對(duì)電子或原子基團(tuán)構(gòu)成的高度活化分子。如：超氧自由基；羥自由基；的高度活

10、化分子。如：超氧自由基；羥自由基；v自由基與其他分子反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)（自由基與其他分子反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的活性氧基團(tuán)（ROSROS）導(dǎo)致）導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生氧化性損傷。細(xì)胞發(fā)生氧化性損傷。v生物體的衰老過程是機(jī)體的組織細(xì)胞不斷產(chǎn)生的自由基生物體的衰老過程是機(jī)體的組織細(xì)胞不斷產(chǎn)生的自由基積累結(jié)果，自由基可以引起積累結(jié)果，自由基可以引起DNADNA損傷從而導(dǎo)致突變，誘發(fā)損傷從而導(dǎo)致突變，誘發(fā)腫瘤形成。腫瘤形成。v自由基是正常代謝的中間產(chǎn)物，對(duì)細(xì)胞會(huì)造成不可逆的自由基是正常代謝的中間產(chǎn)物，對(duì)細(xì)胞會(huì)造成不可逆的損傷，如脂類的過氧化與大分子的交聯(lián)，其后果是使胞損傷，如脂類的過氧化與大分子的交聯(lián)，其后果是使胞內(nèi)酶

11、失活，以及象脂褐質(zhì)一類的惰性物質(zhì)在胞內(nèi)沉積。內(nèi)酶失活，以及象脂褐質(zhì)一類的惰性物質(zhì)在胞內(nèi)沉積。此說雖然無直接證據(jù)，但以抗氧化劑或自由基凈化劑飼此說雖然無直接證據(jù)，但以抗氧化劑或自由基凈化劑飼喂小鼠可延長壽命，或抑制脂褐質(zhì)的形成。喂小鼠可延長壽命，或抑制脂褐質(zhì)的形成。v此外，抗氧化劑還有加強(qiáng)機(jī)體免疫反應(yīng)，抑制腫瘤及自此外，抗氧化劑還有加強(qiáng)機(jī)體免疫反應(yīng)，抑制腫瘤及自體免疫疾病等作用，都從側(cè)面為此說提供了間接的證據(jù)。體免疫疾病等作用，都從側(cè)面為此說提供了間接的證據(jù)。自由基自由基3 3）大分子交聯(lián)學(xué)說）大分子交聯(lián)學(xué)說 該學(xué)說由該學(xué)說由BjorkstenBjorksten于于19631963年提出的，后經(jīng)

12、年提出的，后經(jīng)VerzarVerzar加加以發(fā)展。以發(fā)展。其主要論點(diǎn)是：其主要論點(diǎn)是：機(jī)體中蛋白質(zhì)，核酸等大分子可以通過共價(jià)交叉結(jié)合，機(jī)體中蛋白質(zhì)，核酸等大分子可以通過共價(jià)交叉結(jié)合，形成巨大分子。這些巨大分子難以酶解，堆積在細(xì)胞內(nèi)，形成巨大分子。這些巨大分子難以酶解，堆積在細(xì)胞內(nèi)，干擾細(xì)胞的正常功能。干擾細(xì)胞的正常功能。這種交聯(lián)反應(yīng)可發(fā)生于細(xì)胞核這種交聯(lián)反應(yīng)可發(fā)生于細(xì)胞核DNADNA上，也可以發(fā)生在細(xì)胞上，也可以發(fā)生在細(xì)胞外的蛋白膠原纖維中。外的蛋白膠原纖維中。 目前有一些證據(jù)支持交聯(lián)學(xué)說：目前有一些證據(jù)支持交聯(lián)學(xué)說：皮膚膠原的可提取性以及膠原酶對(duì)其消化作用隨增齡降低，皮膚膠原的可提取性以及膠

