細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說

細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說老年人器官功效衰退喪失重要因素是器官組織中的成體干細胞本身衰老造成的，由于由衰老的成體干細胞分化的功效細胞也是衰老的功效細胞，而衰老的功效細胞穩(wěn)定性和解決多個生理生化能力較差也不穩(wěn)定。因此闡明細胞衰老機制非常重要。有關(guān)細胞衰老機制的理論太多，現(xiàn)在比較靠譜的是端粒學(xué)說，由于其它的衰老學(xué)說沒能象端粒學(xué)說同樣光延長端粒就能大幅度延長細胞分裂次數(shù)，但諸多證據(jù)表明，端粒學(xué)說還不能讓細胞無限分裂。例如，Bodnar等將人端拉酶催化亞單位cDNA轉(zhuǎn)染人視網(wǎng)膜色素上皮細胞或成纖維細胞后，衰老速率減慢，體外倍增代數(shù)延長了約20代。因此，人類體細胞引入端粒酶似能“延年益壽”，但不能使細胞長生不老。Kiyone等報道，使人上皮細胞永生化，既要引入端粒酶，還要使Rb和p16INK4等抑癌基因失活?？梢娪卸肆Ｃ富钚灾皇侨祟愺w細胞長生不老的條件之一，如使其永生化，還應(yīng)輔以其它條件。摘自《端粒酶的醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景與局限性》，童坦君，張宗玉，中華醫(yī)學(xué)雜志，。核糖體DNA與衰老的研究也有諸多，但研究都是認為是衰老的表征，而非衰老的因素。綜上可知現(xiàn)在對衰老機制還是未知和無解，因此迫切需要發(fā)展新的理論。由于端粒與衰老和核糖體與衰老的研究都是分開的，已經(jīng)習(xí)覺得常，因此幾乎沒人會想到統(tǒng)一起來解釋細胞衰老機制，我提出的衰老新理論創(chuàng)新之處是把端粒與核糖體DNA統(tǒng)一起來，認為端粒與核糖體DNA總量是決定細胞分裂次數(shù)的，獲得比較完整的衰老理論，但現(xiàn)在還沒有通過實驗驗證，也能夠說是假說吧。簡樸的說，本假說的中心思想就以下：端粒和核仁區(qū)會結(jié)合存儲某些與染色質(zhì)修飾等有關(guān)的因子，因此，隨著端粒和核糖體的DNA拷貝數(shù)減少，原來存儲在端粒和核仁區(qū)的這些因子轉(zhuǎn)而用來變化染色質(zhì)和線粒體，克制了基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)合成及線粒體生產(chǎn)能量。而細胞衰老的重要體現(xiàn)就是蛋白質(zhì)合成和ATP合成減少。本稿中的其它內(nèi)容重要是為了理論更完善更自洽，以讓讀者對衰老理論有個更全方面認識，由于我接觸過諸多研究衰老的專家，他們知識面很有限，對于一種理論有無漏洞都看不出來。近年來對衰老研究幾乎停滯不前。例如年輕血液抗衰老法，年輕血液根本無法逆轉(zhuǎn)衰老，由于用小牛血清或雞胚汁培養(yǎng)細胞，最后細胞照樣衰老和停止分裂，提示，年輕的血清或雞胚汁還是無法挽救細胞走向衰老的命運。去除衰老細胞抗衰老法也會由于衰老細胞去除掉會加速周邊細胞分裂，而細胞分裂會造成端粒縮短，有報道去除衰老細胞會造成干細胞耗竭。近來發(fā)現(xiàn)去除p16陽性肝細胞還會造成肝纖維化。因此，去除衰老細胞延長壽命很有限，報道的去除衰老細胞用的是早衰小鼠，如果用正常衰老小鼠效果會更差，延壽數(shù)據(jù)更不明顯。謝謝！細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說【摘要】細胞為什么會發(fā)生“復(fù)制型衰老”和“時序型衰老”？細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說認為，染色體中的端粒DNA和核糖體DNA會募集并降解沉默信息調(diào)節(jié)因子SIRTs和抑癌蛋白p53等因子，由于SIRTs和p53等因子會造成染色質(zhì)固縮化和阻遏線粒體合成ATP，因此，隨著染色體中的端粒DNA和核糖體DNA的拷貝數(shù)不停減少，加載到染色體和線粒體上有效性的SIRTs和p53等因子就會越來越多，從而使染色質(zhì)固縮化程度越來越高，總RNA、蛋白質(zhì)和ATP的合成速率就會越來越低，使細胞越來越衰老。