Nov細(xì)胞衰老分子機理研究進展

Nov細(xì)胞衰老分子機理研究進展第1頁/共89頁2↓因老而衰：預(yù)防老年病造福個人與家庭節(jié)約社會財富解放生產(chǎn)力弄清衰老機理，可有的放矢,提出因應(yīng)舉措，提高延衰效能。老年病種類繁多（老年性癡呆,帕金森病等神經(jīng)退行性疾病,老年糖尿病、骨質(zhì)疏松、心、腦血管、呼吸等系統(tǒng)疾患,以及腫瘤……）

表現(xiàn)有別發(fā)病各異第2頁/共89頁3發(fā)達(dá)國家近年意識到衰老與老年病的研究可望收益和回報，紛紛改變理念，從福利觀點，轉(zhuǎn)到經(jīng)濟視角，既看到社會需求，也看到無限商機，加強研究投入。僅僅美國國會批準(zhǔn)2005年度美國立衰老研究所（老年醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究為主），一個所的預(yù)算，達(dá)10億5千萬美元。第3頁/共89頁4如今，全球生命科學(xué)研究最熱的三個領(lǐng)域是：

衰老、肥胖和癌癥，衰老在其中獨占鰲頭。

人類對衰老的探究幾乎從封建社會建立以來，就有所記載，然而，真正進入科學(xué)研究衰老的范疇，還是近20年的事?，F(xiàn)在，國內(nèi)外科學(xué)家對衰老的研究主要集中在哪些方面？從哪些角度進行研究？科學(xué)家都取得了怎樣的成就？

《生命世界》衰老的科學(xué)研究策劃案03\30,2006

《生命世界》中國科學(xué)院主管，中國科學(xué)院植物研究所、中國植物學(xué)會和高等教育出版社聯(lián)合主辦第4頁/共89頁5

各組織器官功能隨年齡增加呈線型進行性下降406080100406080100功能百分比（％）年齡（年歲）神經(jīng)傳導(dǎo)速度心臟輸出指數(shù)腎小球濾過速度最大呼吸容量0.4%0.8%1.0%1.1%

人為什么會衰老？

第5頁/共89頁6統(tǒng)計資料表明：子女的壽命常與雙親的壽命有關(guān)；各種動物的最高壽限相當(dāng)恒定。

衰老進程由環(huán)境（外因）與遺傳（內(nèi)因）

兩大因素決定第6頁/共89頁71992年世界衛(wèi)生組織

人的壽命決定因素

遺傳因素15%社會經(jīng)濟因素10%醫(yī)療服務(wù)技術(shù)8%氣候因素7%生活習(xí)慣、衛(wèi)生行為、精神面貌、保健意識等60%？？Theresultsofhumantwinstudiessuggestthatonly20-30%ofthevariationinsurvivaltoanageofabout85yearsisdeterminedbygeneticsA.M.Herskindetal.,HumGenet97,319,1996第7頁/共89頁8平均壽命主要與環(huán)境相關(guān)；物種最高壽限與遺傳相關(guān)。不良環(huán)境可作用于遺傳物質(zhì)或其產(chǎn)物影響衰老進程。

段建明等

（DuanJM,etal.）

Intl

JBiochemCellBiol37(2005)1407–1420

（基因?qū)勖挠绊懀┚€蟲(C.elegans

)研究首次嚴(yán)格證明：單基因突變即可影響壽命。clk

基因與daf-2基因雙突變，線蟲壽命延長5倍。

基因?qū)λダ线M程的主導(dǎo)性第8頁/共89頁9人類“長壽基因的探索

Puca,AA（ChildrensHosp）與Perls,Thomas（BostonUniv）等（Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2001）報道：分析137組(308人)長壽同胞，百歲老人血樣發(fā)現(xiàn)：四號染色體D4S1564(D代表DNA,D后的數(shù)字表示染色體號,s代表節(jié)段segment,s后的數(shù)字表示微衛(wèi)星在染色體上的編號)

位點與眾不同，可能含有“長壽基因”。

Perls：一年以后見分曉？？？第9頁/共89頁10SebastianiP,etal.GeneticSignaturesofExceptionalLongevityinHumans.