13、原酶對(duì)其消化作用隨增齡降低，而其熱穩(wěn)定性和抗張強(qiáng)度則隨年齡的增高而增強(qiáng)了而其熱穩(wěn)定性和抗張強(qiáng)度則隨年齡的增高而增強(qiáng)了大鼠尾腱上的條紋數(shù)目及所具備的熱收縮力隨年齡的增高而大鼠尾腱上的條紋數(shù)目及所具備的熱收縮力隨年齡的增高而增加，溶解度卻隨年齡增高而降低增加，溶解度卻隨年齡增高而降低這些結(jié)果表明，在年老時(shí)膠原的多肽鏈發(fā)生了交聯(lián)，并日益這些結(jié)果表明，在年老時(shí)膠原的多肽鏈發(fā)生了交聯(lián)，并日益增多增多該學(xué)說與自由基學(xué)說有類似之處，亦不能說明衰老發(fā)生的根該學(xué)說與自由基學(xué)說有類似之處，亦不能說明衰老發(fā)生的根本機(jī)制本機(jī)制2 2、遺傳程序假說：、遺傳程序假說：衰老基因?qū)W說衰老基因?qū)W說基因阻遏平衡論基因阻遏平衡論1

14、)1)衰老基因?qū)W說衰老基因?qū)W說 衰老基因衰老基因 抗衰老基因抗衰老基因首先報(bào)道誘導(dǎo)永生細(xì)胞衰老實(shí)驗(yàn)的是首先報(bào)道誘導(dǎo)永生細(xì)胞衰老實(shí)驗(yàn)的是SugawaraSugawara等人，用正等人，用正常細(xì)胞和永生倉鼠細(xì)胞融合后，出現(xiàn)衰老表現(xiàn)。常細(xì)胞和永生倉鼠細(xì)胞融合后，出現(xiàn)衰老表現(xiàn)。將人將人1 1號(hào)染色體導(dǎo)入永生倉鼠細(xì)胞則細(xì)胞出現(xiàn)衰老跡象。號(hào)染色體導(dǎo)入永生倉鼠細(xì)胞則細(xì)胞出現(xiàn)衰老跡象。SugawaraSugawara等認(rèn)為等認(rèn)為1 1號(hào)染色體上攜有倉鼠永生細(xì)胞系的衰老號(hào)染色體上攜有倉鼠永生細(xì)胞系的衰老基因。基因。有人說細(xì)胞衰老是被激活的或在細(xì)胞增殖后期作用顯著的基因控有人說細(xì)胞衰老是被激活的或在細(xì)胞增殖后期作

15、用顯著的基因控制的結(jié)果，由此認(rèn)同了衰老基因的存在，缺失這些基因使細(xì)胞發(fā)制的結(jié)果，由此認(rèn)同了衰老基因的存在，缺失這些基因使細(xì)胞發(fā)生永生化。正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞雜交后，雜交細(xì)胞表現(xiàn)衰老，說生永生化。正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞雜交后，雜交細(xì)胞表現(xiàn)衰老，說明了正常細(xì)胞能夠彌補(bǔ)腫瘤細(xì)胞在衰老程序中的缺陷。明了正常細(xì)胞能夠彌補(bǔ)腫瘤細(xì)胞在衰老程序中的缺陷。人們發(fā)現(xiàn)使細(xì)胞衰老的染色體似乎也有特異性，如對(duì)于同一種細(xì)人們發(fā)現(xiàn)使細(xì)胞衰老的染色體似乎也有特異性，如對(duì)于同一種細(xì)胞導(dǎo)入胞導(dǎo)入2 2號(hào)染色體，細(xì)胞出現(xiàn)衰老表現(xiàn)，導(dǎo)入號(hào)染色體，細(xì)胞出現(xiàn)衰老表現(xiàn)，導(dǎo)入3 3、6 6、7 7、9 9、1111或或1212號(hào)染色體細(xì)胞仍能繼續(xù)

16、生長，也沒有形態(tài)的改變。號(hào)染色體細(xì)胞仍能繼續(xù)生長，也沒有形態(tài)的改變。導(dǎo)入染色體可以使細(xì)胞從永生向衰老轉(zhuǎn)變，不能就認(rèn)為其上一定導(dǎo)入染色體可以使細(xì)胞從永生向衰老轉(zhuǎn)變，不能就認(rèn)為其上一定攜有衰老基因，任何引起細(xì)胞功能下降的因素都可以導(dǎo)致衰老。攜有衰老基因，任何引起細(xì)胞功能下降的因素都可以導(dǎo)致衰老。從進(jìn)化上講，多細(xì)胞生物也沒有必要強(qiáng)制性存在衰老基因。從進(jìn)化上講，多細(xì)胞生物也沒有必要強(qiáng)制性存在衰老基因。2 2）基因阻遏平衡論）基因阻遏平衡論于于19921992年由呂占軍教授提出，以后又作了部分補(bǔ)充。年由呂占軍教授提出，以后又作了部分補(bǔ)充?；蜃瓒羝胶庹撜J(rèn)為多細(xì)胞生物體的基因有被非特異阻遏的基因阻遏平衡論

