细胞的衰老与凋亡

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1、细胞的衰老与凋亡离体培养细胞的衰老现象细胞在体内条件下的衰老细胞的衰老衰老细胞结构的变化细胞衰老的机制细胞凋亡的概念及其生物学意义细胞的凋亡细胞凋亡的形态学和生物化学特征细胞凋亡的分子机制细胞衰老一、离体培养细胞的衰老(senescence)现象Hayflick界限Hayflick通过观察人的正常二倍体成纤维细胞在体外连续培养的状况，发现无论怎样完善培养条件，正常细胞的分裂增殖能力都是有限的，不能无限分裂。另外，细胞的分裂代数与细胞供体本身的年龄呈反比，取正常人胚胎的成纤维细胞传代培养，能分裂繁殖40

2、~60代，如果取自青年人或老年人的成纤维细胞进行培养，细胞的分裂代数明显减少。细胞衰老(cellularaging)：即原来具有分裂能力的细胞随着整体年龄增长而减缓或停止分裂的现象。按照Hayflick的观点，细胞在失去分裂能力之前，细胞分裂传代整个过程所包含的时间是生物的生命极限有细胞水平的表现。实验证明：是细胞核而不是细胞质决定细胞衰老的表达。对于细胞来说，衰老是不可避免，衰老的原因在于细胞本身。在生活有机体内，细胞的衰老和死亡是常见的现象，甚至在个体发育的早期也会发生。例如蝌蚪发育时尾和鳃的消失

3、就是通过细胞的死亡而实现的。但体内细胞类型不同，其增殖状况各异。神经元及心肌细胞在发育的早期即已停止分裂，成为固定的有丝分裂后细胞，尔后它们逐渐衰老和死亡。人脑在衰老时神经元的不断丧失即是一个明证。正常情况下，终生保持分裂的细胞如骨髓细胞、上皮细胞的分裂能力是否随着有机体年龄的增高而降低？它们会不会衰老？有人研究过不同年龄BCFl小鼠小肠腺窝上皮细胞的周期长度，发现随着年龄的增高，细胞周期长度明显延长。2月龄小鼠细胞周期总长度为10.1h，而27月龄者竟达15.2h，延长50％。可见衰老动物体内，细胞

4、分裂速度显著减慢，其原因主要是G1期明显延长。二、细胞在体内条件下的衰老细胞周期的延长，即细胞分裂能力的下降的原因是什么？通过皮肤移植实验表明：引起细胞在体内衰老的主要是体内环境。三、衰老细胞结构的变化(一)细胞核的变化体外培养细胞，细胞核的大小是倍增次数的函数，分裂次数增加，核不断增大。衰老细胞的核膜出现内折凹陷，而且细胞衰老程度越高内折越明显；核的整个体积变大，核中染色质凝集——固缩化，甚至出现异常多倍体；核仁裂解为小体。(二)内质网的变化糙面内质网量减少，内质膜电子密度增高，膜结构变厚。此外内质

5、网排列不规则，或出现肿胀和空泡。糙面内质网总量似乎减少。(三)线粒体的变化细胞中线粒体的数量随年龄增大而减小，而其体积则随年龄增大而增大。线粒体的变化在细胞衰老过程中是很重要的，细胞衰老时，一方面线粒体数目减少，另一方面线粒体的结构也发生变化，其内膜形成的嵴呈萎缩状。在低氧或缺氧的条件下，衰老的线粒体更早出现肿胀→形成空泡→破裂崩解。由于线粒体数量的减少和结构的变化，细胞产生ATP的能力下降，线粒体呼吸酶的活性下降。(四)致密体的生成——色素聚集致密体(densebodies)是衰老细胞中常见的一种结

6、构，绝大多数动物细胞在衰老时都会有致密体的积累。致密体是由溶酶体或线粒体转化而来。多数致密体具单层膜且有阳性的磷酸酶反应，这和溶酶体是一致的。少数致密体显然是由线粒体转化而来，因为可以看到双层膜结构，有时嵴的结构也依稀可见。脂褐质通常产生自发荧光，它是自由基诱发的脂质过氧化作用的产物。(五)膜系统的变化细胞膜结构的特征之一就是具有流动性，膜脂与膜蛋白可在膜中以一定方式流动，这是保证细胞膜正常功能的结构基础。衰老细胞膜结构发生变化，使膜的流动性减弱，脆性增加，这将明显影响到膜中蛋白质和脂类分子的生物学活

7、性。细胞膜的通透能力降低，对一些离子和分子进出细胞的控制能力减弱，细胞膜的受体分子减少，细胞质膜受损伤后不易修复，除此之外，受体与配体的亲和力、受体与配体结合后对信号的转导都发生一定程度的变化，以至于不能有效地接受和转导胞外信号。四、细胞衰老的机制(一)染色体端粒复制假说端粒是具有特殊DNA序列并以一种特殊方式复制的染色体末端结构。端粒是由简单的富含T和G的DNA片段的重复序列组成。人类端粒结构染色体末端重复上千次的TTAGGG序列组成。DNA聚合酶不能完成线粒体末端DNA的复制，也就是说在线粒体染色

8、体复制时，DNA聚合酶一定留下染色体末端的一段DNA（一段端粒）使其不被复制。因此真核细胞染色体末端的端粒就会随着细胞分裂而缩短。这个缩短的端粒传给子细胞后，随着细胞的再次分裂进一步缩短。这样，染色体末端端粒随着每次细胞分裂而逐渐缩短，直至影响分裂走向衰老。人类种系细胞一生中维持分裂、不断增殖的原因是该细胞表达端粒酶。在单细胞生物、多细胞生物的种系细胞中都显示弱的端粒酶活性，而在人类正常组织的体细胞均无端粒酶活性。离体培养细胞的衰老(senescence