細胞衰老機制

1、新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)院細胞衰老細胞衰老的機制的機制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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)一、細胞衰老一、細胞衰老的相關(guān)概念的相關(guān)概念（熟悉）（熟悉）n細胞衰老細胞衰老（cell cell s senescenceenescence) )指指細胞在細胞在正常環(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人體衰老與細胞衰老人體衰老與細胞衰老既有聯(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)1.1.細胞的壽命細胞的壽命界限界限 nHayflickHayflick界限：界限：細胞有一定細胞有一定的壽命，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 。不同不同年齡年齡 的的人成纖維細胞的增殖代數(shù)人成纖維細胞的增殖代數(shù)成纖維細胞成纖維細胞來來源源人人胚胎胚胎中中年人年人老老年人

3、年人可增可增殖代殖代數(shù)數(shù)40-6040-6020202-42-4年輕人的成纖維細胞纖維年輕人的成纖維細胞纖維老年人的成纖維細胞纖維老年人的成纖維細胞纖維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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)2.2.動物體細胞在體外傳代次數(shù)與物種壽命有關(guān)動物體細胞在體外傳代次數(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)3.3.細胞的分裂能力與個體的年齡有關(guān)細胞的分裂能力與個體的年齡有關(guān)2 2-10-10成纖維細胞成纖維細胞早老病兒童早老病兒童1010-30-30成纖維細胞

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

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

6、褐素-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)細胞中的積聚肝、肌、神經(jīng)細胞中的積聚最明顯。最明顯。神經(jīng)細胞胞漿神經(jīng)細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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)（1 1）膜上微絨毛數(shù)目增加）膜上微絨毛數(shù)目增加，補償，補償了衰老時細胞間聯(lián)系的衰退；了衰老時細胞間聯(lián)系的衰退；（2 2）細胞膜由液晶相轉(zhuǎn)變?yōu)槟z）細胞膜由液晶相轉(zhuǎn)變?yōu)槟z相，膜的流動性降低；相，膜的流動性降低；（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

7、降低。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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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線粒體崩解是細胞衰老的重要標(biāo)志。線粒體崩解是細胞衰老的重要標(biāo)志。細胞核不凋亡細胞核不凋亡正常線粒體正常線粒體正常細胞核正常細胞核細胞核凋亡細胞核凋亡PT線粒體線粒體正常細胞核正常細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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)（5 5）糙面）糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)逐漸減少，高爾基體囊泡腫內(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

8、。脹、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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)衰老癥狀與原因分析衰老癥狀與原因分析 衰衰老癥狀老癥狀 原原因分析因分析皮膚干燥、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胞水分減少，體積減小細胞水分減少，體積減小細胞內(nèi)的

9、酶活性降低細胞內(nèi)的酶活性降低細胞內(nèi)色素的累積細胞內(nèi)色素的累積細胞膜通透性功能改變細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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)1.1.自由基學(xué)說自由基學(xué)說 2.2.體細胞突變學(xué)說體細胞突變學(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)（HarmanHarman 19951

10、995年諾貝爾獎提名）年諾貝爾獎提名）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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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。

11、n內(nèi)源性自由基：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。自由基自由基機體衰老機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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)

12、學(xué)院生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)細胞質(zhì)細胞質(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、血清和細胞質(zhì)血漿、血清和細胞質(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、膜周腔和細胞質(zhì)線粒體內(nèi)膜、膜周腔和細胞質(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防護類型防護類型 定定 位位通過通過膜系統(tǒng)膜系統(tǒng)使自由基使自由基與與 細胞其他組分細胞其他組分隔離隔離。C Cell ell B Biologyiology生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院生命

13、科學(xué)技術(shù)學(xué)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)保護性的酶保護性的酶 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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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、胡蘿卜素、番茄紅素、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)

14、學(xué)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué) n端粒端粒由由250250-1-1500500個個TTAGGGTTAGGG重復(fù)順序組成，記錄細胞重復(fù)順序組成，記錄細胞的年齡并預(yù)示死亡的時限。的年齡并預(yù)示死亡的時限。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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)n細胞分裂，染色體末端總有細胞分裂，染色體末端總有5 5- -2020個堿基對的片個堿基對的片段喪失，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、生殖和腫瘤細胞）：胚胎、生殖和腫瘤細胞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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)腫瘤細胞為何永生？腫瘤細胞為何永生？n絕大多數(shù)惡性腫瘤絕大多數(shù)惡性腫瘤具有具有端粒酶活性，而人正端粒酶活性，而人正常體細胞中常體細胞中則沒

16、有。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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)端粒酶的作用機制端粒酶的作用機制“爬行機制爬行機制”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，周而復(fù)始。和配對，周而復(fù)始。爬行機制示意動畫爬行機制示意動畫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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)端粒酶的作用機制端粒酶的作用機制C

17、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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(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)技術(shù)可以可以削弱癌細胞端粒酶的能力。削弱癌細胞端粒酶的能力。n可可為從事端粒酶癌癥研究的科學(xué)家提供研制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出前所未有的，能有效治療能有效治療8585癌癥的抗癌癌癥的抗癌藥的機會。藥的機會。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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)n端粒長度可能只是人衰老的生物學(xué)標(biāo)志。端粒長度可能只是人衰老的生物學(xué)標(biāo)

18、志?？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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)n細胞衰老細胞衰老指指細胞在正常環(huán)境條件下發(fā)生的生細胞在正常環(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)象死亡的現(xiàn)象。細胞有一定的壽命，它們的增細胞有一定的壽命，它們的增殖能力有一定的界限。動物體細胞在體外傳殖能力有一定的界限。動物體細胞在體外傳代次數(shù)與物種壽命及代次數(shù)與物種壽命及個體的年齡有關(guān)個體的年齡有關(guān)。n細胞衰老表現(xiàn)為細胞內(nèi)水分減少、色素顆粒細胞衰老表現(xiàn)為細胞內(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)院細胞生物學(xué)細胞生物學(xué)n自由基對細胞內(nèi)脂類、蛋白質(zhì)、自由基對細胞內(nèi)脂類、蛋白質(zhì)、DNA DNA 的氧化的氧化性損傷積累是造成細胞衰老的主要原因之一。性損傷積累是造成細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，以及保護性的酶和一些抗氧化物分子位點，以及保護性的酶和一些抗氧化物分子清