第十章之细胞衰老与凋亡

一、细胞衰老(cellsenescence)衰老又称为老化，通常指生物发育成熟后，在正常情况下随着年龄的增加，机能和结构发生退行性变化，从而趋向死亡的不可逆现象。

细胞衰老是细胞的增殖能力逐渐减弱的现象。第十章细胞衰老与死亡Hayflick限制细胞不是不死的，而是有一定的寿命；它们的增殖能力不是无限的，而是有一定的界限。－癌细胞或培养的细胞系是不正常细胞，其染色体数目或形态已经不同于原先的细胞。－细胞的增殖能力与供体年龄有关。－物种寿命与培养细胞寿命之间存在着一定的关系。1961年，Hayflick和Moorhead提出细胞衰老的表现1.形态改变

*细胞核的变化*内质网的变化*线粒体的变化*细胞内色素或蜡样物质沉积

*膜系统的变化1.

氨基酸和蛋白质合成速率下降；2.

许多酶的活性和含量也发生变化；活性中心被氧化，金属离子丢失，酶分子的二级结构，溶解度，等电点发生改变，酶失活。2.生化改变3.细胞增殖速度下降遗传决定学说二、细胞衰老的机制该学说认为衰老是遗传上的程序化过程，其推动力和决定因素是遗传的基因组；控制生长发育和衰老的基因都在特定时期有序地开启和关闭；控制机体衰老的基因或许就是”衰老基因“或称为细胞停止分裂基因。自由基是高活性分子(通常由氧产生)，也其外围常有不配对的电子。这种状态的分子遇到任何化合物倾向破坏性的氧化。细胞中许多自由基是由线粒体制造出来的。自由基理论认为，代谢产生的活性氧基团或分子（reactiveoxygenspecies，ROS）引发对细胞质膜、核膜等的氧化损伤，最终导致细胞衰老。清除ROS，就可以延长寿命。氧化损伤学说端粒是染色体末端的一种特殊结构，由简单的串联重复序列DNA组成。该学说认为：端粒随细胞的分裂不断缩短；当端粒长度缩短到一定域值时，细胞就进入衰老过程。端粒钟学说Dolly：”披着小羊皮的老羊”差错学派认为细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后，因缺乏完善的修复，使“差错”积累，导致细胞衰老。指由于细胞功能下降，细胞一方面不能将代谢废物及时排除胞外，另一方面又不能将其降解与消化，这样代谢物越积越多，以阻碍细胞的正常生理功能，最终引起细胞衰老。基因转录或翻译差错学说代谢废物积累学说三、细胞的死亡细胞死亡是指细胞生命现象的终结。根据细胞死亡原因的不同，可将细胞死亡分为：

细胞坏死和细胞凋亡。细胞坏死（necrosis）是细胞受到急性强力伤害时立即出现的反应。早期表现为细胞膜破坏，线粒体肿胀。继而溶酶体破裂,细胞内容物流出,引起炎症反应。四、细胞凋亡（cellapoptosis）及其生物学意义概念：细胞凋亡是细胞在一定的生理或病理条件下，遵循自身的程序，自己结束其生命的过程。又称细胞程序性死亡（programmedcelldeath，PCD），即在一定时间内细胞按照一定的程序发生死亡、这种死亡具有严格的基因时控性和选择性。生物学意义：细胞凋亡对于多细胞生物个体发育的正常进行，自稳平衡的保持以及抵御外界各种因素的干扰方面都起着非常关键的作用。细胞凋亡主要发生在胚胎发育过程中。五、细胞凋亡的特征细胞核的变化：核DNA在核小体连接处断裂成核小体片断，染色质固缩，呈新月状、花瓣状等形态，染色质进一步聚集使核膜在核孔处断裂，形成核碎片。细胞质的变化：细胞质浓缩，线粒体增大，嵴增多，接着出现空泡化。内质网增殖膨大。细胞骨架结构也变得致密和紊乱。细胞膜的变化：细胞表面的特化结构如微绒毛消失，细胞间连接消失，但细胞膜仍保持完整，没有失去选择通透性。细胞膜出现了一些生物大分子，如磷脂酰丝氨酸等，这些分子可能与调亡细胞的清除有关。1.形态学特征flocculentdisintegrationconvolutionblebbing2.生物化学特征

DNA片断化：细胞凋亡的主要特征是形成大小为180～200bp特征性的DNAladders。细胞色素c诱导的凋亡细胞DNA电泳图1．细胞色素c诱导0h2．细胞色素c诱导1h3．细胞色素c诱导2h4．细胞色素c诱导3h5．细胞色素c诱导4h6．阴性对照7．Marker（自赵允、翟中和）细胞凋亡中的蛋白酶：蛋白酶级联切割可能是细胞调亡最关键的过程。控制凋亡的蛋白酶有多种，如切冬酶caspase家族、粒酶或分裂素及calpain等。胞质内Ca2＋浓度和pH的变化：胞浆内Ca2+浓度升高；线粒体在细胞凋亡中的作用：细胞凋亡时线粒体发生一系列的变化。细胞凋亡与坏死的区别———————————————————坏死凋亡1.性质病理性，非特异性生理性或病理性，特异性2.诱导因素强烈刺激，随机发生较弱刺激，非随机发生3.生化特点被动过程，无新蛋白合成，主动过程，有新蛋白合成，不耗能耗能4.形态变化细胞结构全面溶解、破坏、胞膜及细胞器相对完整细胞肿胀细胞皱缩，核固缩5.DNA电泳随意降解，电泳呈弥散状DNA片段化（180-200bp），电泳呈“梯”状条带6.炎症反应溶酶体破裂，局部炎症反应溶酶体相对完整，局部无炎症反应7.凋亡小体无有，形成一个或多个8.分子机制无基因调控由凋亡相关基因调控——————————————————————————————————————ApoptosisNecrosisDeathbya