【正文】 1 細胞衰老分子機理研究進展 童坦君 北京大學 衰老研究中心 北京大學 基礎醫(yī)學院 生化系 2022 Nov 12 10:00 逸夫樓 402室 2 生命科學永恒的主題 ———— ? “ 衰老 ” — 老年病 百病之源 。 ?老年病 發(fā)病率 老年性癡呆（ AD） 65歲老人 1/20 85歲以上老人 ? 189。 ?人一生中醫(yī)療費 2/3用于晚年 ？ 健康、長壽 2022年 （第五次） 我國人口普查 65歲 老人 =總人口 10% 約 65歲以上人口： 7％ ?14％ 法國需 114年 中國需 27年 （美國人口局， . Census Bureau預測） 3 ?↓因老而衰： 預防老年病 造福個人與家庭 節(jié)約社會財富 解放生產力 ?弄清衰老機理 ，可 有的放矢 ,提出因應舉措 ， 提高延衰效能。 老年病種類繁多 （老年性癡呆 ,帕金森病等神經退行性疾病 ,老年 糖尿病、骨質疏松、心、腦血管、呼吸等系統(tǒng)疾患 ,以及腫瘤 …… ） 表現(xiàn)有別 發(fā)病各異 4 ?發(fā)達國家近年意識到衰老與老年病的研究可望收益和回報，紛紛改變理念， 從福利觀點，轉到經濟視角， 既看到社會需求，也看到無限商機， 加強研究投入 。 ?僅僅美國國會批準 2022年度美國立衰老研究所（ 老年醫(yī)學基礎研究為主 ），一個所的預算，達 10億 5千萬美元。 5 如今， 全球生命科學研究最熱的三個領域是： 衰老、肥胖和癌癥， 衰老在其中獨占鰲頭。 人類對衰老的探究幾乎從封建社會建立以來，就有所記載，然而，真正進入科學研究衰老的范疇，還是近 20年的事。 現(xiàn)在，國內外科學家對衰老的研究主要集中在哪些方面？從哪些角度進行研究？科學家都取得了怎樣的成就？ 《 生命世界 》 衰老的科學研究策劃案 03 \30, 2022 《 生命世界 》 中國科學院主管，中國科學院植物研究所、中國植物學會和高等教育出版社聯(lián)合主辦 6 各組織器官功能隨年齡增加呈線型進行性下降 40 60 80 100 40 60 80 100 功能百分比（％） 年齡（年歲） 神經傳導速度 心臟輸出指數(shù) 腎小球濾過速度 最大呼吸容量 % % % % 人為什么會衰老？ 7 統(tǒng)計資料表明：子女的壽命常與雙親的壽命有關； 各種動物的最高壽限相當恒定。 衰老進程由環(huán)境 （外因） 與遺傳 （內因） 兩大因素決定 8 1992年世界衛(wèi)生組織 人的壽命決定因素 遺傳因素 15% 社會經濟因素 10% 醫(yī)療服務技術 8% 氣候因素 7% 生活習慣、衛(wèi)生行為、精神面貌、保健意識等 60% ？？ The results of human twin studies suggest that only 2030% of the variation in survival to an age of about 85 years is determined by geics A. M. Herskind et al., Hum Ge 97, 319 , 1996 9 平均壽命主要與環(huán)境相關 ； 物種最高壽限與遺傳相關 。 不良環(huán)境可作用于遺傳物質或其產物 影響衰老進程 。 段建明等 （ Duan JM, et al.） Intl J Biochem Cell Biol 37 (2022) 1407–1420 （基因對 壽命的影響 ） ?線蟲 (C. elegans )研究首次 嚴格證明：單基因突變即可影響壽命。 ?clk 基因與 daf2基因 雙 突變， 線蟲 壽命延長 5倍 。 基因對衰老進程的主導性 10 人類“長壽基因的探索 Puca, AA （ Childrens Hosp ） 與 Perls, Thomas（ Boston Univ ） 等（ Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2022） 報道： 分析 137組 (308人 )長壽同胞，百歲老人血樣 發(fā)現(xiàn)：四號染色體 D4S1564 (D代表 DNA, D后的數(shù)字表示染色體號 ,s代表節(jié)段 segment,s后的數(shù)字表示微衛(wèi)星在染色體上的編號 ) 位點與眾不同，可能含有“長壽基因”。 