南開大學(xué)—細(xì)胞生物學(xué)學(xué)習(xí)資源(已修改)
2025-01-09 15:03 本頁面
【正文】 第十三章 細(xì)胞的 衰老 與 凋亡 人類自出生總要經(jīng)過生長、發(fā)育、成熟、衰老直至死亡的幾個(gè)階段，這是生命的必然規(guī)律。 有機(jī)體是由無數(shù)個(gè)細(xì)胞組成，因此，在探討衰老與死亡時(shí)離不開細(xì)胞，對多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的衰老死亡和機(jī)體的衰老死亡是兩個(gè)概念。 細(xì)胞的衰老死亡并不等于機(jī)體的衰老死亡，因?yàn)樵谟袡C(jī)體發(fā)育的不同階段，機(jī)體內(nèi)總是有細(xì)胞在不斷衰老與死亡。 但細(xì)胞的衰老與機(jī)體的衰老卻又是密切相關(guān)的，大多數(shù)機(jī)體細(xì)胞都要經(jīng)未分化、分化到衰老直至死亡的歷程。因此，機(jī)體的衰老是以細(xì)胞總體的衰老為基礎(chǔ)的。 細(xì)胞是生命活動的基本單位，對細(xì)胞衰老過程的研究必然為老年學(xué)，甚至為腫瘤生物學(xué)的研究提供依據(jù)。 第一節(jié) 細(xì)胞衰老 細(xì)胞衰老（ cell senescence)也稱細(xì)胞老化（ cell aging ),一般指細(xì)胞在形態(tài)與生化成分上的改變，進(jìn)而發(fā)生生理功能障礙的現(xiàn)象。 這是一個(gè)緩慢行進(jìn)，隨細(xì)胞年齡增高而加劇的過程。 現(xiàn)代人類面臨著三種衰老： 第一種是生理性衰老，這是一切生物的普遍規(guī)律。第二是病理性衰老，使衰老現(xiàn)象提前發(fā)生，這種衰老又稱為早衰。 第三種是心理性衰老，是由于各種原因，所產(chǎn)生未老先衰的心理狀態(tài)而影響機(jī)體的整體功能。 對多細(xì)胞生物而言，細(xì)胞的衰老和死亡是兩個(gè)不同的概念， 機(jī)體的衰老并不等于所有細(xì)胞衰老，但細(xì)胞的衰老是同機(jī)體的衰老緊密相關(guān)。 正常人的成纖維細(xì)胞，在體外培養(yǎng)條件下，即使條件適宜，其分裂次數(shù)也是有限的，并最終停止分裂而死亡。 Hayflick界限 1961年 Hayflick等報(bào)道，體外培養(yǎng)的人成纖維細(xì)胞具有增殖分裂的極限。他利用來自胚胎和成體的成纖維細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)胚胎的成纖維細(xì)胞分裂傳代 50 次后開始衰退和死亡，而來自成年組織的成纖維細(xì)胞只能培養(yǎng)1530代就開始死亡。 體外培養(yǎng)的年輕和老的人成纖維細(xì)胞的顯微形態(tài) 只分裂了幾代的年輕成纖維細(xì)胞，呈現(xiàn)薄層、細(xì)長的形態(tài) 分離了 50次的老的成纖維細(xì)胞，開始衰退，并很快死亡 細(xì)胞體外衰老實(shí)驗(yàn) Hayflick等還發(fā)現(xiàn)，動物體細(xì)胞在體外可傳代的次數(shù)與物種的壽命有關(guān)。例如壽命為 3年的小鼠，其培養(yǎng)細(xì)胞在體外的傳代次數(shù)只有12次；而龜?shù)膲勖蛇_(dá) 200年，細(xì)胞可以傳 140代。 胎兒肺成纖維細(xì)胞可在體外條件下傳代 50次，而成人肺成纖維細(xì)胞只能傳代 20次，可見細(xì)胞的增殖能力與供體的年齡有關(guān)。 ?早老癥 (Hayflick—Guilford綜合癥 )及Werner氏綜合癥 患者的成纖維細(xì)胞在體外只能傳代2— 4次，其 DNA合成亦較少，且細(xì)胞表面不具有正常成纖維細(xì)胞所具有的HLA（人白細(xì)胞抗原）抗原標(biāo)記。 