細(xì)胞衰老機(jī)制

1、新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞衰老的機(jī)制細(xì)胞衰老的機(jī)制The Mechanism of Cell SenescenceC Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)1（熟悉）（熟悉）2（掌握）（掌握）Contents3（了解）（了解）C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)一、細(xì)胞衰老的相關(guān)概念一、細(xì)胞衰老的相關(guān)概念（熟悉）（熟悉）n細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老（cell cell s senescenceenescence) )指指細(xì)胞在細(xì)胞在正常環(huán)境條件下

2、發(fā)生正常環(huán)境條件下發(fā)生的生理、生殖能力的的生理、生殖能力的減弱以及形態(tài)改變，減弱以及形態(tài)改變，并趨向死亡的現(xiàn)象并趨向死亡的現(xiàn)象。n人體衰老與細(xì)胞衰老人體衰老與細(xì)胞衰老既有聯(lián)系又有區(qū)別。既有聯(lián)系又有區(qū)別。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)1.1.細(xì)胞的壽命界限細(xì)胞的壽命界限 nHayflickHayflick界限：界限：細(xì)胞有一定細(xì)胞有一定的壽命，的壽命，其其增殖能力有一定的增殖能力有一定的界限界限 。不同年齡不同年齡 的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù)的人成纖維細(xì)胞的增殖代數(shù)成纖維細(xì)胞成纖維細(xì)胞來源來源人胚胎人胚胎中年中年人人老年老年

3、人人可增殖代數(shù)可增殖代數(shù)40-6040-6020202-42-4年輕人的成纖維細(xì)胞纖維年輕人的成纖維細(xì)胞纖維老年人的成纖維細(xì)胞纖維老年人的成纖維細(xì)胞纖維C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)2.2.動(dòng)物體細(xì)胞在體外傳代次數(shù)與物種壽命有關(guān)動(dòng)物體細(xì)胞在體外傳代次數(shù)與物種壽命有關(guān)C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)3.3.細(xì)胞的分裂能力與個(gè)體的年齡有關(guān)細(xì)胞的分裂能力與個(gè)體的年齡有關(guān)2 2-10-10成纖維細(xì)胞成纖維細(xì)胞早老病兒童早老病兒童1010-30-30成纖維細(xì)胞

4、成纖維細(xì)胞成年成年2020-40-40成纖維細(xì)胞成纖維細(xì)胞新生兒新生兒-15-15歲歲4040-60-60成纖維細(xì)胞成纖維細(xì)胞胚胎胚胎8歲歲C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)年輕女性細(xì)胞年輕女性細(xì)胞老年男性細(xì)胞老年男性細(xì)胞混合培養(yǎng)混合培養(yǎng)/單獨(dú)培養(yǎng)單獨(dú)培養(yǎng)兩種細(xì)胞在兩種培養(yǎng)方式中細(xì)胞倍增次數(shù)相同兩種細(xì)胞在兩種培養(yǎng)方式中細(xì)胞倍增次數(shù)相同細(xì)胞內(nèi)部因細(xì)胞內(nèi)部因素決定細(xì)胞素決定細(xì)胞的衰老的衰老4.4. 細(xì)胞核決定細(xì)胞衰老的表達(dá)細(xì)胞核決定細(xì)胞衰老的表達(dá)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科

5、學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)胞質(zhì)體胞質(zhì)體完整細(xì)胞完整細(xì)胞實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)：細(xì)胞融合細(xì)胞融合細(xì)胞分裂能力取決細(xì)胞分裂能力取決于完整細(xì)胞的年齡于完整細(xì)胞的年齡細(xì)胞核決定了細(xì)胞核決定了細(xì)胞衰老的表達(dá)細(xì)胞衰老的表達(dá)C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué) n細(xì)胞脫水收縮。細(xì)胞脫水收縮。n不溶性蛋白質(zhì)增多，細(xì)不溶性蛋白質(zhì)增多，細(xì)胞硬度增加，代謝速率胞硬度增加，代謝速率減慢。減慢。細(xì)胞含水量細(xì)胞含水量40%細(xì)胞含水量細(xì)胞含水量90%C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n脂褐素脂褐素