17、認(rèn)為多細(xì)胞生物體的基因有被非特異阻遏的特性。根據(jù)打開和關(guān)閉的順序多細(xì)胞生物的基因可以分為若特性。根據(jù)打開和關(guān)閉的順序多細(xì)胞生物的基因可以分為若干級(jí)，多細(xì)胞生物細(xì)胞中每一級(jí)基因的活化都需要上級(jí)基因干級(jí)，多細(xì)胞生物細(xì)胞中每一級(jí)基因的活化都需要上級(jí)基因的產(chǎn)物?；蚧钚缘木S持最終要追溯到受精卵的條件，但是的產(chǎn)物。基因活性的維持最終要追溯到受精卵的條件，但是受精卵的條件已經(jīng)不復(fù)存在，特定細(xì)胞中上級(jí)基因的產(chǎn)物在受精卵的條件已經(jīng)不復(fù)存在，特定細(xì)胞中上級(jí)基因的產(chǎn)物在逐漸減弱，這使基因表達(dá)減弱，使細(xì)胞功能減弱逐漸減弱，這使基因表達(dá)減弱，使細(xì)胞功能減弱由于缺乏了上級(jí)基因產(chǎn)物，所以不同類型細(xì)胞中表達(dá)的不同由于缺乏了

18、上級(jí)基因產(chǎn)物，所以不同類型細(xì)胞中表達(dá)的不同分化基因都有向阻遏方向平衡的趨勢。上級(jí)基因衰老和下級(jí)分化基因都有向阻遏方向平衡的趨勢。上級(jí)基因衰老和下級(jí)基因啟動(dòng)是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)，如果上級(jí)基因不衰老，生物就基因啟動(dòng)是細(xì)胞分化的基礎(chǔ)，如果上級(jí)基因不衰老，生物就會(huì)停留在單細(xì)胞的水平；但是上級(jí)基因活化是下級(jí)基因啟動(dòng)會(huì)停留在單細(xì)胞的水平；但是上級(jí)基因活化是下級(jí)基因啟動(dòng)的前提，一旦上級(jí)基因衰老，下級(jí)基因即失去了支持，所以的前提，一旦上級(jí)基因衰老，下級(jí)基因即失去了支持，所以衰老必然來臨衰老必然來臨下級(jí)基因活性維持不需上級(jí)基因支持，是腫瘤發(fā)下級(jí)基因活性維持不需上級(jí)基因支持，是腫瘤發(fā)生的基礎(chǔ)生的基礎(chǔ)嚴(yán)格說該學(xué)說屬于一

19、種生命學(xué)說，因其不僅解釋嚴(yán)格說該學(xué)說屬于一種生命學(xué)說，因其不僅解釋衰老也解釋腫瘤和分化。該學(xué)說同時(shí)考慮到衰老、衰老也解釋腫瘤和分化。該學(xué)說同時(shí)考慮到衰老、分化和腫瘤現(xiàn)象，考慮到基因結(jié)構(gòu)及組成，生物分化和腫瘤現(xiàn)象，考慮到基因結(jié)構(gòu)及組成，生物進(jìn)化等多方面的問題，但其中的許多論點(diǎn)和直接進(jìn)化等多方面的問題，但其中的許多論點(diǎn)和直接實(shí)驗(yàn)依據(jù)尚在進(jìn)一步地驗(yàn)證和提供過程中。實(shí)驗(yàn)依據(jù)尚在進(jìn)一步地驗(yàn)證和提供過程中。3 3、端粒學(xué)說、端粒學(xué)說 端粒學(xué)說由端粒學(xué)說由OlovnikovOlovnikov提出，認(rèn)為細(xì)胞在每次提出，認(rèn)為細(xì)胞在每次分裂過程中都會(huì)由于分裂過程中都會(huì)由于DNADNA聚合酶功能障礙而不能完全聚合酶