新陳代謝會促使端粒DNA和核糖體DNA轉(zhuǎn)錄，而轉(zhuǎn)錄過程會增加端粒和核糖體的DNA損傷，在修復(fù)損傷過程會造成端粒和核糖體的DNA重復(fù)序列的拷貝丟失。熱量限制、雷帕霉素、二甲雙胍等抗衰老藥的延壽機理就是通過減少端粒和核糖體的DNA重復(fù)序列的拷貝丟失?！竞诵脑~】衰老學(xué)說；干細胞；染色質(zhì)固縮化；端粒；rDNA；細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說TelomereDNAandRibosomalDNACo-regulationModelforCellSenescence【Abstract】Whydocellsundergo"replicativeaging"and"chronologicalaging"?ThetelomereDNAandribosomalDNAco-regulationmodelofcellsenescenceholdsthat,TelomereDNAandribosomalDNAinchromosomescancombineanddegradefactorssuchasSIRTsandcancersuppressorproteinp53,ananti-cancerprotein.becauseSIRTsandp53andotherfactorscancausechromatincondensationandinhibitmitochondriafromsynthesizingATP,asthecopynumbersoftelomereDNAandribosomalDNAinchromosomesdecreasecontinuously,moreandmoreSIRTsandp53andotherfactorsareloadedonchromosomesandmitochondria,thuscausingchromatincondensationtobecomehigherandhigher,andthesynthesisrateoftotalRNA,proteinandATPtobecomelowerandlower,causingcellstoagemoreandmore.MetabolismwillpromotethetranscriptionoftelomereDNAandribosomeDNA,andthetranscriptionprocesswillincreasetheDNAdamageoftelomereandribosome,whichwillleadtothelossofcopiesofDNArepeatsequencesoftelomereandribosomeintherepairprocess.Themechanismofprolonginglifeofanti-agingdrugssuchascaloricrestriction,rapamycinandmetforministoreducethecopylossofDNArepeatsequencesoftelomeresandribosomes.【Keywords】Agingtheory;Stemcells;Chromatincondensation;Telomere；rDNA；TelomereDNAandRibosomalDNACo-regulationModelforCellSenescence細胞發(fā)生的多個功效減退，或逐步停止分裂并趨向死亡的現(xiàn)象稱“細胞衰老”。那么，個體和細胞為什么會衰老？1個體衰老因素個體是由成體干細胞和功效細胞構(gòu)成的。由年輕的成體干細胞分化補充的功效細胞是年輕的功效細胞，個體就會顯得年輕。