6、-黃褐色的圓或橢圓黃褐色的圓或橢圓形顆粒，由溶酶體轉(zhuǎn)化而來。形顆粒，由溶酶體轉(zhuǎn)化而來。n肝、肌、神經(jīng)細(xì)胞中的積聚肝、肌、神經(jīng)細(xì)胞中的積聚最明顯。最明顯。神經(jīng)細(xì)胞胞漿神經(jīng)細(xì)胞胞漿中脂褐素堆積中脂褐素堆積 C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（1 1）膜上微絨毛數(shù)目增加，補(bǔ)償）膜上微絨毛數(shù)目增加，補(bǔ)償了衰老時(shí)細(xì)胞間聯(lián)系的衰退；了衰老時(shí)細(xì)胞間聯(lián)系的衰退；（2 2）細(xì)胞膜由液晶相轉(zhuǎn)變?yōu)槟z）細(xì)胞膜由液晶相轉(zhuǎn)變?yōu)槟z相，膜的流動(dòng)性降低；相，膜的流動(dòng)性降低；（3 3）溶酶體的數(shù)量及體積溶酶體的數(shù)量及體積 增加而酶活性降低。增加而酶活性降低

7、。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（4 4）線粒體的數(shù)量增多、體積增大、嵴減少。）線粒體的數(shù)量增多、體積增大、嵴減少。n線粒體崩解是細(xì)胞衰老的重要標(biāo)志。線粒體崩解是細(xì)胞衰老的重要標(biāo)志。細(xì)胞核不凋亡細(xì)胞核不凋亡正常線粒體正常線粒體正常細(xì)胞核正常細(xì)胞核細(xì)胞核凋亡細(xì)胞核凋亡PT線粒體線粒體正常細(xì)胞核正常細(xì)胞核保溫保溫保溫保溫C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（5 5）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逐漸減少，高爾基體囊泡腫）糙面內(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。脹

8、、扁平囊泡斷裂崩解。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n染色質(zhì)固縮化；染色質(zhì)固縮化；n核膜內(nèi)折。核膜內(nèi)折。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)酪氨酸酶酪氨酸酶C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)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)變白老人斑老人斑飲食減少飲食減少細(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)的酶活

9、性降低細(xì)胞內(nèi)的酶活性降低細(xì)胞內(nèi)色素的累積細(xì)胞內(nèi)色素的累積細(xì)胞膜通透性功能改變細(xì)胞膜通透性功能改變C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)1.1.自由基學(xué)說自由基學(xué)說 2.2.體細(xì)胞突變學(xué)說體細(xì)胞突變學(xué)說3.3.衰老基因?qū)W說衰老基因?qū)W說 4.4.線粒體學(xué)說線粒體學(xué)說5.5.密碼子限制學(xué)說密碼子限制學(xué)說6.6.基因調(diào)節(jié)學(xué)說基因調(diào)節(jié)學(xué)說7.7.端粒學(xué)說端粒學(xué)說 為何數(shù)量這么多？為何數(shù)量這么多？C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)（HarmanHarman 1995199

10、5年諾貝爾獎(jiǎng)提名年諾貝爾獎(jiǎng)提名）C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n人體遇到的自由基主要人體遇到的自由基主要是是氧自由基氧自由基（95%95%以上）。以上）。n分為分為超氧陰離子自由基、超氧陰離子自由基、羥自由基、脂氧自由基、羥自由基、脂氧自由基、NONO2 2和和NONO自由基。自由基。n活性氧活性氧（過氧化氫過氧化氫、單、單線態(tài)氧和臭氧）。線態(tài)氧和臭氧）。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n自由基來源：外源性、自由基來源：外源性、內(nèi)源性。內(nèi)源性。n內(nèi)源

