1、新乡医学院生命科学技术学院新乡医学院生命科学技术学院细胞衰老的机制细胞衰老的机制The Mechanism of Cell Senescence细胞生物学细胞生物学1（熟悉）（熟悉）2（掌握）（掌握）Contents3（了解）（了解）细胞生物学细胞生物学一、细胞衰老的相关概念一、细胞衰老的相关概念（熟悉）（熟悉）n细胞衰老细胞衰老（cell cell s senescence)enescence)指细胞在指细胞在正常环境条件下发生正常环境条件下发生的生理、生殖能力的的生理、生殖能力的减弱以及形态改变，减弱以及形态改变，并趋向死亡的现象。并趋向死亡的现象。n人体衰老与细胞衰老人体衰老与细胞衰老既
2、有联系又有区别。既有联系又有区别。细胞生物学细胞生物学1.1.细胞的寿命界限细胞的寿命界限 nHayflickHayflick界限：细胞有一定界限：细胞有一定的寿命，其增殖能力有一定的的寿命，其增殖能力有一定的界限界限 。不同年龄不同年龄 的人成纤维细胞的增殖代数的人成纤维细胞的增殖代数成纤维细胞成纤维细胞来源来源人胚胎人胚胎中年中年人人老年老年人人可增殖代数可增殖代数40-6040-6020202-42-4年轻人的成纤维细胞纤维年轻人的成纤维细胞纤维老年人的成纤维细胞纤维老年人的成纤维细胞纤维细胞生物学细胞生物学2.2.动物体细胞在体外传代次数与物种寿命有关动物体细胞在体外传代次数与物种寿命
3、有关细胞生物学细胞生物学3.3.细胞的分裂能力与个体的年龄有关细胞的分裂能力与个体的年龄有关2 2-10-10成纤维细胞成纤维细胞早老病儿童早老病儿童1010-30-30成纤维细胞成纤维细胞成年成年2020-40-40成纤维细胞成纤维细胞新生儿新生儿-15-15岁岁4040-60-60成纤维细胞成纤维细胞胚胎胚胎8岁岁细胞生物学细胞生物学年轻女性细胞年轻女性细胞老年男性细胞老年男性细胞混合培养混合培养/单独培养单独培养两种细胞在两种培养方式中细胞倍增次数相同两种细胞在两种培养方式中细胞倍增次数相同细胞内部因细胞内部因素决定细胞素决定细胞的衰老的衰老4.4. 细胞核决定细胞衰老的表达细胞核决定细
4、胞衰老的表达实验实验：细胞生物学细胞生物学胞质体胞质体完整细胞完整细胞实验实验：细胞融合细胞融合细胞分裂能力取决细胞分裂能力取决于完整细胞的年龄于完整细胞的年龄细胞生物学细胞生物学 n细胞脱水收缩。细胞脱水收缩。n不溶性蛋白质增多，细不溶性蛋白质增多，细胞硬度增加，代谢速率胞硬度增加，代谢速率减慢。减慢。细胞含水量细胞含水量40%细胞含水量细胞含水量90%细胞生物学细胞生物学n脂褐素脂褐素-黄褐色的圆或椭圆黄褐色的圆或椭圆形颗粒，由溶酶体转化而来。形颗粒，由溶酶体转化而来。n肝、肌、神经细胞中的积聚肝、肌、神经细胞中的积聚最明显。最明显。神经细胞胞浆神经细胞胞浆中脂褐素堆积中脂褐素堆积 细胞生
5、物学细胞生物学（1 1）膜上微绒毛数目增加，补偿）膜上微绒毛数目增加，补偿了衰老时细胞间联系的衰退；了衰老时细胞间联系的衰退；（2 2）细胞膜由液晶相转变为凝胶）细胞膜由液晶相转变为凝胶相，膜的流动性降低；相，膜的流动性降低；（3 3）溶酶体的数量及体积溶酶体的数量及体积 增加而酶活性降低。增加而酶活性降低。细胞生物学细胞生物学（4 4）线粒体的数量增多、体积增大、嵴减少。）线粒体的数量增多、体积增大、嵴减少。n线粒体崩解是细胞衰老的重要标志。线粒体崩解是细胞衰老的重要标志。细胞核不凋亡细胞核不凋亡正常线粒体正常线粒体正常细胞核正常细胞核细胞核凋亡细胞核凋亡PT线粒体线粒体正常细胞核正常细胞核