20、功能障礙而不能完全復(fù)制它們的染色體，因此最后復(fù)制復(fù)制它們的染色體，因此最后復(fù)制DNADNA序列可能會(huì)丟序列可能會(huì)丟失，最終造成細(xì)胞衰老死亡失，最終造成細(xì)胞衰老死亡 v端粒是真核生物染色體末端由許多簡單重復(fù)序列和相關(guān)端粒是真核生物染色體末端由許多簡單重復(fù)序列和相關(guān)蛋白組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有維持染色體結(jié)構(gòu)完整性和解蛋白組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，具有維持染色體結(jié)構(gòu)完整性和解決其末端復(fù)制難題的作用。決其末端復(fù)制難題的作用。v端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，由端粒酶是一種逆轉(zhuǎn)錄酶，由RNARNA和蛋白質(zhì)組成，是以自和蛋白質(zhì)組成，是以自身身RNARNA為模板，合成端粒重復(fù)序列，加到新合成為模板，合成端粒重復(fù)序列，加到新合成DN

21、ADNA鏈末鏈末端。端。v在人體內(nèi)端粒酶出現(xiàn)在大多數(shù)的胚胎組織、生殖細(xì)胞、在人體內(nèi)端粒酶出現(xiàn)在大多數(shù)的胚胎組織、生殖細(xì)胞、炎性細(xì)胞、更新組織的增生細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞中。炎性細(xì)胞、更新組織的增生細(xì)胞以及腫瘤細(xì)胞中。v正因如此，細(xì)胞每有絲分裂一次，就有一段端粒序列丟正因如此，細(xì)胞每有絲分裂一次，就有一段端粒序列丟失，當(dāng)端粒長度縮短到一定程度，會(huì)使細(xì)胞停止分裂，失，當(dāng)端粒長度縮短到一定程度，會(huì)使細(xì)胞停止分裂，導(dǎo)致衰老與死亡。導(dǎo)致衰老與死亡。v大量實(shí)驗(yàn)說明端粒、端粒酶活性與細(xì)胞衰老及大量實(shí)驗(yàn)說明端粒、端粒酶活性與細(xì)胞衰老及永生有著一定的聯(lián)系。永生有著一定的聯(lián)系。v第一個(gè)提供衰老細(xì)胞中端粒縮短的直接證據(jù)是

22、第一個(gè)提供衰老細(xì)胞中端粒縮短的直接證據(jù)是來自對(duì)體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞的觀察，通過對(duì)不來自對(duì)體外培養(yǎng)成纖維細(xì)胞的觀察，通過對(duì)不同年齡供體成纖維細(xì)胞端粒長度與年齡及有絲同年齡供體成纖維細(xì)胞端粒長度與年齡及有絲分裂能力的關(guān)系觀察到隨著增齡，端粒的長度分裂能力的關(guān)系觀察到隨著增齡，端粒的長度逐漸變短，有絲分裂的能力明顯漸漸變?nèi)踔饾u變短，有絲分裂的能力明顯漸漸變?nèi)鮲HastieHastie發(fā)現(xiàn)結(jié)腸端粒限制性片段的長度隨供體年發(fā)現(xiàn)結(jié)腸端粒限制性片段的長度隨供體年齡增加逐漸縮短，平均每年丟失齡增加逐漸縮短，平均每年丟失33bp33bp的重復(fù)序列；的重復(fù)序列；v植物中不完整的染色體在受精作用中得以修復(fù)，植物中不完