11、性自由基：內(nèi)源性自由基：a.a.由線粒體呼吸鏈電由線粒體呼吸鏈電子泄漏產(chǎn)生；子泄漏產(chǎn)生；b.b.由氧化酶催化底物由氧化酶催化底物羥化產(chǎn)生。羥化產(chǎn)生。自由基自由基機(jī)體衰老機(jī)體衰老多種疾病多種疾病C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)氧化質(zhì)膜中的不飽和脂氧化質(zhì)膜中的不飽和脂肪酸；肪酸；n膜脆性增加、膜結(jié)構(gòu)改變膜脆性增加、膜結(jié)構(gòu)改變 氧化蛋白質(zhì)中的巰基；氧化蛋白質(zhì)中的巰基； 使使DNADNA鏈斷裂、交聯(lián)、堿鏈斷裂、交聯(lián)、堿基羥基化、堿基切除等。基羥基化、堿基切除等。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生

12、命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞質(zhì)細(xì)胞質(zhì)過氧化氫酶，谷胱甘肽過氧化物酶過氧化氫酶，谷胱甘肽過氧化物酶血漿、血清和細(xì)胞質(zhì)血漿、血清和細(xì)胞質(zhì)各種抗氧化物分子，如維生素各種抗氧化物分子，如維生素C C等等線粒體內(nèi)膜、膜周腔和細(xì)胞質(zhì)線粒體內(nèi)膜、膜周腔和細(xì)胞質(zhì)Cu/Zn-SODCu/Zn-SOD線粒體內(nèi)膜線粒體內(nèi)膜膜結(jié)合的維生素膜結(jié)合的維生素E E線粒體膜周腔線粒體膜周腔過氧化物酶和過氧化物酶和Mn-SODMn-SOD防護(hù)類型防護(hù)類型 定定 位位通過膜系統(tǒng)使自由基通過膜系統(tǒng)使自由基與與 細(xì)胞其他組分隔離。細(xì)胞其他組分隔離。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)

13、技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)保護(hù)性的酶保護(hù)性的酶 n超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（Mn-SODMn-SOD、Cu/Zn-SODCu/Zn-SOD）n過氧化氫酶（過氧化氫酶（CATCAT）n谷胱甘肽過氧化物酶（谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-PGSH-Px x）。）。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)其他抗氧化物分子其他抗氧化物分子 n維生素維生素E E、C C、A A，硒。，硒。n胡蘿卜素、番茄紅素、胡蘿卜素、番茄紅素、葡萄籽葡萄籽OPCOPC。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)

14、院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué) n端粒端粒由由250-1500250-1500個(gè)個(gè)TTAGGGTTAGGG重復(fù)順序組成，記錄細(xì)胞重復(fù)順序組成，記錄細(xì)胞的年齡并預(yù)示死亡的時(shí)限。的年齡并預(yù)示死亡的時(shí)限。n端粒端粒由由端粒酶端粒酶催化合成。催化合成。端粒酶是一種端粒酶是一種RNARNA依賴性的依賴性的DNADNA聚合酶。聚合酶。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)端粒酶的結(jié)構(gòu)示意圖端粒酶的結(jié)構(gòu)示意圖n蛋白質(zhì)（蛋白質(zhì)（綠色綠色）與）與RNARNA（淺褐色淺褐色）及）及DNADNA（紫色紫色）聯(lián)合在一起。聯(lián)合在一起。 C Cell ell B

15、Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n細(xì)胞分裂，染色體末端總有細(xì)胞分裂，染色體末端總有5 5-20-20個(gè)堿基對(duì)的片個(gè)堿基對(duì)的片段喪失，端粒將逐漸縮短。段喪失，端粒將逐漸縮短。n端粒酶活性（端粒酶活性（+ +）：胚胎、生殖和腫瘤細(xì)胞）：胚胎、生殖和腫瘤細(xì)胞n端粒酶活性（端粒酶活性（- -）：正常組織）：正常組織C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)腫瘤細(xì)胞為何永生？腫瘤細(xì)胞為何永生？n絕大多數(shù)惡性腫瘤具有端粒酶活性，而人正絕大多數(shù)惡性腫瘤具有端粒酶活性，而人正常體細(xì)胞中則沒有。常體細(xì)胞中

