衰老 生物学

细胞损伤主要是由自由基引起的
自由基


自由基是自然产生的新陈代谢产物 主要有： 羟基自由基(OH-), 过氧化氢( H2O2), 超氧阴离 子(O2-)


有强的氧化作用 具有高活性; 细胞毒性; 不稳定性;短期性.
也可由致癌物、诱导突变的物质和放射性的物质产生 (食物, 添加剂, 烟草; 环境污染物)
自由基的作用


DNA的损伤. 脂肪酸氧化 – 质膜损伤 一些有益的功能，如 免疫功能. 最适宜的细胞浓缩
免除自由基损伤的保护机制
阻断自由基的酶，如过氧化氢酶和过氧化 物酶 抗氧化剂：金属蛋白：铁、铜、硒 维生素C、E、β-胡萝卜素 代谢物，如尿酸 致衰老的自由基： 长时间的裸露---增加了细胞的损伤 削弱了保护机制

据现有文献记载,珍妮· 卡默特太太 死于1997年,享年122岁零164天

她的长寿归功于“喝 葡萄酒，吃富含橄榄 油的食物和幽默的感 觉” 她117岁时戒烟 她118岁后偶有气喘


近年来期望寿命显著增加
最长寿命没有改变 最长寿命是由遗传因素决定的 期望寿命受遗传因素和环境因
素的双重影响
衰老的遗传机制是复杂的; 环境因素与遗传机制相互作用影响衰老;

生活方式能够明显地调节衰老过程.
什么决定最长寿命?
寿命与身体大小的关系: – 寿命 = aM (如:与躯体重量的四次方根成比例) 线粒体能够产生绝对的能量,因而它可能最 终决定生物有机体的寿命; 所有有机体在生命周期中总的质量代谢比 (TM (J/g))是恒定的,而不管其物理寿命是 多长.

促进长寿的基因
如Sir-2 (沉默信息调节因子-2)沉默基因 包括p53

引起早期疾病的因子
如囊性纤维化, 同时可缩短寿命

引起与年龄有关的疾病
如 Alzheimer病; 高脂血症

引起“早衰”的基因
如Warner 综合症; 早老症
衰老基因是一种神话吗？

没有衰老过程，也就没有衰老基因. 相反, 我们变老是因为进化未能保护 我们免除无法抗拒的环境因素或生命 晚期多重基因的作用.
老化是生物进程中的一段 每种生物体都有其特有的生物钟
在有保护环境下的 动物比野生动物生活得更长

野生动物面临许多危险 为寻找食物而斗争 为寻求配偶而战斗 干旱 疾病 掠夺者
人类生活在有保护的环境里
来自于对自然伤害方面的保护 来自于对感染疾病方面的保护 --肠炎、白喉、肺结核、霍乱。 (从前人类最大的杀手) 来自于对疾病的防护 – 癌症、心脏病、糖尿病和中风 (今天人类最大的杀手)
人们比以前生活得更 长了，可为什么还不太满 意，还要再谈“老龄化问 题”？
老龄化问题
悲观的观点：寿命的增加意味着老人残疾期 的延长 乐观的观点：更多的老年人能够免于疾病， 能够适应生活、积极生活和享受生活 现实的观点：老年人有特殊的需求，如来自 社会、医疗、经济和心理方面的需求 社会还不能完全满足这些需求 我们接受来自“不能实现成功老龄化”的挑 战 我们还应再鼓励期望寿命的增加吗？

细胞老年医学 研究组织培养中的衰老细胞
培养中的正常细胞 具有一种固有的、有限的生命力 经历有限的细胞分裂次数 不受时间段的影响 可以无限期地冰冻保存 保留细胞分裂次数的记忆 经历功能变化直至死亡

端粒与衰老




端粒是具有重复序列的染色体末端 每次细胞分裂端粒大小（重复 数量）会减少 端粒是细胞的生物钟之一 (复制子长度而不是钟， 不能用来度量时间） 在一些细胞内端粒酶保护逐渐减少的端粒
有关人类老化的问题
人的寿命为什么比老鼠、狮子或大象的要 长？ 现在的人为什么比过去的人生活得要长? 人们为什么还不太满意现有寿命，为什么 还要谈及老龄化问题？