由衰老的成體干細胞分化補充的功效細胞是衰老的功效細胞，個體就會顯得衰老，因此，造成個體衰老的因素，歸根結(jié)底是由成體干細胞本身衰老造成的［1、2］，而非干細胞數(shù)量的減少，由于老年個體中的毛囊干細胞數(shù)量不變，造血干細胞數(shù)量反而是年輕個體5-20倍。據(jù)此，只要找到造成細胞衰老的因素，就能讓衰老的細胞或個體返老還童。2衰老理論已進入死胡同衰老理論或?qū)W說已有300多個，但沒有一種能自圓其說。端粒學(xué)說：主流觀點認為，Haiflick界限是由端粒長度決定的。然而，人端粒酶催化亞基基因（hTERT）轉(zhuǎn)染視網(wǎng)膜色素上皮細胞或成纖維細胞，細胞只能倍增20多次（Bodnar等，1998）；HelenM.Blau等［3］將hTERTmodRNA遞送到成纖細胞瞬間延伸端粒，即使多次延伸端粒，最多只能倍增28次。至于為什么？她們認為可能是由于細胞積累了非端粒的DNA損傷。然而，HeLa細胞也會快速積累非端粒的DNA損傷［4］，但HeLa細胞的分裂次數(shù)仍然是無限的。闡明端?？s短不是造成細胞衰老和Haiflick界限的唯一因素，DNA損傷也不會造成細胞衰老。2、核糖體基因（rDNA）學(xué)說：（1）1997年，Sinclairs等認為，酵母細胞積累染色體外環(huán)形rDNA（ERC）是造成衰老的因素。然而，有一種沒有ERC水平升高的酵母菌株壽命反而更短(Heo等，1999)，闡明細胞衰老并非是由ERC積累造成的；（2）只有20和40個拷貝rDNA的酵母菌株，基因組整體會變得不穩(wěn)定性，據(jù)此認為低拷貝數(shù)的rDNA造成的基因組的不穩(wěn)定性是造成酵母細胞衰老的因素［5］。然而，衰老的野生型酵母菌株，仍然尚有100個rDNA拷貝，闡明酵母細胞衰老并非是基因組的不穩(wěn)定性造成的；（3）由于細胞衰老過程蛋白質(zhì)合成速率是逐步下降的，并且蛋白質(zhì)合成過程需要消耗核糖體RNA（rRNA），再說轉(zhuǎn)錄成rRNA的rDNA是多拷貝的，其拷貝數(shù)也會隨著細胞衰老而逐步減少。那么，造成細胞衰老過程蛋白質(zhì)合成速率下降的因素，是不是由于rDNA拷貝數(shù)減少而引發(fā)rRNA供不應(yīng)求？為此，1972年，Johnson就提出了細胞衰老的核糖體基因的選擇性丟失學(xué)說。然而Johnson的觀點也是錯誤的，由于在含有40個拷貝和140個拷貝rDNA的啤酒酵母細胞中，rRNA含量幾乎是相似的。3、表觀遺傳學(xué)說：DNA甲基化水平會隨著年紀或細胞分裂次數(shù)的增加而下降，據(jù)此認為DNA甲基化水平下降是造成細胞衰老的因素。然而，秀麗隱桿線蟲等少數(shù)動物中并不存在DNA胞嘧啶甲基化現(xiàn)象。尚有，細胞的轉(zhuǎn)分化和重編程都會變化DNA甲基化模式和染色質(zhì)修飾，然而，唯有重編程才干讓細胞返老還童。至于為什么？我認為是由于重編程的細胞同時有端粒等重復(fù)序列DNA的拷貝數(shù)重置，而轉(zhuǎn)分化細胞沒有，闡明造成細胞衰老的因素不在于DNA甲基化模式的變化或染色質(zhì)的修飾。4、自由基學(xué)說：考慮到被自由基破壞掉的大分子會很快被更新掉，因此，一定水平的自由基不一定會造成衰老，甚至故意想不到的好處。例如，有人發(fā)現(xiàn)百草枯會產(chǎn)生超氧化物和過氧化氫，但濃度為0.01-0.1mM的百草枯解決線蟲不僅不會縮短壽命，并且還使壽命最高延長了58%。5、衰老基因?qū)W說：人體衰老過程，是生理生化不停變化的過程，而衰老過程某些所謂的與衰老有關(guān)的衰老基因或長壽基因的排列、拷貝數(shù)都沒有發(fā)生任何變化，因此，衰老的原根本因素不是基因出問題，基因僅僅是影響衰老快慢的眾多因素之一。據(jù)此闡明，在因果關(guān)系中，衰老細胞炎癥因子基因的高體現(xiàn)不是細胞衰老的因素，而是成果。6、代謝殘渣積累學(xué)說：1965年，Haiflick把年輕的細胞核植入去核的衰老的細胞質(zhì)中，成果細胞恢復(fù)了分裂，這不僅闡明細胞核是決定細胞衰老的部位，并且細胞質(zhì)中的代謝廢物、突變的線粒體、交聯(lián)的大分子等等的代謝殘渣都會被年輕的細胞核選擇性地去除掉。