老壽星的遺傳特征

Science2010Jul21.[Epub]1055（centenarians）：1267（controls）分析結(jié)果：建立了以150SNPs(single-nucleotidepolymorphisms)為基礎(chǔ)的

分類模型。

該模型用于另一組（百歲老人及其對照）：正確率77%。芯片分析顯示：按差異SNP（或遺傳特征）不同組合，可將90%的百歲老人分成19個群體。一種組合可能與某一老年病(e.g.,dementia,hypertension,andcardiovasculardisease)易感性有關(guān)，或可由此將健康老人的表型分成不同亞型。

新英格蘭百歲老人研究中心(NewEnglandCentenarianStudy)第10頁/共89頁11老年醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)是人口老齡化需求的前沿學(xué)科

進行人類的衰老實驗性研究,耗時費力,困難重重。

用動物實驗研究衰老，由于人與動物差別大，實驗結(jié)果，只能借鑒，不能

照搬。與細(xì)胞模型相互配合，可補動物實驗之不足。衰老的實驗性研究——成果累累第11頁/共89頁12細(xì)胞生物的基本構(gòu)成單位細(xì)胞衰老老年病發(fā)病的共同基礎(chǔ)

人成纖維細(xì)胞（人胚細(xì)胞可傳60-70代，50歲成人細(xì)胞只能傳10~20代）在體外培養(yǎng)可傳代數(shù)，與供體年齡有關(guān)。

供體年齡越大，傳代越少。細(xì)胞衰老是個體衰老的微觀模型，可部分體現(xiàn)個體衰老。理想狀態(tài)：人類細(xì)胞衰老模型與動物實驗相輔相成

細(xì)胞衰老模型有非整體性與非生理性的局限性。

如與動物整體實驗相配合，可取長補短，相輔相成。第12頁/共89頁13

細(xì)胞衰老

（CellSenescence）

生物衰老的基本單位

老年病發(fā)病的共同基礎(chǔ)細(xì)胞衰老→老年退行性變→功能衰退

增殖能力下降→細(xì)胞數(shù)減少→臟器萎縮

細(xì)胞衰老是造成個體衰老的主要原因之一。

第13頁/共89頁14

體外培養(yǎng)人類細(xì)胞衰老模型在研究人類衰老方面，具有不可取代的優(yōu)點：１．無模式動物存在種族差異的缺點２．無人體實驗取材難，操作難，周期長等缺點M.Kuro-o

(Texas大學(xué))“Cellsenescencehasbeensuggestedtobedirectlyrelatedtosenescenceoflivingorganism,includinghumans.”Cellular&MolecularLifeSciences

57(2000):695-697第14頁/共89頁15衰老機制復(fù)雜，單一的衰老相關(guān)指標(biāo)難以準(zhǔn)

確、特異地評估衰老程度。組建一套定量的細(xì)胞衰老生物學(xué)年齡指征準(zhǔn)確定量細(xì)胞衰老程度，可1、研究各種因素對衰老進程的影響2、檢驗藥物抗衰作用，為中藥現(xiàn)代化提供技術(shù)

支撐。細(xì)胞衰老程度如何評估？第15頁/共89頁16分子水平細(xì)胞衰老指征

①端粒長度②細(xì)胞體外增殖能力③晚期糖基化終末產(chǎn)物④衰老相關(guān)?-半乳糖苷酶活性⑤DNA損傷修復(fù)能力⑥D(zhuǎn)NA甲基化程度⑦線粒體DNA片段缺失第16頁/共89頁17①我國端粒與人類細(xì)胞衰老相關(guān)性的研究端粒長度：

人類體細(xì)胞的計時器。每增加1代齡，端粒長度減少約49bp。中國人外周血淋巴細(xì)胞的端粒長度每年平均縮短35bp。(張宗玉等，生物化學(xué)雜志,1995)SouthernblotsTelomerelengths+細(xì)胞越老，端粒越短，電泳時跑得越快第17頁/共89頁18人胚成纖維細(xì)胞體外培養(yǎng)代齡與細(xì)胞增殖速度的關(guān)系

②細(xì)胞的體外增殖能力

廣泛應(yīng)用于衰老研究。Growthcurves

MTTassay第18頁/共89頁19人胚肺二倍體成纖維細(xì)胞(綠色者為衰老細(xì)胞)③衰老相關(guān)β半乳糖苷酶活性衰老細(xì)胞年輕細(xì)胞SA--βgalstaining第19頁/共89頁20

④DNA損傷修復(fù)能力隨增齡而下降損傷前損傷修復(fù)年輕細(xì)胞衰老細(xì)胞損傷前損傷修復(fù)cometassay彗星試驗（單細(xì)胞凝膠電泳）尾長(μm)；尾面積/總面積(%)尾越長，%越高，損傷越重第20頁/共89頁21

