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14.细胞衰老，死亡与癌变 制作人：2010级2班 201011140208 胡林静 “生、老、病、死”是生命的四重奏。人类自出生总要经过生长、发育、成熟、衰老直至死亡的几个阶段，这是生命的必然规律。生命是物质的，人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，致使人体内某些细胞不断地衰老与死亡。细胞的衰老与死亡是新陈代谢的自然现象。 14.1 细胞衰老 细胞衰老(cellular aging，cell senescence) 在生物机体内大多数细胞都要经历未分化到分化、分化到衰老、衰老至死亡的历程。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。 14.1.1 衰老的概念 现代人类面临着三种衰老： 1.生理性衰老 2.病理性衰老 3.心理性衰老 衰老（senescing,aging）：衰老是机体在退化时期生理功能下降和紊乱的综合表现, 是不可逆的生命过程。 细胞衰老是客观存在的。同新陈代谢一样, 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, 但是细胞的衰老又是同机体的衰老紧密相关的。 14.1.2 细胞的寿限 Hayflick界限(Hayflick life span) ● 1961年，Leonard Hayflick 首次报道了体外培养的人的成纤维细胞(human fibroblasts)具有增殖分裂的极限。他利用来自胚胎和成体的成纤维细胞进行体外培养，发现：胚胎的成纤维细胞分裂传代50次后开始衰退和死亡（图14-1），相反，来自成年组织的成纤维细胞只能培养15～30代就开始死亡。 图14-1 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次的老的成纤维细胞，开始衰退，并很快死亡。 Hayflick界限：细胞的衰老控制着细胞的分裂次数，进而控制着细胞数量。 在体外培养的细胞增殖传代的能力，反应了细胞在体内的衰老状况。因此许多科学家认为多细胞个体的衰老始于细胞的衰老。 图14-2 物种的寿命与体外培养时细胞传代次数的关系 长寿物种的细胞体外培养的代数比短寿物种的细胞代数多，表明细胞的衰老是由生物本身的程序决定的。灰色部分表示生物的寿命，白色部分部份表示体外培养传代的次数。 各类细胞本身的寿命很不一样, 一般说来, 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。 根据细胞寿命情况可将细胞分为三类： 第一类细胞的寿命接近于动物的整体寿命，如神经元，脂肪细胞，肌细胞等。 第二类是缓慢更新的细胞，其寿命比机体的寿命短，如肝细胞，胃壁细胞等。 第三类是快速更新的细胞，如皮肤的表皮细胞，红细胞和白细胞等，它们在正常情况下终生保持分裂能力。 14.1.3 细胞衰老的特征 细胞内水分减少 色素生成和色素颗粒沉积 衰老过程中细胞质膜的变化 衰老过程中线粒体的变化 细胞核的变化 细胞骨架体系的变化 蛋白质合成的变化 14.1.4 细胞衰老的理论 衰老的基因程序理论 衰老的损伤积累理论 细胞衰老的端粒假说 细胞衰老的线粒体损伤论 自由基理论 衰老的遗传程序论(genetic program theory) 衰老的遗传程序论认为衰老是遗传上的程序化过程，衰老是受特定基因控制的。一切生理功能的启动和关闭都是按照一定程序进行的。这一理论有三方面的证据的支持：①Hayflick的细胞培养实验；②发现人从30岁开始，人体各种器官的功能有1%的减退；③衰老基因控制的早老综合症（symptoms of early aging） 图14-3 左边是一个患早老症的9岁儿童，右边是一个患早老症的8岁儿童 衰老的损伤积累论 衰老的损伤积累理论认为，由于修复和维持总是少于无限存活的需求而出现的损伤积累。损伤的积累可以通过细胞成分的磨损和撕裂的方式或合成错误的方式出现。这些错误包括DNA复制错误、蛋白质合成错误。最有代表性的理论是错误成灾理论。它是指细胞大分子合成错误成灾。意思说, 细胞里的核酸和蛋白质在生物合成中如果由于某些原因发生差错, 当变质的非功能蛋白达到一定水平时，出现完全丧失功能的“错误灾难”。 细胞衰老的端粒假说(mitochondrial telomere theory) Harley于1990年提出细胞衰老端粒假说。人类染色体末端普遍存在端粒结构，但各类细胞端粒长度各有差异，一般体细胞的端粒比生殖细胞短。人类染色体端粒是由250～1500个进化上高度保守的TTAGGG重复顺序组成，是由端粒酶催化合成的。Harley等发现人体内成纤维细胞端