因此，在造成細胞衰老的因果關(guān)系中，代謝殘渣的積累不是造成細胞衰老的因素，而是細胞衰老產(chǎn)生的成果。我在4月1日科技日報發(fā)表的《我們能長生不老嗎》曾指出：“異?；蚴У木€粒體會被溶酶體識別吞食；”。溶酶體選擇性吞食線粒體稱“線粒體自噬”(mitophagy)，這一名詞由Lemasters于提出。尚有諸多衰老學(xué)說也是錯誤和漏洞百出的，由于篇幅有限，就不說了。因此迫切需要推出全新的衰老學(xué)說。調(diào)控細胞分裂次數(shù)和衰老的底層物質(zhì)是什么？由于組蛋白、RNA等組份降解多少就能補充多少，因此，唯一候選物質(zhì)就是DNA。由于細胞衰老是一種持續(xù)變化的過程，而大部分的DNA在一種生命周期中的排序和拷貝數(shù)都沒有發(fā)生變化，因此，決定細胞衰老和分裂次數(shù)的底層裝置只能是拷貝數(shù)可變的重復(fù)DNA［1］。3細胞衰老的重要體現(xiàn)細胞衰老過程的體現(xiàn)是多個各樣的，但總結(jié)起來重要有5大特性:（1）染色質(zhì)逐步固縮化。例如，在體外培養(yǎng)的細胞中，晚代細胞的細胞核里能夠明顯的看到染色質(zhì)的固縮化，而早代只有輕微的固縮；（2）細胞的總蛋白質(zhì)合成速率逐步下降。例如，和年輕大鼠相比，老年大鼠淋巴細胞的rRNA與mRNA和蛋白質(zhì)合成下降了近20倍；（3）在同一種分化的細胞，基因體現(xiàn)譜會隨著年紀的增加而逐步變化，因此，從胚胎到成年和老年過程的個體發(fā)育、成熟和衰老的本質(zhì)就是早中晚三個不同基因群程序化體現(xiàn)的成果（李振剛，1985）。例如，肝細胞在胎兒期體現(xiàn)早期基因群，如甲胎蛋白等，不體現(xiàn)白蛋白；出生后停止體現(xiàn)甲胎蛋白，轉(zhuǎn)而體現(xiàn)中期基因群，如白蛋白等；老年期逐步停止體現(xiàn)白蛋白，轉(zhuǎn)而體現(xiàn)晚期基因群，如衰老標(biāo)志蛋白2（senescencemarkerprotein2）等；（4）線粒體生產(chǎn)三磷酸腺苷（ATP）速率逐步下降。例如，大鼠肝組織ATP水平，幼年組為0.24±0.06nmol/L,成年組為0.19±0.10nmol/L,老年組為0.06±0.03nmol/L（胡祥上等，）；（5）新陳代謝率逐步下降。總之，與年輕細胞相比，衰老細胞的總蛋白質(zhì)合成速率和線粒體生產(chǎn)ATP速率都是下降的，這可能是引發(fā)細胞衰老的重要因素，由于維持細胞的三維構(gòu)造、生長、分裂、分化和新陳代謝都需要消耗蛋白質(zhì)（酶）和ATP。細胞總蛋白質(zhì)合成速率的下降是由染色質(zhì)固縮化造成的，由于染色質(zhì)固縮化不利于DNA轉(zhuǎn)錄。而染色質(zhì)固縮化重要是由染色質(zhì)中的組蛋白乙酰化、磷酸化等修飾水平下降造成的?；蝮w現(xiàn)譜的變化與染色質(zhì)中的DNA和組蛋白的多個化學(xué)修飾差別和水平變化有關(guān)。新陳代謝率下降與總蛋白質(zhì)和ATP的合成速率下降有關(guān)。因此，尋找細胞衰老機制重要集中在染色質(zhì)的組蛋白多個修飾水平的調(diào)控和線粒體合成ATP速率的調(diào)控。4細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說在酵母細胞中發(fā)現(xiàn)一類含有組蛋白去乙?；缸饔玫牡鞍追Q“沉默信息調(diào)節(jié)因子”，涉及Sir2、Sir3和Sir4等。其它生物也體現(xiàn)Sir2的有關(guān)蛋白sirtuins（SIRTs），哺乳動物中的SIRT1與酵母中的Sir2同源性最高，在哺乳動物中發(fā)現(xiàn)的SIRTs涉及SIRT1-SIRT7。Sir2與Net1(核仁蛋白)和Cdcl4(磷酸酯酶)一起負責(zé)沉默rDNA區(qū)域的轉(zhuǎn)錄。