⑤晚期糖基化終末產(chǎn)物

蛋白質(zhì)糖基化與大分子交聯(lián)，逐漸脫水，形成的一種具有黃棕色熒光的產(chǎn)物。DeterminationofAGE

(AdvancedGlycationEndproduct)第21頁/共89頁22從分子水平組建一套

為國際所承認(rèn)的

細(xì)胞衰老生物學(xué)指征。我室在國外刊物的部分相關(guān)論文：DuanJM,IntJBiochemCellBiol,2005,37:1407-1420ZhengWJ,etal.JBiolChem2004,279:31524-31532

GuoSZ,etal.ExpCellRes2004,298:465-472

HuangY,etal.JCellPhysiol,2004,201:483-491.

ZhangXW,etal.Oncogene2003,22:2405-2416

WangPC,etal.MechAgeDev2003,124:1025-1034

DuanJM,etal.JBiolChem

2001276:48325-48331.LiJH,etal.MechAgeDev1995,80:25-34.

TangZQ,etal.MechAgeDev1994,73:57-67.基因水平細(xì)胞衰老指征？？第22頁/共89頁231.5%1.0%0.5%-0.5%-1.0%-1.5%

>2.0倍>2.5倍>3.0倍用cDNA芯片檢測人二倍體成纖維細(xì)胞衰老基因表達(dá)譜的變化HGEC-40S:含4096條人類基因，衰老表達(dá)差異較大的基因有117種。第23頁/共89頁24細(xì)胞衰老的基因表達(dá)譜研究

衰老細(xì)胞與年輕細(xì)胞基因（4096條）芯片

雜交信號強度散點圖α-2-巨球蛋白

在4096條人類基因的cDNA微陣列表達(dá)譜中發(fā)現(xiàn)年輕和衰老細(xì)胞中表達(dá)變化在5倍以上的基因有6種。其中α-2-巨球蛋白基因不僅在衰老的成纖維細(xì)胞表達(dá)明顯增高，在年輕細(xì)胞中的表達(dá)水平亦較其它5種基因高，易檢出，易定量。

青老第24頁/共89頁25衰老過程中基因表達(dá)譜的變化4096種中表達(dá)變化幅度>2.5倍的基因46種。下調(diào)的基因：參與細(xì)胞周期的基因等。上調(diào)的基因：細(xì)胞外基質(zhì)有關(guān)基因等。挑選表達(dá)變化大的基因，以RT-PCR技術(shù)對其再檢測。第25頁/共89頁26

衰老時表達(dá)下降的4種基因第26頁/共89頁27衰老時表達(dá)增強的5種基因優(yōu)選第27頁/共89頁28衰老過程中α-2-巨球蛋白、p16Ink4a和p21Waf1基因表達(dá)與代齡關(guān)系α-2-巨球蛋白p16Ink4ap21Waf1

將α-2-巨球蛋白，與眾所公認(rèn)的細(xì)胞衰老時表達(dá)增強的基因p16Ink4a及p21Waf1相比較，從中選出最適合作為衰老標(biāo)志物的基因．第28頁/共89頁29Northernblot檢測2BS細(xì)胞衰老過程中

α-2-巨球蛋白（alpha-2-macroglobulin,α2M）的基因表達(dá)情況GAPDHα2M代齡28

42

52

62細(xì)胞衰老標(biāo)志基因的選定第29頁/共89頁30結(jié)論：α-2-巨球蛋白基因表達(dá)，與體外培養(yǎng)倍增次數(shù)線性關(guān)系良好，易檢出，易定量是一項很好的衰老生物學(xué)標(biāo)志，并有望用于檢測整體水平或組織細(xì)胞的衰老。

馬宏等（MaH,etal）ExpGerontol2004

第30頁/共89頁31衰老細(xì)胞核出現(xiàn)“衰老相關(guān)異染色質(zhì)聚集位點”（senescence-

associatedheterochromaticfoci，SAHF）

染色質(zhì)在核中的分布，呈點狀聚集而非均一分布

李倩等：SAHF——細(xì)胞衰老生物學(xué)新標(biāo)志。生物化學(xué)與生物物理進展2007,34:1123-1128.第31頁/共89頁32