23、整的染色體在受精作用中得以修復(fù)，而不能在已經(jīng)分化的組織中修復(fù)，這在較為高等而不能在已經(jīng)分化的組織中修復(fù)，這在較為高等的真核生物中也證實(shí)了體細(xì)胞中端粒酶的活性受的真核生物中也證實(shí)了體細(xì)胞中端粒酶的活性受抑制；抑制；v精子的端粒要比體細(xì)胞長，體細(xì)胞缺失端粒酶活精子的端粒要比體細(xì)胞長，體細(xì)胞缺失端粒酶活性就會(huì)逐漸衰老，而生殖細(xì)胞系的端粒卻可以維性就會(huì)逐漸衰老，而生殖細(xì)胞系的端粒卻可以維持其長度；持其長度；v轉(zhuǎn)化細(xì)胞能夠通過端粒酶的活性完全復(fù)制端粒以轉(zhuǎn)化細(xì)胞能夠通過端粒酶的活性完全復(fù)制端粒以得永生得永生。v但是許多問題用端粒學(xué)說還不能解釋。但是許多問題用端粒學(xué)說還不能解釋。v體細(xì)胞端粒長度與有絲分裂能

24、力呈正比，這一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)已體細(xì)胞端粒長度與有絲分裂能力呈正比，這一點(diǎn)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)了，而不同的體細(xì)胞其有絲分裂能力是不盡相同經(jīng)證實(shí)了，而不同的體細(xì)胞其有絲分裂能力是不盡相同的，胃腸黏膜細(xì)胞的分裂增殖速度就比較快，神經(jīng)細(xì)胞的，胃腸黏膜細(xì)胞的分裂增殖速度就比較快，神經(jīng)細(xì)胞分裂的速度就比較慢。分裂的速度就比較慢。v曾有人就不同年齡供體角膜內(nèi)皮細(xì)胞的端粒長度進(jìn)行研曾有人就不同年齡供體角膜內(nèi)皮細(xì)胞的端粒長度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)角膜內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)端粒長度長期維持在一個(gè)較高的究發(fā)現(xiàn)角膜內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)端粒長度長期維持在一個(gè)較高的水平，而端粒酶卻不表達(dá)。水平，而端粒酶卻不表達(dá)。v另外，另外，KipplingKippling發(fā)現(xiàn)，鼠的

25、端粒比人類長近發(fā)現(xiàn)，鼠的端粒比人類長近5-105-10倍，壽倍，壽命卻比人類短的多。命卻比人類短的多。v這些都提示體細(xì)胞端粒長度與個(gè)體的壽命及不同組織器這些都提示體細(xì)胞端粒長度與個(gè)體的壽命及不同組織器官的預(yù)期壽命并非一致。官的預(yù)期壽命并非一致。v生殖細(xì)胞的端粒酶活性長期維持較高的水平卻不生殖細(xì)胞的端粒酶活性長期維持較高的水平卻不會(huì)象腫瘤那樣無限制分裂繁殖；會(huì)象腫瘤那樣無限制分裂繁殖；v端粒長度由端粒酶控制，那何種因素控制端粒酶端粒長度由端粒酶控制，那何種因素控制端粒酶呢？生殖細(xì)胞內(nèi)端粒酶活性較高，為什么體細(xì)胞呢？生殖細(xì)胞內(nèi)端粒酶活性較高，為什么體細(xì)胞中沒有較高的端粒酶活性。中沒有較高的端粒酶活

26、性。v看來端粒的長度縮短是衰老的原因還是結(jié)果尚需看來端粒的長度縮短是衰老的原因還是結(jié)果尚需進(jìn)一步研究。進(jìn)一步研究。染色體端?？s短與細(xì)胞衰老染色體端?？s短與細(xì)胞衰老 端粒（端粒（telomere)telomere)是染色體末端特殊結(jié)構(gòu)。是染色體末端特殊結(jié)構(gòu)。人類端粒（人類端粒（TTAGGG)n n=250-1500TTAGGG)n n=250-1500端粒長度取決于端粒酶的活性。端粒長度取決于端粒酶的活性。 stop端端 粒粒 長長 度度第二節(jié)第二節(jié) 細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡細(xì)胞死亡的兩種形式：細(xì)胞死亡的兩種形式：細(xì)胞壞死細(xì)胞壞死(necrosis)(necrosis)細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡(apoptosi

