绍兴文理学院：《细胞生物学》课程教学资源（教程讲稿）第十五章 细胞衰老与凋亡 CELL SENESCENCE AND DEATH

第十五章细胞衰老与猬亡 CELL SENESCENCE AND DEATH

第十五章细胞衰老与凋亡 CELL SENESCENCE AND DEATH

http://www.cella.cn 第一节 细胞衰老 Aging,Senescence,指细胞随着年龄增加，机能 和结构退行性变化，趋向死亡的不可逆现象。 衰老是生命的普遍现象，发生在生态系统、群落、 种群、个体、细胞以及分子等不同层次

http://www.cella.cn 第一节 细胞衰老 Aging ，Senescence，指细胞随着年龄增加，机能 和结构退行性变化，趋向死亡的不可逆现象。 衰老是生命的普遍现象，发生在生态系统、群落、 种群、个体、细胞以及分子等不同层次

一、人体细胞的动态分类 ·更新组织：如上皮细胞、血细胞。构成更新组织 的细胞可分为3类：①干细胞、②过渡细胞、 ③成熟细胞。 。 稳定组织：可补偿性增生，如：肝、肾细胞。 ·恒久组织：细胞不再分裂，如神经细胞。 ·可耗尽组织：如人类的卵巢实质细胞。 Dr Tian 2008

一、人体细胞的动态分类 • 更新组织：如上皮细胞、血细胞。构成更新组织 的细胞可分为３类：① 干细胞、 ② 过渡细胞、 ③成熟细胞。 • 稳定组织：可补偿性增生，如：肝、肾细胞。 • 恒久组织：细胞不再分裂，如神经细胞。 • 可耗尽组织：如人类的卵巢实质细胞

二、细胞衰老的特征 (一)形态变化 核 增大、染色深、核内有包含物 染色质 凝聚、固缩、碎裂、溶解 质膜 粘度增加、流动性降低 细胞质 色素积聚、空泡形成 线粒体 数目减少、体积增大 高尔基体 碎裂 尼氏体 消失 包含物 糖原减少、脂肪积聚 核膜 内陷 Dr Tian 2008

核 增大、染色深、核内有包含物 染色质 凝聚、固缩、碎裂、溶解 质膜 粘度增加、流动性降低 细胞质 色素积聚、空泡形成 线粒体 数目减少、体积增大 高尔基体 碎裂 尼氏体 消失 包含物 糖原减少、脂肪积聚 核膜 内陷 二、细胞衰老的特征 （一）形态变化

(二)分子水平的变化 ·1.DNA:复制与转录受阻，端粒DNA、mtDNA缺失。 DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 ·2.RNA:含量减少。 ·3.蛋白质：含成下降，发生修饰、交联。 ·4.酶分子：物理与化学特征改变，酶失活。 ·5.脂类：不饱和脂肪酸被氧化。 Dr Tian 2008

（二）分子水平的变化 • 1. DNA：复制与转录受阻，端粒DNA 、mtDNA缺失。 DNA氧化、断裂、缺失和交联，甲基化程度降低。 • 2. RNA：含量减少。 • 3. 蛋白质：含成下降，发生修饰、交联。 • 4. 酶分子：物理与化学特征改变，酶失活。 • 5. 脂类：不饱和脂肪酸被氧化

三、细胞衰老的分子机理 ·1.代谢废物积累：如：脂褐质，老年性痴呆(AD) 脑细胞内的β-淀粉样蛋白。 ·2.线粒体DNA突变：线粒体自由基浓度高，mtDNA 是裸露分子，容易发生突变。 ·脑、心、骨骼肌的氧负荷最大，组织最易衰老。 ·caloric restriction能延长大鼠寿命50%-70%。 D7

三、细胞衰老的分子机理 • 1. 代谢废物积累：如：脂褐质，老年性痴呆（AD ） 脑细胞内的β‐淀粉样蛋白。 • 2.线粒体DNA突变：线粒体自由基浓度高，mtDNA 是裸露分子，容易发生突变。 • 脑、心、骨骼肌的氧负荷最大，组织最易衰老。 • caloric restriction能延长大鼠寿命50% ‐70%

。Thin rat bury fat rat The rats are both 1000 days old,very old for rats.The one on the right was calorie restricted.The one on the left is near death and shows typical signs of old age similar to what happens in humans. Image cited from Clive McCay 1939

• Thin rat bury fat rat • The rats are both 1000 days old, very old for rats. The one on the right was calorie restricted. The one on the left is near death and shows typical signs of old age similar to what happens in humans. • Image cited from Clive McCay 1939

3.自由基学说(free radical theories.) ·自由基是含不成对电子的原子或基团，具有高度 反应活性。包括：氧自由基（如OH)、氢自由基 (H)、碳自由基、脂自由基等。 ·自由基来源：外源性（如辐射）、内源性。 ·内源性自由基产生于①由线粒体呼吸链电子泄漏 产生；②由氧化酶（如MFO)催化底物羟化产生。 D74

3．自由基学说（free radical theories） • 自由基是含不成对电子的原子或基团，具有高度 反应活性。包括：氧自由基（如∙OH）、氢自由基 （∙H）、碳自由基、脂自由基等。 • 自由基来源：外源性（如辐射）、内源性。 • 内源性自由基产生于①由线粒体呼吸链电子泄漏 产生；②由氧化酶（如MFO）催化底物羟化产生

·自由基可引起DNA、蛋白质、脂类氧化、变性和 交联，实验表明DNA中OH8dG随着年龄而增加。 ·正常细胞内存在清除自由基的防御系统。 -酶系统：SOD、CAT、GSH-PX。 一非酶系统：维生素E、醌类电子受体 Orr和Sohal(1994),将SOD基因导入果蝇，其寿 命比野生型延长1/3。 Dr Tian 2008

• 自由基可引起DNA、蛋白质、脂类氧化、变性和 交联，实验表明DNA中OH8dG随着年龄而增加。 • 正常细胞内存在清除自由基的防御系统。 – 酶系统：SOD、CAT、GSH‐PX。 – 非酶系统：维生素E、醌类电子受体 • Orr和Sohal（1994），将SOD基因导入果蝇，其寿 命比野生型延长1/3

4.程序性衰老(programmed senescence) 。 生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控 制的，衰老是某些基因依次开启或关闭的结果。 例1.在小鼠肝中，胚胎早期表达的胞质丙氨酸转 氨酶(cAAT)为A型，随后停止表达，衰老时则表 达B型cAAT ·例2.肝脏中的衰老标志蛋白2在老年期表达

4．程序性衰老（programmed senescence） • 生物的生长、发育、衰老和死亡都由基因程序控 制的，衰老是某些基因依次开启或关闭的结果。 • 例1. 在小鼠肝中，胚胎早期表达的胞质丙氨酸转 氨酶（cAAT）为A型，随后停止表达，衰老时则表 达B型cAAT • 例2. 肝脏中的衰老标志蛋白2在老年期表达