6、保温保温保温保温细胞生物学细胞生物学（5 5）糙面内质网逐渐减少，高尔基体囊泡肿）糙面内质网逐渐减少，高尔基体囊泡肿胀、扁平囊泡断裂崩解。胀、扁平囊泡断裂崩解。细胞生物学细胞生物学n染色质固缩化；染色质固缩化；n核膜内折。核膜内折。细胞生物学细胞生物学酪氨酸酶酪氨酸酶细胞生物学细胞生物学衰老症状与原因分析衰老症状与原因分析 衰老症状衰老症状 原因分析原因分析皮肤干燥、发皱皮肤干燥、发皱头发变白头发变白老人斑老人斑饮食减少饮食减少细胞水分减少，体积减小细胞水分减少，体积减小细胞内的酶活性降低细胞内的酶活性降低细胞内色素的累积细胞内色素的累积细胞膜通透性功能改变细胞膜通透性功能改变细胞生物学细胞生
7、物学1.1.自由基学说自由基学说 2.2.体细胞突变学说体细胞突变学说3.3.衰老基因学说衰老基因学说 4.4.线粒体学说线粒体学说5.5.密码子限制学说密码子限制学说6.6.基因调节学说基因调节学说7.7.端粒学说端粒学说 为何数量这么多？为何数量这么多？细胞生物学细胞生物学（HarmanHarman 19951995年诺贝尔奖提名年诺贝尔奖提名）细胞生物学细胞生物学n人体遇到的自由基主要人体遇到的自由基主要是氧自由基（是氧自由基（95%95%以上）。以上）。n分为超氧阴离子自由基、分为超氧阴离子自由基、羟自由基、脂氧自由基、羟自由基、脂氧自由基、NONO2 2和和NONO自由基。自由基。n
8、活性氧（活性氧（过氧化氢过氧化氢、单、单线态氧和臭氧）。线态氧和臭氧）。细胞生物学细胞生物学n自由基来源：外源性、自由基来源：外源性、内源性。内源性。n内源性自由基：内源性自由基：a.a.由线粒体呼吸链电由线粒体呼吸链电子泄漏产生；子泄漏产生；b.b.由氧化酶催化底物由氧化酶催化底物羟化产生。羟化产生。自由基自由基机体衰老机体衰老多种疾病多种疾病细胞生物学细胞生物学氧化质膜中的不饱和脂氧化质膜中的不饱和脂肪酸；肪酸；n膜脆性增加、膜结构改变膜脆性增加、膜结构改变 氧化蛋白质中的巯基；氧化蛋白质中的巯基； 使使DNADNA链断裂、交联、碱链断裂、交联、碱基羟基化、碱基切除等。基羟基化、碱基切除等
9、。细胞生物学细胞生物学细胞质细胞质过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶血浆、血清和细胞质血浆、血清和细胞质各种抗氧化物分子，如维生素各种抗氧化物分子，如维生素C C等等线粒体内膜、膜周腔和细胞质线粒体内膜、膜周腔和细胞质Cu/Zn-SODCu/Zn-SOD线粒体内膜线粒体内膜膜结合的维生素膜结合的维生素E E线粒体膜周腔线粒体膜周腔过氧化物酶和过氧化物酶和Mn-SODMn-SOD防护类型防护类型 定定 位位通过膜系统使自由基通过膜系统使自由基与与 细胞其他组分隔离。细胞其他组分隔离。细胞生物学细胞生物学保护性的酶保护性的酶 n超氧化物歧化酶（超氧化物歧化酶（Mn-SOD
10、Mn-SOD、Cu/Zn-SODCu/Zn-SOD）n过氧化氢酶（过氧化氢酶（CATCAT）n谷胱甘肽过氧化物酶（谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-PGSH-Px x）。）。细胞生物学细胞生物学其他抗氧化物分子其他抗氧化物分子 n维生素维生素E E、C C、A A，硒。，硒。n胡萝卜素、番茄红素、胡萝卜素、番茄红素、葡萄籽葡萄籽OPCOPC。细胞生物学细胞生物学 n端粒端粒由由250-1500250-1500个个TTAGGGTTAGGG重复顺序组成，记录细胞重复顺序组成，记录细胞的年龄并预示死亡的时限。的年龄并预示死亡的时限。n端粒端粒由由端粒酶端粒酶催化合成。催化合成。端粒酶是一种端粒酶是一种RN
11、ARNA依赖性的依赖性的DNADNA聚合酶。聚合酶。细胞生物学细胞生物学端粒酶的结构示意图端粒酶的结构示意图n蛋白质（蛋白质（绿色绿色）与）与RNARNA（浅褐色浅褐色）及）及DNADNA（紫色紫色）联合在一起。联合在一起。 细胞生物学细胞生物学n细胞分裂，染色体末端总有细胞分裂，染色体末端总有5 5-20-20个碱基对的片个碱基对的片段丧失，端粒将逐渐缩短。段丧失，端粒将逐渐缩短。n端粒酶活性（端粒酶活性（+ +）：胚胎、生殖和肿瘤细胞）：胚胎、生殖和肿瘤细胞n端粒酶活性（端粒酶活性（- -）：正常组织）：正常组织细胞生物学细胞生物学肿瘤细胞为何永生？肿瘤细胞为何永生？n绝大多数恶性肿瘤具有