Sir2與Sir3和Sir4一起負責(zé)沉默端粒（Straight等，1999；Hecht等，1997）。SIRT6會與端粒結(jié)合(Cardusetal.)。SIRT7會與rDNA結(jié)合(Ford等，)。在復(fù)制衰老過程中，SIRT7從核仁轉(zhuǎn)移到染色質(zhì)和細胞質(zhì)(Grob等人，)。rDNA拷貝數(shù)減少時沉默因子會轉(zhuǎn)而增加了端粒沉默（Michel等，）。染色質(zhì)沉默需要Sir2、Sir3和Sir4等參加，Sir2負責(zé)組蛋白的脫乙酰化，Sir3通過與低乙?；慕M蛋白H3和H4的氨基尾部作用以制止DNA轉(zhuǎn)錄，Sir4與組蛋白的尾部互相作用能夠使沉默染色質(zhì)更穩(wěn)定。Sir4也定位在線粒體中（哺乳動物SIRT4與酵母Sir4蛋白同源），SIRT4會克制線粒體中谷氨酰胺代謝進入三羧酸循環(huán)（TCA），從而克制ATP的生成。過體現(xiàn)SIRT4會克制細胞增殖。在細胞衰老過程中，組蛋白乙?；负腿ヒ阴；富钚远紲p少，但相對于組蛋白乙?；福M蛋白去乙?；赣行允窃黾拥模瑥亩斐山M蛋白H3和H4整體乙?；街鸩綔p少［6］。持續(xù)克制抑癌蛋白p53會使成纖維細胞無限增殖［7］；敲除p53基因可使肝細胞無限增殖［8］。闡明p53是控制衰老的主控因子，p53蛋白也會間接使染色質(zhì)的固縮化，這與p53蛋白本身和p53蛋白廣泛調(diào)控的下游基因p21、p16、Rb等有關(guān)［9］。過體現(xiàn)Rb或p16INK4a能使染色質(zhì)固縮化（Narita等，；Masashi等，）。p53蛋白也會克制rDNA轉(zhuǎn)錄（蛋白質(zhì)合成需要消耗rRNA）、細胞周期、線粒體生產(chǎn)ATP、端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶（TERT）活性（TERT能增加線粒體呼吸鏈活性和抗氧化能力，Haendeler等，）等等等等?；罨膒53蛋白會克制SIRT1體現(xiàn)(Grabowska等，)。而衰老的細胞p53活性上升，這一定程度解釋了衰老細胞SIRT1的減少。SIRT1或SIRT2可使p53蛋白去乙酰化而喪失活性（Avalos等，）。因此，隨著衰老過程SIRT1減少，p53蛋白活性會上升。小鼠衰老細胞的端粒長度還剩很長，人類衰老細胞的端粒長度還剩約5kb或相稱小朋友細胞端粒長度的二分之一，因此，把衰老細胞p53活性升高的事實理解成端粒過短造成DNA損傷而激活p53基因體現(xiàn)是不合理的。p53蛋白重要集中在核仁區(qū)，也會與端粒結(jié)合蛋白TRF1、TRF2、TRBP1結(jié)合而存儲在端粒上（李玲，等，；徐熠熠，）。p53蛋白會在核仁中降解［10、11］。SIRTs重要通過泛素化途徑降解?？偠灾姨岢隽恕凹毎ダ系亩肆NA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說”是這樣的：由于染色體中的端粒DNA和rDNA會募集并降解細胞中的SIRTs和p53蛋白等因子，因此，端粒DNA和核糖體DNA的總拷貝數(shù)決定著SIRTs和p53蛋白等因子在基因組中的有效濃度和DNA與染色質(zhì)的化學(xué)修飾和狀態(tài)。如上所述酵母sirtuins或哺乳動物SIRTs等都會參加組蛋白去乙酰化修飾和沉默rDNA，p53蛋白等也會造成染色質(zhì)固縮化和沉默rDNA，這些因素都共同阻遏了蛋白質(zhì)的合成。增加的p53、SIRT4和減少的與呼吸有關(guān)蛋白（已觀察到線粒體中諸多酶活性發(fā)生增齡性下降）和TERT會共同阻遏線粒體合成ATP。因此，隨著染色體中的端粒DNA和核糖體DNA的拷貝數(shù)不停減少，SIRTs即使是呈增齡性下降，但相對于組蛋白乙?；福虞d到染色體和線粒體上有效性的SIRTs和p53等因子就會越來越多，從而使染色質(zhì)固縮化程度越來越高，總RNA、蛋白質(zhì)和ATP的合成速率就會越來越低，從而造成細胞越來越衰老。