人的寿命为什么 比老鼠、狮子或大象的要长？

每种生物体都有其固有的寿命 寿命似乎与躯体大小有关 寿命是由遗传因素决定的
动物 鼠 狗 象 人
平均寿命 1.5 年 15年 40年 70年
最长寿命 4年 34年 70年 123年
每种生物体都有生物钟
生命周期 怀孕(40周) 出生 幼年/童年(1—11岁) 青春期(12-18岁) 成年人(18-60岁) 老年人(61-)

标志性事件 不同 独立存在 学习 调整 生育/创造 成熟与功能衰退

+0.25

人类生活得比过去更长

由于社会条件的改善 – 更好的营养 –更好的住房条件 –更好的教育 –更好的医疗卫生保健 –更好的生活方式 – ―抗衰老” 药物
人们生活得更长了,是因为 他们没有死于较年轻的时候.
现代社会保护弱者
孩子 病人 穷人 残疾者 老人
人是特殊的
有长的孩童时代 (12 年) 有约30年的生殖期 有潜在的无限的性生活 常常有一强制的工作期限 多数生活70-80岁 我们涉及的是第三和第四年龄段 – 年轻老年人和老年人
DNA
正常的功能
DNA损伤
功能损伤
DNA修复酶 DNA修复 衰老细胞: 突变更加频繁 DNA修复机能受损 其他遗传机能也受损
衰老基因
有关某种有机体的实验
如蛔虫 (青紫的杆状形线虫)
显示有衰老基因.
这些基因突变能使
最长寿命增加
3-5倍
衰老的遗传

促进早衰的基因
如 P53 – 一种肿瘤抑制物但可促进衰老
端粒酶保护微生物细胞中
端粒的缺失 腐化的躯体与不朽的微生 物链
细胞培养能够制造永久

在生物研究中海拉细胞(人宫颈癌传代细胞) 是被广泛应用的细胞珠之一 通过病毒的遗传基因修饰能够建立人体细 胞的永久细胞珠

衰老的遗传
遗传物质(DNA)控制所有的细胞功能 从胚胎发育到机能成熟 细胞分裂 细胞分化 特定的细胞功能 自动调整 细胞凋亡
百岁或百岁以上老人都是那些 免于疾病侵袭的幸存者
寿命 早发疾病 癌症 10 year 20 30 40 50
冠心病
脑血管疾病
糖尿病
其它病
60
70 80 关节炎 肌无力 感觉缺失 虚弱 90 100 110
幸存的百岁 或百岁以上老人
结论

老化是生命进程中的一部分;


最长寿命是由遗传因素决定的;
衰老生物学
原作:马耳他大学解剖系 Alfred Cuschieri教授 翻译: 宋岳涛
一些人生活到了晚
年,他们也经历了 时间的沧.

达芬奇 老年画像
★在加拉帕戈斯群岛Pinzon岛上的大乌龟生活了150多年 ★如果把加拉帕戈斯群岛上的乌龟除外,人类可能是生活得最 长的动物,但人们似乎对现有的事实还不太满意. (J.K. Hampton Jr.)

老龄化
因老化而发生的变化：引起细胞、组织、 器官、系统以至整个机体的变化 引起这些变化的机制： 衰老的分子生物学：细胞损伤，遗传 衰老的原因：衰老理论 长寿的决定因素：遗传与寿命 健康老龄化与抗衰老

衰老的三个主要概念
衰老是 ★ 一个普遍的生物过程 ★ 是损伤累积的结果 – 环境论 ★ 是生命过程中的一个阶段 – 一种内在的遗传程序

死亡是生命的一部分

死亡并不仅仅是生命的不复存在 – 它是一种积极的过程
• 死亡是生命进程中的一个部分 – 在生命周期的末期 细胞死亡 (或细胞凋亡) 发生于胚胎发育和
生命的全过程
– 细胞的增殖与凋亡模拟器官与机体的变化 – 凋亡是某些细胞所必须具有的
DNA损伤发生于生命的全过程
诱突变 化学致癌物 致电离辐射 X射线/γ射线/UV射线 自由基 DNA复制错误