早老癥兒童與正常兒童的比較 左邊是正常健康的 9歲兒童，右邊是一個(gè)患早老癥的 8歲兒童 Hayflick的工作表明： 細(xì)胞 ， 至少是培養(yǎng)的細(xì)胞 ， 不是不死的 ， 而是有一定壽命的；他們的增殖能力不是無限的 ， 而是有一定的界限， 這就是著名的 Hayflick界限 。 細(xì)胞衰老的決定 Hayflick為了確定培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞的衰老是細(xì)胞本身決定的還是由于培養(yǎng)環(huán)境的惡化造成的 。 他又設(shè)計(jì)了巧妙的試驗(yàn) 。 將取自老年男性細(xì)胞 (無巴氏小體）和 年輕女性個(gè)體細(xì)胞 (間期可見 巴氏小體 )進(jìn)行單獨(dú)或混合培養(yǎng)， 結(jié)果混合培養(yǎng)中的兩類細(xì)胞的倍增次數(shù)與各自單獨(dú)培養(yǎng)時(shí)相同 。即在同一培養(yǎng)基中，當(dāng)年輕的細(xì)胞旺盛增殖時(shí)的同時(shí)，年老的細(xì)胞就停止生長了。結(jié)果說明 :決定細(xì)胞衰老的因素在細(xì)胞內(nèi)部，而不是外部的環(huán)境。 年輕的細(xì)胞質(zhì)與年老的完整細(xì)胞融合時(shí) ， 得到的雜種細(xì)胞不能分裂 ； 而年老的細(xì)胞質(zhì)與年輕的完整細(xì)胞融合時(shí) ， 雜種細(xì)胞的分裂能力與年輕細(xì)胞幾乎相同 。 結(jié)果說明 :是細(xì)胞核而不是細(xì)胞質(zhì)決定了細(xì)胞衰老的表達(dá) 。至此 ， Hayflick界限為廣大的研究者所接受 ， 認(rèn)為適用于很多種類型的細(xì)胞 ， 對于這些細(xì)胞來說 ， 衰老是不可避免的 ， 衰老的原因在于細(xì)胞本身 。 為了更進(jìn)一步的探究體外培養(yǎng)的二倍體細(xì)胞衰老的控制機(jī)理，他們又作了一個(gè)試驗(yàn)，就是用細(xì)胞松弛素 B處理細(xì)胞，然后離心除去細(xì)胞核，得到胞質(zhì)體，在用胞質(zhì)體與完整細(xì)胞進(jìn)行雜交觀察雜種細(xì)胞衰老的表達(dá)。 細(xì)胞在體內(nèi)條件下的衰老 在機(jī)體內(nèi)，細(xì)胞的衰老和死亡是常見的現(xiàn)象，甚至在個(gè)體發(fā)育的早期也會發(fā)生。 正常情況下終生保持分裂的細(xì)胞，其分裂能力是否隨著有機(jī)體年齡的增高而下降？它們會不會衰老？ 通過研究發(fā)現(xiàn)，終生保持分裂的小鼠上皮細(xì)胞，隨著年齡的增高，細(xì)胞周期長度明顯延長，究其原因， 衰老動物體內(nèi)，細(xì)胞分裂速度顯著減慢，其原因主要 主要是 G1期明顯延長，分裂速度減慢，而 S期的長度變化不大。 ◆衰老個(gè)體內(nèi)的環(huán)境因素影響了細(xì)胞的增殖和衰老 當(dāng)用 近交系 小鼠進(jìn)行系列皮膚移植實(shí)驗(yàn)時(shí)（即當(dāng) F1變老時(shí)，移植到 F2身上，依次進(jìn)行延續(xù)移植），發(fā)現(xiàn)移植的皮膚可生活 78年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其原來供體的壽命， 這表明衰老個(gè)體內(nèi)的環(huán)境因素影響了上皮細(xì)胞的增殖和衰老。 骨髓干細(xì)胞移植實(shí)驗(yàn)說明隨著年齡的增加，干細(xì)胞增殖速度也趨緩慢 另外，如果將老年動物進(jìn)行強(qiáng)輻射處理，破壞其免疫干細(xì)胞，然后植入年輕動物的骨髓干細(xì)胞，可觀察到年老受體動物細(xì)胞免疫功能復(fù)壯。而如果移植的骨髓干細(xì)胞是來自年老的動物，那么免疫反應(yīng)就仍然保持在較低的水平上，
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