细胞衰老研究进展.doc

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1、细胞衰老研究进展吴其俊（安徽建筑工业学院，土木学院地质专业，11地质①班）[摘要]　细胞衰老的机理不详。综观至目前的各种研究,主要与以下三方面因素有关:(1)基因损伤的积累效应。自由基不断作用导致基因积累的错误信息超出了机体的修复能力,引起细胞衰竭死亡。(2)生命钟基因控制着细胞程序衰老。生物体细胞内存在一系列基因,它们控制着细胞的生长、分化、老化和死亡。(3)染色体端粒的缩短。端粒的长度随细胞的不断分裂而缩短,当DNA丢失到一定程度,细胞随之发生衰老和死亡。端粒酶能延长被缩短的端粒,延迟细胞的衰老,端粒酶的活性受到许多因素影响,其中包括与衰老

2、有关的基因。[关键词]　细胞衰老;　自由基;　生命钟基因;　端粒　衰老是生物界的普遍现象,对多细胞有机体来说,由受精卵开始,通过分裂分化出执行不同功能的细胞,这些细胞从产生时始,就处在衰老的过程中,直至死亡。多细胞有机体的体细胞大致可分为两类,(1)干细胞:是已发生了分化但仍可产生同类型子细胞的细胞,在个体一生中,保持有丝分裂能力,能不断补充被消耗的细胞,如表皮生发层细胞、造血干细胞、消化道的隐窝上皮生发细胞等,这类细胞衰老缓慢。(2)功能细胞:是不能分裂的高度特化细胞,常执行一定细胞的功能后死亡,这些细胞一般不再分裂,但在受到某种刺激或再生时

3、,可恢复分裂能力,如上皮细胞、红细胞等,这类细胞在执行功能过程中可明显地表现出衰老的征象。影响细胞衰老的因素很多,涉及到细胞内基因及细胞外因素的影响,本文就目前细胞衰老的研究进展从分子水平上进行综述。细胞衰老是细胞结构和功能的改变积累至一定程度的后果。功能上,表现氧化磷酸化减少,呼吸速率减慢,酶活性及受体蛋白降低,导致细胞功能降低,细胞的增殖出现抑制,其生长停滞在细胞G1期,不能进入S期[1],或停滞在有丝分裂后期[2]。形态上,不规则的和不正常分叶的核、多形性空泡状线粒体、内质网减少,高尔基体变形,色素、钙、各种惰性物质沉积,常有细胞膜性结构

4、改变,如膜脂过氧化[3]。近年的研究发现,某些衰老的细胞,有异常染色体、染色体端粒缩短及基因组的改变[4,5],细胞早衰现象也可见一些遗传性疾病[6],表明细胞衰老是基因变化的后果。目前发现很多与细胞衰老有关的基因,如P53、P16ARF、P16INK4a、P19ARF、P18INK4a、Cip/kfamily、cdk2、cdk4、cyclinsD、cyclinsD3、cyclonesE等[6,7]。细胞衰老是多因素的,关于细胞衰老的机制方面的学说,主要体现在三方面。1　基因损伤的积累效应一些学者认为,细胞衰老是由物种的遗传因素所决定的,由于基

5、因中的遗传密码逐渐积累了一些错误信息或基因的丢失,造成蛋白质合成错误。开始,染色体中存在着密码复制错误的修复系统,不断地纠正复制错误,但这种修复能力随着分裂次数的增多而降低,同时修复系统本身的编码也可发生错误,导致编码出错误的修复酶,这方面最有代表性的是自由基导致细胞的衰老[8,9]。衰老的自由基理论是Harman于1995年在美国的原子能委员会提出的,他认为衰老是自由基(主要是氧自由基)对细胞成分的有害攻击造成,维持体内适当水平的抗氧化剂和自由基清除剂水平可以推迟衰老。30多年来,很多人对此进行了研究,提供了大量实验事实支持这一理论,但也有一

6、些实验结果对这一理论提出质疑。氧自由基是细胞正常代谢产生,一方面,它具有细胞毒性,另一方面它具有一些生物功能(如白细胞吞噬杀伤细菌),正常情况下,体内有多种清除氧自由基的酶,能清除代谢过程中产生的氧自由基,主要有超氧化物歧化酶(SOD),以及过氧化氢酶和过氧化物酶。超氧化物歧化酶是体内歧化超氧阴离子自由基的一个抗氧化酶,有两类不同金属离子的SOD,即Cu,ZnSOD和Mn,FeSOD,前者主要存在红细胞和肝细胞里。尽管体内有如此严密的防护体系,但仍然有一些氧自由基引起的损伤,因此在生物进化中形成了另一道防护体系———修复体系,它能对损伤的蛋白质

7、、酶和DNA修复,对不正常蛋白质进行水解。一旦氧自由基产生过多,或抗氧化酶活性下降、修复体系受损时,氧自由基就能对细胞造成损伤。体内外实验表明:自由基可使细胞膜、线粒体膜脂质过氧化及DNA损伤[3,4]。细胞膜脂质过氧化的影响是多方面的,可减少对受体的配位结合,抑制ATP腺苷酸环化酶的活性,而ATP合成的改变将影响和限制细胞总代谢[9]。线粒体内膜脂质过氧化可造成膜流动性减少,酶活性改变及ATP和ADP偶合载体流的减少,线粒体DNA损伤及丢失,引起线粒体依赖性的细胞衰老[10,11]。核膜的脂质过氧化将直接损伤DNA,同时,核-细胞质交换和RN

8、A运输也将受到影响。目前认为,氧自由基与DNA的嘌呤、嘧啶碱基及脱氧核糖的相互作用可引起DNA共价断裂和链分离[9,11]。有实验表明体内超氧化物歧化