1．尋找影響細(xì)胞衰老的新基因

發(fā)現(xiàn)：延緩衰老的CSIG與RDL

證明：導(dǎo)入CSIG或RDL基因可延長細(xì)胞壽命。

2．研究各種因素（如氧自由基）對衰老進程的影響

3．用于研究已知基因?qū)?xì)胞衰老的影響

發(fā)現(xiàn)：已知基因TOM1可加速衰老，抑制可延長細(xì)胞壽命證明：基因?qū)肟捎绊懠?xì)胞衰老，可加速，也可延緩。

4．檢驗藥物抗衰作用，為中藥現(xiàn)代化提供技術(shù)支撐

細(xì)胞衰老指征的應(yīng)用

第32頁/共89頁33

為驗證我室建立的衰老指標(biāo)評價體系，評估抗衰新藥，我們研究了黃芪堿HDTIC的抗衰作用。

檢驗藥物抗衰作用，為中藥現(xiàn)代化提供技術(shù)支撐能否確定被試物的延衰作用？能否比較被試物延衰作用的細(xì)微差別？第33頁/共89頁34黃芪堿同分異構(gòu)體

以公認(rèn)有延緩衰老作用的肌肽（carnosine）為陽性對照，以上述生物學(xué)指征進行定量比較。

成果應(yīng)用結(jié)構(gòu)差異（黃芪堿1）（黃芪堿2）（A）HDTIC-1，(B)HDTIC-2第34頁/共89頁35黃芪堿的抗衰效應(yīng)強于肌肽（carnosine）黃芪堿（HDTIC）可延長細(xì)胞壽命20代（CPDs）成果應(yīng)用（黃芪堿1）（黃芪堿2）第35頁/共89頁36

黃芪堿可減慢端粒（Kb數(shù)）縮短速度28代55代對照8.930.547.010.430.1μM黃芪堿18.930.548.080.49成果應(yīng)用第36頁/共89頁37陽性(綠色)率隨代齡的增加而增加黃芪堿可降低衰老相關(guān)β半乳糖苷酶活性（28代）（55代）1.0μM黃芪堿-2

（56代）成果應(yīng)用0.1μM黃芪堿-1

（58代）第37頁/共89頁38

DNA損傷修復(fù)能力隨增齡下降損傷修復(fù)損傷修復(fù)修復(fù)良好修復(fù)不良黃芪堿可提高DNA損傷修復(fù)能力

成果應(yīng)用衰老細(xì)胞年輕細(xì)胞

尾長(μm)面積/總面積(%)

對照122.42±6.2192.12±3.25

0.1μM黃芪堿-180.57±5.4470.82±7.51

1.0μM黃芪堿-281.83±9.3773.14±6.34

尾越長，%越高，損傷越重第38頁/共89頁39黃芪堿的抗衰效應(yīng)強于肌肽（carnosine）黃芪堿1的抗衰效應(yīng)強于黃芪堿2黃芪堿（HDTIC）可減少晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）（代齡）（黃芪堿1）（黃芪堿2）

王培昌等

（WangPC,etal）MechAgeDev2003ChinMedJ2008

DNACellBiol2010成果應(yīng)用第39頁/共89頁40人類細(xì)胞衰老相關(guān)基因的研究

第40頁/共89頁41細(xì)胞衰老基因通路

Rbp21Cip1p27Kip1

p16INK4ap53PTEN細(xì)胞衰老第41頁/共89頁42

人類細(xì)胞衰老相關(guān)基因研究p16Ink4a第42頁/共89頁43Kiyone等(1998）認(rèn)為：

p16活性與端粒長度是決定人類細(xì)胞復(fù)制性衰老的關(guān)鍵。

p16為何能影響細(xì)胞衰老？

我研究室工作：p16是如何影響端粒長度與衰老進程的？是否影響了端粒酶的活性？抑制p16表達(dá)，可使細(xì)胞壽命↑

（60余代→80余代）端粒縮短減慢

結(jié)論：基因干預(yù)可影響細(xì)胞衰老進程第43頁/共89頁44端粒平均長度

(kb)年輕8.34抑制

8.18增強

7.12衰老6.78抑制

p16，端粒縮短減慢增強

p16，端粒縮短加快是否影響了端粒酶的活性？第44頁/共89頁45抑制p16，并未活化端粒酶第45頁/共89頁46抑制

p16，DNA修復(fù)能力增強抑制

p16，DNA修復(fù)能力增強第46頁/共89頁47

抑制p16，延緩細(xì)胞衰老的可能機制

p16減少

細(xì)胞周期蛋白激酶(CDK4）活性高

Rb被磷酸化，失去活性

轉(zhuǎn)錄因子E2F活性高→多種生命必需基因能表達(dá)