據(jù)此我認為，只單一增加染色體的端粒長度或rDNA拷貝數(shù)，只能增加野生型細胞分裂次數(shù)而無法讓細胞永生化，要讓野生型細胞實現(xiàn)真正的返老還童和永生化，必須同時增加染色體的端粒長度和rDNA的拷貝數(shù)。固然，端粒DNA和rDNA還會結(jié)合諸多因子，其中有些因子也會參加DNA和染色質(zhì)修飾與狀態(tài)，例如，已鑒定的核仁蛋白約有4500種，但為了簡化細胞衰老模型，暫不討論這些。另外，細胞中的著絲粒、轉(zhuǎn)座子、衛(wèi)星序列等也屬于多拷貝的重復(fù)DNA序列，SIRT1會結(jié)合并克制酵母和哺乳動物細胞中的重要衛(wèi)星重復(fù)序列。SIRT6在Line1（一種重復(fù)DNA的轉(zhuǎn)座子）元件包裝成克制性異染色質(zhì)。因此，只要這些重復(fù)DNA拷貝數(shù)會隨著細胞衰老而減少或增加，就有可能與細胞衰老有關(guān)，有必要研究一下。5端粒長度與基因體現(xiàn)譜的關(guān)系多個生物都有一種相對固定的發(fā)育成熟和衰老死亡的時間表，因此，個體發(fā)育成熟和衰老的本質(zhì)就是基因群按照預(yù)定的時間表進行程序化體現(xiàn)的成果。如上述的肝細胞基因群的次序體現(xiàn)譜。由于肝細胞癌變時會重新合成甲胎蛋白，因此，由衰老驅(qū)動的基因次序體現(xiàn)是可逆的，或者說，這種基因調(diào)控方式與細胞分化的基因調(diào)控不同，由于細胞分化的基因調(diào)控普通是很穩(wěn)定和不可逆的，肝細胞不會由于癌變而變成皮膚細胞等其它組織細胞。有關(guān)衰老的遺傳程序?qū)W說也不少，但都沒有闡明這種遺傳程序是如何運作的。由于大部分基因在個體的一生是不變的，那么，不變的基因是如何實現(xiàn)基因的程序化體現(xiàn)？衰老的生命周期程序驅(qū)動學(xué)說［12、13］認為，要實現(xiàn)基因的程序化體現(xiàn)，就需要一種時序驅(qū)動器來驅(qū)動基因按照時間次序進行體現(xiàn)，和計算機硬盤、軟盤或光盤都需要一種驅(qū)動器的原理是同樣的?；蚪M相稱數(shù)據(jù)庫，染色體上端粒和rDNA相稱數(shù)據(jù)庫的索引，不同長度的端粒和不同拷貝數(shù)的rDNA就會有不同的基因體現(xiàn)譜。因此，隨著端粒DNA和rDNA的拷貝數(shù)不停因增齡而減少，就可驅(qū)動基因群進行程序化體現(xiàn)。端粒DNA和rDNA就是驅(qū)動基因群程序化體現(xiàn)的時序驅(qū)動器，驅(qū)動機制是以劑量效應(yīng)，如拷貝數(shù)決定基因體現(xiàn)的位置效應(yīng)或表觀遺傳修飾因子的有效濃度，通過調(diào)控DNA或組蛋白的甲基化、乙?；刃揎梺硇薷谋碛^遺傳譜，特別是通過增減有關(guān)基因的DNA甲基化水平來實現(xiàn)基因的差別化或程序化的體現(xiàn)，根據(jù)如：（1）端粒越短，DUX4基因體現(xiàn)活性越強，隨著端粒逐步縮短，DUX4體現(xiàn)活性最多上升10倍（GuidoStadler等，）；（2）SV40病毒及大T抗原轉(zhuǎn)染細胞會激活端粒酶，DNA甲基化水平會重新上升（Matsumura等，1989）；（3）端粒酶能上調(diào)DNA5-甲基胞嘧啶轉(zhuǎn)移酶I，因此對表觀遺傳學(xué)狀態(tài)有上調(diào)作用（Young等，）。我推測，由于端?？s短和rDNA拷貝數(shù)減少可能會造成p53蛋白升高，而p53蛋白會克制端粒酶活性，因此也會下調(diào)DNA5-甲基胞嘧啶轉(zhuǎn)移酶I和DNA甲基化的水平；（4）DNA甲基轉(zhuǎn)移酶Dnmt3a的體現(xiàn)水平會隨增齡而下調(diào)，而該基因缺失的造血干細胞會在不同的染色體區(qū)域體現(xiàn)出甲基化升高或者減少的現(xiàn)象，從而變化了基因體現(xiàn)譜［14］。