细胞衰老机制

三、细胞衰老的学说（了解）
1.《自由基学说》 2.《体细胞突变学说》 3.《衰老基因学说》 4.《线粒体学说》 5.《密码子限制学说》 6.《基因调节学说》 7.《端粒学说》
为何数量这么多？
（一）自由基学说（Harman 1995年诺贝尔奖提名）
（1）自由基(free radical)是含不成对电子 的原子或基团，具有高度反应活性。可引发 氧化性损伤的积累，最终导致细胞衰老。
（二）端粒学说
端 粒 由 250-1500 个 TTAGGG 重复顺序组成，记录细胞 的年龄并预示死亡的时限。
端粒由端粒酶催化合成。 端粒酶是一种RNA依赖性的 DNA聚合酶。
端粒酶的结构示意图
蛋白质（绿色）与RNA（浅褐色）及DNA（紫色） 联合在一起。
细胞分裂，染色体末端总有5-20个碱基对的片 段丧失，端粒将逐渐缩短。
胞硬度增加，代谢速率 减慢。
细胞含水量90%
细胞含水量40%
2.色素颗粒沉积增多
脂褐素--黄褐色的圆或椭圆 形颗粒，由溶酶体转化而来。
肝、肌、神经细胞中的积聚 最明显。
神经细胞胞浆 中脂褐素堆积
3.膜系统的衰老变化
（1）膜上微绒毛数目增加，补偿 了衰老时细胞间联系的衰退；
（2）细胞膜由液晶相转变为凝胶 相，膜的流动性降低；
（3）溶酶体的数量及体积 增加而酶活性降低。
（4）线粒体的数量增多、体积增大、嵴减少。 线粒体崩解是细胞衰老的重要标志。
正常线粒体
＋
正常细胞核
保温
细胞核不凋亡
PT线粒体
＋
正常细胞核
保温
细胞核凋亡
（5）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。
4.细胞核在衰老过程中的变化
染色质固缩化； 核膜内折。
人体遇到的自由基主要 是氧自由基（95%以上）。
分为超氧阴离子自由基、 羟自由基、脂氧自由基、 NO2和NO自由基。
活性氧（过氧化氢、单 线态氧和臭氧）。
自由基来源：外源性、 内源性。
内源性自由基：
a.由线粒体呼吸链电 子泄漏产生；
b.由氧化酶催化底物 羟化产生。
自由基
机体衰老 多种疾病
物种 小鼠
鸡 龟
平均寿命（年） 培养细胞传代次数
3.5
5-10
30
25
175
90-120
3.细胞的分裂能力与个体的年龄有关
细胞来源 细胞种类 传代次数
胚胎
成纤维细胞 40-60
新生儿-15岁 成纤维细胞 20-40
成年
成纤维细胞 10-30
早老病儿童
成纤维细胞
2-10
8岁
4. 细胞核决定细胞衰老的表达
细胞衰老的机制
The Mechanism of Cell Senescence
新乡医学院生命科学技术学院
Contents
1
细胞衰老 相关概念
（熟悉）
2
细胞衰老 的特征
（掌握）
3
细胞衰老 学说
（了解）
一、细胞衰老的相关概念（熟悉）
细胞衰老（cell senescence)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， 并趋向死亡的现象。
（2）过多的自由基对细胞组 分造成的损伤
①氧化质膜中的不饱和脂 肪酸；
膜脆性增加、膜结构改变
②氧化蛋白质中的巯基； ③使DNA链断裂、交联、碱 基羟基化、碱基切除等。
（3）细胞内清除过多自由基的机制
①通过膜系统使自由基与 细胞其他组分隔离。
防护类型 过氧化物酶和Mn-SOD 膜结合的维生素E Cu/Zn-SOD 过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化物酶
人体衰老与细胞衰老 既有联系又有区别。
1.细胞的寿命界限
Hayflick界限：细胞有一定 的寿命，其增殖能力有一定的 界限 。
不同年龄 的人成纤维细胞的增殖代数 年轻人的成纤维细胞纤维
成纤维细胞 人胚胎
来源
中年 人
老年 人
可增殖代数 40-60 20 2-4
老年人的成纤维细胞纤维
2.动物体细胞在体外传代次数与物种寿命有关
5.生化反应的改变
（1）蛋白质合成的速度下降 核糖体的效率和准确性降低。 蛋白质合成延伸因子的数量和活性降低。
（2）细胞内酶的活性降低
酪氨酸酶
衰老症状与原因分析
衰老症状
皮肤干燥、发皱 头发变白 老人斑 饮食减少
原因分析
细胞水分减少，体积减小 细胞内的酶活性降低 细胞内色素的累积 细胞膜通透性功能改变
端粒酶活性（+）：胚胎、生殖和肿瘤细胞 端粒酶活性（-）：正常组织
3’ 5’
RNA引物
3’ 5’
5’ 3’ RNA引物水解
5’ 3’
肿瘤细胞为何永生？
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。
端粒酶的作用机制——“爬行机制”
端粒酶利用酶分子 内RNA亚基为模板， 以5′→3′合成端 粒的重复序列。
克隆羊多莉
小结
细胞衰老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 死亡的现象。细胞有一定的寿命，它们的增 殖能力有一定的界限。动物体细胞在体外传 代次数与物种寿命及个体的年龄有关。
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 质固缩化、蛋白质合成的速度下降、酶活性 降低等特征。
各种抗氧化物分子，如维生素C等
定位 线粒体膜周腔 线粒体内膜 线粒体内膜、膜周腔和细胞质
细胞质
血浆、血清和细胞质
②保护性的酶 超氧化物歧化酶（Mn-SOD、Cu/Zn-SOD） 过氧化氢酶（CAT） 谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）。
抗氧化剂中和自由基
③其他抗氧化物分子 维生素E、C、A，硒。 β－胡萝卜素、番茄红素、葡萄籽OPC。
实验Ⅰ：
老年男性细胞
年轻女性细胞
细胞内部因 素决定细胞 的衰老
混合培养/单独培养 两种细胞在两种培养方式中细胞倍增次数相同
实验Ⅱ：
胞质体
完整细胞
细胞核决定了 细胞衰老的表达
细胞融合
细胞分裂能力取决 于完整细胞的年龄
二、细胞衰老的特征（掌握）
Baidu Nhomakorabea1.细胞内水分减少
细胞脱水收缩。 不溶性蛋白质增多，细
端粒酶的模板RNA 与端粒3′端的杂 交链之间发生移位 和配对，周而复始。
爬行机制示意动画
端粒酶的作用机制
抗癌新策略：用RNAi抑制端粒酶
利用RNAi技术可以削弱癌细胞端粒酶的能力。
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85％癌症的抗癌 药的机会。
端粒长度可能只是人衰老的生物学标志。