維持細(xì)胞增殖速度,維持DNA損傷修復(fù)能力

端?？s短較慢,延緩細(xì)胞衰老（需證明Rb是否磷酸化?。┑?7頁/共89頁48段建明等（DuanJM,etal.）

，J.Biol.Chem.2001Westernblot抑制p16年輕對照中年衰老第48頁/共89頁49

p16影響細(xì)胞衰老機制

抑制p16表達(dá)→CDK4活性↑→

Rb蛋白（磷酸化↑）活性↓→E2F活性保持→多種生命必需基因表達(dá)

—

DNA修復(fù)能力維持→端?？s短較慢（與端粒酶活性無關(guān)）

延緩衰老，細(xì)胞壽命↑

增強p16基因表達(dá)→Rb

保持活力，DNA修復(fù)能力↓→端粒縮短加快,衰老↑

，細(xì)胞壽命↓

第49頁/共89頁50結(jié)論：p16基因是細(xì)胞衰老遺傳控制程序中的主要環(huán)節(jié),可影響DNA損傷修復(fù)能力與端粒長度

。它調(diào)節(jié)Rb蛋白的活性而起作用。（α-2-巨球蛋白基因無此作用）第50頁/共89頁51衰老相關(guān)基因p21可通過轉(zhuǎn)錄因子Sp1促進p16INK4a的表達(dá)薛麗香等（XueLX,etal.）

FEBSLett2004,564:199-204

衰老相關(guān)基因p21p16高表達(dá)

(細(xì)胞衰老)轉(zhuǎn)錄因子Sp1衰老相關(guān)基因存在著相互影響細(xì)胞衰老相關(guān)基因p21第51頁/共89頁52入選“2002年中國十大科技進展”第52頁/共89頁53CawthonR.M等（2003）端粒長短與人的壽命有關(guān)，發(fā)現(xiàn)血細(xì)胞端粒短的人壽命短。心臟病病死率是端粒長的人3.18倍，傳染病病死率是端粒長的人8.54倍。NakashimaH等（2004）發(fā)現(xiàn)：人血白細(xì)胞端粒長度與心血管內(nèi)皮損傷，動脈粥樣硬化的關(guān)系密切。DemerathEW等（2004）報道：端粒短與老年糖尿病，創(chuàng)傷愈合慢，免疫功能下降，易生腫瘤有關(guān)。端粒長度與老年病易感性有關(guān)？細(xì)胞衰老不能替代整體衰老，但與整體衰老有關(guān)，與老年常見多發(fā)病有關(guān)。細(xì)胞衰老與整體衰老有關(guān)第53頁/共89頁54老年人群的p16基因多態(tài)性與體能（Physicalfunction）顯著相關(guān)。

Melzer,D;Frayling,TM;Murray,A,etal.（英、意、美）Acommonvariantofthep16(INK4a)geneticregionisassociatedwithphysicalfunctioninolderpeople

MechAgeingDev

128（5-6）:370-377，2007

938(aged65-80years)例英國老人，rs2811712SNPminorallele(locatedbetweenthesharedp16(INK4a)/ARFlocusandp15(INK4b))wasassociatedwithreducedphysicalimpairment.Firstdirectevidence：p16(INK4a)/ARF/p15(INK4b)geneticregionandsenescencemachineryareactiveinphysicalageinginheterogeneoushumanpopulations.第54頁/共89頁55p16在細(xì)胞衰老時表達(dá)

，如成纖維細(xì)胞、角質(zhì)細(xì)胞、上皮細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、黑色素細(xì)胞,甚至可高于年輕時10倍以上。

p16表達(dá)變化與整體衰老相關(guān)。人體衰老時它的表達(dá)在皮膚中隨增齡持續(xù)增強，維氏綜合征病人的皮膚成纖維細(xì)胞p16INK4A高于常人（DavisT,2004）ResslerS,etal.

p16(INK4A)isarobustinvivobiomarkerofcellularaginginhumanskin.