27、s)(apoptosis)。細(xì)胞凋亡與壞死的區(qū)別細(xì)胞凋亡與壞死的區(qū)別v雖然凋亡與壞死的最終結(jié)果極為相似，但它們的過雖然凋亡與壞死的最終結(jié)果極為相似，但它們的過程與表現(xiàn)卻有很大差別。程與表現(xiàn)卻有很大差別。v壞死壞死：壞死是細(xì)胞受到強(qiáng)烈理化或生物因素作用引：壞死是細(xì)胞受到強(qiáng)烈理化或生物因素作用引起細(xì)胞無序變化的死亡過程。表現(xiàn)為細(xì)胞起細(xì)胞無序變化的死亡過程。表現(xiàn)為細(xì)胞 脹大，胞脹大，胞膜破裂，細(xì)胞內(nèi)容物外溢，核變化較慢，膜破裂，細(xì)胞內(nèi)容物外溢，核變化較慢，DNADNA降解不降解不充分，引起局部嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)充分，引起局部嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)v凋亡：凋亡：細(xì)胞對(duì)環(huán)境的生理性病理性刺激信號(hào)，環(huán)境細(xì)胞對(duì)環(huán)境的生

28、理性病理性刺激信號(hào)，環(huán)境條件的變化或緩和性損傷產(chǎn)生的應(yīng)答有序變化的死條件的變化或緩和性損傷產(chǎn)生的應(yīng)答有序變化的死亡過程。其細(xì)胞及組織的變化與壞死有明顯的不同亡過程。其細(xì)胞及組織的變化與壞死有明顯的不同 胸腺細(xì)胞胸腺細(xì)胞正常正常凋亡細(xì)胞壞死細(xì)胞壞死與與細(xì)胞凋亡細(xì)胞凋亡的的比較比較細(xì)胞凋亡過程中的小鼠趾細(xì)胞凋亡過程中的小鼠趾一天以后中的小鼠趾一天以后中的小鼠趾細(xì)細(xì)胞胞凋凋亡亡三、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征三、細(xì)胞凋亡的生物學(xué)特征v形態(tài)學(xué)變化：形態(tài)學(xué)變化： 形態(tài)學(xué)觀察細(xì)胞凋亡的變化是多階段的，形態(tài)學(xué)觀察細(xì)胞凋亡的變化是多階段的，細(xì)胞凋亡往往涉及單個(gè)細(xì)胞，即便是一小部細(xì)胞凋亡往往涉及單個(gè)細(xì)胞，即便是一小部分

29、細(xì)胞也是非同步發(fā)生的。分細(xì)胞也是非同步發(fā)生的。首先出現(xiàn)的是細(xì)胞首先出現(xiàn)的是細(xì)胞體積縮小體積縮小，連接消失，與周圍，連接消失，與周圍的細(xì)胞脫離的細(xì)胞脫離然后是細(xì)胞質(zhì)密度增加，然后是細(xì)胞質(zhì)密度增加，線粒體線粒體膜電位消失，通膜電位消失，通透性改變，釋放細(xì)胞色素透性改變，釋放細(xì)胞色素C C到胞漿，核質(zhì)濃縮，到胞漿，核質(zhì)濃縮，核膜核膜核仁核仁破碎，破碎，DNADNA降解成為約降解成為約180bp-200bp180bp-200bp片段片段胞膜有小泡狀形成，膜內(nèi)側(cè)胞膜有小泡狀形成，膜內(nèi)側(cè)磷脂磷脂酰酰絲氨酸絲氨酸外翻到外翻到膜表面，胞膜結(jié)構(gòu)仍然完整，最終可將凋亡細(xì)胞膜表面，胞膜結(jié)構(gòu)仍然完整，最終可將凋亡細(xì)胞

30、遺骸分割包裹為幾個(gè)凋亡小體，無內(nèi)容物外溢，遺骸分割包裹為幾個(gè)凋亡小體，無內(nèi)容物外溢，因此不引起周圍的炎癥反應(yīng)因此不引起周圍的炎癥反應(yīng)凋亡小體可迅速被周圍專職或非專職吞噬細(xì)胞吞凋亡小體可迅速被周圍專職或非專職吞噬細(xì)胞吞噬。噬。 凋亡小體凋亡小體(apoptotic body)(apoptotic body)：胞膜內(nèi)陷包圍凝集斷裂的：胞膜內(nèi)陷包圍凝集斷裂的染色質(zhì)和細(xì)胞器形成的囊狀小泡。染色質(zhì)和細(xì)胞器形成的囊狀小泡。 左左側(cè)示哺乳類乳腺細(xì)胞的凋亡，染色質(zhì)凝集，核膜側(cè)示哺乳類乳腺細(xì)胞的凋亡，染色質(zhì)凝集，核膜崩解。側(cè)示哺乳類正常的乳腺細(xì)胞。崩解。側(cè)示哺乳類正常的乳腺細(xì)胞。透射電鏡透射電鏡掃掃描描電電鏡鏡