12、端粒酶活性，而人正绝大多数恶性肿瘤具有端粒酶活性，而人正常体细胞中则没有。常体细胞中则没有。细胞生物学细胞生物学端粒酶的作用机制端粒酶的作用机制“爬行机制爬行机制”n端粒酶利用酶分子端粒酶利用酶分子内内RNARNA亚基为模板，亚基为模板，以以5353合成端合成端粒的重复序列。粒的重复序列。n端粒酶的模板端粒酶的模板RNARNA与端粒与端粒33端的杂端的杂交链之间发生移位交链之间发生移位和配对，周而复始。和配对，周而复始。爬行机制示意动画爬行机制示意动画细胞生物学细胞生物学端粒酶的作用机制端粒酶的作用机制细胞生物学细胞生物学抗癌新策略：用抗癌新策略：用RNAiRNAi抑制端粒酶抑制端粒酶n利用利
13、用RNAiRNAi技术可以削弱癌细胞端粒酶的能力。技术可以削弱癌细胞端粒酶的能力。n可为从事端粒酶癌症研究的科学家提供研制可为从事端粒酶癌症研究的科学家提供研制出前所未有的，能有效治疗出前所未有的，能有效治疗8585癌症的抗癌癌症的抗癌药的机会。药的机会。细胞生物学细胞生物学n端粒长度可能只是人衰老的生物学标志。端粒长度可能只是人衰老的生物学标志。克隆羊多莉克隆羊多莉细胞生物学细胞生物学n细胞衰老细胞衰老指细胞在正常环境条件下发生的生指细胞在正常环境条件下发生的生理、生殖能力的减弱以及形态改变，并趋向理、生殖能力的减弱以及形态改变，并趋向死亡的现象。细胞有一定的寿命，它们的增死亡的现象。细胞有
14、一定的寿命，它们的增殖能力有一定的界限。动物体细胞在体外传殖能力有一定的界限。动物体细胞在体外传代次数与物种寿命及个体的年龄有关。代次数与物种寿命及个体的年龄有关。n细胞衰老表现为细胞内水分减少、色素颗粒细胞衰老表现为细胞内水分减少、色素颗粒沉积增多、膜系统的衰老、核膜内折、染色沉积增多、膜系统的衰老、核膜内折、染色质固缩化、蛋白质合成的速度下降、酶活性质固缩化、蛋白质合成的速度下降、酶活性降低等特征。降低等特征。细胞生物学细胞生物学n自由基对细胞内脂类、蛋白质、自由基对细胞内脂类、蛋白质、DNA DNA 的氧化的氧化性损伤积累是造成细胞衰老的主要原因之一。性损伤积累是造成细胞衰老的主要原因之
15、一。人体依靠人体依靠膜系统膜系统隔离开产生自由基的物质或隔离开产生自由基的物质或位点，以及保护性的酶和一些抗氧化物分子位点，以及保护性的酶和一些抗氧化物分子清除自由基，清除自由基，SODSOD是清除自由基的主要力量。是清除自由基的主要力量。n端粒记录细胞的年龄并预示死亡的时限。端端粒记录细胞的年龄并预示死亡的时限。端粒长度是人衰老的生物学标志。粒长度是人衰老的生物学标志。细胞生物学细胞生物学思思 考考 题题1.1.什么是细胞衰老？什么是细胞衰老？2.2.细胞衰老的特征主要有哪些？细胞衰老的特征主要有哪些？3 3. .简述细胞衰老的自由基学说及人体消除自由简述细胞衰老的自由基学说及人体消除自由基的机制？基的机制？4.4.端粒学说主要有哪些内容？端粒学说主要有哪些内容？细胞生物学细胞生物学1.1.宋今丹主编宋今丹主编. .医学细胞生物学医学细胞生物学第第3 3版版. .北京：人民卫生北京：人民卫生出版社出版社2.2.杨抚华，胡以平主编杨抚华，胡以平主编. .医学细胞生物学医学细胞生物学. .北京：科学出北京：科学出版社版社3.3.凌诒萍主编凌诒萍主编. .细胞生物学细胞生物学. .北京：人民卫生出版社北京：人民卫生出版社4.4.翟中和主编翟中和主编. .细胞生物学细胞生物学. .北京：高等教育出版社北京：高等教育出版社5.5. 细胞生物学细胞生物学