16、則沒有。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)端粒酶的作用機(jī)制端粒酶的作用機(jī)制“爬行機(jī)制爬行機(jī)制”n端粒酶利用酶分子端粒酶利用酶分子內(nèi)內(nèi)RNARNA亞基為模板，亞基為模板，以以5353合成端合成端粒的重復(fù)序列。粒的重復(fù)序列。n端粒酶的模板端粒酶的模板RNARNA與端粒與端粒33端的雜端的雜交鏈之間發(fā)生移位交鏈之間發(fā)生移位和配對(duì)，周而復(fù)始。和配對(duì)，周而復(fù)始。爬行機(jī)制示意動(dòng)畫爬行機(jī)制示意動(dòng)畫C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)端粒酶的作用機(jī)制端粒酶的作用機(jī)制C Ce

17、ll ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)抗癌新策略：用抗癌新策略：用RNAiRNAi抑制端粒酶抑制端粒酶n利用利用RNAiRNAi技術(shù)可以削弱癌細(xì)胞端粒酶的能力。技術(shù)可以削弱癌細(xì)胞端粒酶的能力。n可為從事端粒酶癌癥研究的科學(xué)家提供研制可為從事端粒酶癌癥研究的科學(xué)家提供研制出前所未有的，能有效治療出前所未有的，能有效治療8585癌癥的抗癌癌癥的抗癌藥的機(jī)會(huì)。藥的機(jī)會(huì)。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n端粒長(zhǎng)度可能只是人衰老的生物學(xué)標(biāo)志。端粒長(zhǎng)度可能只是人衰老的生物學(xué)標(biāo)志

18、?？寺⊙蚨嗬蚩寺⊙蚨嗬駽 Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n細(xì)胞衰老細(xì)胞衰老指細(xì)胞在正常環(huán)境條件下發(fā)生的生指細(xì)胞在正常環(huán)境條件下發(fā)生的生理、生殖能力的減弱以及形態(tài)改變，并趨向理、生殖能力的減弱以及形態(tài)改變，并趨向死亡的現(xiàn)象。細(xì)胞有一定的壽命，它們的增死亡的現(xiàn)象。細(xì)胞有一定的壽命，它們的增殖能力有一定的界限。動(dòng)物體細(xì)胞在體外傳殖能力有一定的界限。動(dòng)物體細(xì)胞在體外傳代次數(shù)與物種壽命及個(gè)體的年齡有關(guān)。代次數(shù)與物種壽命及個(gè)體的年齡有關(guān)。n細(xì)胞衰老表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)水分減少、色素顆粒細(xì)胞衰老表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)水分減少、色素顆粒沉積增多、膜系統(tǒng)的衰老、核膜內(nèi)折、染色沉積增多、膜系統(tǒng)的衰老、核膜內(nèi)折、染色質(zhì)固縮化、蛋白質(zhì)合成的速度下降、酶活性質(zhì)固縮化、蛋白質(zhì)合成的速度下降、酶活性降低等特征。降低等特征。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)細(xì)胞生物學(xué)n自由基對(duì)細(xì)胞內(nèi)脂類、蛋白質(zhì)、自由基對(duì)細(xì)胞內(nèi)脂類、蛋白質(zhì)、DNA DNA 的氧化的氧化性損傷積累是造成細(xì)胞衰老的主要原因之一。性損傷積累是造成細(xì)胞衰老的主要原因之一。人體依靠人體依靠膜系統(tǒng)膜系統(tǒng)隔離開產(chǎn)生自由基的物質(zhì)或隔離開產(chǎn)生自由基的物質(zhì)或位點(diǎn)，以及保護(hù)性的酶和一些抗氧化物分子位點(diǎn)，以及保護(hù)性的酶和一些抗氧化物分子清除