细胞衰老与凋亡1

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1、第十三章细胞衰老与凋亡第一节　细胞的衰老“生、老、病、死”是生命的四重奏。生物机体内大多数细胞都要经历未分化→分化→衰老→死亡的历程。因此,细胞总体的衰老反应了机体的衰老,而机体的衰老是以总体细胞的衰老为基础的。衰老(aging)：通常将机体的形态、结构和生理功能逐渐衰退的总现象称为衰老，是不可逆的生命过程。生物体是由细胞组织起来的，组成细胞的化学物质在运动中不断受到内外环境的影响而发生损伤，造成功能退行性下降而老化。细胞衰老是细胞生命活动的客观规律。对多细胞生物而言,细胞的衰老和死亡与机体的衰老和死亡是两个不同的概念,机体的衰老并不等于所有细胞的衰老

2、,但是细胞的衰老又是同机体的衰老紧密相关的。细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象。衰老过程发生在生物界的整体水平、种群水平、个体水平、细胞水平以及分子水平等不同的层次。细胞也同生物体一样，有一定的寿命，体内总有细胞不断地衰老与死亡,同时又有细胞的增殖与新生进行补充。不仅在胚胎发育过程中，在成年体内的各组织器官中也有细胞的死亡。各类细胞本身的寿命很不一样。能够保持持续分裂能力的细胞是不容易衰老的。分化程度高又不分裂的细胞寿命却是有限的。一、细胞的寿限表　成年小鼠各类细胞的寿命肾髓质细胞肝细胞脂肪细胞胃壁细胞胃酶原细胞角膜上皮细胞胰脏腺泡细胞及胰岛细胞肌细

3、胞红细胞和白细胞唾液腺细胞胞骨细胞口腔和胃肠道上皮细胞肾皮质细胞肾上腺髓质细胞皮肤表皮细胞肾上腺皮质细胞神经元快速更新的细胞(少于30天)缓慢更新的细胞(长于30天，短于动物的平均寿命)接近或等于动物自身寿命的细胞Hayflick界限(Hayflicklifespan)△1961年，Hayflick和Moorhead报道，体外培养的人二倍体细胞表现出明显的衰老、退化、和死亡的过程。若将细胞数以1：2的比例（即一瓶细胞分为两瓶细胞）连续进行传代，则平均只能传46－60代，此后细胞逐渐解体并死亡。细胞，至少是培养的细胞，不是不死的，而是有一定的寿命的；它们

4、的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限，这就是著名的Hayflick界限。体外培养的年轻和老的人成纤维细胞的显微形态左边是只分裂了几代的年轻成纤维细胞，呈现薄层、细长的形态；右边是分离了50次的衰老的成纤维细胞，开始衰退，并很快死亡。Hayflick等发现，动物体细胞在体外可传代的次数，与物种的寿命有关。表细胞的寿命与物种的寿命的关系物种寿命（年）培养细胞传代次数小鼠312鸡3025龟200140物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系二、细胞衰老的特征----形态和生理生化细胞水分的减少,导致细胞脱水收缩，体积变小。这是由于构成蛋白质亲水胶体系统的胶

5、粒脱水时间或其他因素的影响，逐渐失去电荷而互相合并，胶体失水，胶粒的分散度降低，不溶性蛋白质增多，导致细胞硬度增加，代谢速率减慢而趋于老化。色素颗粒沉积增多脂褐素(老年色素)，主要成分是不溶性的脂蛋白颗粒，蜡样质，光镜下呈黄褐色的圆拱形或椭圆形颗粒。脂褐素在胞浆中沉积随老年化过程而逐渐增加，在分裂能力低或不分裂的细胞，如肝细胞、基细胞和神经细胞中的积聚更为明显。在人和大鼠的脑皮层和海马中脂褐素的积累是衰老的常见形态之一。脂褐素的沉积引起细胞质结构和比例的异常，如细胞中线粒体数目和粗面内质网数目减少，以及细胞质的空泡形成等。Werner’ssyndrom

6、e（一种早老症）3.细胞器的衰老变化（1）细胞膜上的微绒毛数目增加；（2）细胞膜的流动性降低；（3）细胞膜受体－配体复合物形成效能降低；（4）细胞中线粒体的数量随着年龄的增大而减少，而其体积则随着年龄的增大而增大。线粒体是细胞衰老的生物钟。（5）核结构在衰老过程中最明显的是核膜内折，并随年龄增长而增加，最后导致核膜崩解。另外还有染色质固缩、核仁和核内骨架成分的变化等。4.化学组成与生化反应的改变（1）蛋白质合成的速度下降；（2）细胞内酶的活性与含量有所改变。表细胞衰老的形态变化尼氏体为嗜碱性物质，又称嗜染质，光镜下呈斑块状或细粒状散在分布。在一些大型的

7、运动神经元，尼氏体大而多，宛如虎皮花纹，又称“虎斑”电镜下，尼氏体由大量平行排列的粗面内质网和其间的游离核糖体组成。PlantCellsenescence植物的细胞衰老是植物组织、器官和个体衰老的基础，主要包括细胞膜衰老和细胞器衰老。1)膜脂相变衰老早期发生的事件。幼嫩细胞的膜为液晶相，流动性大。在衰老过程中，生物膜由液晶相向凝固相转化，结果膜变得刚硬，流动性降低，粘滞性增加。2）膜脂的降解和过氧化，膜磷脂含量下降磷脂生物合成减少，磷脂酶活性增加造成。在磷脂酶(phospholipase)、脂氧合酶(lipoxygenase)和活性氧的作用下发生膜脂的

8、过氧化。3）膜的完整性丧失导致膜渗漏细胞内外离子等梯度失去平衡，导致代谢紊乱。4）核糖体和粗糙