Perls： 一年以后見分曉 ？？？ 11 Sebastiani P, et al. Geic Signatures of Exceptional Longevity in Humans. 老壽星 的 遺傳特征 Science 2022 Jul 21. [Epub] 1055（ centenarians）： 1267 （ controls） 分析結果：建立了以 150 SNPs (singlenucleotide polymorphisms)為基礎的 分類模型。 該模型用于另一組（百歲老人及其對照）：正確率 77% 。 芯片分析顯示： 按差異 SNP（或遺傳特征 ）不同組合，可將 90%的百歲老人分成 19個群體。一種組合可能與某一老年病 (., dementia, hypertension, and cardiovascular disease)易感性有關，或可由此將健康老人的表型分成不同亞型。 新英格蘭百歲老人研究中心 (New England Centenarian Study) 12 ?老年醫(yī)學基礎是人口老齡化需求的前沿學科 進行人類的衰老實驗性研究 ,耗時費力 ,困難重重。 用動物實驗研究衰老，由于人與動物差別大，實驗結果，只能借鑒，不能 照搬。與 細胞模型相互配合，可補 動物實驗之不足。 衰老 的 實驗性研究 —— 成果累累 13 ?細胞 生物 的 基本構成單位 ?細胞衰老 老年病發(fā)病 的 共同基礎 人成纖維細胞 （ 人胚細胞可傳 6070代， 50歲成人細胞只能傳 10~20代 ） 在體外培養(yǎng)可傳代數(shù)，與供體年齡有關。 供體年齡越大，傳代越少。 細胞衰老是個體衰老的微觀模型，可部分體現(xiàn)個體衰老。 ?理想狀態(tài)： 人類細胞衰老模型與動物實驗相輔相成 細胞衰老模型有非整體性與非生理性的局限性。 如與 動物整體實驗相配合，可取長補短，相輔相成。 14 細胞衰老 （ Cell Senescence） 生物衰老的基本單位 老年病發(fā)病的共同基礎 細胞衰老 → 老年退行性變 → 功能衰退 ? ? 增殖能力下降 → 細胞數(shù)減少 → 臟器萎縮 細胞衰老 是造成個體衰老的主要原因之一。 15 體外培養(yǎng)人類細胞衰老模型 在 研究人類衰老 方面，具有 不可取代 的優(yōu)點： １．無模式動物存在種族差異的缺點 ２．無人體實驗取材難，操作難，周期長等缺點 M. Kuroo (Texas大學 ) “ Cell senescence has been suggested to be directly related to senescence of living anism, including humans.” Cellular amp。 Molecular Life Sciences 57(2022):695697 16 衰老機制復雜，單一的衰老相關指標難以準 確、特異地評估衰老程度。 ? 組建 一套定量的 細胞衰老 生物學年齡指征 ? 準確定量細胞衰老程度，可 研究各種因素對衰老進程的影響 檢驗藥物抗衰作用，為中藥現(xiàn)代化提供技術 支撐。 ?細胞衰老程度如何評估？ 17 分子水平 細胞衰老指征 ① 端粒長度 ② 細胞體外增殖能力 ③ 晚期糖基化終末產物 ④ 衰老相關 223。半乳糖苷酶活性 ⑤ DNA損傷修復能力 ⑥ DNA甲基化程度 ⑦ 線粒體 DNA片段缺失 18 ①我國端粒與人類細胞衰老相關性的研究 端粒長度： 人類體細胞的計時器。每增加 1代齡，端粒長度減少約 49 bp。 中國人外周血淋巴細胞的端粒長度每年平均縮短 35 bp。 (張宗玉 等，生物化學雜志 ,1995) Southern blots Telomere lengths + 細胞越老，端粒越短， 電泳時 跑得越快 19 051 01 52 00 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0代 齡 （ P D L ）A490nm E03 /hour人胚成纖維細胞體外培養(yǎng)代齡與細胞增殖速度的關系 ②細胞的體外增殖能力