另外，還發(fā)現(xiàn)端粒酶能直接調(diào)控基因體現(xiàn)；（5）不同拷貝數(shù)的rDNA會有不同分布的異染色質(zhì)/常染色質(zhì)，從而變化了基因體現(xiàn)譜［15、16］。由于衰老是一種主動的基因程序，是進化選擇的成果。因此，隨著年紀增加，有益的基因會逐步沉默，有害的基因體現(xiàn)會上升，以此實現(xiàn)破壞細胞和個體。例如，炎癥因子IL27Ra的受體在衰老的造血干細胞中高體現(xiàn)(He等，)。已發(fā)現(xiàn)老年性癡呆癥（AD）患者神經(jīng)元中的淀粉樣前蛋白基因啟動子區(qū)的甲基化程度會隨著年紀的增加而下降，造成該基因體現(xiàn)上升，從而使神經(jīng)元死亡(Tohgi等，1999)。由于AD是神經(jīng)干細胞衰老造成的，由衰老的神經(jīng)干細胞分化補充的神經(jīng)元也是衰老的，因此，最有效根治AD的辦法是更換上年輕的神經(jīng)干細胞或逆轉(zhuǎn)原位神經(jīng)干細胞衰老。細胞衰老過程中，p53基因的啟動子DNA甲基化水平隨增齡而減少，p53基因的mRNA體現(xiàn)升高（張文娟等，）。也有文獻報道，有些增進細胞周期的基因中的啟動子甲基化過高。這樣一低一高就會造成永久性的細胞周期停滯。6熱量限制（CR)的延壽命機制新陳代謝率越高，能量消耗也越快，衰老也越快，因此，現(xiàn)在唯一證明能夠明顯延長動物壽命的途徑就是CR。細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說認為，CR重要是通過沉默端粒DNA和rDNA的轉(zhuǎn)錄，從而減緩端粒DNA和rDNA拷貝丟失來延壽的。由于新陳代謝過程需要消耗蛋白質(zhì)，而蛋白質(zhì)合成過程需要合成占RNA總量82%的rRNA，因此，核糖體生物合成占據(jù)了多達80%的能量［17］。新陳代謝會增進端粒轉(zhuǎn)錄（AnabelleDecottignies等，）；隨著端粒DNA轉(zhuǎn)錄成RNA量的提高，當(dāng)端粒附近RNA水平升高，端粒的丟失速度會加緊（JoachimLingner等，）。一種早衰癥是因核纖層蛋白A突變，造成端粒聚集了某些與端粒有關(guān)的非編碼RNA而加速端?？s短的。因此，新陳代謝都會使端粒DNA和rDNA轉(zhuǎn)錄。由于端粒DNA和rDNA是多拷貝的串聯(lián)重復(fù)序列，原來穩(wěn)定性很差，在轉(zhuǎn)錄或復(fù)制時需要剝離掉組蛋白，裸露出DNA，并解開DNA雙鏈，此時很容易受到多個因素的損傷和干擾而造成拷貝數(shù)減少，如端?；蚝巳式M織區(qū)聚集著RNA、氧自由基損傷（果蠅16SrDNA的拷貝數(shù)在氧壓力下會減少）、復(fù)制叉阻遏蛋白Fob1（消除Fob1能穩(wěn)定rDNA減少環(huán)狀rDNA產(chǎn)生延長酵母菌壽命（Lin等，1998））。RecQ螺旋酶家族（WRN)的基因突變造成的一種早衰癥“Wemer綜合癥”，是缺少WRN時，靜止復(fù)制叉被某些復(fù)雜的重組過程或者刪除機制所分解而加速端粒縮短造成早衰）、端粒有關(guān)鋅指蛋白（TZAP）、營養(yǎng)狀況等等。在人類細胞也發(fā)現(xiàn)能夠自己合成內(nèi)源性的增加DNA突變的蛋白質(zhì)和某些能夠修剪端粒的蛋白質(zhì)，或妨礙端粒DNA復(fù)制的蛋白，在端粒和核糖體的DNA復(fù)制、損傷的修復(fù)或通過重組修復(fù)過程，都有可能造成端粒DNA和rDNA拷貝的丟失。也就是說，無論細胞分裂還是不分裂，端粒DNA和rDNA的拷貝數(shù)都會逐步減少，這可能就是造成“復(fù)制型衰老”和“時序型衰老”的共同機制，例如，不分裂的心肌細胞的端粒也會縮短［18］，不分裂的老年犬腦、心臟和骨骼肌細胞rDNA拷貝數(shù)量明顯減少（Johnson，1972）。據(jù)此，適宜沉默端粒DNA和rDNA轉(zhuǎn)錄、減少DNA損傷因素和增強對損傷的DNA修復(fù)水平，都會延緩端?？s短和rDNA拷貝的丟失，從而延長壽命。相反，與DNA修復(fù)有關(guān)的基因突變會加速衰老。