AgingCell

5(5):379-389，2006第55頁/共89頁56

p16INK4a表達(dá)是老年人造血功能的重要原因干細(xì)胞衰老影響組織的維持與修復(fù)。老年人的骨髓對細(xì)胞毒耐受性差，易衰竭。研究表明：老年鼠造血干細(xì)胞更新能力，分化時間長，易凋亡。敲除p16/p19，衰老的上述不利影響減輕，有利于組織在衰老時的損傷修復(fù)。JanzenV,etal.（HarvardUniv

）Stem-cellageingmodifiedbythecyclin-dependentkinaseinhibitorp16INK4a

Nature.443(7110):421-426，2006第56頁/共89頁57

干細(xì)胞衰老與p16表達(dá)增強密切相關(guān)年輕小鼠敲除p16后對其造血干細(xì)胞功能（免疫表型，歸巢能力，增殖能力，自我更新能力）無影響，老年小鼠敲除p16→造血干細(xì)胞功能顯著↑（優(yōu)于同齡鼠）。Janzen,V;Forkert,R;Fleming,HE,etal.

Stem-cellageingmodifiedbythecyclin-dependentkinaseinhibitorp16(INK4a)NATURE443（7110）:421-426，2006第57頁/共89頁58胰島再生能力與p16INK4a表達(dá)水平有關(guān)小鼠實驗：衰老胰島p16表達(dá)↑↑（其他細(xì)胞周期抑制物無此現(xiàn)象）p16轉(zhuǎn)基因鼠衰老快，胰島細(xì)胞增殖能力↓毒物→↓胰島愈老、生存率愈低毒素作用后，胰島不可再生↓↓↓p16表達(dá);

生存率與年齡無關(guān)毒素作用后，胰島可再生結(jié)論

p16表達(dá)↑——老年鼠胰島增殖和再生能力↓重要原因KrishnamurthyJ,etal.,

p16(INK4a)inducesanage-dependentdeclineinisletregenerativepotential

Nature443:453-457,2006

UnivNorthCarolina,,HarvardMedicalSchool

第58頁/共89頁59骨關(guān)節(jié)炎(老年病)軟骨細(xì)胞p16表達(dá)p16特異SiRNA轉(zhuǎn)染導(dǎo)致的p16基因沉默可有效抑制關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞衰老，恢復(fù)其功能，增強軟骨細(xì)胞DNA合成與膠原蛋白合成能力。（ZhouHW,etal.

Rheumatology.2004,43:555-）p16不僅與細(xì)胞衰老有關(guān)，與整體衰老亦有關(guān)。第59頁/共89頁60

p16表達(dá)調(diào)控研究第60頁/共89頁61綠色熒光蛋白量與其熒光強度成正比綠色熒光蛋白量與其熒光強度成正比-280~-622區(qū)段青，老差別的變化最大不同長度p16調(diào)控區(qū)的啟動活性分析

第61頁/共89頁62p16基因翻譯起始信號ATG以遠(yuǎn)上游-491~-485bp處存在我們稱為ITSE(INK4aTranscriptionSilenceElement,p16轉(zhuǎn)錄沉寂元件)的負(fù)調(diào)控元件。第62頁/共89頁63結(jié)果：人2BS細(xì)胞p16基因上游存在一個由GAAGGT構(gòu)成的負(fù)調(diào)控元件ITSE，且發(fā)現(xiàn)年輕細(xì)胞有24kDa蛋白與負(fù)調(diào)控元件結(jié)合，抑制p16表達(dá)，衰老細(xì)胞缺乏此蛋白質(zhì)。用缺失突變刪除該元件，能否使p16表達(dá)增強？第63頁/共89頁64定點缺失突變證明：ITSE是負(fù)調(diào)控元件以分泌型堿性磷酸酶（SEAP）活性體現(xiàn)啟動活性刪除前刪除后年輕細(xì)胞的p16基因調(diào)控區(qū)在刪除-522~-482后啟動活性反而增高

第64頁/共89頁65

結(jié)論負(fù)調(diào)控機制減弱是p16在衰老細(xì)胞中高表達(dá)的重要原因。表現(xiàn)為負(fù)轉(zhuǎn)錄因子減少。發(fā)現(xiàn)序列為GAAGGT的負(fù)調(diào)控元件，位于p16基因翻譯起始信號ATG以遠(yuǎn)上游-491-485bp處。發(fā)現(xiàn)p16的負(fù)轉(zhuǎn)錄因子（分子量約2.4萬）。汪維等（WangW,etal.）

