Cell Biology

    Xin Hua

    Department of Cell Biology

    2006. 10细胞衰老与死亡

    一、细胞衰老

    1、机体衰老与细胞衰老

    2、Hayflick 界限

    3、体内不同增殖状态细胞的衰老

    4、细胞衰老的特征

    5、细胞衰老学说一、细胞衰老( cell aging)

    细胞衰老是生命活动的基本特征，新老交替是

    生命活动的基本规律。

    (一)细胞衰老与机体衰老(二)体外培养细胞的增殖能力和寿命

    6

    3

    ×106

    0 10 20 30 40 50 60

    细胞倍增次数

    细胞数

    1、二倍体细胞增殖能力和寿命是有限的

    1、Hayflick界线

    2、体外培养细胞倍增次数与原个体年龄成反比关系

    3、不同物种的细胞最大分裂次数与动物平均寿命成正比4、培养的人二倍体细胞衰老的原因在细胞内部 + +

    结论：培养的人二倍体细胞衰老的原因在细胞内部

    5、细胞核决定了细胞衰老的表达(体外培养条件下)(三)体内不同增殖状态细胞的衰老

    (1)短寿细胞： RBC、WBC

    (2)长寿细胞 ： 神经细胞、心肌细胞

    各类干细胞(stem cell)：骨髓造血干细胞、上皮增生细胞、小肠腺窝上皮细胞等 这类细胞随着个体的衰老，细胞分裂周期延长(G1期)

    2月龄小鼠 Tc 10.1 小时

    27月龄小鼠 Tc 15.2 小时

    月 龄 小肠腺窝上皮细胞

    1、不育细胞群

    肝、肾、软骨细胞等，终生保留分裂能力的细胞

    2、暂不增殖细胞群

    3、增殖细胞群

    (研究衰老的理性材料)四、细胞衰老的特征

    ： 神经细胞数目随龄增长而减少

    2、细胞膜系统的改变

    ①膜的流动性随龄增长而降低，不饱和脂肪酸被氧化，韧性

    减小，细胞膜内(P)颗粒的分布也发生变化 数量?

    1、细胞数目的改变②ER总量↓，物质合成↓

    rER sER

    ③GC肿胀、崩解、功能↓④溶酶体膜损伤、酶 细胞自溶死亡

    ⑤ 线粒体数量↓、体积↑、mtDNA突变↑ 自由基↑

    线粒体数量随龄增大而减少而体积增大(3)细胞核的变化： 膜内折、核固缩

    质褐质(lipofusin)、老年色素(age or senile pigment)、血褐质(hemofuscin)脂色素(lipochrome)、透明腊体(hyaloceroid)、残体(residual bodies)

    神经细胞、心肌细胞内质褐质(lipofusin)随龄增加而积累↑

    (4)致密体的生成(dense bodies)

    DNA复制与转录受阻，DNA氧化、断裂、缺失和交联(5)细胞骨架系统的改变：

    (6)化学组成与生化反应改变：

    MAO -B 、SOD ↓

    酪氨酸酶↓

    硫按素焦磷酸酶↓

    皮肤胶原合成酶↓等

    蛋白合成速率↓、酶活性中心

    被氧化，活性改变

    数量↓、扭曲变形、运输功能↓内、外原因 DNA、Pro.合成错误 细胞代谢紊乱 衰老死亡

    “生物钟”控制衰老程序(基因) 双生子、胸腺

    (五)、细胞衰老学说

    (1)错误成灾学说

    (2)程序衰老学说正常细胞内存在清除自由基的防御系统：

    酶系统：超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)；

    非酶系统：维生素E，醌类等电子受体。

    (3)自由基学说(氧化性损伤学说)

    代谢过程中产生的活性氧基团或分子(ROS--- O2-， OH- ， H2O2 )

    引发氧化性损伤的积累(磷脂氧化、DNA损伤、蛋白质交联、变性)导致衰老下丘脑衰老 内分泌器官衰老 免疫功能↓ 衰老死亡

    mtDNA受损累积 功能退化 线粒体凋亡 衰老死亡

    (4)神经-内分泌免疫调节学说

    (5)线粒体学说 Sen-DNA(80年代)(6)端粒(telomere)与衰老

    端粒

    人端粒DNA由简

    单串联重复序列

    (5‘-TTAGGG-3’)

    组成(15kb)，在

    细胞分裂过程中不

    能为DNA聚合酶完

    全复制，而随细胞

    分裂逐渐变短。

    端粒酶telomerase)

    是合成端粒DNA的

    摸板，可催化端粒

    DNA合成。

    生殖细胞、癌细

    胞中存在端粒酶活

    性，使端粒保持一

    定长度。

    端粒酶

    CCCCAACCCCAACCCCAA

    GGGGTTGGGGTTGGGGTT

    AACCCCAA

    GGGGTTGGGGTTG

    3‘ 5’

    (四膜虫端粒序列复制模型)

    “有丝分裂钟”学说

    (Harley,1990)(7)与衰老有关的基因

    编码DNA解旋酶的人WRN 基因和酵母中SGS1 基因是

    保证细胞正常生命周期所必须的，如果发生 突变，会

    引起衰老提前发生和寿命缩短。

    剩余基因学说、微量元素学说

    (8)其他

    人WRN 基因突变 引发早老症. Apoptosis细胞凋 亡(Apoptosis)

    1、细胞凋亡的概念

    2、细胞凋亡的生物学意义

    3、细胞凋亡的特征

    4、细胞凋亡基因

    5、诱导细胞凋亡的因素

    6、细胞凋亡的信号转导途径

    7、细胞凋亡与疾病一、细胞凋亡的概念

    1、坏死性死亡(necrosis)

    2、细胞凋亡 (apoptosis)

    是由于某些外界因素 ......