由于DNA的轉(zhuǎn)錄與修復(fù)無法同時進行，而SIRTs能沉默轉(zhuǎn)錄，因此，CR延長酵母菌壽命是通過上調(diào)Sir2而沉默端粒DNA與rDNA的轉(zhuǎn)錄，從而減緩端粒DNA和rDNA拷貝的丟失。CR也能上調(diào)SIRT1和SIRT6而延遲非人類靈長類動物模型的衰老。SIRT1和SIRT6能調(diào)節(jié)TERT體現(xiàn)，增進DNA修復(fù)?？顾ダ纤幚着撩顾啬芸酥苖TOR而沉默rDNA轉(zhuǎn)錄［19、20］?？顾ダ纤幎纂p胍也會克制mTOR（孫雅菲等，）。SIRT1也能夠克制mTOR（Ghosh等，)。5SrRNA由RNA聚合酶Ⅲ（PolIII）合成，因此，用適度克制成年果蠅和線蟲PolIII使果蠅平均壽命延長了１０％（DannyFiler等，）。由于細胞衰老與總蛋白質(zhì)合成速率下降有關(guān)，因此，p53蛋白和SIRTs既能延壽也能減壽。例如，Whitaker等人研究表明，果蠅中高體現(xiàn)(45倍增加)的Sir2會縮短壽命，但適度水平(2-11倍增加)的Sir2會延長壽命。含有適度SIRT1過體現(xiàn)的小鼠沒有體現(xiàn)出延長的壽命，而高水平的去乙?；笇游锏膲勖s短到二分之一。7展望根據(jù)細胞衰老的端粒DNA和核糖體DNA共調(diào)控學(xué)說，有可能研究出不變化細胞分化類型讓細胞返老還童和永生化的技術(shù)，以解決CAR-T細胞因短命造成療效欠佳問題、源自胚胎期壽命與宿主相稱的對宿主產(chǎn)生免疫耐受性的記憶T細胞衰老造成的本身免疫性疾病的問題，以及用于NK細胞、心肌細胞、間充質(zhì)干細胞和造血干細胞等等多個成體干細胞的返老還童或無限擴增和無限保持活力，用于治療癌癥、讓衰竭的器官恢復(fù)活力以替代器官移植或大幅度延長個體壽命甚至逆轉(zhuǎn)個體衰老。參考文獻[1]黃必錄.衰老的機理意義及治療[M].北京，燕京函授醫(yī)學(xué)院，1998：1049-1064.[2]ErgünSahin&RonaldA.DePinhoLinkingfunctionaldeclineoftelomeres,mitochondriaandstemcellsduringageing[J].Nature,，464：520-528.[3]約翰·拉穆納斯，愛德華·雅庫博夫，海倫·M·布勞，約翰·庫克.與端粒延伸有關(guān)的化合物、組合物、辦法和試劑盒[P].美國，中國專利申請?zhí)枺?0021010.1，.[4]YanshengLiu,YangMi,RuediAebersold,Multi-omicmeasurementsofheterogeneityinHeLacellsacrosslaboratories[J].NatureBiotechnology,,37：314–322.[5]IdeS,MiyazakiT,MakiH,KobayashiTAbundanceofribosomalRNAgenecopiesmaintainsgenomeintegrity[J].Science，，327:693–696.[6]張文娟，等.細胞復(fù)制性衰老及早衰過程中組蛋白整體乙?；兓?醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)雜志[J]，,5(5):387-392.[7]AksoyO,ChicasA,ZengT,etal.TheatypicalE2FfamilymemberE2F7couplesthep53andRBpathwaysduringcellularsenescence[J].GenesDev,,26(14):1546-1557.[8]馬迪，嚴信祺，彭承宏.肝細胞永生化研究進展[J].組織工程與重建外科雜志，,8(1):46-48.[9]QianY,ChenX.Senescenceregulationbythep53proteinfamily[J].MethodsMolBiol,,965:37-61.[10]（施回.核仁因子Def對p5