：JBiolChem.2001,276(52),48655-48661第65頁/共89頁66

負(fù)調(diào)控機制減弱是p16在衰老細(xì)胞中高表達(dá)的重要原因。表現(xiàn)為負(fù)轉(zhuǎn)錄因子減少。

汪維等（WangW,etal.）

：JBiolChem.2001,276：48655

與衰老相關(guān)的p16轉(zhuǎn)錄，存在調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

鄭文婕等（ZhengWJ,etal.）：JBiolChem.2004,279:31524（間接負(fù)調(diào)

Id1）

吳軍峰等（WuJF,etal.）

：

PlosOne2007,2:e164（直接正調(diào)

Sp1）

黃菁等（HuangJ,etal.）：

PlosOne

2008,3:e1710.（間接負(fù)調(diào)

SirT1）甘起霓等（GanQN,etal.）

：JCellSci2008,121:2235（直接正調(diào)PPAR）周瑞等（ZhouR,etal.）

：NucleicAcidsRes2009,

37:5183（間接負(fù)調(diào)Lsh）

李紅凱等（Li,HK,etal.）：

Oncogene2010,Jun28網(wǎng)刊（直接正調(diào)HBP1）

黃昱等（HuangY,etal.）

：CellMolLifeSci

2010,Aug25網(wǎng)刊（直接負(fù)調(diào)B-myb）第66頁/共89頁67

p16的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機制影響mRNA穩(wěn)定性的RNA結(jié)合蛋白HuR

（直接負(fù)調(diào)↓

）

AUF1（直接負(fù)調(diào)↓）

AUF1與HuR與p16的mRNA３‘

非翻譯區(qū)結(jié)合,促降解。

衰老時↓，p16的mRNA穩(wěn)定性↑。

王文恭等（WangWG,etal.）

EMBOreports

2005,6:1常娜等（ChangN,etal.）MolCellBiol2010,30:3875miR-24可抑制p16翻譯（LalA,etal）PLoSONE2008,3:e1864（直接負(fù)調(diào)↓）

第67頁/共89頁68細(xì)胞衰老相關(guān)新基因的研究

第68頁/共89頁69TOM1是一種溶酶體相關(guān)基因，在細(xì)胞衰老時高表達(dá)

。首次揭示：TOM1基因與細(xì)胞衰老相關(guān)。促進TOM1表達(dá)可加速衰老，引起p16及p21表達(dá)。如抑制之，結(jié)果相反。

加速衰老的TOM1(TargetofMyb)郭淑貞等（GuoSZetal.）

ExpCellRes2004,298:465-472衰老相關(guān)基因存在著相互影響第69頁/共89頁70RDL基因的蛋白質(zhì)產(chǎn)物具有延緩衰老作用發(fā)現(xiàn)其蛋白質(zhì)分子中存在著“衰老相關(guān)結(jié)構(gòu)域”這種作用可能是通過抑制細(xì)胞衰老主導(dǎo)基因

p16的表達(dá)而實現(xiàn)延緩衰老的RDL（Replicative

SenescenceDown-regulatedLeo1-like）趙亮等（ZhaoL,etal.）

FASEBJ2005,19:521-532

衰老相關(guān)基因存在著相互影響第70頁/共89頁71CSIG蛋白定位于核仁；在組織中廣泛表達(dá)，心臟、骨骼肌、胎盤中表達(dá)較高；隨細(xì)胞增齡表達(dá)下降；具有延緩細(xì)胞衰老的作用。CSIG通過抑制PTEN的合成，延緩衰老。

馬利偉等

（MaLW,etal.）MolCellBiol

2008，28:6290-6301

延緩衰老的CSIG

(CellularSenescence-InhibitedGene)

第71頁/共89頁72整體衰老與細(xì)胞衰老分子連接點的研究

第72頁/共89頁73酵母中發(fā)現(xiàn)的“長壽基因”

Sir（Silencinginformationregulator）

該基因產(chǎn)物Sir2（依賴NAD+去乙酰化酶

）具有延壽作用

維持染色體穩(wěn)定性提高DNA修復(fù)能力阻止染色體外環(huán)形DNA形成第73頁/共89頁74第74頁/共89頁75人類Sir同源基因該家族有7個成員，包括Sirt（Silentmatingtypeinformationregulation2homolog）1-7。其中SIRT1具有酵母Sir2的相似功能↓耗氧量調(diào)節(jié)脂代謝↑氧化、放射損傷耐受性

對人類是否也有延壽作用？第75頁/共89頁76↑SIRT1可延緩細(xì)胞衰老進程↑SIRT1或Resveratrol處理→

p16、p27表達(dá)↑Rb磷酸化細(xì)胞衰老SIRT1表達(dá)（翻譯

）↑

PPARγ細(xì)胞衰老↑

PPARγ表達(dá)細(xì)胞衰老SIRT1PPARγ表達(dá)

細(xì)胞衰老人二倍體成纖維細(xì)胞研究甘起霓等（GanQN,etal.）

JCellSci

2008,28:6290-6301.