31、正常細(xì)胞正常細(xì)胞細(xì)胞細(xì)胞凋亡凋亡開始開始染色質(zhì)固縮，染色質(zhì)固縮，沿核膜分布，沿核膜分布，細(xì)胞質(zhì)亦固縮細(xì)胞質(zhì)亦固縮細(xì)胞膜反折，細(xì)胞膜反折，凋亡小體形成凋亡小體形成染色體形成串狀片段，細(xì)胞器膨脹，線粒體基質(zhì)呈絮狀。染色體形成串狀片段，細(xì)胞器膨脹，線粒體基質(zhì)呈絮狀。細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞解體，細(xì)胞膜破裂，細(xì)胞解體，機(jī)體炎癥反應(yīng)。機(jī)體炎癥反應(yīng)。細(xì)胞細(xì)胞壞死壞死開始開始細(xì)胞細(xì)胞凋亡凋亡2.2.生物化學(xué)變化生物化學(xué)變化1 1）DNADNA的片段化的片段化細(xì)胞凋亡的一個(gè)顯著特點(diǎn)是細(xì)胞染色體的細(xì)胞凋亡的一個(gè)顯著特點(diǎn)是細(xì)胞染色體的DNADNA降解，這是降解，這是一個(gè)較普遍的現(xiàn)象。這種降解非常特異并有規(guī)律，所產(chǎn)一個(gè)較普

32、遍的現(xiàn)象。這種降解非常特異并有規(guī)律，所產(chǎn)生的不同長度的生的不同長度的DNADNA片段約為片段約為180-200bp180-200bp的整倍數(shù)，而這的整倍數(shù)，而這正好是纏繞組蛋白八聚體的長度，提示染色體正好是纏繞組蛋白八聚體的長度，提示染色體DNADNA恰好是恰好是在核小體與核小體的連接部位被切斷，產(chǎn)生不同長度的在核小體與核小體的連接部位被切斷，產(chǎn)生不同長度的寡聚核小體片段寡聚核小體片段v實(shí)驗(yàn)證明，這種實(shí)驗(yàn)證明，這種DNADNA的有控降解是一種內(nèi)源性的有控降解是一種內(nèi)源性核酸內(nèi)切酶作用的結(jié)果，該酶在核小體連接部核酸內(nèi)切酶作用的結(jié)果，該酶在核小體連接部位切斷染色體位切斷染色體DNADNA，這種降解

33、表現(xiàn)在，這種降解表現(xiàn)在瓊脂瓊脂糖凝糖凝膠電泳中就呈現(xiàn)特異的梯狀膠電泳中就呈現(xiàn)特異的梯狀LadderLadder圖譜，而壞圖譜，而壞死呈彌漫的連續(xù)圖譜死呈彌漫的連續(xù)圖譜2 2） 大分子合成大分子合成細(xì)胞凋亡的細(xì)胞凋亡的生化生化改變不僅僅是改變不僅僅是DNADNA的有控降解，的有控降解，在細(xì)胞凋亡的過程中往往還有新的基因的表達(dá)和在細(xì)胞凋亡的過程中往往還有新的基因的表達(dá)和某些生物大分子的合成作為調(diào)控因子。某些生物大分子的合成作為調(diào)控因子。如在如在糖皮質(zhì)激素糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)鼠胸腺細(xì)胞凋亡過程中，加誘導(dǎo)鼠胸腺細(xì)胞凋亡過程中，加入入RNARNA合成抑制劑或蛋合成抑制劑或蛋白質(zhì)白質(zhì)合成抑制劑即能抑制合成抑制劑即能抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。細(xì)胞凋亡的發(fā)生。染色質(zhì)染色質(zhì)DNADNA降解降解 各種原因引起核