細(xì)胞衰老與凋亡1

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1、第十三章細(xì)胞衰老與凋亡第一節(jié)　細(xì)胞的衰老“生、老、病、死”是生命的四重奏。生物機體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞都要經(jīng)歷未分化→分化→衰老→死亡的歷程。因此,細(xì)胞總體的衰老反應(yīng)了機體的衰老,而機體的衰老是以總體細(xì)胞的衰老為基礎(chǔ)的。衰老(aging)：通常將機體的形態(tài)、結(jié)構(gòu)和生理功能逐漸衰退的總現(xiàn)象稱為衰老，是不可逆的生命過程。生物體是由細(xì)胞組織起來的，組成細(xì)胞的化學(xué)物質(zhì)在運動中不斷受到內(nèi)外環(huán)境的影響而發(fā)生損傷，造成功能退行性下降而老化。細(xì)胞衰老是細(xì)胞生命活動的客觀規(guī)律。對多細(xì)胞生物而言,細(xì)胞的衰老和死亡與機體的衰老和死亡是兩個不同的概念,機體的衰老并不等于所有細(xì)胞的衰老

2、,但是細(xì)胞的衰老又是同機體的衰老緊密相關(guān)的。細(xì)胞的衰老與死亡是新陳代謝的自然現(xiàn)象。衰老過程發(fā)生在生物界的整體水平、種群水平、個體水平、細(xì)胞水平以及分子水平等不同的層次。細(xì)胞也同生物體一樣，有一定的壽命，體內(nèi)總有細(xì)胞不斷地衰老與死亡,同時又有細(xì)胞的增殖與新生進行補充。不僅在胚胎發(fā)育過程中，在成年體內(nèi)的各組織器官中也有細(xì)胞的死亡。各類細(xì)胞本身的壽命很不一樣。能夠保持持續(xù)分裂能力的細(xì)胞是不容易衰老的。分化程度高又不分裂的細(xì)胞壽命卻是有限的。一、細(xì)胞的壽限表　成年小鼠各類細(xì)胞的壽命腎髓質(zhì)細(xì)胞肝細(xì)胞脂肪細(xì)胞胃壁細(xì)胞胃酶原細(xì)胞角膜上皮細(xì)胞胰臟腺泡細(xì)胞及胰島細(xì)胞肌細(xì)

3、胞紅細(xì)胞和白細(xì)胞唾液腺細(xì)胞胞骨細(xì)胞口腔和胃腸道上皮細(xì)胞腎皮質(zhì)細(xì)胞腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞皮膚表皮細(xì)胞腎上腺皮質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)元快速更新的細(xì)胞(少于30天)緩慢更新的細(xì)胞(長于30天，短于動物的平均壽命)接近或等于動物自身壽命的細(xì)胞Hayflick界限(Hayflicklifespan)△1961年，Hayflick和Moorhead報道，體外培養(yǎng)的人二倍體細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的衰老、退化、和死亡的過程。若將細(xì)胞數(shù)以1：2的比例（即一瓶細(xì)胞分為兩瓶細(xì)胞）連續(xù)進行傳代，則平均只能傳46－60代，此后細(xì)胞逐漸解體并死亡。細(xì)胞，至少是培養(yǎng)的細(xì)胞，不是不死的，而是有一定的壽命的；它們

4、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。體外培養(yǎng)的年輕和老的人成纖維細(xì)胞的顯微形態(tài)左邊是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)；右邊是分離了50次的衰老的成纖維細(xì)胞，開始衰退，并很快死亡。Hayflick等發(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)。表細(xì)胞的壽命與物種的壽命的關(guān)系物種壽命（年）培養(yǎng)細(xì)胞傳代次數(shù)小鼠312雞3025龜200140物種的壽命與體外培養(yǎng)時細(xì)胞傳代次數(shù)的關(guān)系二、細(xì)胞衰老的特征----形態(tài)和生理生化細(xì)胞水分的減少,導(dǎo)致細(xì)胞脫水收縮，體積變小。這是由于構(gòu)成蛋白質(zhì)親水膠體系統(tǒng)的膠

5、粒脫水時間或其他因素的影響，逐漸失去電荷而互相合并，膠體失水，膠粒的分散度降低，不溶性蛋白質(zhì)增多，導(dǎo)致細(xì)胞硬度增加，代謝速率減慢而趨于老化。色素顆粒沉積增多脂褐素(老年色素)，主要成分是不溶性的脂蛋白顆粒，蠟樣質(zhì)，光鏡下呈黃褐色的圓拱形或橢圓形顆粒。脂褐素在胞漿中沉積隨老年化過程而逐漸增加，在分裂能力低或不分裂的細(xì)胞，如肝細(xì)胞、基細(xì)胞和神經(jīng)細(xì)胞中的積聚更為明顯。在人和大鼠的腦皮層和海馬中脂褐素的積累是衰老的常見形態(tài)之一。脂褐素的沉積引起細(xì)胞質(zhì)結(jié)構(gòu)和比例的異常，如細(xì)胞中線粒體數(shù)目和粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)數(shù)目減少，以及細(xì)胞質(zhì)的空泡形成等。Werner’ssyndrom

6、e（一種早老癥）3.細(xì)胞器的衰老變化（1）細(xì)胞膜上的微絨毛數(shù)目增加；（2）細(xì)胞膜的流動性降低；（3）細(xì)胞膜受體－配體復(fù)合物形成效能降低；（4）細(xì)胞中線粒體的數(shù)量隨著年齡的增大而減少，而其體積則隨著年齡的增大而增大。線粒體是細(xì)胞衰老的生物鐘。（5）核結(jié)構(gòu)在衰老過程中最明顯的是核膜內(nèi)折，并隨年齡增長而增加，最后導(dǎo)致核膜崩解。另外還有染色質(zhì)固縮、核仁和核內(nèi)骨架成分的變化等。4.化學(xué)組成與生化反應(yīng)的改變（1）蛋白質(zhì)合成的速度下降；（2）細(xì)胞內(nèi)酶的活性與含量有所改變。表細(xì)胞衰老的形態(tài)變化尼氏體為嗜堿性物質(zhì)，又稱嗜染質(zhì)，光鏡下呈斑塊狀或細(xì)粒狀散在分布。在一些大型的

7、運動神經(jīng)元，尼氏體大而多，宛如虎皮花紋，又稱“虎斑”電鏡下，尼氏體由大量平行排列的粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和其間的游離核糖體組成。PlantCellsenescence植物的細(xì)胞衰老是植物組織、器官和個體衰老的基礎(chǔ)，主要包括細(xì)胞膜衰老和細(xì)胞器衰老。1)膜脂相變衰老早期發(fā)生的事件。幼嫩細(xì)胞的膜為液晶相，流動性大。在衰老過程中，生物膜由液晶相向凝固相轉(zhuǎn)化，結(jié)果膜變得剛硬，流動性降低，粘滯性增加。2）膜脂的降解和過氧化，膜磷脂含量下降磷脂生物合成減少，磷脂酶活性增加造成。在磷脂酶(phospholipase)、脂氧合酶(lipoxygenase)和活性氧的作用下發(fā)生膜脂的

8、過氧化。3）膜的完整性喪失導(dǎo)致膜滲漏細(xì)胞內(nèi)外離子等梯度失去平衡，導(dǎo)致代謝紊亂。4）核糖體和粗糙