黃菁等（HuangJ,etal.）

PlosOne

2008,3(3):e1710.第76頁/共89頁77CR（熱量限制）SIRT1HuangJ,etal.

PlosOne

2008PPAR

SenescenceGanQN,etal.JCellSci

2008p16

INK4α

熱量限制延緩衰老的分子機理Young

++-

+促表達(dá)-

-抑表達(dá)-Han,LM,etal.

NucleicAcidsRes

2010過氧化物酶體增殖體激活受體

第77頁/共89頁78

結(jié)語衰老并非單一基因決定，而是一連串基因激活和阻抑及其通過各自產(chǎn)物相互作用的結(jié)果，環(huán)境損傷因素可影響遺傳控制體系，加速衰老。對衰老進程起作用的基因，多數(shù)是日常生命活動有關(guān)基因。（解旋酶、核纖層蛋白A、p16、p21、p53、Klotho

、daf、Clk）

可對衰老進程起作用的基因未必在細(xì)胞正常衰老進程起作用。（如端粒酶基因、p53）衰老時高表達(dá)的基因未必是對衰老進程起作用的基因。（α2M

）

在體外通過基因重組“長壽基因”與“衰老基因”是可以相互轉(zhuǎn)變的。第78頁/共89頁79展望如何將從模式生物發(fā)現(xiàn)的衰老相關(guān)基因

與人類衰老相聯(lián)系？如何將早老癥相關(guān)基因與正常衰老相聯(lián)

系？如何將細(xì)胞衰老相關(guān)基因與整體衰老相

聯(lián)系？

機理研究

衰老相關(guān)基因絕非一種，探索衰老相關(guān)新基因第79頁/共89頁80生活習(xí)慣合理膳食戒煙、少酒適度節(jié)食多吃清除自由基食物體育鍛煉心理衛(wèi)生藥物干預(yù)健康長壽掌握在我們自己手中第80頁/共89頁81美國人均壽命（Baker，1997）1800年前

40歲左右1800年后

50歲左右公共衛(wèi)生條件改善20世紀(jì)初

60余歲

營養(yǎng)狀況改善；醫(yī)藥業(yè)發(fā)展1940年

70余歲

抗生素應(yīng)用1950年后

近80歲

疫苗使用與搶救技術(shù)提高1960年以來

超80歲

生活觀念與方式的轉(zhuǎn)變預(yù)測今后：

抑制非酶糖基化可使平均壽命提高到90余歲；應(yīng)用抗氧化劑，平均壽命將超過100歲；輔以激素與藥物可使平均壽命近110歲;

加上基因治療，最終可使平均壽命達(dá)120歲。第81頁/共89頁82ISIWebofKnowledge

TheThomsonCorporation“衰老”（

AgingOR

Ageing

OR

Senescence

）文獻檢索年份199520002005文獻篇數(shù)50001000075005,2587,0299,36210年翻一番“衰老”研究氣勢旺盛第82頁/共89頁83

ISIWebofKnowledge

TheThomsonCorporation發(fā)展迅猛生氣勃勃↑2009年衰老相關(guān)研究論文SCI收錄量與2006年相比，高達(dá)3比1

“衰老”（

Aging

ORAgeingORSenescence

）

文獻檢索ScienceTechnology/Article年份

篇數(shù)

2009年26836/15659

2008年23015/13361

2007年19417/114792006年8349/

4525第83頁/共89頁8421世紀(jì)是健康老齡化的世紀(jì)，21世紀(jì)是人活百歲不是夢的世紀(jì)。第84頁/共89頁85衰老分子機理研究室2010年度業(yè)績

發(fā)表SCI論文10篇累計IF54.801

其中IF?6.0論文6篇

（責(zé)任作者均為本室成員，第1作者為本室研究生）獲中華醫(yī)學(xué)科技一等獎（第二完成單位）初評通過北京市科學(xué)技術(shù)一等獎（第二完成單位）